CN112268712A - 一种集成有位移传感器的解耦装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成有位移传感器的解耦装置包括踏板模拟机构和位移传感器组件，踏板模拟机构包括多级弹性组件、输入推杆组件、外壳、固定环、护套，位移传感器组件包括壳体、外置安装架、PCB电路板、PCB电路板以及感应钢圈，输入推杆组件包括输入推杆、第一弹性构件，多级弹性组件包括导杆、弹簧支承座、第三弹性构件、轴承座、第二弹性构件。其技术方案使得在驾驶员踩踏踏板的过程中，总共有三个弹性构件逐步提供反馈力，且反馈力逐级递增，使得踏板模拟的制动感更为真实可靠，力的传递更为平稳，位移差检测效果较佳，且各零部件的集成度更高，大大减少了空间布置及零件数量，使得空间布置更为紧凑。

Description

一种集成有位移传感器的解耦装置

技术领域

本发明涉及车内踏板及制动系统技术领域，尤其涉及一种集成有位移传感器的解耦装置。

背景技术

汽车的踏板及制动系统中，目前已有的设计有两种类型，一种是非解耦型，另一种是解耦型。

其中，非解耦型设计的特点是助力器在任何工况下，输入推杆和输出推杆都是联动状态。助力的实现与传统真空助力器类似，助力大小是靠感知差位移传感器的信号来调节电机助力的输出扭矩。

而解耦型设计的特点是踏板感靠串联的弹簧负载实现，输入推杆与输出推杆在正常制动时是分开状态。助力大小依据输入推杆行程传感器的信号来调整电机助力的输出扭矩。

但上述两者均存在技术问题：

对于非解耦型设计，由于输入推杆与输出推杆联动，在主动助力的情况下，踏板会有自行下沉现象，会给驾驶员造成压脚的感觉甚至夹伤脚面，有舒适性的问题甚至安全问题。同时在能量回收时，需要与特殊设计的ESC配合使用才能实现0.3g的能量回收。

对于解耦型设计，由于两级串联式弹簧负载无法完全模拟踏板感，导致踏板感真实性较差。同时串联式弹簧会使制动力效率降低，特别是在电失效的时候，输出压力很难达到法规要求，匹配有一定的局限性。

同时，在现有的解耦装置中，位移传感器通常是与解耦装置的主体相互独立分离的，属于外置型机构，这样的分体式设计既增加了成本，整体产品也不够紧凑。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种旨在踏板模拟的制动感更为真实可靠、力的传递更为平稳、且各零部件的集成度更高而使得空间布置更为紧凑的集成有位移传感器的解耦装置，用以克服上述技术缺陷。

具体技术方案如下：

一种集成有位移传感器的解耦装置，包括踏板模拟机构和位移传感器组件，踏板模拟机构包括前后相对布置的多级弹性组件和输入推杆组件；多级弹性组件包括导杆，导杆外周由后向前的依次套装有弹簧支承座、第三弹性构件以及轴承座，且弹簧支承座与轴承座之间还安装有第二弹性构件，弹簧支承座和轴承座中，至少其中之一能够相对于导杆前后移动；输入推杆组件包括输入推杆、套装于输入推杆外周的第一弹性构件，且输入推杆的后端用以连接外部踏板而前端与导杆的后端相对设置，第一弹性构件的两端分别作用于多级弹性组件及输入推杆，用以在输入推杆与多级弹性构件之间形成预紧力；

踏板模拟机构还包括外壳、护套和固定环，外壳整体呈前端敞口的筒状，后端面开设有用以穿过输入推杆的安装通孔，外壳固装于输入推杆的外周，用以允许外壳能够与输入推杆同步运动；固定环套装于外壳外周并允许外壳相对于固定环前后移动，护套整体呈前端面敞口的筒状结构并套装于固定环外周，护套前端具有用以穿过输入推杆的通孔，且外壳容纳于护套内部；

位移传感器组件包括壳体、外置安装架、PCB电路板、PCB电路板以及感应钢圈；壳体上安装有带PIN针的连接器，用以电性连接解耦装置的驱动机构；PCB电路板和柔性电路板均固装于外置安装架上，且连接器的PIN针接入PCB电路板；感应钢圈和外置安装架分别安装于固定环和外壳上，柔性电路板用以检测感应钢圈在预设活动路径上的位移差。

较佳的，输入推杆的外周还套装有相邻布置的前防尘盖和后防尘盖，且第一弹性构件的两端分别与前防尘盖、弹簧支承座相抵，前防尘盖和后防尘盖分别紧贴于安装通孔的前后侧并夹持外壳。

