CN114148253B - 制动灯开关及制动系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种制动灯开关及制动系统，用于控制车辆电源与制动灯的通断，制动灯开关包括：开关本体，设有开关触发面；双磁体元件，包括柱状磁环及条状磁铁；柱状磁环环绕条状磁铁，且与条状磁铁无接触设置；柱状磁环的N极和S极之间的连线，与条状磁铁的N极和S极之间的连线互相平行，且柱状磁环的N极指向S极的方向，与条状磁铁的N极指向S极的方向相反；柱状磁环的N极环面靠近且平行于开关触发面；感应电路，包括控制单元和霍尔感应元件，控制单元用于控制车辆电源与制动灯的通断；霍尔感应元件位于开关触发面与条状磁铁的S极之间。上述制动灯开关及制动系统寿命长、可靠性高且环境适应性良好，有助于提高汽车的安全性能。

Description

制动灯开关及制动系统

技术领域

本申请涉及汽车制动技术领域，特别是涉及一种制动灯开关及制动系统。

背景技术

伴随汽车安全要求的不断提高，车辆自动化程度的提升，对车辆制动系统及制动信号的要求越来越高，制动灯开关作为车辆制动系统中的重要零部件，其性能受到了广泛的关注。

目前的制动灯开关主要采用机械式检测方案和电感式检测方案，其中采用机械式检测方案的制动灯开关寿命短、可靠性低，易产生机械磨损、开关点烧蚀等故障，采用电感式检测方案的制动灯开关环境适应性差，易受到温度、电磁波等影响，同时开关存在辐射，会对汽车其他电子部件产生影响。

发明内容

基于此，针对目前的制动灯开关寿命短、可靠性低、环境适应性差的问题，提供一种寿命长、可靠性高且环境适应性良好的制动灯开关及制动系统。

根据本申请的一个方面，提供一种制动灯开关，用于控制车辆电源与制动灯的通断，所述制动灯开关包括：

开关本体，设有开关触发面；

双磁体元件，设置于所述开关本体内部，所述双磁体元件包括柱状磁环及条状磁铁；所述柱状磁环环绕所述条状磁铁，且与所述条状磁铁无接触设置；所述柱状磁环的N极和S极之间的连线，与所述条状磁铁的N极和S极之间的连线互相平行，且所述柱状磁环的N极指向S极的方向，与所述条状磁铁的N极指向S极的方向相反；所述柱状磁环的N极环面靠近且平行于所述开关触发面；

