CN113844417A - 制动踏板模拟装置、汽车线控制动系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制动踏板模拟装置、汽车线控制动系统及汽车。该制动踏板模拟装置包括制动踏板以及承载组件，制动踏板被布置为受制动载荷驱动而转动，承载组件包括至少两个弹性件，至少两个弹性件被布置为：在制动踏板转动方向上与制动踏板陆续抵接，并承载制动载荷。本发明的制动踏板模拟装置，制动踏板的刚度能够阶段式增加，能够真切地模拟传统的制动器的制动感，为使用者提供良好的制动体验，并且结构简单，成本较低，空间占用小，能够避免二次故障及提升防撞性能。

Description

制动踏板模拟装置、汽车线控制动系统及汽车

技术领域

本发明涉及制动装置技术领域，尤其涉及一种制动踏板模拟装置、汽车线控制动系统及汽车。

背景技术

现有的汽车制动系统，通常采用液压连接制动器、真空助推器，然而汽车制动系统需不断更新换代来完善结构、提高性能，满足人们对汽车产品日益增长的要求。汽车制动系统的发展趋势是采用线控制动系统，线控制动系统能够有效地提高汽车的整体性能和使用安全性，为汽车的安全使用带来了较大的便利。

线控制动踏板模拟器是汽车线控制动系统的重要组成部分，通过对传统制动系统进行分析，建立一种能够模拟车辆传统制动踏板受力的线控制动踏板模拟器，并针对汽车线控制动踏板模拟器进行分析和研究，以求线控制动踏板模拟器能够较好地模拟传统制动踏板。

然而现实情况是目前的线控制动踏板模拟器通常存在结构比较复杂，控制比较繁琐的问题，对应地产生了较大的成本，且无法真实地模拟传统制动踏板的受力感，驾驶员的制动体验不佳，对制动系统的信任度较低，在准确性和实时性上也有所欠缺，故还不具备广泛应用的条件。

发明内容

本发明实施例提供一种制动踏板模拟装置、汽车线控制动系统及汽车，以解决现有的线控制动踏板模拟器无法真实地模拟传统制动器的制动感的问题。

一方面，本发明实施例提出了一种制动踏板模拟装置，包括制动踏板以及承载组件，制动踏板被布置为受制动载荷驱动而转动，承载组件包括至少两个弹性件，至少两个弹性件被布置为：在制动踏板转动方向上与制动踏板陆续抵接，并承载制动载荷。

根据本发明实施例的一个方面，至少两个弹性件的刚度，根据与制动踏板抵接的先后顺序，由低到高变化。

根据本发明实施例的一个方面，至少两个弹性件与制动踏板抵接的抵接端，根据与制动踏板抵接的先后顺序，依次位于制动踏板转动所形成的类扇形区域内。

根据本发明实施例的一个方面，弹性件为扭力弹性件，每个弹性件的扭转方向根据制动踏板的转动方向而设置。

根据本发明实施例的一个方面，至少两个弹性件的固定端同轴设置。

根据本发明实施例的一个方面，制动踏板一端转动装配在转轴上，至少两个弹性件的固定端固定在转轴上。

根据本发明实施例的一个方面，制动踏板上设置有传动销，传动销用于和各个弹性件抵接。

根据本发明实施例的一个方面，以面向制动踏板并沿转动方向观察，传动销与全部弹性件设置于制动踏板的同一侧，或者，传动销包括至少两个，以面向制动踏板并沿转动方向观察，制动踏板两侧分别延伸出至少一个传动销，且制动踏板两侧分别设置有至少一个弹性件。

根据本发明实施例的一个方面，弹性件为压力弹性件，每个弹性件的伸缩方向根据制动踏板的转动方向而设置。

根据本发明实施例的一个方面，每个弹性件的固定端设置于制动踏板所在的转动面内。

根据本发明实施例的一个方面，还包括用于检测制动踏板的转动行程的传感器。

另一方面，本发明实施例提出了一种汽车线控制动系统，包括制动控制器及如前述的制动踏板模拟装置，制动控制器根据传感器检测获得的制动踏板的转动行程而控制电动助推器工作。