较佳的，导杆后端开设有轴孔，且输入推杆的前端至少一部分伸入轴孔内部。

较佳的，弹簧支承座固装于导杆外周，轴承座活动套装于导杆外周并能够沿着导杆外周前后移动。

较佳的，第一弹性构件为圆锥螺旋弹簧，第二弹性构件为圆柱螺旋弹簧，第三弹性构件为减震弹块。

较佳的，第三弹性构件与轴承座之间具有间隙，导杆外周构成有用以限位第三弹性构件前端的台阶，第三弹性构件的后端由弹簧支承座前侧面限位。

较佳的，轴承座的后端面还向前凹陷形成有环形安装槽，且环形安装槽内嵌装有轴承，轴承内圈与环形安装槽的内缘相套装，轴承外圈可自由转动。

较佳的，外置安装架整体呈“L”字形，包括横向部和纵向部。

较佳的，横向部上开设有用以嵌装PCB线板的第一安装槽，纵向部呈长条形瓦状结构，长度较大的两条边的边沿上包覆有金属衬套，并由金属衬套和纵向部共同合围成用以嵌装柔性电路板的第二安装槽。

较佳的，柔性电路板整体呈长条形，感应钢圈整体呈弧条形。

上述技术方案的有益效果在于：

集成有位移传感器的解耦装置包括踏板模拟机构和位移传感器组件，踏板模拟机构包括多级弹性组件、输入推杆组件、外壳、固定环、护套，位移传感器组件包括壳体、外置安装架、PCB电路板、PCB电路板以及感应钢圈，输入推杆组件包括输入推杆、第一弹性构件，多级弹性组件包括导杆、弹簧支承座、第三弹性构件、轴承座、第二弹性构件，使得在驾驶员踩踏踏板的过程中，总共有三个弹性构件逐步提供反馈力，且反馈力逐级递增，使得踏板模拟的制动感更为真实可靠，力的传递更为平稳，而位移传感器组件能够通过感应钢圈相对于柔性电路板的移动实现位移差检测的目的，外置安装架的设置使得柔性电路板及PCB电路板的安装更具有便利性，检测效果较佳，且各零部件的集成度更高，大大减少了空间布置及零件数量，使得空间布置更为紧凑。

附图说明

图1为本发明集成有位移传感器的解耦装置的立体图；

图2为本发明集成有位移传感器的解耦装置的剖视图；

图3为本发明集成有位移传感器的解耦装置中踏板模拟机构的立体图；

图4为本发明集成有位移传感器的解耦装置中踏板模拟机构的剖视图；

图5为本发明集成有位移传感器的解耦装置中踏板模拟机构的分体状态示意图；

图6为本发明集成有位移传感器的解耦装置中位移传感器组件主体部分的立体图；

图7为本发明集成有位移传感器的解耦装置中位移传感器组件的装配示意图；

图8为本发明集成有位移传感器的解耦装置中位移传感器组件与踏板模拟机构装配状态下的剖视图；

图9为本发明集成有位移传感器的解耦装置中踏板模拟机构卸下护套及固定环后的立体图；

图10为本发明集成有位移传感器的解耦装置中踏板模拟机构的内部结构立体图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明作具体阐述。并定义如图2中纸面所示的由左向右的方向为本实施例中由后向前的方向。

参阅图1至图10中所示，本实施例提供的解耦装置包括踏板模拟机构和位移传感器组件，其中，

踏板模拟机构包括前后相对布置的多级弹性组件2和输入推杆组件1；多级弹性组件2包括导杆21，导杆21外周由后向前的依次套装有弹簧支承座22、第三弹性构件23以及轴承座24，且弹簧支承座22与轴承座24之间还安装有第二弹性构件26，弹簧支承座22和轴承座24中，至少其中之一能够相对于导杆21前后移动；输入推杆组件1包括输入推杆11、套装于输入推杆11外周的第一弹性构件14，且输入推杆11的后端用以连接外部踏板而前端与导杆21的后端相对设置，第一弹性构件14的两端分别作用于多级弹性组件2及输入推杆11，用以在输入推杆11与多级弹性构件之间形成预紧力；

踏板模拟机构还包括外壳3、护套5和固定环4，外壳3整体呈前端敞口的筒状，内部构成有用以容纳输入推杆组件1的至少一部分和多级弹性组件2的至少一部分的容纳腔，且外壳3后端面开设有用以穿过输入推杆11的安装通孔，外壳3固装于输入推杆11的外周，用以允许外壳3能够与输入推杆11同步运动；固定环4套装于外壳3外周并允许外壳3相对于固定环4前后移动，护套5整体呈前端面敞口的筒状结构并套装于固定环4外周，护套5前端具有用以穿过输入推杆11的通孔，且外壳3容纳于护套5内部；

