CN106864440B - 一种自增力式制动踏板感觉模拟装置 - Google Patents

一种自增力式制动踏板感觉模拟装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自增力式制动踏板感觉模拟装置，包含增力装置，模拟装置阀块，传统液压制动系统的制动主缸、油杯、制动主缸活塞、制动主缸推杆、制动踏板和制动轮缸，以及电控液压制动系统的液压控制单元HCU。在电控液压制动系统正常工作时，来自制动主缸和助力缸的液压油经两位三通阀流入制动踏板感觉模拟器，推动模拟器活塞压缩橡胶块，可模拟真实制动效果；在电控液压制动系统失效时，驾驶员踩下制动踏板，制动主缸的液压油和增压后的助力缸液压油一起进入制动轮缸，可明显的增大轮缸制动压力，保障应急制动效果。

Description

一种自增力式制动踏板感觉模拟装置
技术领域
本发明涉及汽车制动安全领域，特别涉及一种适用于电控液压制动系统的自增力式制动踏板感觉模拟装置。
背景技术
制动系统对汽车的安全行驶具有重要意义，现在应用广泛的电控液压制动系统具有响应速度快，控制精度高，制动效果好，易于和整车控制系统相结合的优点。但是由于电控液压制动系统的制动主缸和制动轮缸并不相连，驾驶员踩下制动踏板时无法获得制动感应信息。因此对制动踏板感觉模拟器的研究十分重要。
Hyun-Dong KIM的踏板模拟器(US 2016/0114769Al)，模拟器与制动主缸直接相连，模拟器内部活塞压缩止回阀产生压力。该模拟器内部结构较为复杂，不易加工。BOSCH公司研制了一种带有动作模拟器的制动装置(专利公开号CN1419505A)，采用了高压蓄能器和气体弹簧结合方式模拟制动踏板感觉，但是由于高压蓄能器需要驱动装置且气体弹簧也需要气源导致其结构复杂，加工成本高。杨得新的“制动踏板感觉模拟器及包括其的机电助力机构”(申请号201520814907.1)，采用机电助力制动副缸的形式，且有制动液收集器和制动液调整装置。该机构结构紧凑、有利于集成化但电力助力机构在汽车断电的情况下会失效无法发挥作用。吴文浩的“一种用于线控制动系统的踏板感觉模拟器”(申请号201520910220.8)采用活塞压缩双弹簧的形式来模拟踏板感觉，结构简单但是活塞压缩弹簧与实际制动存在差距，模拟效果不理想。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种自增力式制动踏板感觉模拟装置，增强制动踏板感觉模拟装置模拟效果，并提高应急制动效果。
技术方案：一种自增力式制动踏板感觉模拟装置，包括制动主缸、油杯、制动主缸活塞、制动主缸推杆、制动踏板、制动轮缸、液压控制单元；所述制动踏板通过制动主缸推杆连接制动主缸活塞，所述制动主缸活塞与油杯连通，所述制动轮缸连接液压控制单元；
还包括增力装置、模拟装置阀块；所述模拟装置阀块包括助力缸、助力推杆、助力缸活塞、两位三通电磁阀、模拟器液压缸、模拟器活塞、模拟器回位弹簧、橡胶块；
所述助力推杆连接所述助力缸活塞，所述制动主缸推杆通过所述增力装置连接助力推杆，所述制动主缸活塞通过所述增力装置带动所述助力缸活塞同步运动；
所述两位三通电磁阀的进油口通过油管与制动主缸及助力缸连接，两位三通电磁阀的第一出油口连接液压控制单元，两位三通电磁阀的第二出油口连接模拟器液压缸，所述两位三通电磁阀通电时，进油口与第二出油口连通，所述两位三通电磁阀断电时，进油口与第一出油口连通；
所述模拟器回位弹簧和橡胶块安装在底座上，模拟器回位弹簧套在所述橡胶块上；所述模拟器活塞位于模拟器液压缸内，模拟器活塞的一侧承受液压油的压力，另一侧与模拟器回位弹簧连接；在所述模拟器回位弹簧的自然状态下，所述橡胶块与模拟器活塞之间留有间距。
进一步的，所述增力装置包含第一齿条，第一齿轮、第二齿轮、第二齿条，所述第一齿轮的直径小于第二齿轮的直径；所述第一齿条安装在制动主缸推杆上并与第一齿轮啮合，所述第二齿条安装在助力推杆上并与第二齿轮啮合，所述第一齿轮(7)和第二齿轮啮合。
进一步的，所述助力缸活塞面积小于制动主缸活塞的面积。
进一步的，在所述模拟器回位弹簧的自然状态下，所述橡胶块与模拟器活塞之间留有的间距设定为制动系统中制动摩擦块与制动盘的间隙值。
进一步的，所述橡胶块的刚度设定为制动系统中制动盘的刚度值。
有益效果：1.结构简单；本发明仅需一个电磁阀，增力装置仅需一对齿轮及齿条，模拟器结构简单。