又一方面，本发明实施例提出了一种汽车，包括如前述的汽车线控制动系统。

本发明实施例提供的制动踏板模拟装置，当驾驶员未踩下制动踏板时，制动踏板保持在初始位置，当驾驶员踩下制动踏板时，制动踏板发生转动，承载组件的至少两个弹性件陆续与制动踏板抵接，至少两个弹性件陆续叠加承载致使制动踏板转动的载荷，即随制动踏板的转动，由初始的部分弹性件承载制动踏板受到的载荷，逐渐变为更多乃至全部弹性件叠加作用而共同承载制动踏板受到的载荷，整体体现为制动踏板的刚度阶段式增加，从而能够真切地模拟传统的制动器制动时的感觉，如液压连接制动器制动时的感觉，为使用者提供良好的制动体验，并且结构简单，成本较低，空间占用小，能够避免二次故障及提升防撞性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的制动踏板模拟装置的侧视结构示意图。

图2为图1所示的制动踏板模拟装置的主视结构示意图。

图3为本发明另一实施例的制动踏板模拟装置的主视结构示意图。

图4为本发明实施例的制动踏板模拟装置的制动踏板载荷及行程变化时制动踏板的刚度变化线性示意图。

图5为本发明又一实施例的制动踏板模拟装置的侧视结构示意图。

图6为图5所示的制动踏板模拟装置的主视结构示意图。

图7为本发明实施例的汽车线控制动系统的构成示意图。

附图中：

100-制动踏板，300-传感器，400-制动控制器；

101-传动销，102-传动块；

201-弹性件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“第一”和“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“内”、“外”、“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1、图2及图4，本发明实施例的制动踏板模拟装置，包括制动踏板100以及承载组件，制动踏板100被布置为受制动载荷驱动而转动，承载组件包括至少两个弹性件201，至少两个弹性件201被布置为：在制动踏板100转动方向上与制动踏板100陆续抵接，并承载制动载荷。在本实施例中，当驾驶员未踩下制动踏板100时，制动踏板100保持在初始位置，当驾驶员踩下制动踏板100时，制动踏板100发生转动，承载组件的至少两个弹性件201陆续与制动踏板100抵接，至少两个弹性件201陆续叠加承载致使制动踏板100转动的载荷，即随制动踏板100所受载荷增加，制动踏板100的转动行程增加，由初始的部分弹性件201承载制动踏板100所受载荷，逐渐变为更多乃至全部弹性件201叠加作用而共同承载制动踏板100受到的载荷，整体体现为制动踏板100的刚度阶段式增加，从而能够真切地模拟传统的制动器制动时的感觉，如液压连接制动器制动时的感觉，为使用者提供良好的制动体验。

现有的汽车制动系统的发展趋势是装备B.B.W.(Brake-by-Wire，线控制动系统)，为了保持驾驶员的满意度和对制动系统的信任，B.B.W.系统需要尽可能接近传统的制动感觉。本实施例的制动踏板模拟装置，能够提供较好地模拟传统的制动器制动时的感觉，并且不会产生大量成本，同时也无需液压连接，能够避免二次故障。此外，装置整体占用空间小，也适用于驱动模拟器，且无主缸，在防撞性能方面有所提升。

以承载组件包括三个弹性件201为例，可配置为：当驾驶员未踩下制动踏板100时，制动踏板100保持在初始位置，当驾驶员踩下制动踏板100时，第一个弹性件201被载荷；当制动踏板100进一步被踩下时，第一个和第二个弹性件201同时被载荷，从而增加了制动踏板100的刚度，使得驾驶员获得传统的制动器制动时的感觉；第三个弹性件201适用于紧急制动感，即当驾驶员紧急制动时，第一个、第二个和第三个弹性件201同时被载荷，制动踏板100的刚度提升至最高水平，给予紧急制动对应的感觉反馈。

作为一个可选实施例，至少两个弹性件201的刚度，根据与制动踏板100抵接的先后顺序，由低到高变化。

本实施例的至少两个弹性件201中，最先与制动踏板100抵接的弹性件201的刚度最低，大概对应0.2g以内，覆盖大多数情况的制动载荷，最后与制动踏板100抵接的弹性件201的刚度最高，适用于紧急制动情况，提供紧急制动感，若弹性件201的数量多于两个，其余的弹性件201的刚度居中，在制动踏板100受到载荷而进一步转动时与制动踏板100抵接，增加制动踏板100的刚度，实现制动踏板100的刚度的阶段式变化。

