CN107719341A - 线控制动系统的制动仿真器 - Google Patents

Abstract

制动仿真器的制动踏板组件包括弹性易曲臂，其被构造和设置成包括至少部分模仿预定制动力分布的易曲性。该易曲臂包括相对的第一和第二端部以及设置在其间的枢轴点。

Description

线控制动系统的制动仿真器

技术领域

本发明涉及一种线控制动(BBW)系统，并且更具体地涉及一种BBW 系统的制动仿真器。

背景技术

车辆的传统服务制动系统通常是通过驾驶员踏下通常致动主缸的制动踏板而致动的基于液压流体的系统。进而，主缸对一系列液压流体管线中被引导至位于车辆的每个车轮附近的制动器处的相应致动器的液压流体进行加压。这种液压制动可以由促进防抱死制动、牵引力控制和车辆稳定性增强特征的液压调制器组件补充。在防抱死、牵引力控制和稳定性增强操作模式期间，主要可以由具有由液压调制器组件供应的补充致动压力梯度的手动致动的主缸操作车轮制动器。

当主缸的柱塞被制动踏板踏下以致动车轮制动器时，驾驶员遇到踏板阻力。此阻力可能是由于车轮处的实际制动力、液压流体压力、增压器/ 主缸内的机械阻力、作用在制动踏板上的复位弹簧的力以及其它因素的组合。因此，驾驶员习惯于并且期望在车辆的操作期间感觉到此阻力是正常发生的。不幸的是，常规制动踏板的‘感觉’不能调整来以满足驾驶员的期望。

制动系统中的最新进展包括经由通常由车载控制器生成的电信号致动车辆制动器的BBW系统。制动转矩可以被施加至车轮制动器，而无需到达制动踏板的直接液压连杆。BBW系统可以是附加装置(即，和/或取代更常规的液压制动系统的一部分)，或可以完全取代液压制动系统(即，纯BBW系统)。在任何一种BBW系统中，必须仿真驾驶员所习惯于的制动踏板‘感觉’。

因此，期望提供可以模拟更常规的制动系统的制动踏板‘感觉’并且可以容错的制动仿真器。

发明内容

在本发明的一个示例性实施例中，制动仿真器的制动踏板组件包括弹性易曲臂，其被构造和设置成包括至少部分模仿预定制动力分布的易曲性。该易曲臂包括相对的第一和第二端点以及设置在其间的枢轴点。

在本发明的另一个示例性实施例中，车辆制动仿真器是由驾驶员致动并且包括固定结构和弹性易曲臂。该臂在枢转轴线处连接至固定结构，并且包括端部，该端部被构造和设置成接收驾驶员所施加的制动压力。

根据结合附图取得的对本发明的以下详细描述，本发明的以上特征和优点以及其它特征和优点容易显而易见。

附图说明

其它特征、优点和细节仅借助于实例出现在实施例的以下详细描述中，该详细描述参考附图，其中：

图1是根据本公开的具有BBW系统作为一个非限制性实例的车辆的示意图；

图2是包括制动仿真器的BBW系统的示意图；

图3是制动仿真器的制动踏板组件的透视图；

图4是以弯曲和非弯曲状态说明的制动仿真器的侧视图；以及

图5是制动仿真器的制动力分布的曲线图。

具体实施方式

以下描述仅仅具有示例性本质并且不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解的是，在整个附图中，对应的附图标号指示相同或对应的部分和特征。如本文所使用，术语模块和控制器是指处理电路，其可以包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或成组)以及执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能性的其它合适部件。

根据本发明的示例性实施例，图1是车辆20的示意图，该车辆可以包括动力系22(即，发动机、变速器和差速器)、多个旋转车轮24(即，所说明的四个)以及BBW系统26，该BBW系统可以包括用于每个相应车轮24的制动组件28、制动仿真器30以及控制器32。动力系22适于驱动至少一个车轮24，由此推进在表面(例如，道路)上的车辆20。BBW 系统26配置成总体上减慢车辆20的速度和/或使车辆停止运动。车辆20 可以是任何汽车、卡车、货车、运动型多用途车辆或适合于运输负荷的任何自推进或牵引式运输工具。