2.模拟感觉真实；增力装置及助力缸起到模拟真空助力器的作用；模拟器活塞与橡胶块受力过程可真实模拟制动时制动轮缸活塞与制动盘受力效果。
3.自增力；在应急制动时通过增力装置和助力缸将踏板力放大，使制动轮缸获得较大的液压力，从而提高了电控液压制动系统的失效保障。
附图说明
图1为本发明的自增力式制动踏板感觉模拟装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，一种自增力式制动踏板感觉模拟装置，包括制动主缸1、油杯2、制动主缸活塞3、制动主缸推杆4、制动踏板5、制动轮缸19、液压控制单元18。制动踏板5通过制动主缸推杆4连接制动主缸活塞3，制动主缸活塞3与油杯2连通，所述制动轮缸19连接液压控制单元18。
还包括增力装置、模拟装置阀块12；模拟装置阀块12包括助力缸11、助力推杆9、助力缸活塞10、两位三通电磁阀13、模拟器液压缸14、模拟器活塞17、模拟器回位弹簧15、橡胶块16。
助力推杆9连接助力缸活塞10，制动主缸推杆4通过增力装置连接助力推杆9，制动主缸活塞3通过所述增力装置带动助力缸活塞10同步运动。本实施例中，增力装置包含第一齿条6，第一齿轮7、第二齿轮8、第二齿条20，所述第一齿轮7的直径小于第二齿轮8的直径；第一齿条6安装在制动主缸推杆4上并与第一齿轮7啮合，第二齿条20安装在助力推杆9上并与第二齿轮8啮合，第一齿轮7和第二齿轮8啮合。助力缸活塞10面积小于制动主缸活塞3的面积，可随带第二齿条20的助力推杆9在助力缸11内左右移动，并密封助力缸11左侧液压油。
两位三通电磁阀13的进油口通过油管与制动主缸1及助力缸11连接，两位三通电磁阀13的第一出油口连接液压控制单元18，两位三通电磁阀13的第二出油口连接模拟器液压缸14。两位三通电磁阀13通电时，进油口与第二出油口连通，两位三通电磁阀13断电时，进油口与第一出油口连通。
模拟器回位弹簧15和橡胶块16安装在底座上，模拟器回位弹簧15套在所述橡胶块16上。模拟器活塞17位于模拟器液压缸14内，模拟器活塞17的一侧承受液压油的压力，另一侧与模拟器回位弹簧15连接。在模拟器回位弹簧15的自然状态下，橡胶块16与模拟器活塞17之间留有间距，该间距设定为制动系统中制动摩擦块与制动盘的间隙值。橡胶块16的刚度设定为制动系统中制动盘的刚度值。
具体工作过程如下：
当电控液压制动系统正常工作时，两位三通电磁阀13通电，进油口与模拟器液压缸连通，制动轮缸19的液压力由电控液压制动系统液压控制单元18调节。驾驶员踩下制动踏板5，有两路液压油经两位三通电磁阀13流入模拟器液压缸14。其中一路来自制动主缸1，制动踏板5推动制动主缸推杆4向左移动，制动主缸推杆4推动制动主缸活塞3向左移动，主缸活塞3克服制动主缸回位弹簧的弹力推动制动主缸1内的液压油经两位三通电磁阀13流向模拟器液压缸14。
另一路来自助力缸11，制动主缸推杆4在推动制动主缸活塞3移动的同时带动齿条6向左移动，齿条6带动小齿轮7逆时针旋转，小齿轮7带动大齿轮8顺时针旋转，大齿轮8带动带齿条20的助力推杆9向左移动，助力推杆9推动助力缸活塞10向左移动，助力缸活塞10推动助力缸11内的液压油经两位三通电磁阀13流向模拟器液压缸14。
来自制动主缸1和助力缸11的液压油一起进入模拟器液压缸14推动模拟器活塞17向右运动，模拟器活塞17克服模拟器回位弹簧15的弹力及模拟器活塞17与橡胶块16之间的间隙之后压缩橡胶块16，起到模拟制动效果。驾驶员松开制动踏板5时，制动主缸活塞3在制动主缸回位弹簧的作用下向右移，活塞推动制动主缸推杆4向右移动，制动踏板5在制动主缸的推杆4作用下回到原来位置；同时制动主缸推杆4带动齿条6向右移动，齿条6带动小齿轮7顺时针旋转，小齿轮7带动大齿轮8旋转，大齿轮8带动带有齿条20的助力推杆9向右移动，助力缸活塞10随助力推杆9一起向右移动；模拟器活塞17在模拟器回位弹簧15的作用下推动液压油向左移动，液压油经两位三通电磁阀13分别流向制动主缸1和助力缸11。
当电控液压制动系统失电时，或者当电控单元检测到驾驶员踩下踏板但各轮缸压力不增加，控制两位三通电磁阀断电，进油口与电控液压制动系统液压控制单元HCU连通，进油口与模拟器液压缸断开。驾驶员踩下制动踏板5，有两路液压油经两位三通电磁阀13及电控液压制动系统液压控制单元HCU流向制动轮缸19。其中一路来自制动主缸1，制动踏板5推动制动主缸推杆4向左移动，制动主缸推杆4推动制动主缸活塞3向左运动，主缸活塞3克服制动主缸回位弹簧的弹力推动制动主缸1内的液压油经两位三通电磁阀13及电控液压制动系统液压控制单元HCU进入制动轮缸19。
