CN107139904B - 一种制动感觉有级可调式制动踏板机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制动感觉有级可调式制动踏板机构，包括安装支架、制动踏板、踏板感觉模拟器、旋转滑阀装置、感应传感器和踏板位移传感器，踏板感觉模拟器包括包括外壳、第一弹性组件、第二弹性组件、第三弹性组件、制动推杆和应急开关。本发明相较于现有技术，感应传感器用于预先感知驾驶员的制动意图，踏板位移传感器用于准确识别驾驶员的制动意图，旋转滑阀装置通过调节液压油流通截面和流动阻尼来调节踏板感觉模拟器的工作特性曲线，结构紧凑合理，操作方便快速，制动感觉可调，可有效模拟制动感觉，提高了制动的稳定性、舒适性和安全性，且具有预识别制动意图和应急制动功能。

Description

一种制动感觉有级可调式制动踏板机构

技术领域

本发明属于车辆制动设备技术领域，具体涉及一种制动感觉有级可调式制动踏板机构。

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。

线控制动系统实现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。

由于制动踏板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踏板不再依赖于传统的真空助力装置，制动踏板结构与驾驶员制动感觉等都会发生较大变化，因此需要对汽车线控制动系统制动踏板机构进行全新设计。目前，在已有可查询的汽车制动系统制动踏板机构相关信息中，与本发明最相关的技术是授权公告号为CN 101982356B的发明专利——汽车制动踏板机构及其踏板感觉模拟器和授权公告号为CN201989768U实用新型专利——一种汽车线控制动系统的制动踏板装置。上述发明采用踏板位移传感器识别驾驶员的制动意图，利用磁流变液可变阻尼特性动态调节制动踏板阻尼力，提高了制动踏板感觉和汽车制动性能。上述发明采用压电式踏板压力传感器与踏板线性位移传感器共同识别驾驶员的制动意图，踏板感觉模拟功能部分采用双弹簧机构，在中小强度制动时，只有外侧弹簧起作用；在高强度或紧急制动时，内、外侧弹簧同时参与工作。但是，上述发明中磁流变液式踏板感觉模拟器与上述发明中压电式踏板压力传感器等，都存在结构复杂、控制繁琐、成本较高及实现困难等问题，且两者都没有考虑制动意图预识别和应急制动功能。至目前为止，具有制动意图预识别和应急制动功能的制动感觉有级可调式制动踏板机构还鲜有提及。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种制动感觉有级可调式制动踏板机构。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种制动感觉有级可调式制动踏板机构，包括：

安装支架，包括相连的第一安装部和第二安装部，第二安装部位于第一安装部的下方；

制动踏板，包括踏板本体和踏板转轴，踏板转轴的顶端转动设置于第一安装部上，踏板本体设置于踏板转轴的底端用于带动踏板转轴绕其与第一安装部的连接点转动；

踏板感觉模拟器，包括外壳、第一弹性组件、第二弹性组件、第三弹性组件、制动推杆和应急开关，外壳设置于第二安装部上，第一弹性组件和第二弹性组件密封且移动地设置于外壳内，第三弹性组件密封且转动地设置于外壳内，第一弹性组件、第二弹性组件和第三弹性组件之间连通的空间内填充有液压油，制动推杆分别与第一弹性组件、踏板转轴连接；

旋转滑阀装置，其与第三弹性组件连接，用于调节液压油流通截面和流动阻尼来调节踏板感觉模拟器的特性曲线；

感应传感器，其设置于踏板本体上，用于预先感知驾驶员的制动意图；

踏板位移传感器，其设置于第一安装部上且与踏板转轴的顶端连接，用于准确识别驾驶员的制动意图。

本发明相较于现有技术，感应传感器用于预先感知驾驶员的制动意图，踏板位移传感器用于准确识别驾驶员的制动意图，旋转滑阀装置通过调节液压油流通截面和流动阻尼来调节踏板感觉模拟器的工作特性曲线，结构紧凑合理，操作方便快速，制动感觉可调，可有效模拟制动感觉，提高了制动的稳定性、舒适性和安全性，且具有预识别制动意图和应急制动功能。

