CN109823321A - 一种电子制动踏板装置及装配该电子制动踏板装置的汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子制动踏板装置及装配该电子制动踏板装置的汽车。该装置包括架体、踏板、位移传感器、齿条、齿轮、旋转柱、T型推杆、弹性助力机构。齿条活动安装在架体上且一端与踏板的非踩踏端转动连接。齿轮与齿条啮合，旋转柱与齿轮同轴相连。旋转柱上开设凹槽，T型推杆相对的两端位于其旋转轴上，沿径向的一端螺旋式式安装在凹槽中。弹性助力机构包括一级弹簧、弹簧连接座、多个二级弹簧。一级弹簧的一端连接在T型推杆的一端上，另一端固定在弹簧连接座上。位移传感器安装在弹簧连接座上，多个二级弹簧等间距设置在弹簧连接座的另一端上。本发明能模拟与传统制动工况一致的踏板感觉，无泄漏，无污染，实现准确制动，稳定可靠。

Description

一种电子制动踏板装置及装配该电子制动踏板装置的汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域的一种踏板装置，尤其涉及一种电子制动踏板装置，还涉及一种装配所述电子制动踏板装置的汽车。

背景技术

近年来，随着汽车技术的不断发展，传统制动系统已无法满足结构简洁化，功能可靠化的要求。传统的制动踏板在使用时，需要依赖于真空助力器，且存在液体易泄漏，易污染的问题。同时由于液压管路结构复杂，不便于维护，制动响应较慢，制动距离较长，安全系数相对较低。

随着汽车的智能网联化发展，车辆制动系统在模块化、集成化、车控能源高压化的趋势下逐渐朝着线控制动的方向发展。电子制动踏板以其结构简单、响应迅速的显著优势，成为了保证行车安全的重要机构。其工作原理是驾驶员踩踏制动踏板，与主缸解耦的踏板装置作为独立的信号发射器，迅速产生电信号，信号由经总线协议传递给系统控制器，控制器基于自身算法对驾驶员制动意图解析从而驱动电机转动，经过蜗轮蜗杆机构将电机的旋转运动转化为直线运动，推动主缸活塞对整车实施制动。整套机构完全采用线控制动的方式，结构简单无污染。但是，现有的线控制制动踏板在使用时，需要采用真空助力装置，而真空助力装置一般采用液压装置，液体易泄漏，容易导致污染，而且还会增加结构的复杂性，不便于维护，同时现有的线控制制动踏板的制动响应比较慢，导致制动距离比较长，安全系数比较低。

发明内容

针对现有的技术问题，本发明提供一种电子制动踏板装置及其装配所述电子制动踏板装置的汽车，所述电子制动踏板装置解决了现有的制动系统液体易泄漏，不便于维护，同时制动响应比较慢，制动距离比较长的问题。

本发明采用以下技术方案实现：一种电子制动踏板装置，其包括：

架体；

踏板，其转动安装在架体上；

位移传感器，其用于间接检测踏板的位移量，并产生用于实现线控制动的电信号；

其特征在于，所述电子制动踏板装置还包括：

齿条，其活动安装在架体上，且一端与踏板的非踩踏端转动连接；

齿轮，其与齿条啮合；

旋转柱，其转动安装在架体上，并与齿轮同轴相连；旋转柱上开设凹槽；

T型推杆，其转动安装在架体上，且相对的两端位于其旋转轴上，沿径向的一端螺旋式安装在凹槽中；以及

弹性助力机构，其包括一级弹簧、弹簧连接座、多个二级弹簧、弹簧座一、弹簧座二以及中置二级弹簧；一级弹簧的一端连接在T型推杆的其中一端上，一级弹簧的另一端固定在弹簧连接座的一端上；位移传感器安装在弹簧连接座上，多个二级弹簧等间距设置在弹簧连接座的另一端上；一级弹簧的刚度小于多个二级弹簧的总刚度；弹簧连接座呈圆柱形，且开设柱形槽，弹簧连接座连接一级弹簧的端面呈圆形，连接二级弹簧的端面呈环形、弹簧座一的相对两端分别连接T型推杆与一级弹簧；弹簧座二呈柱状，且设置在柱形槽内，并与弹簧连接座同轴设置；中置二级弹簧同轴设置在弹簧连接座内，且两端分别连接弹簧连接座和弹簧座二。

