CN107117147B - 一种汽车解耦分布式制动系统手控操纵装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车解耦分布式制动系统手控操纵装置，包括壳体、上端盖、弹性元件和硅膜片，壳体安装于方向盘上，壳体上端向下开设有一盲孔，盲孔底端开设有一通孔，且通孔的直径小于盲孔的直径；上端盖设置于盲孔上端，弹性元件设置于盲孔内；弹性元件上端与上端盖相接触，弹性元件下端局部位于通孔内，并与水平固定于通孔内的硅膜片相接触；当弹性元件下端局部向下位移时，使硅膜片变形。本发明的手控制动操纵装置安装于方向盘上，其结构简单、布置方便、操作便捷、实现容易，可充分利用手指操纵，比脚操纵更加轻便、灵活、迅速、准确的优势。

Description

一种汽车解耦分布式制动系统手控操纵装置

技术领域

本发明属于车辆制动技术领域，具体涉及一种汽车解耦分布式制动系统手控操纵装置。

背景技术

制动系统是汽车底盘的重要组成部分之一，直接关系到汽车综合性能及生命财产安全。虽然传统液压式、气压式制动系统能够满足现有制动法规的各项要求，但是存在着管道布置复杂、依靠真空助力装置、制动响应速度较慢、制动力矩不可主动调节及难于与其他系统集成控制等不足之处，不适合汽车尤其是电动汽车底盘集成化控制的发展要求。

线控制动系统现实了制动踏板机构与制动执行机构的解耦，主要有电子液压制动系统(EHB)与电子机械制动系统(EMB)两种，取消了制动踏板机构与制动执行机构之间的直接连接，以电线为信息传递媒介，电子控制单元根据相关传感器信号识别制动意图，控制制动执行机构动作，实现对各个车轮制动力的控制，具有不依赖真空助力装置、动态响应迅速、易于集成控制等优点，弥补了传统制动系统结构原理上的不足。

由于制动操纵机构与制动执行机构实现了解耦，使得线控制动系统的制动操纵机构不再依赖于传统的真空助力装置，可以独立地进行重新设计。但是，目前线控制动系统制动操纵机构仍然采用传统的脚踏板式单一操纵机构形式，没有充分利用手指操纵比脚操纵更加轻便、灵活、迅速、准确的优势，且不能有效避免在紧急制动时误踩油门踏板现象的发生。

目前，在已有可查询的线控制动系统操纵装置相关信息中，与本发明最相关的技术是中国授权公告号为CN201863825U的实用新型专利——一种汽车线控制动系统的按钮式操纵装置和申请公布号为CN104442753A的发明专利——电阻应变式手控制动操纵装置。上述发明结构简单、操纵省力、预紧度可调，采用双可变电阻器为制动意图识别传感器，采用双弹簧机构为制动感觉模拟器，可有效防止制动时误踩油门踏板现象的发生。但是，其双可变电阻器的电阻片安装在上壳体上，滑片固定在按钮上，安装不便，且由于按钮动作时会偏离中心轴线及按钮位移偏小，影响双可变电阻器使用寿命及检测精度。上述发明专利提出了一种安装于方向盘上，利用手指操纵，具有制动意图感知、制动感觉模拟及自适应匹配功能，可有效防止紧急制动时误踩油门踏板现象的电阻应变式手控操纵装置。但是，其结构还稍显复杂，按钮位移还较大，操纵感觉可以进一步提高。至目前为止，结构简单、按钮位移小、操纵感觉好的制动系统手控操纵装置还鲜有提及。

发明内容

为解决现有技术存在的结构复杂，按钮位移较大，操纵感觉不好的缺陷，本发明提供一种汽车解耦分布式制动系统手控操纵装置，其安装于方向盘上，利用手指操纵，具有制动意图感知、制动感觉模拟及自适应匹配功能，可有效防止紧急制动时误踩油门踏板现象，结构简单、按钮位移小、操纵感觉好,主要通过按钮力大小识别制动意图的手控制动操纵装置。