同时，安装支架是整个制动踏板机构的安装基础，通过螺栓、螺母与车身、车架固定连接，安装支架采用L型结构。

作为优选的方案，上述的外壳包括前部壳体和后部壳体，前部壳体包括外圆柱结构和内圆柱结构，内圆柱结构设置于外圆柱结构内且形成轴向圆柱腔体和轴向圆环腔体，外圆柱结构和内圆柱结构的任一轴向端面上设有第一前端盖板，第一前端盖板的轴心位置设有用于制动推杆活动的通孔；后部壳体设有后部轴向腔体，后部壳体与前部壳体连接且二者的轴心在同一直线上，后部壳体的轴向端面上设有第一后端盖板，第一后端盖板上设置安装孔。

上述的第一弹性组件包括第一弹簧座圈、第一弹簧、第一活塞和应急推杆，第一弹簧座圈和第一活塞沿前部壳体的轴向由其前端向后端依次设置于轴向圆柱腔体内，第一弹簧设置于第一弹簧座圈和第一活塞之间且在初始状态时将第一弹簧座圈紧靠于第一前端盖板的内侧，第一活塞与轴向圆柱腔体的壁体密封连接，应急推杆设置于第一活塞杆靠近第一后端盖板的一侧，制动推杆与第一弹簧座圈连接。

上述的第二弹性组件包括第二弹簧和环形活塞，环形活塞密封设置于轴向圆环腔体的壁体上，第二弹簧设置于轴向圆环腔体内且位于第一前端盖板和环形活塞之间，第一弹簧的刚度系数大于第二弹簧的刚度系数。

上述的第三弹性组件包括弹性元件、旋转滑阀芯和旋转滑阀轴，旋转滑阀芯包括第一连接部和第二连接部，第一连接部上沿其周向分布设有多个L型通孔，内圆柱结构上沿其周向分布有多个连接孔，L型通孔的两端分别与连接孔、内圆柱结构的轴向腔体连通设置，第二连接部密封地设置于安装孔内；弹性元件由弹性塑料制作而成，弹性元件为圆柱结构，弹性元件设置于第一连接部上，应急开关设置于第一连接部上且位于弹性元件的中心位置。

采用上述优选的方案，第一活塞、环形活塞和连接孔之间的空间内填充有液压油，使得第一弹簧和第二弹簧在初始状态时具有一定的预紧度，从而使得第一弹簧座圈紧靠在第一前端盖板的内侧。在中小强度制动时，主要由第二弹簧模拟中小强度的制动感觉；在大强度制动时，主要由第一弹簧模拟大强度的制动感觉；在紧急制动时，通过旋转滑阀装置可主动调节制动感觉，适当增加制动踏板力及制动力，主动调节制动感觉，满足紧急制动时的需求。

作为优选的方案，上述的旋转滑阀装置包括旋转滑阀壳体、永久磁铁、电枢和螺旋回位弹簧，永久磁铁设置于旋转滑阀壳体上并在其内部形成磁场，电枢位于永久磁铁的磁场中，电枢的铁芯上绕有两组反向的电磁线圈L1和L2，电枢与旋转滑阀轴连接，螺旋回位弹簧套设于旋转滑阀轴上且在初始状态时使得L型通孔与连接孔、内圆柱结构的轴向腔体为全开状态。

采用上述优选的方案，初始状态时，L型通孔与连接孔、内圆柱结构的轴向腔体为全开状态。线圈L1通电时，电枢带动旋转滑阀轴顺时针偏转，从而带动旋转滑阀芯顺时针偏转；线圈L2通电时，电枢带动旋转阀轴逆时针偏转，从而带动旋转滑阀芯逆时针偏转。通过制动工况采用占空比控制方式控制线圈L1和线圈L2的导通和戒指，进而控制旋转滑阀芯的偏转角，以此调节旋转滑阀芯的位置，从而调节液压油的流通截面和流动阻尼。