另一路来自助力缸11，制动主缸推杆4推动制动主缸活塞3向左移动的同时带动齿条6向左运动，齿条6带动小齿7轮逆时针旋转，小齿轮7带动大齿轮8顺时针旋转，大齿轮8带动带齿条20的助力推杆9向左运动，助力推杆9推动助力缸活塞10向左运动推动助力缸11内的液压油经两位三通电磁阀13及电控液压制动系统液压控制单元HCU进入制动轮缸19，由于齿轮7和齿轮8啮合的减速增矩作用，使助力推杆9获得推力大于制动主缸推杆4的推力，且助力缸活塞10的面积小于制动主缸活塞3的面积，使得助力缸输出油压增大，与来自制动主缸1的液压油一起进入制动轮缸19，明显的增大轮缸压力，保障应急制动效果。
驾驶员松开制动踏板5时，制动主缸活塞3在制动主缸回位弹簧的作用下向右移，活塞推动制动主缸推杆4向右移动，制动踏板5在制动主缸1的作用下回到原来位置；同时制动主缸推杆4带动齿条6向右移动，齿条6带动小齿轮7顺时针旋转，小齿轮7带动大齿轮8旋转，大齿轮8带动助力推杆9向右移动，助力缸活塞10随助力推杆9一起向右移动；制动轮缸19内的液压油经电控液压制动系统液压控制单元HCU及两位三通电磁阀13分别流向制动主缸和助力缸。
本发明的装置在电控液压制动系统正常工作时，来自制动主缸和助力缸的液压油经两位三通阀流入制动踏板感觉模拟器，推动模拟器活塞压缩橡胶块，可模拟真实制动效果；在电控液压制动系统失效时，驾驶员踩下制动踏板，制动主缸的液压油和增压后的助力缸液压油一起进入制动轮缸，可明显的增大轮缸制动压力，保障应急制动效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种自增力式制动踏板感觉模拟装置，其特征在于：包括制动主缸(1)、油杯(2)、制动主缸活塞(3)、制动主缸推杆(4)、制动踏板(5)、制动轮缸(19)、液压控制单元(18)；所述制动踏板(5)通过制动主缸推杆(4)连接制动主缸活塞(3)，所述制动主缸活塞(3)与油杯(2)连通，所述制动轮缸(19)连接液压控制单元(18)；
还包括增力装置、模拟装置阀块(12)；所述模拟装置阀块(12)包括助力缸(11)、助力推杆(9)、助力缸活塞(10)、两位三通电磁阀(13)、模拟器液压缸(14)、模拟器活塞(17)、模拟器回位弹簧(15)、橡胶块(16)；
所述助力推杆(9)连接所述助力缸活塞(10)，所述制动主缸推杆(4)通过所述增力装置连接助力推杆(9)，所述制动主缸活塞(3)通过所述增力装置带动所述助力缸活塞(10)同步运动；
所述两位三通电磁阀(13)的进油口通过油管与制动主缸(1)及助力缸(11)连接，两位三通电磁阀(13)的第一出油口连接液压控制单元(18)，两位三通电磁阀(13)的第二出油口连接模拟器液压缸(14)，所述两位三通电磁阀(13)通电时，进油口与第二出油口连通，所述两位三通电磁阀(13)断电时，进油口与第一出油口连通；
所述模拟器回位弹簧(15)和橡胶块(16)安装在底座上，模拟器回位弹簧(15)套在所述橡胶块(16)上；所述模拟器活塞(17)位于模拟器液压缸(14)内，模拟器活塞(17)的一侧承受液压油的压力，另一侧与模拟器回位弹簧(15)连接；在所述模拟器回位弹簧(15)的自然状态下，所述橡胶块(16)与模拟器活塞(17)之间留有间距。
2.根据权利要求1所述的自增力式制动踏板感觉模拟装置，其特征在于：所述增力装置包含第一齿条(6)，第一齿轮(7)、第二齿轮(8)、第二齿条(20)，所述第一齿轮(7)的直径小于第二齿轮(8)的直径；所述第一齿条(6)安装在制动主缸推杆(4)上并与第一齿轮(7)啮合，所述第二齿条(20)安装在助力推杆(9)上并与第二齿轮(8)啮合，所述第一齿轮(7)和第二齿轮(8)啮合。
3.根据权利要求1或2所述的自增力式制动踏板感觉模拟装置，其特征在于：所述助力缸活塞(10)面积小于制动主缸活塞(3)的面积。
4.根据权利要求3所述的自增力式制动踏板感觉模拟装置，其特征在于：在所述模拟器回位弹簧(15)的自然状态下，所述橡胶块(16)与模拟器活塞(17)之间留有的间距设定为制动系统中制动摩擦块与制动盘的间隙值。
5.根据权利要求4所述的自增力式制动踏板感觉模拟装置，其特征在于：所述橡胶块(16)的刚度设定为制动系统中制动盘的刚度值。
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