BBW系统26的每个制动组件28可以包括致动器34和配置成操作制动器的致动器36。制动器34可以包括卡钳，并且可以是包括盘式制动器、鼓式制动器等的任何类型的制动器。作为非限制性实例，致动器36可以是电动液压制动致动器(EHBA)或能够基于可以从控制器32接收的电输入信号致动制动器34的其它致动器。更具体地，致动器36可以是或包括能够作用于接收到的电信号并且因此将能量转换成控制制动器34的移动的运动的任何类型的电动机。因此，致动器36可以是配置成生成被传递至例如制动器34的卡钳的电动液压压力的直流电动机。

控制器32可以包括基于计算机的处理器(例如，微处理器)和计算机可读和可写存储介质。在操作中，控制器32可以通过指示驾驶员制动意图的路径(参见箭头38)从制动仿真器30接收一个或多个电信号。进而，控制器32可以处理这样的信号，并且至少部分地基于这些信号，通过一个路径(参见箭头40)向致动器36输出电子命令信号。基于各种车辆状态，对于每个车轮24，被引导至每个车轮24的命令信号可以是相同的或可以是不同的信号。路径38、40可以是有线路径、无线路径或两者的组合。控制器32的非限制性实例可以包括执行算术和逻辑运算的算术逻辑单元；电子控制单元，其从存储器中提取、解码和执行指令；以及利用多个并行计算元件的阵列单元。控制器32的其它实例可以包括发动机控制模块和专用集成电路。应进一步设想和理解的是，控制器32可以包括冗余控制器，和/或系统可以包括其它冗余，以提高BBW系统26的可靠性。

参考图2和3，制动仿真器30可以包括制动踏板组件42、第一接触止动件44、第二接触止动件46、力传感器48和位移传感器50。制动踏板组件42可以包括多个臂52(即，图3中所说明的两个)、被集成至每个臂 52中的基于应变的传感器54(例如，应变计)以及制动衬垫55。每个臂 52可以是细长的、可弹性易曲并且彼此并排对准。与之相反，引入多个臂 52会引入一定程度的容错。例如，如果一个臂疲劳或如果以其它方式失效，那么剩余的臂52将足以实现车辆20的制动动作。

每个臂52可以包括前侧56、相对的后侧58、第一端部60和相对的第二端部62。每个臂52可以枢转地接合至支撑结构64，该支撑结构可以固定在枢轴点66处(参见图2)并且沿着共同的枢转轴线68对准。枢轴点66可以在相应臂52的端部60、62之间间隔开。臂52可以由可承受循环应力的任何材料制成，并且可以包括塑料、弹簧钢等。应设想和理解的是，线性阻尼可以通过用多个叠片制造臂来设计至易曲臂52中，使得叠片之间的相对运动可以在臂52的偏转期间产生阻尼力。

制动踏板组件42的制动衬垫55可以是制动脚垫，并且在一个实例中，可以直接接收由希望车辆20减慢或停止的驾驶员的脚施加的压力。每个臂52的第一端部60可以接合至制动衬垫55。制动衬垫55可以进一步与每个臂52的前侧56接合或以其它方式定位靠着该前侧。除了制动衬垫55 与臂52的接合之外，臂可能不会以其它方式接合和/或粘附至彼此之上，由此当一个臂失效时提供一定程度的独立操作。

制动踏板组件42的基于应变的传感器或应变计54可以是用于测量与驾驶员在制动衬垫55上施加的压力相关联的应变或力的一种类型的传感器。每个臂52的每个应变计54可以位于相应的枢轴点66与每个臂52的端部60之间，并且可以进一步靠近前侧56。在操作中，应变计54配置成通过路径38向控制器32发送信号(参见图2中的箭头70)以进行处理。