另外，上述的感应传感器为红外感应式传感器或超声波式传感器，踏板位移传感器为双可变阻式角位移传感器或霍尔式角位移传感器。双可变阻式角位移传感器包括感应器壳体、感应转轴、第一滑块、第一滑片、第二滑块和第二滑片，感应器壳体设置于第一安装部上，第一滑片、第二滑片为弧形结构且二者的弧度一致，第一滑片和第二滑片固定设置于感应器壳体内，感应转轴的长度方向的一端与踏板转轴的顶端固定连接，第一滑块、第二滑块设置于感应转轴的长度方向的另一端且二者之间设置有设定间隔，第一滑块移动设置于第一滑片上，第二滑块移动设置于第二滑片上。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的踏板感觉模拟器的结构示意图。

图3为本发明的图2中A-A向剖视图。

图4为本发明的旋转滑阀装置的电路示意图。

图5为本发明的踏板位移传感器的结构示意图。

图6为本发明的踏板位移传感器的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

为了达到本发明的目的，如图1至图5所示，在本发明的其中一种实施方式中提供一种制动感觉有级可调式制动踏板机构，包括：

安装支架4，包括相连的第一安装部和第二安装部，第二安装部位于第一安装部的下方；

制动踏板1，包括踏板本体和踏板转轴，踏板转轴的顶端转动设置于第一安装部上，踏板本体设置于踏板转轴的底端用于带动踏板转轴绕其与第一安装部的连接点转动；

踏板感觉模拟器6，包括外壳、第一弹性组件、第二弹性组件、第三弹性组件、制动推杆3和应急开关18，外壳设置于第二安装部上，第一弹性组件和第二弹性组件密封且移动地设置于外壳内，第三弹性组件密封且转动地设置于外壳内，第一弹性组件、第二弹性组件和第三弹性组件之间连通的空间内填充有液压油，制动推杆3分别与第一弹性组件、踏板转轴连接；应急开关18为机械触点式开关，应急开关为常开状态；

旋转滑阀装置7，其与第三弹性组件连接，用于调节液压油流通截面和流动阻尼来调节踏板感觉模拟器的特性曲线；

感应传感器2，其设置于踏板本体上，用于预先感知驾驶员的制动意图；

踏板位移传感器5，其设置于第一安装部上且与踏板转轴的顶端连接，用于准确识别驾驶员的制动意图。

本实施方式相较于现有技术，感应传感器2用于预先感知驾驶员的制动意图，踏板位移传感器5用于准确识别驾驶员的制动意图，旋转滑阀装置7通过调节液压油流通截面和流动阻尼来调节踏板感觉模拟器的工作特性曲线，结构紧凑合理，操作方便快速，制动感觉可调，可有效模拟制动感觉，提高了制动的稳定性、舒适性和安全性，且具有预识别制动意图和应急制动功能。

同时，安装支架是整个制动踏板机构的安装基础，通过螺栓、螺母与车身、车架固定连接，安装支架采用L型结构。

如图2至图3所示，为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，上述的外壳包括前部壳体10和后部壳体15，前部壳体10包括外圆柱结构和内圆柱结构，内圆柱结构设置于外圆柱结构内且形成轴向圆柱腔体和轴向圆环腔体，外圆柱结构和内圆柱结构的任一轴向端面上设有第一前端盖板，第一前端盖板的轴心位置设有用于制动推杆活动的通孔；后部壳体15设有后部轴向腔体，后部壳体15与前部壳体10连接且二者的轴心在同一直线上，后部壳体15的轴向端面上设有第一后端盖板，第一后端盖板上设置安装孔。

