CN107792029B - 用于车辆的线控制动系统的制动踏板仿真器 - Google Patents

Abstract

制动踏板仿真器在支撑结构和制动踏板之间延伸和连接，该制动踏板在轴线处枢转地接合到支撑结构。制动踏板仿真器包括旋转阻尼装置，该旋转阻尼装置操作地连接到制动踏板用于随着制动踏板围绕轴线移动而从动旋转。

Description

用于车辆的线控制动系统的制动踏板仿真器

技术领域

本发明涉及线控制动(BBW)系统，且更具体地，涉及BBW系统的制动踏板仿真器以及操作方法。

背景技术

车辆的常用伺服制动系统典型地是由驾驶员踏下制动踏板(其通常致动主缸)而制动的基于液压流体的系统。转而，主缸对一系列液压流体管线中的液压流体进行加压，该一系列液压流体管线在位于车辆的每个车轮附近的制动器处被布线至相应致动器。这种液压制动可以由液压调节器组件辅助，该液压调节器组件有利于防抱死制动、牵引控制和车辆稳定性增长特征。车轮制动器主要由具有辅助致动压力梯度的手动致动主缸操作，该辅助致动压力梯度由液压调节器组件在防抱死、牵引控制和稳定性提高操作模式期间供应。

当主缸的柱塞由制动踏板下压以致动车轮制动器时，驾驶员遇到踏板阻力。该阻力可以因车轮处的实际制动力、液压流体压力、升压器/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他因素的组合引起。因此，在车辆的运行期间驾驶员习惯并期望感受作为正常现象的这种阻力。遗憾的是，常用制动踏板的“感受”不可调节以满足驾驶员的期望。

制动系统的更多近期进展包括经由通常由车载控制器生成的电力信号致动车辆制动器的BBW系统。制动力或转矩可以应用到车轮制动器，而无需连接到制动踏板的直接液压链节。BBW系统可以是附加的(即，和/或取代更常用的液压制动系统的部分)或可以完全取代液压制动系统(即，纯BBW系统)。在任一类型的BBW系统中，必须模拟驾驶员所习惯的制动踏板‘感受’。

因此，期望提供一种可以调节的且可以模拟更常用制动系统的制动踏板‘感受’的制动踏板仿真器。

发明内容

在本发明的一个示例性实施例中，制动踏板仿真器在支撑结构和制动踏板之间延伸和连接，该制动踏板在轴线处枢转地接合到支撑结构。制动踏板仿真器包括旋转阻尼装置，该旋转阻尼装置操作地连接到制动踏板用于随着制动踏板围绕轴线移动而驱动旋转。

在本发明的另一示例性实施例中，用于车辆的BBW系统包括制动踏板和阻尼装置。制动踏板围绕第一轴线枢转地接合到支撑结构，且阻尼装置由制动踏板旋转地驱动。

当结合附图时，从本发明的以下详细描述中，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将显而易见。

附图说明

仅作为示例，其他特征、优点和细节出现在实施例的以下详细描述中，详细描述参见附图，其中：

图1是根据本发明作为非限制性实例的具有BBW系统的车辆的示意性平面图；

图2是BBW系统的制动踏板组件的透视图；

图3是制动踏板组件的仿真器的局部侧视图；以及

图4是BBW系统的阻尼系数曲线的图。

具体实施方式

以下的描述在本质上仅仅是示例性的，不旨在限制本发明内容、其应用或者使用。应该理解，在整个本附图中，相应的附图标记表示合同或相应的部件和特征。如本文所使用，术语模块和控制器是指处理电路，该处理电路可以包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或成组)和存储器，组合逻辑电路和/或提供所描述功能的其它适当部件。

根据本发明的示例性实施例，图1是车辆20的示意图，该车辆可包括动力总成22(即发动机、变速器和差速器)、多个旋转车轮24(即，所示的四个)以及BBW系统26，该BBW系统26可包括每个相应车轮24的制动组件28、制动踏板组件30和控制器32。动力总成22适于驱动车辆24中的至少一个，从而推进表面(例如，道路)上的车辆20。BBW系统26配置为降低车辆20的速度和/或停止车辆20的运动。车辆20可以是汽车、卡车、货车、运动型多功能车或适于运输包袱的任何其他自推进或牵引运输工具。

BBW系统26的每个制动组件28可包括制动器34和配置为操作制动器的致动器36。制动器34可包括卡钳且可以是包括盘式制动器、鼓式制动器以及其他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接收的电输入信号来致动制动器34的其他致动器。更具体地，致动器36可以是或者包括能够作用于所接收电信号并且因此将能量转换成控制制动器34的运动的动能的任何类型的马达。因此，致动器36可以是配置为生成传递到例如制动器34的卡钳的电动液压压力的直流马达。