作为上述方案的进一步改进，所述电子制动踏板装置还包括：

复位弹簧，其两端分别连接架体和齿条的另一端，且轴向与齿条的移动方向平行。

作为上述方案的进一步改进，架体包括至少两块侧板、至少一块端板、两块定位板以及两块安装板；两块侧板平行设置，且同一端分别连接在端板的相对两端上；两块定位板平行设置，且相远离的一端分别固定在两块侧板上；两块安装板均与端板平行设置，并固定在其中一块侧板上；

其中，踏板转动安装在其中一块侧板上，并位于两块侧板之间；齿条的两端分别插在两块安装板中，且与定位板垂直；旋转柱的两端分别转动安装在两块定位板上，T型推杆远离一级弹簧的一端插在其中一块定位板中。

进一步地，位移传感器安装在弹簧连接座靠近一级弹簧的一端上。

进一步地，旋转柱通过轴承转动安装在其中一块定位板上。

作为上述方案的进一步改进，齿条为圆柱齿条，位移传感器为直线位移传感器。

作为上述方案的进一步改进，一级弹簧和弹簧连接座均与T型推杆相对的两端同轴设置，二级弹簧的中心轴与一级弹簧的中心轴平行设置。

作为上述方案的进一步改进，踏板的中部通过定位柱转动安装在架体上，踏板的非踩踏端与齿条铰接。

本发明还提供一种装配电子制动踏板装置的汽车，所述电子制动踏板装置为上述任意所述的电子制动踏板装置。

作为上述方案的进一步改进，所述汽车还包括车架以及线控制动系统；所述电子制动踏板安装在所述车架中，所述线控制动系统根据所述电子制动踏板踩踏产生的电信号执行制动操作，架体和二级弹簧固定在所述车架中。

本发明的电子制动踏板装置及装配所述电子制动踏板装置的汽车，其电子制动踏板装置的踏板在被踩踏而转动时，踏板会拉动齿条运动，进而带动齿轮旋转，而旋转柱随着齿轮的转动而转动，并通过凹槽使得T型推杆升降。T型推杆会做非线性的轴向移动，从而压缩一级弹簧和二级弹簧，由于两类弹簧的弹性刚度不同，随着踏板行程的非线性的变化弹簧反力也有所不同，该弹簧反力通过此装置能够将反馈给制动踏板，模拟与传统制动过程一致的踏板感觉，并回馈给驾驶员。同时，位移传感器会随着弹簧连接座的运动而移动，并产生电信号，而电信号可以传给制动控制器，基于对驾驶员的制动意图识别实施制动控制。该踏板装置，结构紧凑，调节方便，便于安装，具有更强的实用性。而且该踏板装置无液压机构，无泄漏，无污染，而且齿轮和齿条进行传动，传动距离短、速度高，且无明显噪声。

在本发明中，弹性助力机构具有两级弹簧串联结构，能够模拟传统的制动踏板真空助力装置。当驾驶员踩下踏板时，T型推杆首先通过压缩一级弹簧，由于一级弹簧钢度较小，驾驶员脚感较轻，随踏板开度增大，当达到一定程度时，二级弹簧、中置二级弹簧同时受压形变明显，踏板力反馈增大，驾驶员脚感显著，因此本发明通过模拟踏板位移与踏板力的对应关系能够更好的识别驾驶员的制动意图，实现准确制动，稳定可靠。另外，当驾驶员松开踏板时，踏板在弹性助力机构的作用下回位，以便于后续踩踏。