可以理解，最先与制动踏板100抵接的弹性件201，可同时负责支撑制动踏板100保持在初始位置，即制动踏板100在初始位置时该弹性件201就已经与制动踏板100抵接，换言之，该弹性件201使得制动踏板100保持在初始位置，确保制动踏板100不会发生松动。

作为一个可选实施例，至少两个弹性件201与制动踏板100抵接的抵接端，根据与制动踏板100抵接的先后顺序，依次位于制动踏板100转动所形成的类扇形区域内。

本实施例的至少两个弹性件201的抵接端在类扇形区域内沿制动踏板100的转动方向依次布置，在制动踏板100被踩下而转动的初期，至少两个弹性件201中的一个弹性件201与制动踏板100抵接，使得制动踏板100具备刚度，当制动踏板100被进一步踩下，至少两个弹性件201逐个与制动踏板100抵接，使得制动踏板100的刚度阶段式增加，当制动踏板100被紧急踩下时，制动踏板100的转动行程较大，全部的弹性件201均与制动踏板100抵接，满足紧急制动所对应的制动感。

关于制动踏板100转动所形成的类扇形区域，需要说明的是，制动踏板100在其延伸方向上通常具备一定的弧度，其转动所扫过的区域类似于扇形，且由于制动踏板100本身为立体形状，故该类扇形区域实际为类扇形平面及其两侧延伸空间。该类扇形区域，也是由面向制动踏板100向其转动方向观察时，制动踏板100的投影覆盖区域。

作为一个可选实施例，弹性件201为扭力弹性件201，每个弹性件201的扭转方向根据制动踏板100的转动方向而设置。

本实施例的弹性件201为扭力弹性件201，对于扭力弹性件201的刚度的不同需求，在相同或相近的形状及构造下，可根据其材质、厚度、宽度等因素选取。

承接上述，至少两个扭力弹性件201的刚度，根据在制动踏板100转动时陆续与制动踏板100抵接的先后顺序，由低到高变化。

作为一个可选实施例，至少两个弹性件201的固定端同轴设置。

本实施例的至少两个扭力弹性件201同轴设置，在该轴向上至少两个扭力弹性件201的布置关系为平行，至少两个扭力弹性件201与制动踏板100的先后抵接更加可靠，至少两个扭力弹性件201与制动踏板100抵接时制动踏板100的刚度变化更受控。

作为一个可选实施例，制动踏板100一端转动装配在转轴上，至少两个弹性件201的固定端固定在该转轴上。

本实施例的至少两个扭力弹性件201同轴设置，且该轴向与制动踏板100的转动轴向重合，至少两个扭力弹性件201沿制动踏板100的转动轴向延伸排布，至少两个扭力弹性件201与制动踏板100共用同一转轴，每个扭力弹性件201均固定于该转轴，可在原有制动踏板100结构基础上进行改进，有益于结构简化，降低制造成本。当然，至少两个扭力弹性件201与制动踏板100可不共用同一转轴，而是至少两个扭力弹性件201固定于另一与制动踏板100的转轴轴向平行的固定轴上。

作为一个可选实施例，制动踏板100上设置有传动销101，传动销101用于和各个弹性件201抵接。

本实施例的制动踏板100受到载荷而转动时，传动销101随制动踏板100同步运动，传动销101将制动踏板100受到的载荷传递至至少两个扭力弹性件201的抵接端，致使扭力弹性件201的抵接端转动，由此至少两个扭力弹性件201为制动踏板100提供刚度，传动销101的设置使得扭力弹性件201能够在制动踏板100转动时实现扭转，载荷的传递简便且稳定，制动踏板100能够高效且稳定地获得刚度，制动感更加顺畅。

作为一个可选实施例，以面向制动踏板100并沿其转动方向观察，传动销101与全部弹性件201设置于制动踏板100的同一侧，或者，传动销101包括至少两个，以面向制动踏板100并沿其转动方向观察，制动踏板100两侧分别延伸出至少一个传动销101，且制动踏板100两侧分别设置有至少一个弹性件201。