控制器32可包括基于计算机的处理器(例如，微处理器)和计算机可读可写存储介质。在操作中，控制器32可通过指示驾驶员制动意向的路径(见箭头38)接收来自制动踏板组件30的一个或多个电信号。继而，控制器32可处理这种信号，并至少部分地基于这些信号通过路径(见箭头40)向致动器36输出电命令信号。基于任何多种车辆状态，输出到每个车轮24的命令信号可以是相同的或者可以是用于每个车轮24的不同的信号。路径38、40可以是有线路径、无线路径或者两种的组合。控制器32的非限制性实例可包括执行算术和逻辑操作的算术逻辑单元；从存储器提取、解码并执行指令的电子控制单元；以及利用多个并行计算元件的阵列单元。控制器32的其他实例可包括发动机控制模块和专用集成电路。还可以设想和理解，控制器32可包括冗余控制器和/或该系统可包括其他冗余以改善BBW系统26的可靠性。

参照图2，制动踏板系统30可包括制动踏板42和制动踏板仿真器44。制动踏板42可以由固定结构46支撑，并与固定结构46成移动关系。如非限制性实例所示，制动踏板42可以围绕枢转线48枢转地接合到固定结构46。仿真器44通常可由固定结构46支撑，并在制动踏板42和固定结构46之间延伸，且由制动踏板42旋转地驱动。

制动踏板42可包括细长臂50、间隔件或支柱52，以及彼此刚性接合的齿轮构件54。细长臂50包括在枢转线48处枢转地接合到结构46的第一端部分56和可以支撑脚垫(未示出)用于驾驶员致动制动踏板42的相对端部分58。间隔件52的第一端区段59可以与细长臂50的第一端部分56刚性接合并可以沿基本法线方向从细长臂50的第一端部分56向外突出。齿轮构件54的第一端区段61可从间隔件52的相对端区段63径向向外突出。齿轮构件54的相对第二端区段65可承载弧形表面60，该弧形表面至少部分地围绕轴线48周向地延伸并基本径向向外。弧形表面60可基本为圆柱形，并可限定第一多个齿62用于与仿真器44旋转接合。

制动踏板组件30的仿真器44配置为模拟更常用液压制动系统的行为和/或‘感受’，且可包括第一构件64、第二构件66以及可以旋转的阻尼装置68。第一构件64围绕第二轴线70通过齿轮构件54旋转地驱动。第二构件66围绕第三轴线72通过第一构件64旋转地驱动，且阻尼装置68可围绕第四轴线74通过第二构件66旋转地驱动。第一和第二构件64、66可由结构46旋转地支撑，且阻尼装置68的壳体(未示出)可以接合到结构46并由结构46支撑。

第一构件64可包括第一弧形表面76和第二弧形表面78，该第二弧形表面68相对于轴线70轴向地偏离第一弧形表面76。第一弧形表面76至少部分地围绕轴线70周向地延伸，可以为圆柱形的，且可基本径向向外。限定第一弧形表面76或由第一弧形表面76承载的多个齿80操作地接合到表面60的多个齿62。第二弧形表面78至少部分地围绕轴线70周向地延伸，可以为非圆柱形的(例如，叶形)，且可基本径向向外。限定第二弧形表面78或由第二弧形表面78承载的多个齿82定位用于操作接合到第二构件66。

第二构件66可包括第三弧形表面84和第四弧形表面86，该第四弧形表面86相对于轴线72轴向地偏离第三弧形表面84。第三弧形表面84至少部分地围绕轴线72周向地延伸，可以为非圆柱形的(例如，叶形)，且可基本径向向外。限定第三弧形表面84或由第三弧形表面84承载的多个齿88操作地接合到第二弧形表面78的多个齿82。第四弧形表面86至少部分地围绕轴线72周向地延伸，可以为圆柱形的，且可基本径向向外。限定第四弧形表面86或由第四弧形表面86承载的多个齿90定位用于操作接合到阻尼装置68。

阻尼装置68可以是可以短路(即，无源功能性)的电动马达。更具体地，马达引出线95可以电连接到经微调电阻器97使得调节电阻器的电阻可以以给定马达速度改变马达转矩(即，电阻式转矩并因此阻尼力)。短路的马达68可包括定位用于围绕轴线74旋转的马达轴92。轴92可包括第五弧形表面94，该第五弧形表面94至少部分地围绕轴线74周向地延伸，可以基本为圆柱形的，且可基本径向向外。由第五弧形表面94限定或承载的多个齿96定位用于操作接合到第四弧形表面86的齿90。

参照图3，仿真器44包括在与第一构件64相关联的轴线70和与第二构件66相关联的轴线72之间测量的距离(见箭头98)。距离98可以固定并可以基本等于弧形表面78的半径(见箭头100)和弧形表面84的半径(见箭头102)的总和。半径100、102是从相应轴线70、72测量到相应表面78、84所啮合的圆周位置。不像距离98，半径100、102不固定，因为表面78、84可以不是圆柱形的。因此，在一个实例中，随着构件64、66旋转，半径100可以减小且半径102增加使得半径的总和约等于距离98。

