CN112298139B - 一种踏板模拟机构的运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种踏板模拟机构的运行方法，在该运行方法中，踏板向输入推杆持续施加作用力或突然急促的施加作用力的时候，能够由第一弹性构件、第二弹性构件、第三弹性构件根据受力而提供反馈力，并向驾驶员提供模拟踏板制动感的功能，且在踏板不受力情况下由三个弹性构件共同作用实现复位功能，根据踏板逐渐提供推力的过程中共包括三个阶段，使得在驾驶员踩踏踏板时，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。

Description

一种踏板模拟机构的运行方法

技术领域

本发明涉及踏板模拟系统技术领域，尤其涉及一种踏板模拟机构的运行方法。

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。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种旨在使得踏板模拟的制动感更为真实可靠、力的传递更为平稳的踏板模拟机构及其装配工艺，用以克服上述技术缺陷。

具体技术方案如下：

一种踏板模拟机构的运行方法，踏板模拟机构中输入推杆的后端连接外部的踏板，且踏板持续向输入推杆提供推力并推动输入推杆向前移动，其运行方法包括：

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

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

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

较佳的，踏板模拟机构的外壳前端外周安装有位移传感机构的感应部，踏板模拟机构的固定环上安装有位移传感机构的检测部；

在第一阶段、第二阶段以及第三阶段中，外壳带着感应部随着输入推杆向前移动，感应部相对于检测部水平运动。

上述技术方案的有益效果在于：

在踏板向输入推杆持续施加作用力或突然急促的施加作用力的时候，能够由第一弹性构件、第二弹性构件、第三弹性构件根据受力而提供反馈力，并向驾驶员提供模拟踏板制动感的功能，且在踏板不受力情况下由三个弹性构件共同作用实现复位功能，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。

附图说明

图1为本发明踏板模拟机构的立体图；

图2为本发明踏板模拟机构的剖视图；

图3为本发明踏板模拟机构卸下护套并装配有踏板连接件的立体图；

图4为本发明踏板模拟机构中输入推杆组件及多级弹性组件的分体状态剖视图；

图5为本发明踏板模拟机构中输入推杆组件及多级弹性组件的装配状态立体图；

图6为本发明踏板模拟机构中输入推杆组件的立体图；

图7为本发明踏板模拟机构应用于解耦机构上的立体图；

图8为本发明踏板模拟机构应用于解耦机构上的剖视图；

图9为图8中的局部剖视图；

图10为图7中解耦机构上位移传感机构的安装示意图；

图11为图7中解耦机构上位移传感机构的安装剖视图；

图12为图7中解耦机构上位移传感机构的立体图。

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发明中由后向前的方向。

实施例一，

参阅图1至图6中所示，本实施例提供的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，其中，

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构成预紧力。

基于上述技术方案，踏板模拟机构包括多级弹性组件2和输入推杆11组件1，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。

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。进一步的，踏板模拟机构还包括外壳3，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，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，用以允许外壳3能够与输入推杆11同步运动。

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机构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，踏板模拟机构还包括护套5和固定环4，且固定环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。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。