附图说明

图1为本发明实施例1的电子制动踏板装置从一个视角的立体图；

图2为图1中的电子制动踏板装置从另一个视角的立体图；

图3为图1中的电子制动踏板装置的弹性助力机构的透视图；

图4为本发明实施例2的电子制动踏板装置从一个视角的立体图；

图5为图4中的电子制动踏板装置从另一个视角的立体图。

符号说明：

1 踏板 12 一级弹簧

2 定位柱 13 弹簧连接座

3 齿条 14 弹簧座二

4 齿轮 15 二级弹簧

5 复位弹簧 16 柱形槽

6 T型推杆 17 中置二级弹簧

7 架体 18 侧板

8 弹性助力机构 19 端板

9 旋转柱 20 定位板

10 位移传感器 21 安装板

11 弹簧座一 22 凹槽

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参阅图，本实施例提供了一种电子制动踏板装置，该踏板装置包括架体7、踏板1、位移传感器10、齿条3、齿轮4、旋转柱9、T型推杆6以及弹性助力机构8。这里需要说明的是，该踏板装置可作为汽车的部分结构进行组装使用，也可单独作为一个整体结构进行生产制造，部分结构还可增设在汽车原有的制动踏板中以进行使用。

架体7可以通过多块板体组成，也可以直接为汽车的部分结构。在本实施例中，架体7包括至少两块侧板18、至少一块端板19、两块定位板20以及两块安装板21。两块侧板18平行设置，且同一端分别连接在端板19的相对两端上。两块定位板20平行设置，且相远离的一端分别固定在两块侧板18上。两块安装板21均与端板19平行设置，并固定在其中一块侧板18上。这样，侧板18和端板19就围成了一个开放式的踩踏空间，以便于安装其他结构。当然，上述的这些组成结构均可以直接一体成型在汽车中，或者作为汽车壳体的一部分结构而直接设置。同样，在其他一些实施例中，架体7还可以采用其他组成结构并构成其他形状，只需能够满足后续的安装需求即可。

踏板1转动安装在架体7上，在本实施例中，踏板1转动安装在其中一块侧板18上，并位于两块侧板18之间。踏板1的踩踏端具有供驾驶员踩踏的踩踏面，踏板1的中部通过定位柱2转动安装在架体7上。踏板1呈弯折状，并且可以采用钢材等坚硬材料制成。在一些实施例中，踏板1可直接采用现有的制动踏板，并且保证踏板1的非踩踏端在踏板1转动时能够沿直线运动。

齿条3活动安装在架体7上，且一端与踏板1的非踩踏端转动连接，具体地，踏板1的非踩踏端与齿条3铰接。。在本实施例中，齿条3为圆柱齿条，而且齿条3的两端分别插在两块安装板21中，且与定位板20垂直。在一些实施例中，齿条3可采用不锈钢等金属材料制成，并且能够通过其他载体进行运动，以减少齿条3与安装板21之间的摩擦力。

齿轮4与齿条3啮合，并且，齿条3的转轴与齿条3的轴向垂直。齿条3在沿直线移动时，能够带动齿轮4转动，从而实现直线运动到旋转运动的转化。在对齿轮4选型时，齿轮4可与齿条3成对配置，以便于安装和使用。齿条3和齿轮4的这种配合方式，可以使得踏板装置的传动距离短，传动速度高，并且无明显噪声。

旋转柱9转动安装在架体7上，并与齿轮4同轴相连。旋转柱9上开设凹槽22。在本实施例中，旋转柱9的两端分别转动安装在两块定位板20上，可通过轴承进行安装。其中，在齿轮4转动时，齿轮4能够带动旋转柱9相对定位板20旋转，而凹槽22则会不断地呈螺旋式转动。

T型推杆6转动安装在架体7上，且相对的两端位于其旋转轴上，沿径向的一端螺旋式安装在凹槽22中。在本实施例中，T型推杆6的一端插在其中一块定位板20中。这样，齿轮4转动能够带动旋转柱9转动，从而使T型推杆6升降，而且T型推杆6会做非线性的轴向移动。