本实施例的传动销101可向制动踏板100的一侧或两侧延伸；当传动销101向制动踏板100的一侧延伸时，至少两个扭力弹性件201与传动销101布置在制动踏板100的同一侧，且至少两个扭力弹性件201的刚度按与制动踏板100的距离由近及远排列为由低到高，距离制动踏板100最近的扭力弹性件201可同时用于支撑制动踏板100，避免制动踏板100在未使用时发生松动；结合图3，当传动销101的数量为两个且分别向制动踏板100的两侧延伸时，至少两个扭力弹性件201可布置于制动踏板100的两侧，进一步地，对于两个扭力弹性件201布置于制动踏板100的两侧的情况，刚度最低的扭力弹性件201与其余扭力弹性件201中的一个同样靠近制动踏板100，或者更靠近制动踏板100。

需要说明的是，本实例的扭力弹性件201可为扭簧，或者为其他具备扭转复位功能的弹性元件，如缠绕设置的橡胶绳。

请继续参阅图5及图6，作为一个可选实施例，弹性件201为压力弹性件201，每个弹性件201的伸缩方向根据制动踏板100的转动方向而设置。

作为一个可选实施例，每个弹性件201的固定端设置于制动踏板100所在的转动面内。

本实施例的至少两个压力弹性件201的固定端处于同一平面内，该平面可为制动踏板100所在的转动面，由于压力弹性件201本身具备立体形状，前述平面可理解为一平面及其两侧延伸空间，故每个压力弹性件201的固定端可与制动踏板100中心对准，也可稍作偏移，但需保证每个压力弹性件201在制动踏板100转动时，能够与制动踏板100可靠抵接，且每个压力弹性件201因制动踏板100转动而伸缩时，其伸缩能够保持平稳，从而保证制动踏板100的刚度变化所带来的受控感更稳定。

作为一个可选实施例，每个弹性件201的抵接端设置于制动踏板100转动所形成的类扇形区域内，并且至少两个弹性件201的抵接端在类扇形区域内沿制动踏板100的延伸方向依次布置，以在制动踏板100转动时陆续与制动踏板100抵接。

本实施例的至少两个压力弹性件201的抵接端在类扇形区域内沿制动踏板100的延伸方向依次布置，在制动踏板100被踩下而转动的初期，至少两个压力弹性件201中的一个压力弹性件201与制动踏板100抵接，使得制动踏板100具备刚度，当制动踏板100被进一步踩下，至少两个压力弹性件201逐个与制动踏板100抵接，使得制动踏板100的刚度阶段式增加，在制动踏板100被紧急踩下时，制动踏板100的转动行程较大，全部的压力弹性件201均与制动踏板100抵接，满足紧急制动所对应的制动感。

承接上述，至少两个压力弹性件201的刚度，根据在制动踏板100转动时陆续与制动踏板100抵接的先后顺序，由低到高变化。

作为一个可选实施例，制动踏板100上设置有传动块102，至少两个弹性件201在制动踏板100转动时陆续与传动块102抵接。

本实施例的制动踏板100受到载荷而转动时，传动块102随制动踏板100同步运动，传动块102将制动踏板100受到的载荷传递至至少两个压力弹性件201的抵接端，致使压力弹性件201的抵接端运动，由此至少两个压力弹性件201为制动踏板100提供阶段式变化的刚度，载荷传递结构简单，制动踏板100制动感更加可靠。

需要说明的是，传动块102的设置考虑更多的是针对至少两个压力弹性件201布置为相对于制动踏板100稍作偏移的情况，此时传动块102能够使得压力弹性件201与制动踏板100更加稳定地抵接，当然，当至少两个压力弹性件201布置为与制动踏板100中心对准时，也可设置有传动块102，特别是当压力弹性件201的径向尺寸与制动踏板100的厚度相差较大时，传动块102的设置同样有益于压力弹性件201与制动踏板100稳定地抵接。

作为一个可选实施例，传动块102的数量与弹性件201的数量相同，至少两个传动块102沿制动踏板100的延伸方向依次布置，并且至少两个弹性件201的抵接端在制动踏板100转动时与至少两个传动块102一一对应抵接。

承接上述，传动块102的数量与压力弹性件201的数量相同且能够一一对应抵接，保证了每个压力弹性件201均能够稳定地进行抵接；可以理解，传动块102的数量也可只为一个，但沿制动踏板100的延伸方向而延伸设置，设置范围覆盖全部压力弹性件201的抵接位置，全部压力弹性件201均与该传动块102进行抵接。