位移传感器组件6包括壳体61、外置安装架63、PCB电路板64、PCB电路板64以及感应钢圈67；壳体61上安装有带PIN针的连接器62，用以电性连接解耦装置的驱动机构；PCB电路板64和柔性电路板65均固装于外置安装架63上，且连接器62的PIN针接入PCB电路板64；感应钢圈67和外置安装架63分别安装于固定环4和外壳3上，柔性电路板65用以检测感应钢圈67在预设活动路径上的位移差。

基于上述技术方案，集成有位移传感器的解耦装置包括踏板模拟机构和位移传感器组件，踏板模拟机构包括多级弹性组件2、输入推杆组件1、外壳3、固定环4、护套5，位移传感器组件6包括壳体61、外置安装架63、PCB电路板64、PCB电路板64以及感应钢圈67，输入推杆11组件1包括输入推杆11、第一弹性构件14，多级弹性组件2包括导杆21、弹簧支承座22、第三弹性构件23、轴承座24、第二弹性构件26，在具体应用中，当输入推杆11后端连接的踏板逐渐受力而促使输入推杆11向前移动的过程中，首先由第一弹性构件14作用并向输入推杆11及踏板提供反向的反馈力，以模拟初步的踏板制动感，然后由第一弹性构件14推动弹簧支承座22与轴承座24之间相对运动，而使得第二弹性构件26作用并向输入推杆11及踏板提供反向的反馈力，以模拟进一步的踏板制动感；最后当弹簧支承座22与轴承座24之间的运动作用于第三弹性构件23时，使得第三弹性构件23作用并向输入推杆11及踏板提供反向的反馈力，以模拟进一步的踏板制动感，使得在驾驶员踩踏踏板的过程中，总共有三个弹性构件逐步提供反馈力，且反馈力逐级递增，使得踏板模拟的制动感更为真实可靠，力的传递更为平稳，而位移传感器组件6能够通过感应钢圈67相对于柔性电路板65的移动实现位移差检测的目的，外置安装架63的设置使得柔性电路板65及PCB电路板64的安装更具有便利性，检测效果较佳，且各零部件的集成度更高，大大减少了空间布置及零件数量，使得空间布置更为紧凑。

在一种优选的实施方式中，输入推杆11的外周还套装有相邻布置的前防尘盖13和后防尘盖12，且第一弹性构件14的两端分别与前防尘盖13、弹簧支承座22相抵，前防尘盖13和后防尘盖12分别紧贴于安装通孔的前后侧并夹持外壳3。

值得指出的是，以上仅为本案的最优实施例，事实上，也能够直接将外壳3固装于输入推杆11上实现同步移动的目的，包括但不限于卡接、铆接、焊接等等，且第一弹性构件14的后端也可以直接抵靠于外壳3内底面上，并不局限于此。并且，由下述内容可知，外壳3的作用在于带着位移传感器的感应部一起随着输入推杆11前后移动，故外壳也可以是一个支架，同时在不考虑拆卸方便的前提下，外壳11和两个防尘盖还可以是与输入推杆11一体式的结构，故以上仅为本案的最优实施例，具体实施方案并不局限于此。

作为进一步的优选实施方式，导杆21后端开设有轴孔，且输入推杆11的前端至少一部分伸入轴孔内部。进一步的，在本实施例中，弹簧支承座22固装于导杆21外周，轴承座24活动套装于导杆21外周并能够沿着导杆21外周前后移动。但也可以是轴承座24固接导杆21而弹簧支承座22滑接于导杆21外周，或者两者均可活动，而第三弹性构件23固装于导杆21外周，均能够实现在踏板逐渐受力过程中依次促使第二弹性构件26及第三弹性构件23作用，并不局限于此。

作为进一步的优选实施方式，第一弹性构件14为圆锥螺旋弹簧，第二弹性构件26为圆柱螺旋弹簧，第三弹性构件23为减震弹块，但该三者也可以均采用弹簧。进一步的，第三弹性构件23与轴承座24之间具有间隙。具体的，导杆21外周构成有用以限位第三弹性构件23前端的台阶，而第三弹性构件23的后端由弹簧支承座22前侧面限位。进一步的，轴承座24的后端面还向前凹陷形成有环形安装槽，且环形安装槽内嵌装有轴承25，轴承25内圈与环形安装槽的内缘相套装，轴承25外圈可自由转动。

