CN110877602A - 制动踏板主动操纵装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制动踏板主动操纵装置，包括踏板组件、电机组件、连接踏板组件和电机组件的钢缆以及用于改变钢缆方向的滑轮组件；步进电机以指定转速转动指定角度，带动驱动轮转动，驱动轮使一端固定在其上的钢缆开始沿钢缆槽缠绕，通过滑轮组件的导向作用，另一端固定在踏板组件上的钢缆开始向滑轮组件的方向拉动制动踏板，从而产生制动力，当需要释放制动力时，电机饭庄靠制动踏板的回位力拉回钢缆，钢缆从驱动轮上解除缠绕；本发明结构小巧紧凑，不与制动踏板发生干涉，不影响最大制动力的产生，采用螺旋式单圈钢缆缠绕驱动轮，可有效防止钢缆缠绕卡死造成的线控失效，可以实现对制动踏板迅速、敏捷和精准的操纵。

Description

制动踏板主动操纵装置

技术领域

本发明属于智能汽车制动系统技术领域，涉及制动系统的主动控制装置，具体的说，具体涉及一种制动踏板主动操纵装置。

背景技术

汽车制动系统主要由制动器和制动驱动机构组成。制动踏板是制动驱动机构的输入，驾驶人通过踩踏制动踏板控制制动力，使汽车减速停车。驾驶人的作用力通过制动踏板推动真空助力器的推杆，真空助力器对驾驶人的作用力进行放大，对制动主缸进行加压，制动主缸内的压力通过制动液传递到位于四个轮的制动器上。制动器内的卡钳收到压力的作用压向制动盘，从而产生制动力。驾驶人踩下制动踏板的角度越大，制动器产生的制动力越大。

随着汽车智能化和网联化的发展，驾驶过程不仅仅有驾驶人，还加入了机器系统的参与。现今汽车普遍采用电子加速踏板，直接对车载电子控制单元中的电子节气门控制信号进行修改即可达到自动驾驶或人机共驾的效果。而制动系统作为纯机械连接的系统不同于加速踏板，机器系统无法采用电子控制的方式直接对制动力进行长时间的控制。一些新开发的电动智能汽车采用线控制动系统实现对制动力的控制。通过制动踏板上的传感器对驾驶人进行的制动动作进行感知，将动作转化成电信号输入到控制单元中，控制单元根据该信号和车辆状态计算出所需的推力，控制电机产生相应的扭矩推动制动主缸，从而产生制动力。当进行自动驾驶时，控制单元可以直接产生信号控制电机运行从而实现制动力的自动控制。然而，若想要实现对现有的传统汽车进行自动驾驶控制，则需要对其进行改装。若采用上述的线控制动系统，则改装范围较大，难度较高，耗费的成本高，不具有现实可行性。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的上述问题，提供了一种制动踏板主动操纵装置

本发明是采用如下技术方案实现的：

制动踏板主动操纵装置，包括底板，底板为汽车驾驶舱地板其特征在于，底板上设置有制动踏板组件、电机组件、滑轮组件和钢缆；

制动踏板组件包括制动踏板，制动踏板顶部的踏板转轴与汽车内的踏板支架铰接，踏板转轴下方有与汽车真空助力器推杆连接的踏板枢轴，踏板枢轴下方开有一个通孔结构的踏板连接孔，一个纵向截面为U形的踏板连接器通过自身两个竖直部上的连接器连接孔、销轴以及踏板连接孔与制动踏板铰接，踏板连接器的水平部中心处开有一个踏板连接器钢缆孔；

电机组件包括步进电机和驱动轮，步进电机通过一个电机支架固定在底板上，步进电机的输出轴穿过电机支架后与驱动轮的中心固定连接，驱动轮上有周向设置的用于容纳钢缆的驱动轮钢缆槽，驱动轮钢缆槽的中心线为螺旋型，驱动轮钢缆槽的半径从驱动轮钢缆槽的起始点到终点不断增大以防止钢缆发生缠绕；

滑轮组件包括一个滑轮、滑轮支架和纵向截面为L字形的滑轮底座，滑轮底座的水平部固定在底板上，滑轮通过滑轮轴与滑轮支架连接使滑轮可以在滑轮支架中转动，滑轮支架通过滑轮支架枢轴与滑轮底座的竖直部中心处连接使滑轮支架可以在滑轮底座上转动，滑轮上有周向设置的用于容纳钢缆的滑轮槽；