弹性助力机构8包括一级弹簧12、弹簧连接座13、多个二级弹簧15、弹簧座一11、弹簧座二14以及中置二级弹簧17。一级弹簧12的一端连接在T型推杆6的相对一端上，一级弹簧12的另一端固定在弹簧连接座13的一端上。位移传感器10可通过螺钉等连接件安装在弹簧连接座13上，多个二级弹簧15等间距设置在弹簧连接座13的另一端上。其中，一级弹簧12的刚度小于多个二级弹簧15的总刚度，而T型推杆6远离一级弹簧12的一端插在定位板20中。并且，一级弹簧12和弹簧连接座13均与T型推杆6相对的两端同轴设置，二级弹簧15的中心轴与一级弹簧12的中心轴平行设置。

在本实施例中，弹簧连接座13呈圆柱形，且开设柱形槽16。其中，弹簧连接座13连接一级弹簧12的端面呈圆形，连接二级弹簧15的端面呈环形，即多个二级弹簧15环绕柱形槽16设置。弹簧座一11的相对两端分别连接T型推杆6与一级弹簧12，以便于T型推杆6与一级弹簧12之间的连接，同时便于T型推杆6推压一级弹簧12。弹簧座二14也呈柱状，且设置在柱形槽16内，并与弹簧连接座13同轴设置。中置二级弹簧17同轴设置在弹簧连接座13内，且两端分别连接弹簧连接座13和弹簧座二14，以进一步增加弹性助力机构8的弹性作用。中置二级弹簧17可与一级弹簧12一体成型。位移传感器10安装在弹簧连接座13靠近一级弹簧12的一端上，旋转柱9通过轴承转动安装在其中一块定位板20上。这样，在T型推杆6升降时，T型推杆6下压一级弹簧12，使得弹簧连接座13产生位移，而此时位移传感器10就能够检测弹簧连接座13的位移量，从而间接检测到踏板1的位移量，即踩踏量。

在T型推杆6移动时，T型推杆6压缩一级弹簧12和二级弹簧15，由于刚度限制形成与踏板行程呈非线性的弹簧反应，该弹簧反力通过能够将反馈给踏板1，形成与制动工况一致的踏板反应，从而回馈给驾驶员。而且，弹性助力机构8无液压机构，无泄漏，无污染，而且齿轮4和齿条3进行传动，传动距离短、速度高，且无明显噪声。

位移传感器10用于检测踏板1的位移量，并产生用于制动的电信号。在本实施例中，位移传感器10为直线位移传感器。位移传感器10会随着弹簧连接座13的运动而移动，并产生电信号，而电信号可以传给线控制动控制器，经过执行机构解读识别制动意图，实施制动。所有部件均可以固定在弹簧连接座13上，结构紧凑，调节方便，便于安装，具有更强的实用性。

其中，在踏板1的踩踏端受压时，踏板1转动并拉动齿条3，使齿轮4产生转动，以带动旋转柱9旋转，并使T型推杆6下压弹性助力机构8。而弹性助力机构8具有两级弹簧串联结构，能够模拟传统的制动踏板真空助力装置。当驾驶员踩下踏板时，T型推杆6首先通过压缩一级弹簧12，由于一级弹簧12钢度较小，驾驶员脚感较轻，随踏板1开度增大，当达到一定程度时，二级弹簧15受压形变明显，踏板1的力反馈增大，驾驶员脚感显著，因此本发明通过模拟踏板1位移与踏板力的对应关系能够更好的识别驾驶员的制动意图，实现准确制动，稳定可靠。另外，当驾驶员松开踏板1时，踏板1在弹性助力机构8的作用下回位，以便于后续踩踏。