在一种优选的实施方式中，外置安装架63整体呈“L”字形，包括横向部和纵向部。进一步的，横向部上开设有用以嵌装PCB线板的第一安装槽。进一步的，纵向部呈长条形瓦状结构，长度较大的两条边的边沿上包覆有金属衬套66，并由金属衬套66和纵向部共同合围成用以嵌装柔性电路板65的第二安装槽。进一步的，柔性电路板65整体呈长条形。进一步的，感应钢圈67整体呈弧条形。进一步的，输入推杆11的外周还凹陷构成有用以卡置前防尘盖13及后防尘盖12的前环形定位槽和后环形定位槽，以作为两者安装的预设位置，且输入推杆11的后端通过一个连接头9连接踏板。

结合图1和图2中所示，解耦装置还包括联动机构、驱动机构以及助力机构，联动机构7、驱动机构、位移传感机构6以及助力机构均安装在该踏板模拟机构前部，并由联动机构7抵紧及连接固定上述的固定环4以及轴承座24，而位移传感机构6的检测部62固定在该固定环4上而感应部61固定在外壳3上，使其能够相对活动而实现位移检测功能，进而传输信号至驱动机构，由驱动机构通过联动机构7及输出推杆8传输动作至助力机构，以实现助力制动的目的。进一步的，外置安装架63固装在固定环4的壁上，感应钢圈67嵌装于外壳3的外壁上，以在两者相对运动下实现上述的检测目的。

具体的，外壳3由PA66-GF35材料注塑成型，前防尘盖13和后防尘盖12均呈蝶形，并由POM材料制成，轴承座24为冲压成型件，并与轴承25过盈配合，导杆21为机加工件，护套5由EPDM材料制成，固定环4包胶注塑成型。值得指出的是，多级弹性组件2是踏板模拟机构的核心零件，它是内力组件，由于正常状态下和外部解耦器主缸输出没有机械联接，既要满足驾驶员的踏板感也要满足NVH要求，所以对零件的材料，尺寸精度，性能及外观质量有很高的要求。

值得指出是，结合图7、图8以及图9中所示，本案中采用的驱动机构采用了本领域中常规式的电机驱动，助力机构采用常规是的液压助力结构，其为本领域公知技术，并非本案的主要发明点，故在图中省略示出。同时，联动机构采用齿轮组加空心螺杆71的结构，且导杆21前端至少一部分伸入空心螺杆71内部，齿轮组传动连接空心螺杆71和驱动机构的电机轴外套装的齿轮，使得能够平稳传递动作。而螺杆71能够在齿轮组作用下前后移动，将周向动作转化为直线动作，从而实现解耦机构的整个动作逻辑。

其中，上述的踏板模拟机构中输入推杆11的后端连接外部的踏板，且踏板持续向输入推杆11提供推力并推动输入推杆11向前移动，其运行方法包括：

第一阶段：输入推杆11因受到踏板推力而向前移动，并带动外壳3、前防尘盖13、后防尘盖12向前移动，第一弹性构件14被压缩并通过前防尘盖13向输入推杆11及踏板提供向后的反馈力；

第二阶段：输入推杆11因受到踏板推力而继续向前移动，多级弹性组件2的导杆21、弹簧支承座22、第三弹性构件23在第一弹性构件14作用下向前移动，而轴承座24因与踏板模拟机构后部安装的联动机构7相抵而处于初始位置，第二弹性构件26被压缩并通过弹簧支承座22、第一弹性构件14、前防尘盖13进一步向输入推杆11及踏板提供向后的反馈力，且在第二阶段中，第一弹性构件14处于持续作用的状态；

第三阶段：输入推杆11因受到踏板推力而进一步向前移动，多级弹性组件2的导杆21、弹簧支承座22、第三弹性构件23在第一弹性构件14作用下向前移动，因轴承座24处于初始位置而抵接第三弹性构件23的前端面，由弹簧支承座22与轴承座24共同夹持第三弹性构件23，第三弹性构件23被压缩并通过弹簧支承座22、第一弹性构件14、前防尘盖13进一步向输入推杆11及踏板提供向后的反馈力，且在第三阶段中，第一弹性构件14、第二弹性构件26均处于持续作用的状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集成有位移传感器的解耦装置，包括踏板模拟机构和位移传感器组件，其特征在于，