上述的第一弹性组件包括第一弹簧座圈8、第一弹簧11、第一活塞13和应急推杆14，第一弹簧座圈8和第一活塞13沿前部壳体的轴向由其前端向后端依次设置于轴向圆柱腔体内，第一弹簧11设置于第一弹簧座圈8和第一活塞13之间且在初始状态时将第一弹簧座圈8紧靠于第一前端盖板的内侧，第一活塞13与轴向圆柱腔体的壁体密封连接，应急推杆14设置于第一活塞杆靠近第一后端盖板的一侧，应急推杆14的端面为圆盘状，制动推杆3与第一弹簧座圈8连接。

上述的第二弹性组件包括第二弹簧9和环形活塞12，环形活塞12密封设置于轴向圆环腔体的壁体上，第二弹簧9设置于轴向圆环腔体内且位于第一前端盖板和环形活塞12之间，第一弹簧11的刚度系数大于第二弹簧9的刚度系数。

上述的第三弹性组件包括弹性元件19、旋转滑阀芯17和旋转滑阀轴16，旋转滑阀芯17包括第一连接部和第二连接部，第一连接部上沿其周向分布设有四个L型通孔，内圆柱结构上沿其周向分布有四个连接孔，L型通孔的两端分别与连接孔、内圆柱结构的轴向腔体连通设置，第二连接部密封地设置于安装孔内；弹性元件19由弹性塑料制作而成，弹性元件19为圆柱结构，弹性元件19设置于第一连接部上，应急开关18设置于第一连接部上且位于弹性元件的中心位置；应急开关18为机械触点式开关，应急开关为常开状态。

采用上述优选的方案，第一活塞13、环形活塞12和连接孔之间的空间内填充有液压油，使得第一弹簧11和第二弹簧9在初始状态时具有一定的预紧度，从而使得第一弹簧座圈8紧靠在第一前端盖板的内侧。

在中小强度制动时，主要由第二弹簧9模拟中小强度的制动感觉。

在大强度制动时，主要由第一弹簧11模拟大强度的制动感觉.

在紧急制动或制动系统出现问题时，通过旋转滑阀装置可主动调节制动感觉，适当增加制动踏板力及制动力，主动调节制动感觉，满足紧急制动时的需求。同时，应急推杆14推动到底时应急开关18闭合，提供应急制动信号根据汽车实际运行情况启动备用制动功能。若应急开关闭合，而制动减速度与制动需求一致，则无需启动备用制动功能；若应急开关闭合，而制动减速度与制动需求偏差较大，则启用备用制动功能，实施汽车应急制动，从而提高汽车行驶安全性能。另外，还需要及时通过故障指示灯与声音报警，提醒驾驶员注意。

如图4所示，为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，上述的旋转滑阀装置7包括旋转滑阀壳体、永久磁铁、电枢、螺旋回位弹簧，旋转滑阀壳体内设有滑阀滑片20和滑阀电刷21，永久磁铁设置于旋转滑阀壳体上并在其内部形成磁场，电枢位于永久磁铁的磁场中，电枢的铁芯上绕有两组反向的电磁线圈L1和L2，电枢与旋转滑阀轴连接，螺旋回位弹簧套设于旋转滑阀轴上且在初始状态时使得L型通孔与连接孔、内圆柱结构的轴向腔体为全开状态。

采用上述优选的方案，初始状态时，L型通孔与连接孔、内圆柱结构的轴向腔体为全开状态。线圈L1通电时，电枢带动旋转滑阀轴顺时针偏转，从而带动旋转滑阀芯顺时针偏转；线圈L2通电时，电枢带动旋转阀轴逆时针偏转，从而带动旋转滑阀芯逆时针偏转。通过制动工况采用占空比控制方式控制线圈L1和线圈L2的导通和戒指，进而控制旋转滑阀芯的偏转角，以此调节旋转滑阀芯的位置，从而调节液压油的流通截面和流动阻尼。