为了解释简单起见，将进一步描述一个臂52，但是应当理解的是，所有的臂可以单独地包括相应的对接部件，其在BBW系统26中增加一定程度的冗余度和容错。第一接触止动件44通常可以承载在固定结构64与臂52的后侧58之间，并且可以在枢轴点66与第一端部60之间间隔开。第二接触止动件46通常可以承载在固定结构64与臂52的前侧56之间，并且可以靠近第二端部62。一个或两个止动件44、46通常可以是例如可以弹性易弯并且粘附至或以其它方式接合至结构64或臂52中的任一个的衬垫。止动件44、46可以是足够柔软的，以通常在臂52开始弯曲之前实现臂的一定行程度(即，枢转运动)。止动件材料的一个非限制性实例可以是EPDM橡胶。

参考图4，当臂52不弯曲时，臂沿着中心线C延伸，该中心线可以或可以不是线性的(即，在本实例中被示为基本上线性的)。当弯曲时，臂52的两个部分可以弹性地弯曲，使得每个部分总体上偏离中心线C。第一部分总体上可以位于接触止动件44与第一端部60之间，且第二部分62 可以基本上位于枢轴点66与接触止动件46之间。应进一步预期和理解的是，臂52的结构刚度可以被设计成使得两个部分中的一个可能不会弯曲，或两个部分中的一个被设计成比另一部分弯曲更多。

参考图2和4，制动仿真器30的力传感器48检测和测量与驾驶员在制动衬垫55处施加的压力相关联的力。力传感器48可以是应变计54，可以是除了应变计之外的其它传感器，或总体上可以代替应变计。如果力传感器48不是先前描述的应变计，那么传感器48总体上可以位于第二止动件46处。在操作中，力传感器48配置成通过路径38向控制器32发送信号(参见图2中的箭头72)以进行处理。应预期和理解的是，力传感器 48可以位于接触止动件44处，或足以测量与在制动衬垫55处施加的压力相关联的参数的其它位置处。应进一步理解的是，仿真器30可以包括一个以上的力传感器48(即，压力传感器)，其配置成例如向一个以上的控制器输出冗余信号以促进传感器故障的容错。

制动仿真器30的行程传感器50检测和测量固定结构64与制动踏板组件42的臂52之间的位移。行程传感器50可以接合至臂52或固定结构64并由其支撑，并且总体上可以位于应变计54与臂52的第一端部60之间。行程传感器50可以是包括超声波、光学和磁性传感器的任何数量的类型。传感器50的实际位置可以部分地取决于制动仿真器30的包装和/ 或部分地取决于精度要求(即，位移越大，精度越高)。在操作中，行程传感器50配置成通过路径38向控制器32发送信号(参见图2中的箭头 74)以进行处理。为了优化系统可靠性和/或减少系统的系统故障，制动仿真器30可以包括放置在不同位置的一个以上的位移传感器50。

在制动仿真器30可能不被控制器32直接或主动地控制的意义上，该仿真器30可以是‘被动’仿真器，但配置成模拟更传统的液压制动系统的行为和/或‘感觉’(例如，真空增压踏板特性)。在操作中，当驾驶员将初始压力施加至制动衬垫55时，臂52可以通过围绕枢轴点66枢转而开始移位。在此移位期间，接触止动件44、46可以压缩在臂52与固定结构64之间。另外，在此移位期间，行程传感器50向控制器32发送指示臂位移的信号 74，且力传感器48和应变计54中的一个或两个向控制器32发送指示施加至制动衬垫55的压力或力的相应信号72、70。控制器32处理信号70、 72、74，并且通过路径40向制动致动器36发送适当的命令信号(参见图 2中的箭头76)。

参考图4，随着驾驶员施加至制动衬垫55的压力或力的增加，接触止动件44、46可以基本上被完全压缩，且臂52可能开始弯曲。在此附加移位期间(即，从与枢轴点66间隔开并且在第一端部60处或朝向第一端部的参考点测量)，行程传感器50向控制器32发送指示附加臂位移的信号 74，且或力传感器48和应变计54中的一个或两个向控制器32发送指示施加至制动衬垫55的附加压力或力的相应信号72、70。控制器32处理信号70、72、74，并且通过路径40向制动致动器36发送适当的命令信号(参见图2中的箭头76)以增加制动致动/压力。