综上所述，相较于现有的制动踏板，本实施例的电子制动踏板装置具有以下优点：

本实施例的电子制动踏板装置，其踏板1在被踩踏而转动时，踏板1会拉动齿条3运动，进而带动齿轮4旋转，而旋转柱9随着齿轮4的转动而转动，并通过凹槽22使得T型推杆6升降。T型推杆6会做非线性的轴向移动，从而压缩一级弹簧12和二级弹簧15，由于刚度限制形成与踏板行程呈非线性的弹簧反应，该弹簧反力通过能够将反馈给踏板1，形成与制动工况一致的踏板反应，从而回馈给驾驶员。同时，位移传感器10会随着弹簧连接座13的运动而移动，并产生电信号，而电信号可以传给线控制动控制器，经过执行机构解读识别制动意图，实施制动。该踏板装置所有部件均可以固定在弹簧连接座13上，结构紧凑，调节方便，便于安装，具有更强的实用性。而且该踏板装置无液压机构，无泄漏，无污染，而且齿轮4和齿条3进行传动，传动距离短、速度高，且无明显噪声。

在本实施例中，弹性助力机构8具有两级弹簧串联结构，能够模拟传统的制动踏板的真空助力装置。当驾驶员踩下踏板1时，T型推杆6首先通过压缩一级弹簧12，由于一级弹簧12钢度较小，驾驶员脚感较轻，随踏板1开度增大，当达到一定程度时，二级弹簧15受压形变明显，踏板1力反馈增大，驾驶员脚感显著，因此本实施例通过模拟踏板位移与踏板力的对应关系能够更好的识别驾驶员的制动意图，实现准确制动，稳定可靠。另外，当驾驶员松开踏板1时，踏板1在弹性助力机构8的作用下回位，以便于后续踩踏。

实施例2

请参阅图4以及图5，本实施例提供了一种电子制动踏板装置，其在实施例1的基础上去掉了复位弹簧5。由于弹性助力机构8本身就具有弹性恢复作用，而去除复位弹簧5的电子制动踏板装置的结构更加简单，并且相应降低了电子制动踏板装置的重量，以便于电子制动踏板装置的安装使用。

实施例3

本实施例提供了一种装配电子制动踏板装置的汽车，其包括车架、制动踏板以及线控制动系统。制动踏板安装在车架中，线控制动系统根据制动踏板的踩踏量以产生制动信号，制动信号传递至电动机，使得电动机的电机驱动制动系统执行制动命令，对整车实施制动。本实施例的制动踏板为实施例1或实施例2中的电子制动踏板装置。其中，架体7和二级弹簧15固定在车架中，线控制动系统用于根据位移传感器10产生的电信号以产生制动信号。本实施例汽车能够提升驾驶的踩踏脚感，使得驾驶员能够准确地进行制动，而且汽车采用线控制动的方式，还具有以下优点：

1、结构简单，系统质量小，可以减轻整车重量，无真空助力装置，维护容易，耐久性良好；

2、制动响应迅速，制动性能得到了提高，相对于传统制动，制动距离得到了明显的缩短；

3、易于采用模块化结构，便于对制动功能的增加和技术改进可利用CAN通信网络系统进行信息的集中管理和共享，为车辆制动智能化趋势提供可能。

实施例4

本实施例提供了一种新型电子制动方法，其应用在实施例1所提供的电子制动踏板装置中，该新型电子制动踏板方法包括以下步骤：

1、踩压踏板1，使踏板1转动，并依次带动齿轮4和旋转柱9旋转，使得T型推杆6下压一级弹簧12，以移动弹簧连接座13；

2、检测弹簧连接座13的位移量，产生相应的电信号；

3、根据电信号，分析后对踏板装置所在汽车的发电机发出指令，使相应的电机驱动制动系统执行制动命令，对汽车进行制动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子制动踏板装置，其包括：