当制动系统出现问题时，可将制动踏板1踩到底，弹性元件19受压变形较大，使得应急开关18闭合，可启动备用制动功能。此外，制动踏板感觉可由驾驶员自主设定。在驾驶室内仪表板上的适当位置设置有一个制动感觉调节装置，包括“增加”与“减小”两个基本按钮。按下“增加”按钮时，旋转滑阀装置7带动旋转滑阀芯17转动一个角度，使内外层之间液压油的流通截面减小，增加制动踏板力；反之，按下“减小”按钮时，旋转滑阀装置7带动旋转滑阀芯17逆向转动一个角度，使内外层之间液压油的流通截面增大，减小制动踏板力。驾驶员可以根据自己的个人喜好，自主改变踏板感觉模拟器6的工作特性曲线。而且，制动系统控制单元具有不同驾驶员调节数据的记忆功能，不同驾驶员可以通过记忆功能，一键恢复自己上次所设定工作特性曲线。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，上述的感应传感器为红外感应式传感器或超声波式传感器，具体的可根据实际情况选择。

采用上述优选的方案，在汽车制动时，当驾驶员将右脚移至制动踏板上方时，感应传感器2即可在驾驶员实施实际制动之前预先感知驾驶员的制动意图，为制动力矩实施及制动力分配提供预留时间，从而缩短制动相应时间，提高提车综合制动性能。感应传感器2在检测范围内通过感应传感器2产生信号与踏板位移传感器5产生信号之间的时间差值，可预先判断本次制动的紧急程度。不同的紧急程度，制动执行机构采用不同的控制策略，例如紧急制动时，制动执行机构应增大制动力矩随踏板位移变化的增加速度，使得汽车能够快速停车，而提高制动安全性能。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，上述的踏板位移传感器5为双可变阻式角位移传感器或霍尔式角位移传感器。

如图5至图6所示，双可变阻式角位移传感器包括感应器壳体、感应转轴22、第一滑块23、第一滑片24、第二滑块26和第二滑片25，感应器壳体设置于第一安装部上，第一滑片24、第二滑片25为弧形结构且二者的弧度一致，第一滑片24和第二滑片25固定设置于感应器壳体内，感应转轴22的长度方向的一端与踏板转轴的顶端固定连接，第一滑块23、第二滑块26设置于感应转轴22的长度方向的另一端且二者之间设置有设定间隔，第一滑块23移动设置于第一滑片24上，第二滑块26移动设置于第二滑片25上。

采用上述优选的方案，两个滑片与两个滑块分别结合，构成两个滑动变阻器G101、G102。当驾驶员踩动制动踏板时，感应转轴随着踏板转轴转动，第一滑块23、第二滑块26分别在第一滑片24、第二滑片25上滑动，输出踏板位移及位移变化率信息，用于判断驾驶员的制动意图。两个滑动变阻器配合工作，可提高制动系统的控制精度和容错能力。如果其中一个出现故障，可根据另一个信号继续工作，并及时报警提醒驾驶员尽快修复。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种制动感觉有级可调式制动踏板机构，其特征在于，包括：

安装支架，包括相连的第一安装部和第二安装部，第二安装部位于第一安装部的下方；

制动踏板，包括踏板本体和踏板转轴，踏板转轴的顶端转动设置于第一安装部上，踏板本体设置于踏板转轴的底端用于带动踏板转轴绕其与第一安装部的连接点转动；

踏板感觉模拟器，包括外壳、第一弹性组件、第二弹性组件、第三弹性组件、制动推杆和应急开关，外壳设置于第二安装部上，第一弹性组件和第二弹性组件密封且移动地设置于外壳内，第三弹性组件密封且转动地设置于外壳内，第一弹性组件、第二弹性组件和第三弹性组件之间连通的空间内填充有液压油，制动推杆分别与第一弹性组件、踏板转轴连接；