钢缆的前端固定在驱动轮钢缆槽中，钢缆在驱动轮钢缆槽中缠绕然后经过滑轮的滑轮槽，最终钢缆的后端穿过踏板连接器钢缆孔后通过打结或压扣的方式使钢缆无法从踏板连接器钢缆孔中脱出。

进一步的技术方案包括：

滑轮支架的纵向截面为U形，滑轮支架两个竖直部上均开有通孔结构的滑轮支架孔，滑轮支架的水平部的中心处固定设置有一个圆柱体结构的滑轮支架枢轴，滑轮支架枢轴的外圆柱面上开有圆环形的滑轮支架枢轴卡簧槽，滑轮轴的两端的外圆柱面上均开有圆环形的滑轮轴卡簧槽，滑轮位于滑轮支架的两个竖直部之间，滑轮轴穿过滑轮支架孔和滑轮的轴孔后，滑轮轴的两端各有一个卡簧卡入对应的滑轮轴卡簧槽中，滑轮支架)的竖直部中心处有通孔结构的滑轮底座孔，滑轮支架枢轴穿过滑轮底座孔后，一个卡簧卡入滑轮支架枢轴卡簧槽中。

驱动轮钢缆槽的起始点和终点之间形成一个沿驱动轮径向的平面，该平面开有一个钢缆固定孔，驱动轮钢缆槽中位于钢缆固定孔)上方的部位开有一个与钢缆固定孔连通的、沿驱动轮径向设置的顶丝孔，顶丝孔中带有内螺纹，钢缆的前端插入到钢缆固定孔中，一个顶丝旋入顶丝孔中并拧紧以对钢缆进行固定。

滑轮槽的边缘加工有弧形倒角，便于钢缆滑入滑轮槽。

电机支架的水平部开有两个对称设置的条形的通孔即电机支架固定孔，调整电机支架的位置后通过两个螺栓和电机支架固定孔将电机支架固定在底座上。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

本发明提供的制动踏板主动操纵装置，对原车改动小，安装方便，成本低，不影响原车制动功能。安装后，可以实现制动踏板的线控，同时，驾驶人仍可以操纵制动踏板。

本发明提供的制动踏板主动操纵装置，结构小巧紧凑，不与制动踏板发生干涉，不影响最大制动力的产生。所有零部件均集中的制动踏板附近。不占用车内其他地方空间。

本发明提供的制动踏板主动操纵装置，采用螺旋式单圈钢缆缠绕驱动轮，可靠性高，可有效防止钢缆缠绕卡死造成的线控失效。

本发明提供的制动踏板主动操纵装置，采用大扭矩步进电机作为动力源，同时由于电机与制动踏板距离近，所以所需的钢缆总长较短，所产生的拉力线性度高。可以实现对制动踏板迅速，敏捷和精准的操纵。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中的制动踏板组件的结构示意图。

图3为本发明中的滑轮组件的结构示意图。

图4为本发明中的电机组件的结构示意图。

图5为本发明中的驱动轮的结构示意图。

图6为本发明中的驱动轮的剖视图。

图中：1.底板，2.钢缆，100.制动踏板组件，101.制动踏板，101a.踏板转轴，101b.踏板枢轴，101c.踏板连接孔，102.踏板连接器，102a.连接器连接孔，102b.连接器钢缆孔，200.滑轮组件，201.滑轮，201a.滑轮槽，201b.滑轮槽倒角，202.滑轮轴，202a.滑轮轴卡簧槽，203.滑轮支架，203a.滑轮支架枢轴，203b.滑轮支架枢轴卡簧槽，203c.滑轮支架孔，204.滑轮底座，204a.滑轮底座固定孔，204b.滑轮底座孔，205.卡簧，300.电机组件，301.电机，301a.电机输出轴，302.电机支架，302a.电机支架固定孔，302b.电机固定孔，303.驱动轮，303a驱动轮钢缆槽，303b.钢缆固定孔，303c.顶丝孔。

具体实施方式

本发明提供了一种制动踏板主动操纵装置，如图1所示，包括底板1，底板1上设置有制动踏板组件100、电机组件300和滑轮组件200，底板1为汽车驾驶舱地板；

如图2所示，制动踏板组件100包括制动踏板101，制动踏板101顶部的踏板转轴101a与汽车内的踏板支架铰接，踏板转轴101a下方有与汽车真空助力器推杆连接的踏板枢轴101b，当踩下踏板时，制动踏板101可以绕踏板转轴101a转动，同时踏板枢轴101b推动汽车真空助力器推杆，踏板枢轴101b下方开有一个通孔结构的踏板连接孔101c，一个纵向截面为U形的踏板连接器102通过自身两个竖直部上的连接器连接孔102a、销轴以及踏板连接孔101c与制动踏板101铰接，踏板连接器102的水平部中心处开有一个踏板连接器钢缆孔102b；