架体(7)；

踏板(1)，其转动安装在架体(7)上；

位移传感器(10)，其用于间接检测踏板(1)的位移量，并产生用于实现线控制动的电信号；

其特征在于，所述电子制动踏板装置还包括：

齿条(3)，其活动安装在架体(7)上，且一端与踏板(1)的非踩踏端转动连接；

齿轮(4)，其与齿条(3)啮合；

旋转柱(9)，其转动安装在架体(7)上，并与齿轮(4)同轴相连；旋转柱(9)上开设凹槽(22)；

T型推杆(6)，其转动安装在架体(7)上，且相对的两端位于其旋转轴上，沿径向的一端螺旋式安装在凹槽(22)中；以及

弹性助力机构(8)，其包括一级弹簧(12)、弹簧连接座(13)、多个二级弹簧(15)、弹簧座一(11)、弹簧座二(14)以及中置二级弹簧(17)；一级弹簧(12)的一端连接在T型推杆(6)的其中一端上，一级弹簧(12)的另一端固定在弹簧连接座(13)的一端上；位移传感器(10)安装在弹簧连接座(13)上，多个二级弹簧(15)等间距设置在弹簧连接座(13)的另一端上；一级弹簧(12)的刚度小于多个二级弹簧(15)的总刚度；弹簧连接座(13)呈圆柱形，且开设柱形槽(16)，弹簧连接座(13)连接一级弹簧(12)的端面呈圆形，连接二级弹簧(15)的端面呈环形、弹簧座一(11)的相对两端分别连接T型推杆(6)与一级弹簧(12)；弹簧座二(14)呈柱状，且设置在柱形槽(16)内，并与弹簧连接座(13)同轴设置；中置二级弹簧(17)同轴设置在弹簧连接座(13)内，且两端分别连接弹簧连接座(13)和弹簧座二(14)。

2.如权利要求1所述的电子制动踏板装置，其特征在于，所述电子制动踏板装置还包括：

复位弹簧(5)，其两端分别连接架体(7)和齿条(3)的另一端，且轴向与齿条(3)的移动方向平行。

3.如权利要求1所述的电子制动踏板装置，其特征在于，架体(7)包括至少两块侧板(18)、至少一块端板(19)、两块定位板(20)以及两块安装板(21)；两块侧板(18)平行设置，且同一端分别连接在端板(19)的相对两端上；两块定位板(20)平行设置，且相远离的一端分别固定在两块侧板(18)上；两块安装板(21)均与端板(19)平行设置，并固定在其中一块侧板(18)上；

其中，踏板(1)转动安装在其中一块侧板(18)上，并位于两块侧板(18)之间；齿条(3)的两端分别插在两块安装板(21)中，且与定位板(20)垂直；旋转柱(9)的两端分别转动安装在两块定位板(20)上，T型推杆(6)远离一级弹簧(12)的一端插在其中一块定位板(20)中。

4.如权利要求3所述的电子制动踏板装置，其特征在于，位移传感器(10)安装在弹簧连接座(13)靠近一级弹簧(12)的一端上。

5.如权利要求3所述的电子制动踏板装置，其特征在于，旋转柱(9)通过轴承转动安装在其中一块定位板(20)上。

6.如权利要求1所述的电子制动踏板装置，其特征在于，齿条(3)为圆柱齿条，位移传感器(10)为直线位移传感器。

7.如权利要求1所述的电子制动踏板装置，其特征在于，一级弹簧(12)和弹簧连接座(13)均与T型推杆(6)相对的两端同轴设置，二级弹簧(15)的中心轴与一级弹簧(12)的中心轴平行设置。

8.如权利要求1所述的电子制动踏板装置，其特征在于，踏板(1)的中部通过定位柱(2)转动安装在架体(7)上，踏板(1)的非踩踏端与齿条(3)铰接。

9.一种装配电子制动踏板装置的汽车，其特征在于，所述电子制动踏板装置为如权利要求1-8中任意一项所述的电子制动踏板装置。

10.如权利要求9所述的装配电子制动踏板装置的汽车，其特征在于，所述汽车还包括车架以及线控制动系统；所述电子制动踏板安装在所述车架中，所述线控制动系统根据所述电子制动踏板踩踏产生的电信号执行制动操作，架体(7)和二级弹簧(15)固定在所述车架中。