旋转滑阀装置，其与第三弹性组件连接，用于改变液压油流通截面和流动阻尼来调节踏板感觉模拟器的特性曲线；

感应传感器，其设置于踏板本体上，用于预先感知驾驶员的制动意图；

踏板位移传感器，其设置于第一安装部上且与踏板转轴的顶端连接，用于准确识别驾驶员的制动意图。

2.根据权利要求1所述的制动感觉有级可调式制动踏板机构，其特征在于，外壳包括前部壳体和后部壳体，前部壳体包括外圆柱结构和内圆柱结构，内圆柱结构设置于外圆柱结构内且形成轴向圆柱腔体和轴向圆环腔体，外圆柱结构和内圆柱结构的其中一边轴向端面上设有共同的一个第一前端盖板，第一前端盖板的轴心位置设有用于制动推杆活动的通孔；后部壳体设有后部轴向腔体，后部壳体与前部壳体连接且二者的轴心在同一直线上，后部壳体的轴向端面上设有第一后端盖板，第一后端盖板上设置安装孔。

3.根据权利要求2所述的制动感觉有级可调式制动踏板机构，其特征在于，第一弹性组件包括第一弹簧座圈、第一弹簧、第一活塞和应急推杆，第一弹簧座圈和第一活塞沿前部壳体的轴向由其前端向后端依次设置于轴向圆柱腔体内，第一弹簧设置于第一弹簧座圈和第一活塞之间且在初始状态时将第一弹簧座圈紧靠于第一前端盖板的内侧，第一活塞与轴向圆柱腔体的壁体密封连接，应急推杆设置于第一活塞靠近第一后端盖板的一侧，制动推杆与第一弹簧座圈连接。

4.根据权利要求3所述的制动感觉有级可调式制动踏板机构，其特征在于，第二弹性组件包括第二弹簧和环形活塞，环形活塞密封设置于轴向圆环腔体的壁体上，第二弹簧设置于轴向圆环腔体内且位于第一前端盖板和环形活塞之间，第一弹簧的刚度系数大于第二弹簧的刚度系数。

5.根据权利要求4所述的制动感觉有级可调式制动踏板机构，其特征在于，第三弹性组件包括弹性元件、旋转滑阀芯和旋转滑阀轴，旋转滑阀芯包括第一连接部和第二连接部，第一连接部上沿其周向分布设有多个L型通孔，内圆柱结构上沿其周向分布有多个连接孔，L型通孔的两端分别与连接孔、内圆柱结构的轴向腔体连通设置，第二连接部密封地设置于安装孔内；弹性元件由弹性塑料制作而成，弹性元件为圆柱结构，弹性元件设置于第一连接部上，应急开关设置于第一连接部上且位于弹性元件的中心位置。

6.根据权利要求5所述的制动感觉有级可调式制动踏板机构，其特征在于，旋转滑阀装置包括旋转滑阀壳体、永久磁铁、电枢和螺旋回位弹簧，永久磁铁设置于旋转滑阀壳体上并在其内部形成磁场，电枢位于永久磁铁的磁场中，电枢的铁芯上绕有两组反向的电磁线圈L1和L2，电枢与旋转滑阀轴连接，螺旋回位弹簧套设于旋转滑阀轴上且在初始状态时使得L型通孔与连接孔、内圆柱结构的轴向腔体为全开状态。

7.根据权利要求1所述的制动感觉有级可调式制动踏板机构，其特征在于，感应传感器为红外感应式传感器或超声波式传感器，踏板位移传感器为双可变阻式角位移传感器或霍尔式角位移传感器。

8.根据权利要求7所述的制动感觉有级可调式制动踏板机构，其特征在于，双可变阻式角位移传感器包括感应器壳体、感应转轴、第一滑块、第一滑片、第二滑块和第二滑片，感应器壳体设置于第一安装部上，第一滑片、第二滑片为弧形结构且二者的弧度一致，第一滑片和第二滑片固定设置于感应器壳体内，感应转轴的长度方向的一端与踏板转轴的顶端固定连接，第一滑块、第二滑块设置于感应转轴的长度方向的另一端且二者之间设置有设定间隔，第一滑块移动设置于第一滑片上，第二滑块移动设置于第二滑片上。