参考图5，说明了踏板行程T(即，臂52的位移)与所施加的踏板力 F(即，压力)的制动力分布曲线图。分布或曲线90反映了制动踏板组件 42的正常操作，其中接触止动件44、46的弹性易弯性和臂52的弹性易曲性是通过设计来进行预定以实现分布90。如前所述，制动踏板组件42可以包括多个臂52。在例如一个臂52被损坏的情况下，制动力分布可以类似于曲线92，其中其需要较小的力来实现更大的踏板行程。可以对控制器 32进行编程以检测制动力分布的这种变化，并且因此采取适当的动作。

本公开的优点和益处包括能够在不使用外部弹簧的情况下模仿更传统的制动系统(诸如，真空增压系统)的感觉的低成本、被动制动仿真器 30。因为制动刚度或感觉特性物理地集成至制动臂52和制动止动件44、 46中，所以制动仿真器30不需要附加的硬件。另外，制动仿真器30包括某些冗余以限制或防止故障。

虽然已参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下可以作出各种改变且等同物可以被其元件取代。另外，在不脱离本发明的本质范围的情况下，可以作出许多修改以使特定情形或材料适应于本发明的教导。因此，预期本发明不限于所公开的特定实施例，但是本发明将包括落在申请范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种由驾驶员致动的车辆制动仿真器，所述车辆制动仿真器包括：

固定结构；以及

在枢转轴线处连接至所述固定结构的第一弹性易曲臂，所述第一弹性易曲臂包括第一端部，所述第一端部被构造和设置成接收所述驾驶员所施加的制动压力。

2.根据权利要求1所述的车辆制动仿真器，其进一步包括：

第一接触止动件，其承载在所述固定结构与所述第一弹性易曲臂的前侧处靠近与所述第一端部相对的第二端部，且其中所述枢转轴线在所述第一端部与所述第二端部之间间隔开。

3.根据权利要求2所述的车辆制动仿真器，其中当所述车辆制动仿真器被致动时，所述第一接触止动件可弹性地易弯以便于压缩。

4.根据权利要求3所述的车辆制动仿真器，其中所述第一接触止动件被构造和设置成当施加所述制动压力时在所述第一弹性易曲臂弯曲之前压缩。

5.根据权利要求2所述的车辆制动仿真器，其进一步包括：

第二接触止动件，其承载在所述固定结构与所述第一弹性易曲臂的后侧之间并且在所述枢转轴线与所述第一端部之间间隔开。

6.根据权利要求5所述的车辆制动仿真器，其中当所述车辆制动仿真器被致动时，所述第二接触止动件可弹性地易弯以便于压缩。

7.根据权利要求6所述的车辆制动仿真器，其中所述第二接触止动件被构造和设置成当施加所述制动压力时在所述第一弹性易曲臂弯曲之前压缩。

8.根据权利要求4所述的车辆制动仿真器，其进一步包括：

可弹性易弯第二接触止动件，其承载在所述固定结构与所述第一弹性易曲臂的后侧之间并且在所述枢转轴线与所述第一端部之间间隔开，且其中所述第二接触止动件被构造和设置成当施加所述制动压力时在所述第一弹性易曲臂弯曲之前压缩。

9.根据权利要求1所述的车辆制动仿真器，其进一步包括：

第一接触止动件，其承载在所述固定结构与所述第一弹性易曲臂的前侧处靠近与所述第一端部相对的第二端部，且其中所述枢转轴线在所述第一端部与所述第二端部之间间隔开；

第二接触止动件，其承载在所述固定结构与所述第一弹性易曲臂的后侧之间并且在所述枢转轴线与所述第一端部之间间隔开；以及

力传感器，其靠近所述第一和第二接触止动件中的至少一个。

10.一种制动踏板组件，其包括：

第一弹性易曲臂，其包括后侧、前侧、第一端部、相对的第二端部以及设置在所述第一端部与所述第二端部之间的第一枢轴点，且其中所述弹性易曲臂的易曲性至少部分模仿预定制动力分布。