参照图4，阻尼系数曲线的一个实例大致上示出为制动踏板行程T的函数，其在图中示出为阻尼系数D对制动踏板行程T的曲线图。弧形或弯曲实线75代表目标曲线，且虚线77代表目标曲线的外界(即，容限)。在操作中，当制动踏板43被驾驶员移位(例如，枢转)时，仿真器44通常沿着阻尼系数曲线75运行。曲线75可以在更常用的制动系统之后被模型化以模拟期望制动踏板‘感受’。相关渐进踏板阻尼效应可集成到BBW系统26中。成形表面78、84(例如，齿轮组)用于控制或建立作为踏板行程的函数的期望踏板至阻尼装置速率。即，成形齿轮组用于修改作为踏板位置的函数的阻尼系数。还应注意，阻尼系数D是踏板位置的函数，阻尼力是踏板应用率和踏板位置的函数。

本发明的优点和益处包括高度可调节踏板阻尼特征，其无需电力消耗且反而可利用用作电动机的马达。其他的优点可以包括类似于真空升压系统的模拟的制动踏板刚度，阻尼性和滞后性。还一个优点包括这样的阻尼装置，其不仅控制作为踏板速度的函数的阻尼力的大小，而且还可控制作为制动踏板行程的函数的阻尼力(即，阻尼系数)以匹配期望阻尼系数曲线。

尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，但本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的前提下，可进行各种改变且等同物可替代其元件。此外，根据本发明的教导，在不脱离其本质范围的前提下，可以做出许多修改以适应特定情况或材料。因此，虽然并不打算将本发明限制到所公开的特定实施例，但本发明将包括落在本申请的范围内的所有实施例。

Claims (9)

1.一种制动踏板仿真器，其在支撑结构和在第一轴线（48）处枢转地接合到所述支撑结构的制动踏板（42）之间延伸和连接，其中所述制动踏板的齿轮构件承载第一弧形表面（60），所述第一弧形表面围绕所述第一轴线周向地延伸并限定多个第一齿（62），所述制动踏板仿真器包括：

旋转阻尼装置（68），其操作地连接到所述制动踏板，且其中所述旋转阻尼装置构造和布置成随着所述制动踏板围绕所述第一轴线移动而旋转；

第一构件（64），其构造和布置成围绕第二轴线（70）由制动踏板的齿轮构件旋转地驱动，所述第一构件包括轴向地相互偏离的第二弧形表面（76）和第三弧形表面（78），其中所述第二弧形表面（76）围绕第二轴线周向地延伸、并限定操作地接合到第一弧形表面的所述多个第一齿的多个第二齿（80），并且其中所述第三弧形表面（78）围绕所述第二轴线周向地延伸并限定多个第三齿（82）；和

第二构件（66），其构造和布置成围绕第三轴线由第一构件旋转地驱动，所述第二构件包括轴向地相互偏离的第四弧形表面（84）和第五弧形表面（86），所述第四弧形表面围绕第三轴线周向地延伸、并限定操作地接合到第三弧形表面的所述多个第三齿的多个第四齿；

其中所述旋转阻尼装置是短路的电动马达，所述电动马达包括微调电阻器用于在给定马达速度设定马达转矩；

其中所述第三弧形表面和第四弧形表面是非圆柱形的，并且成形为控制作为踏板行程的函数的期望踏板至阻尼装置速率。

2.根据权利要求1所述的制动踏板仿真器，其中所述第三弧形表面和第四弧形表面是叶形的。

3.根据权利要求1所述的制动踏板仿真器，其中所述第二弧形表面位于所述第一弧形表面和所述旋转阻尼装置之间。

4.根据权利要求3所述的制动踏板仿真器，其中所述第二弧形表面是圆柱形的，且所述第三弧形表面操作地位于所述第二弧形表面和所述旋转阻尼装置之间。

5.根据权利要求4所述的制动踏板仿真器，其中所述第四弧形表面操作地位于所述第三弧形表面和所述旋转阻尼装置之间。

6.根据权利要求5所述的制动踏板仿真器，其中所述第五弧形表面操作地位于所述第四弧形表面和所述旋转阻尼装置之间。

7.根据权利要求6所述的制动踏板仿真器，其中所述第五弧形表面是圆柱形的。

8.根据权利要求7所述的制动踏板仿真器，其中所述旋转阻尼装置包括构造和布置成围绕第四轴线旋转的轴，所述轴包括第六弧形表面，所述第六弧形表面限定操作地接合到所述多个第五齿用于所述第六弧形表面的旋转的多个第六齿。

9.根据权利要求8所述的制动踏板仿真器，其中所述第一、第二、第三和第四轴线基本上彼此平行。

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