如图4所示，电机组件300包括步进电机301和驱动轮303，步进电机301通过一个电机支架302固定在底板1上，步进电机301的输出轴穿过电机支架302后与驱动轮303的中心固定连接，驱动轮303上有周向设置的用于容纳钢缆2的驱动轮钢缆槽303a，驱动轮钢缆槽303a的中心线为螺旋型，驱动轮钢缆槽303a的半径从驱动轮钢缆槽303a的起始点到终点不断增大以防止钢缆发生缠绕；电机支架302的水平部开有两个对称设置的条形的通孔即电机支架固定孔302a，调整电机支架302的位置后通过两个螺栓和电机支架固定孔302a将电机支架302固定在底座1上，电机支架302的竖直部的四个角上各设置有一个电机固定孔302b，与螺栓配合用于固定步进电机301。

滑轮组件200用于改变钢缆2的运动方向，将拉力由电机组件300传递到制动踏板组件100上，如图3所示，滑轮组件200包括一个滑轮201、滑轮支架203和纵向截面为L字形的滑轮底座204，滑轮底座204的水平部固定在底板1上，滑轮支架203的纵向截面为U形，滑轮支架203两个竖直部上均开有通孔结构的滑轮支架孔203c，滑轮支架203的水平部的中心处固定设置有一个圆柱体结构的滑轮支架枢轴203a，滑轮支架枢轴203a的外圆柱面上开有圆环形的滑轮支架枢轴卡簧槽203b，滑轮轴202的两端的外圆柱面上均开有圆环形的滑轮轴卡簧槽202a，滑轮201位于滑轮支架203的两个竖直部之间，滑轮轴202穿过滑轮支架孔203c和滑轮201的轴孔后，滑轮轴202的两端各有一个卡簧卡入对应的滑轮轴卡簧槽202a中，滑轮支架203的竖直部中心处有通孔结构的滑轮底座孔204b，滑轮支架枢轴203a穿过滑轮底座孔204b后，一个卡簧卡入滑轮支架枢轴卡簧槽203b中，滑轮201上有周向设置的用于容纳钢缆2的滑轮槽201a，滑轮槽201a的边缘加工有弧形倒角201b，便于钢缆2滑入滑轮槽201a。

驱动轮钢缆槽303a的起始点和终点之间形成一个沿驱动轮303径向的平面，该平面开有一个钢缆固定孔303b，驱动轮钢缆槽303a中位于钢缆固定孔303b上方的部位开有一个与钢缆固定孔303b连通的、沿驱动轮303径向设置的顶丝孔303c，顶丝孔303c中带有内螺纹，钢缆2的前端插入到钢缆固定孔303b中，一个顶丝旋入顶丝孔303c中并拧紧以对钢缆2进行固定，钢缆2在驱动轮钢缆槽303a中缠绕然后经过滑轮201的滑轮槽201a，最终钢缆2的后端穿过踏板连接器钢缆孔102b后通过打结或压扣的方式使钢缆2无法从踏板连接器钢缆孔102b中脱出。

本实施例中，驱动轮303的直径为50mm，能够单圈缠绕大于120mm长的钢缆，即可以使指定踏板向下运动120mm，满足一般乘用车的制动踏板行程。由于驱动轮钢缆槽303a为螺旋型，单圈缠绕钢缆，不会在钢缆的收放过程中发生钢缆缠绕，可以有效防止装置失效。

步进电机301通过步进电机驱动器与外部的控制系统连接。

步进电机301接收到控制系统的命令，以指定转速转动指定角度，带动驱动轮303转动，驱动轮303使一端固定在其上的钢缆2开始沿钢缆槽303a缠绕，通过滑轮组件200的导向作用，另一端固定在踏板组件100上的钢缆2开始向滑轮组件200的方向拉动制动踏板101，从而产生制动力。当需要释放制动力时，电机301反转，靠制动踏板的回位力拉回钢缆2，钢缆2从驱动轮303上解除缠绕。

Claims (5)

1.制动踏板主动操纵装置，包括底板(1)，底板(1)为汽车驾驶舱地板其特征在于，底板(1)上设置有制动踏板组件(100)、电机组件(300)、滑轮组件(200)和钢缆(2)；