所述踏板模拟机构包括前后相对布置的多级弹性组件(2)和输入推杆组件(1)；所述多级弹性组件(2)包括导杆(21)，所述导杆(21)外周由后向前的依次套装有弹簧支承座(22)、第三弹性构件(23)以及轴承座(24)，且所述弹簧支承座(22)与轴承座(24)之间还安装有第二弹性构件(26)，所述弹簧支承座(22)和轴承座(24)中，至少其中之一能够相对于所述导杆(21)前后移动；所述输入推杆组件(1)包括输入推杆(11)、套装于所述输入推杆(11)外周的第一弹性构件(14)，且所述输入推杆(11)的后端用以连接外部踏板而前端与所述导杆(21)的后端相对设置，所述第一弹性构件(14)的两端分别作用于所述多级弹性组件(2)及输入推杆(11)，用以在所述输入推杆(11)与多级弹性构件之间形成预紧力；

所述踏板模拟机构还包括外壳(3)、护套(5)和固定环(4)，所述外壳(3)整体呈前端敞口的筒状，后端面开设有用以穿过所述输入推杆(11)的安装通孔，所述外壳(3)固装于所述输入推杆(11)的外周，用以允许所述外壳(3)能够与所述输入推杆(11)同步运动；所述固定环(4)套装于所述外壳(3)外周并允许所述外壳(3)相对于所述固定环(4)前后移动，所述护套(5)整体呈前端面敞口的筒状结构并套装于所述固定环(4)外周，所述护套(5)前端具有用以穿过所述输入推杆(11)的通孔，且所述外壳(3)容纳于所述护套(5)内部；

所述位移传感器组件(6)包括壳体(61)、外置安装架(63)、PCB电路板(64)、PCB电路板(64)以及感应钢圈(67)；所述壳体(61)上安装有带PIN针的连接器(62)，用以电性连接解耦装置的驱动机构；所述PCB电路板(64)和柔性电路板(65)均固装于所述外置安装架(63)上，且所述连接器(62)的PIN针接入所述PCB电路板(64)；所述感应钢圈(67)和外置安装架(63)分别安装于所述固定环(4)和外壳(3)上，所述柔性电路板(65)用以检测所述感应钢圈(67)在预设活动路径上的位移差。

2.如权利要求1所述的集成有位移传感器的解耦装置，其特征在于，所述输入推杆(11)的外周还套装有相邻布置的前防尘盖(13)和后防尘盖(12)，且所述第一弹性构件(14)的两端分别与所述前防尘盖(13)、弹簧支承座(22)相抵，所述前防尘盖(13)和后防尘盖(12)分别紧贴于所述安装通孔的前后侧并夹持所述外壳(3)。

3.如权利要求2所述的集成有位移传感器的解耦装置，其特征在于，所述导杆(21)后端开设有轴孔，且所述输入推杆(11)的前端至少一部分伸入轴孔内部。

4.如权利要求3所述的集成有位移传感器的解耦装置，其特征在于，所述弹簧支承座(22)固装于所述导杆(21)外周，所述轴承座(24)活动套装于所述导杆(21)外周并能够沿着所述导杆(21)外周前后移动。

5.如权利要求4所述的集成有位移传感器的解耦装置，其特征在于，所述第一弹性构件(14)为圆锥螺旋弹簧，所述第二弹性构件(26)为圆柱螺旋弹簧，所述第三弹性构件(23)为减震弹块。

6.如权利要求5所述的集成有位移传感器的解耦装置，其特征在于，所述第三弹性构件(23)与轴承座(24)之间具有间隙，所述导杆(21)外周构成有用以限位所述第三弹性构件(23)前端的台阶，所述第三弹性构件(23)的后端由所述弹簧支承座(22)前侧面限位。

7.如权利要求6所述的集成有位移传感器的解耦装置，其特征在于，所述轴承座(24)的后端面还向前凹陷形成有环形安装槽，且所述环形安装槽内嵌装有轴承(25)，所述轴承(25)内圈与环形安装槽的内缘相套装，所述轴承(25)外圈可自由转动。

8.如权利要求1所述的集成有位移传感器的解耦装置，其特征在于，所述外置安装架(63)整体呈“L”字形，包括横向部和纵向部。

9.如权利要求8所述的集成有位移传感器的解耦装置，其特征在于，所述横向部上开设有用以嵌装所述PCB线板的第一安装槽，所述纵向部呈长条形瓦状结构，长度较大的两条边的边沿上包覆有金属衬套(66)，并由所述金属衬套(66)和纵向部共同合围成用以嵌装所述柔性电路板(65)的第二安装槽。

10.如权利要求9所述的集成有位移传感器的解耦装置，其特征在于，所述柔性电路板(65)整体呈长条形，所述感应钢圈(67)整体呈弧条形。

Images