需要说明的是，本实例的压力弹性件201可为压簧，也可为其他具备伸缩功能的弹性元件，如橡胶块，亦可为压簧与弹性体相结合的具备伸缩功能的结构。

作为一个可选实施例，还包括用于检测制动踏板100的转动行程的传感器300。

本实施例的传感器300能够检测制动踏板100受到载荷而转动时的转动行程，并能够将转动行程信号传输至制动控制器400，即传感器300检测制动需求并将制动需求传输至制动控制器400，采集制动模拟端的制动需求，进而表达制动需求至制动控制端。

请继续参阅图7，本发明实施例的一种汽车线控制动系统，包括制动控制器400及如上述实施例的制动踏板模拟装置，制动控制器400根据传感器300检测获得的制动踏板100的转动行程而控制电动助推器工作。

本实施例的制动控制器400接收到传感器300检测获得的制动踏板100的转动行程，分析制动需求，控制电动助推器工作，即最终由制动卡钳上的电动制动功能模块予以支持，完成汽车制动。

本发明实施例的一种汽车，包括如上述实施例的汽车线控制动系统。

本实施例的汽车具备线控制动系统，且制动踏板100的刚度能够阶段式变化，能够真切地模拟传统的制动器制动时的感觉，制动体验不亚于传统的制动系统，同时制动系统的结构还得到了简化，成本更低，在避免二次故障、空间占用、防撞性能等方面均有明显提升。

本领域内的技术人员应明白，以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种制动踏板模拟装置，其特征在于，包括：

制动踏板，所述制动踏板被布置为受制动载荷驱动而转动；以及

承载组件，所述承载组件包括至少两个弹性件，所述至少两个弹性件被布置为：在所述制动踏板转动方向上与所述制动踏板陆续抵接，并承载所述制动载荷。

2.根据权利要求1所述的制动踏板模拟装置，其特征在于，所述至少两个弹性件的刚度，根据与所述制动踏板抵接的先后顺序，由低到高变化。

3.根据权利要求1所述的制动踏板模拟装置，其特征在于，所述至少两个弹性件与所述制动踏板抵接的抵接端，根据与所述制动踏板抵接的先后顺序，依次位于所述制动踏板转动所形成的类扇形区域内。

4.根据权利要求1至3任一项所述的制动踏板模拟装置，其特征在于，所述弹性件为扭力弹性件，每个弹性件的扭转方向根据所述制动踏板的转动方向而设置。

5.根据权利要求4所述的制动踏板模拟装置，其特征在于，所述至少两个弹性件的固定端同轴设置。

6.根据权利要求5所述的制动踏板模拟装置，其特征在于，所述制动踏板一端转动装配在转轴上，所述至少两个弹性件的固定端固定在所述转轴上。

7.根据权利要求4所述的制动踏板模拟装置，其特征在于，所述制动踏板上设置有传动销，所述传动销用于和各个弹性件抵接。

8.根据权利要求7所述的制动踏板模拟装置，其特征在于，以面向所述制动踏板并沿所述转动方向观察，所述传动销与全部弹性件设置于所述制动踏板的同一侧，或者，所述传动销包括至少两个，以面向所述制动踏板并沿所述转动方向观察，所述制动踏板两侧分别延伸出至少一个传动销，且所述制动踏板两侧分别设置有至少一个弹性件。

9.根据权利要求1至3任一项所述的制动踏板模拟装置，其特征在于，所述弹性件为压力弹性件，每个弹性件的伸缩方向根据所述制动踏板的转动方向而设置。

10.根据权利要求9所述的制动踏板模拟装置，其特征在于，每个弹性件的固定端设置于所述制动踏板所在的转动面内。

11.根据权利要求1所述的制动踏板模拟装置，其特征在于，还包括用于检测所述制动踏板的转动行程的传感器。

12.一种汽车线控制动系统，其特征在于，包括制动控制器及如权利要求1至11任一项所述的制动踏板模拟装置，所述制动控制器根据传感器检测获得的所述制动踏板的转动行程而控制电动助推器工作。

13.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求12所述的汽车线控制动系统。

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