为达到上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种汽车解耦分布式制动系统手控操纵装置，包括壳体、上端盖、弹性元件和硅膜片，壳体安装于方向盘上，壳体上端向下开设有一盲孔，盲孔底端开设有一通孔，且通孔的直径小于盲孔的直径；上端盖设置于盲孔上端，弹性元件设置于盲孔内；弹性元件上端与上端盖相接触，弹性元件下端局部位于通孔内，并与水平固定于通孔内的硅膜片相接触；当弹性元件下端局部向下位移时，使硅膜片变形；硅膜片上分布有四个等值的半导体应变片，并电连接成全桥差动电桥电路；全桥差动电桥电路的输出电压输出给制动控制单元，用于识别驾驶员制动意图并实施制动。

作为优选的，所述壳体呈中空的圆柱形，其与方向盘固定连接。

作为优选的，上端盖呈圆形，上端盖由软性材料制成。

作为优选的，弹性元件呈两级圆柱形，其上侧截面半径大于下侧截面半径，且其下端面为光滑的球面形状，弹性元件由弹性塑料制成。

作为优选的，硅膜片下端位于通孔内设置有与壳体密封连接的防尘膜。

作为优选的，防尘膜为金属薄膜。

本发明的有益效果：本发明的手控制动操纵装置安装于方向盘上，其结构简单、布置方便、操作便捷、实现容易，可充分利用手指操纵，比脚操纵更加轻便、灵活、迅速、准确的优势。另外，本发明手控操纵装置能有效避免在紧急制动时驾驶员误踩油门踏板现象的发生，提高制动安全性能。本发明手控操纵装置操作位移小，主要通过检测按钮力来识别驾驶员制动意图，操纵感觉好、识别精度高。本发明手控操纵装置具有自适应匹配功能，可以减少手控操纵装置自身问题及环境变化对汽车制动状态的影响，同时可以满足不同驾驶员的个体要求，提高产品适用范围。本发明手控操纵装置可与传统制动踏板相互配合工作。若其中一个出现故障而失效，另一个可以起到应急备用的功能，保持对汽车制动的正常操作，提高汽车制动安全性能。

附图说明

图1是本发明的制动系统手控操纵装置位置示意图；

图2是本发明的制动系统手控操纵装置结构示意图；

图3是本发明的硅膜片上应变电阻片粘贴位置示意图；

图4为本发明的手控操纵压力测量电路示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的制动系统手控操纵装置位置示意图，该制动系统手控操纵装置安装于方向盘1上，左、右两侧各安装一个(左侧手控制动按钮2与右侧手控制动按钮3)，或仅在左侧安装一个(左侧手控制动按钮2)，驾驶员可通过拇指操作实现对汽车制动的控制。

如图2所示，为本实施例的制动系统手控操纵装置结构示意图，其包括壳体4、上端盖5、弹性元件6和硅膜片7，壳体4安装于方向盘上，壳体4上端向下开设有一盲孔，盲孔底端开设有一通孔，且通孔的直径小于盲孔的直径；上端盖5设置于盲孔上端，弹性元件6设置于盲孔内；弹性元件6上端与上端盖5相接触，弹性元件6下端局部位于通孔内，并与水平固定于通孔内的硅膜片7相接触；当弹性元件6下端局部向下位移时，使硅膜片7变形；硅膜片7上分布有四个等值的半导体应变片，并电连接成全桥差动电桥电路；全桥差动电桥电路的输出电压输出给制动控制单元，用于识别驾驶员制动意图并实施制动。

上述方案中，所述壳体4呈中空的圆柱形，其与方向盘1固定连接；是整个手控操纵装置的安装基础。

上述方案中，上端盖5呈圆形，上端盖5由优质软性材料制成。在上端盖5上，可设有一个字母“B”表示制动的意思。

上述方案中，弹性元件6呈两级圆柱形，其上侧截面半径大于下侧截面半径，且其下端面为光滑的球面形状，弹性元件6由优质弹性塑料制成；受压会发生变形，卸压又可快速复原；且弹性元件6受压或放松时，下端球面可以轻微上下移动。