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。

实施例二，

基于实施例一中的踏板模拟机构，其装配工艺包括装配成多级弹性组件2的流程、装配成输入推杆组件1的流程、以及将多级弹性组件2和输入推杆组件1装配成一体的流程；其中，

装配成多级弹性组件2的流程包括：

步骤a，将轴承25内孔过盈压入轴承座24，并确保轴承25外圈能够自由转动；

步骤b，导杆21由前向后的穿过轴承座24，并依次将第三弹性构件23及第二弹性构件26套装至导杆21外周；

步骤c，采用工装夹具将弹簧支承座22装配至导杆21后端并焊接固定；

步骤d，测试第二弹性构件26及第三弹性构件23的作用力。

装配成输入推杆组件1的流程包括：

步骤e，将后防尘盖12由后向前的套装入输入推杆11外周，并推动至后环形定位槽内限位；

步骤f，输入推杆11的前端由后向前的穿过外壳3的安装通孔，直到外壳3后端与后防尘盖12相抵；

步骤g，将前防尘盖13由前向后的套装入输入推杆11外周，并推动至前环形定位槽内限位，此时，前防尘盖13与后防尘盖12共同紧贴并夹紧外壳3；

步骤h，将第一弹性构件14由前向后的套装至输入推杆11外周，且第一弹性构件14的后端与前防尘盖13相抵；

将多级弹性组件2和输入推杆组件1装配成一体的流程包括：

步骤i，将固定环4的至少一部分由前向后的装入护套5内并相互扣接固定；

步骤j，将输入推杆组件1由前向后的装入护套5内，且外壳3沿着固定环4内壁的导向槽向后滑入，输入推杆11的后端穿过护套5的通孔；

步骤k，将多级弹性组件2的至少一部分由前向后的装入外壳3内部，并由弹簧支承座22与前防尘盖13共同抵接第一弹性构件14，输入推杆11的前端伸入导杆21后端的轴孔内。

基于上述技术方案，能够方便的装配形成多级弹性组件2、输入推杆组件1以及整体的踏板模拟机构，且装配方便且结构稳定。

此外，本踏板模拟机构主要应用在解耦机构上，解耦结构的联动机构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。

实施例三，

基于实施例一中的踏板模拟机构，结合图7至12中所示，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。

基于上述技术方案，在踏板向输入推杆11持续施加作用力或突然急促的施加作用力的时候，能够由第一弹性构件14、第二弹性构件26、第三弹性构件23根据受力而提供反馈力，并向驾驶员提供模拟踏板制动感的功能，且在踏板不受力情况下由三个弹性构件共同作用实现复位功能。

在一种优选的实施方式中，踏板模拟机构的外壳3前端外周安装有位移传感机构的感应部61，踏板模拟机构的固定环4上安装有位移传感机构的检测部62，且在第一阶段、第二阶段以及第三阶段中，外壳3带着该感应部61随着输入推杆11向前移动，感应部61相对于检测部62水平运动。基于此，检测部62根据感应部61的相对运动产生的位移差执行检测动作，并传输信息至位移传感机构的电路板上，进而输送信号至解耦机构的驱动机构中，驱动机构执行动作，通过联动组件的动作联动而驱动助力机构执行制动动作。

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。

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 (2)

1.一种踏板模拟机构的运行方法，其特征在于，踏板模拟机构中输入推杆（11）的后端连接外部的踏板，且踏板持续向所述输入推杆（11）提供推力并推动所述输入推杆（11）向前移动，其运行方法包括：

第一阶段：所述输入推杆（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）被压缩并通过所述前防尘盖（13）向所述输入推杆（11）及踏板提供向后的反馈力；

第二阶段：所述输入推杆（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）在所述第一弹性构件（14）作用下向前移动，而轴承座（24）因与所述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）被压缩并通过所述弹簧支承座（22）、第一弹性构件（14）、前防尘盖（13）进一步向所述输入推杆（11）及踏板提供向后的反馈力，且在所述第二阶段中，所述第一弹性构件（14）处于持续作用的状态；

第三阶段：所述输入推杆（11）因受到踏板推力而进一步向前移动，所述多级弹性组件（2）的导杆（21）、弹簧支承座（22）、第三弹性构件（23）在所述第一弹性构件（14）作用下向前移动，因所述轴承座（24）处于初始位置而抵接所述第三弹性构件（23）的前端面，由所述弹簧支承座（22）与轴承座（24）共同夹持所述第三弹性构件（23），所述第三弹性构件（23）被压缩并通过所述弹簧支承座（22）、第一弹性构件（14）、前防尘盖（13）进一步向所述输入推杆（11）及踏板提供向后的反馈力，且在所述第三阶段中，所述第一弹性构件（14）、第二弹性构件（26）均处于持续作用的状态；

并且，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构成预紧力。

2.如权利要求1所述的踏板模拟机构的运行方法，其特征在于，所述踏板模拟机构的外壳（3）前端外周安装有位移传感机构（6）的感应部（61），所述踏板模拟机构的固定环（4）上安装有所述位移传感机构的检测部（62）；

在所述第一阶段、第二阶段以及第三阶段中，所述外壳（3）带着所述感应部（61）随着所述输入推杆（11）向前移动，所述感应部（61）相对于所述检测部（62）水平运动。

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