制动踏板组件(100)包括制动踏板(101)，制动踏板(101)顶部的踏板转轴(101a)与汽车内的踏板支架铰接，踏板转轴(101a)下方有与汽车真空助力器推杆连接的踏板枢轴(101b)，踏板枢轴(101b)下方开有一个通孔结构的踏板连接孔(101c)，一个纵向截面为U形的踏板连接器(102)通过自身两个竖直部上的连接器连接孔(102a)、销轴以及踏板连接孔(101c)与制动踏板(101)铰接，踏板连接器(102)的水平部中心处开有一个踏板连接器钢缆孔(102b)；

电机组件(300)包括步进电机(301)和驱动轮(303)，步进电机(301)通过一个电机支架(302)固定在底板(1)上，步进电机(301)的输出轴穿过电机支架(302)后与驱动轮(303)的中心固定连接，驱动轮(303)上有周向设置的用于容纳钢缆(2)的驱动轮钢缆槽(303a)，驱动轮钢缆槽(303a)的中心线为螺旋型，驱动轮钢缆槽(303a)的半径从驱动轮钢缆槽(303a)的起始点到终点不断增大以防止钢缆(2)发生缠绕；

滑轮组件(200)包括一个滑轮(201)、滑轮支架(203)和纵向截面为L字形的滑轮底座(204)，滑轮底座(204)的水平部固定在底板(1)上，滑轮(201)通过滑轮轴(202)与滑轮支架(203)连接使滑轮(201)可以在滑轮支架(203)中转动，滑轮支架(203)通过滑轮支架枢轴(203a)与滑轮底座(204)的竖直部中心处连接使滑轮支架(203)可以在滑轮底座(204)上转动，滑轮(201)上有周向设置的用于容纳钢缆(2)的滑轮槽(201a)；

钢缆(2)的前端固定在驱动轮钢缆槽(303a)中，钢缆(2)在驱动轮钢缆槽(303a)中缠绕然后经过滑轮(201)的滑轮槽(201a)，最终钢缆(2)的后端穿过踏板连接器钢缆孔(102b)后通过打结或压扣的方式使钢缆(2)无法从踏板连接器钢缆孔(102b)中脱出。

2.根据权利要求1所述的制动踏板主动操纵装置，其特征在于，滑轮支架(203)的纵向截面为U形，滑轮支架(203)两个竖直部上均开有通孔结构的滑轮支架孔(203c)，滑轮支架(203)的水平部的中心处固定设置有一个圆柱体结构的滑轮支架枢轴(203a)，滑轮支架枢轴(203a)的外圆柱面上开有圆环形的滑轮支架枢轴卡簧槽(203b)，滑轮轴(202)的两端的外圆柱面上均开有圆环形的滑轮轴卡簧槽(202a)，滑轮(201)位于滑轮支架(203)的两个竖直部之间，滑轮轴(202)穿过滑轮支架孔(203c)和滑轮(201)的轴孔后，滑轮轴(202)的两端各有一个卡簧卡入对应的滑轮轴卡簧槽(202a)中，滑轮支架(203)的竖直部中心处有通孔结构的滑轮底座孔(204b)，滑轮支架枢轴(203a)穿过滑轮底座孔(204b)后，一个卡簧卡入滑轮支架枢轴卡簧槽(203b)中。

3.根据要求1或2所述的制动踏板主动操纵装置，其特征在于，驱动轮钢缆槽(303a)的起始点和终点之间形成一个沿驱动轮(303)径向的平面，该平面开有一个钢缆固定孔(303b)，驱动轮钢缆槽(303a)中位于钢缆固定孔(303b)上方的部位开有一个与钢缆固定孔(303b)连通的、沿驱动轮(303)径向设置的顶丝孔(303c)，顶丝孔(303c)中带有内螺纹，钢缆(2)的前端插入到钢缆固定孔(303b)中，一个顶丝旋入顶丝孔(303c)中并拧紧以对钢缆(2)进行固定。

4.根据权利要求1或2所述的制动踏板主动操纵装置，其特征在于，滑轮槽(201a)的边缘加工有弧形倒角(201b)，便于钢缆(2)滑入滑轮槽(201a)。

5.根据权利要求1或2所述的制动踏板主动操纵装置，其特征在于，电机支架(302)的水平部开有两个对称设置的条形的通孔即电机支架固定孔(302a)，调整电机支架(302)的位置后通过两个螺栓和电机支架固定孔(302a)将电机支架(302)固定在底座(1)上。

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