上述方案中，硅膜片7与壳体4固定连接，且具有一定弹性。在弹性元件6下端球面触碰时，硅膜片7会发生可重复变形。

上述方案中，硅膜片7下端位于通孔内设置有与壳体4密封连接的防尘膜8；防尘膜8为金属薄膜，用于防止灰尘、水汽等进入手控操纵机构而影响制动意图识别精度。

如图3、图4所示，为本实施例的硅膜片上应变电阻片粘贴位置示意图与手控操纵压力测量电路示意图。在硅膜片7特定方向上分布有四个等值的半导体应变片(R1、R2、R3、R4)，连接成全桥差动电桥电路。这样既可提高输出电压灵敏度、减小非线性误差，又具有温度补偿作用。半导体应变片在受压或受拉时，其电阻值会发生相应变化。当硅膜片7受到外界压力作用，电桥失去平衡时，若对电桥加激励电源(恒流和恒压)，便可得到与被测压力成正比的输出电压，从而达到测量压力的目的。

在实施汽车制动时，驾驶员可通过拇指按压上端盖5使弹性元件6发生轻微变形而其下端面下移，推动硅膜片7发生变形使全桥差动电桥电路输出电压给制动控制单元识别驾驶员制动意图并实施制动。

汽车制动时，驾驶员可以通过上述手控制动操纵装置实现制动操作，也可通过传统制动踏板实现制动操作。若两者同时工作时，则制动控制单元以其中目标制动压力较大者为基准信号控制车轮制动力。利用手控操纵装置实施汽车制动，可以充分利用手指操纵比脚操纵更加轻便、灵活、迅速、准确的优势，且能有效避免在制动时误踩油门踏板现象的发生。

上述手控制动操纵装置具有自适应匹配功能。在汽车处于停车、发动机处于停转状态时，驾驶员可以按下上端盖5至较大位移处，且持续三秒钟以上。此时，制动控制单元则开启自适应匹配功能，驾驶员可将手控制动操纵装置缓慢按下至其认为理想最大位移处并放开，制动控制单元通过检测全桥差动电桥电路输出电压信号范围，并以此作为制动开始与最大制动力的判断标准。这样可以减少由于手控制动操纵装置自身问题及环境变化对汽车制动状态的影响；同时，可以满足不同驾驶员的个体需求，提高产品的适用范围。

Claims (4)

1.一种汽车解耦分布式制动系统手控操纵装置，其特征在于，包括壳体、上端盖、弹性元件和硅膜片，壳体安装于方向盘上，壳体上端向下开设有一盲孔，盲孔底端开设有一通孔，且通孔的直径小于盲孔的直径；上端盖设置于盲孔上端，弹性元件设置于盲孔内；弹性元件上端与上端盖相接触，弹性元件下端局部位于通孔内，并与水平固定于通孔内的硅膜片相接触；当弹性元件下端局部向下位移时，使硅膜片变形；硅膜片上分布有四个等值的半导体应变片，并电连接成全桥差动电桥电路；全桥差动电桥电路的输出电压输出给制动控制单元，用于识别驾驶员制动意图并实施制动，

所述壳体呈中空的圆柱形，其与方向盘固定连接；上端盖呈圆形，上端盖由软性材料制成。

2.如权利要求1所述的汽车解耦分布式制动系统手控操纵装置，其特征在于，弹性元件呈两级圆柱形，其上侧截面半径大于下侧截面半径，且其下端面为光滑的球面形状，弹性元件由弹性塑料制成。

3.如权利要求1所述的汽车解耦分布式制动系统手控操纵装置，其特征在于，硅膜片下端位于通孔内设置有与壳体密封连接的防尘膜。

4.如权利要求3所述的汽车解耦分布式制动系统手控操纵装置，其特征在于，防尘膜为金属薄膜。