感应电路，设置于所述开关本体内部，所述感应电路包括控制单元和与所述控制单元电连接的霍尔感应元件，所述控制单元用于控制所述车辆电源与所述制动灯的通断；

所述霍尔感应元件位于所述开关触发面与所述条状磁铁的S极之间，用于检测磁场换向区的位置变化。

在其中一个实施例中，所述双磁体元件与所述感应电路完全收容于所述开关本体内部。

在其中一个实施例中，所述开关本体包括安装部和连接于所述安装部的一端的接线部，所述开关触发面设于与所述安装部的另一端。

根据本申请的另一个方面，提供一种制动系统，包括：

制动灯及上述的制动灯开关；

所述制动灯开关用于控制所述制动灯与所述车辆电源的通断。

在其中一个实施例中，所述制动系统还包括安装于驾驶室前围的踏板支架，所述踏板支架的材料为非铁磁材料；

所述制动灯开关固设于所述踏板支架。

在其中一个实施例中，所述踏板支架的材料为铝合金。

在其中一个实施例中，所述开关本体包括安装部和连接于所述安装部的一端的接线部，所述开关触发面设于与所述安装部的另一端；

所述接线部位于所述驾驶室前围的外侧，所述开关触发面位于所述驾驶室前围的内侧。

在其中一个实施例中，所述踏板支架上设有适配于所述安装部的安装配合部，所述安装部螺纹连接于所述安装配合部；

所述制动系统还包括与所述安装部螺纹连接的锁紧螺母，所述锁紧螺母位于所述驾驶室前围的外侧并抵靠于所述安装配合部。

在其中一个实施例中，所述制动系统还包括：

支撑轴管，设置于所述踏板支架，所述支撑轴管被构造为可绕其中轴线旋转；

踏板臂和制动踏板，所述踏板臂的一端固定连接于所述支撑轴管，另一端固定连接于所述制动踏板，以驱动所述支撑轴管绕其中轴线转动；以及

触发件，所述触发件包括摆臂和固定连接于所述摆臂的一端的触发块，所述摆臂的另一端固定连接于所述支撑轴管，以带动所述触发块随所述支撑轴管转动；

其中，所述触发块的材料为铁磁材料。

在其中一个实施例中，所述制动系统具有初始状态和触发状态；

在所述初始状态，所述制动踏板未发生制动位移，所述触发块正对所述开关触发面，所述控制单元控制所述制动灯与所述车辆电源断开；

在所述触发状态，所述制动踏板发生制动位移，所述触发块绕所述支撑轴管的中轴线旋转，所述控制单元控制所述制动灯与所述车辆电源电导通。

上述制动灯开关及制动系统通过设置双磁体元件与霍尔感应元件配合，当外部铁磁材料在霍尔感应元件的探测范围内相对双磁体元件发生位置变化时，磁场换向区的位置将发生变化，霍尔感应元件能够响应该变化，使控制单元控制车辆电源与制动灯的通断。双磁场元件在提供高强度磁场的同时，能够抗环境干扰，减少温度或电磁波对磁场的影响，保证了开关信号检测的灵敏度和可靠性。上述制动灯开关及制动系统寿命长、可靠性高且环境适应性良好，有助于提高汽车的安全性能。

附图说明

图1为本申请一实施例中的制动灯开关的结构示意图；

图2为本申请一实施例中的双磁体元件的结构示意图；

图3为本申请一实施例中的制动系统的结构示意图；

图4为图3所示的制动系统的另一视角的结构示意图；

图5为本申请一实施例中的触发件的结构示意图。

附图标记说明

1、制动灯开关；11、开关本体；111、开关触发面；112、安装部；113、接线部；12、双磁体元件；121、柱状磁环；1211、N极环面；122、条状磁铁；123、磁场换向区；13、霍尔感应元件；2、踏板支架；21、安装配合部；3、锁紧螺母；4、支撑轴管；5、踏板臂；5a、初始状态的踏板臂；5b、触发状态的踏板臂；6、制动踏板；6a、初始状态的制动踏板；6b、触发状态的制动踏板；7、触发件；7a、初始状态的触发件；7b、触发状态的触发件；71、摆臂；72、触发块。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

伴随汽车安全要求的不断提高，车辆自动化程度的提升，对车辆制动系统及制动信号的要求越来越高，其输出信号发送给外部控制单元如由于HCU(hybrid controlunit，混合动力整车控制器)、VCU(vehicle control unit，电动汽车整车控制器)、EMS(enginemanagement system，发动机管理系统)、ESP(electronic stability program，车身稳定系统)、ACC(adaptive cruise control，自适应巡航控制)、BCM(body controlmodule，车身控制模块)等控制单元，如果制动信号系统出现故障或制动系统与其他系统不匹配会出现加速无力、巡航失效、制动灯点亮异常等现象，影响车辆的安全及正常使用。制动灯开关作为车辆制动系统中的重要零部件，其性能受到了广泛的关注。

目前的制动灯开关主要采用机械式检测方案和电感式检测方案。机械式检测方案通过机械开关与制动踏板传动机构配合，开关寿命低、可靠性低，易产生机械磨损、开关点烧蚀等故障对开关的使用产生影响。且开关信号会产生抖动及延迟，在与ECU(ElectronicControl Unit，电子控制器单元)通讯时产生故障码。

电感式检测方案通过通电电感线圈与铁磁性感应块配合。由于制动灯开关的工作环境温度为-40℃至75℃，而电感式检测方案在这一范围内检测距离变化很大，信号产生漂移导致开关失效，故电感式检测方案的温度适应性满足不了汽车要求。电感式检测方案依赖电感线圈的感抗值RL＝2πfL，由于电感线圈内通电电流频率f的存在，必然导致开关存在辐射，会对汽车其它电子部件产生影响。电感式检测方案检测到的信号是频率为f的正弦信号，该信号会受到空间频率接近的电磁波的影响，影响信号的准确性及可靠性。

基于此，针对目前的制动灯开关寿命短、可靠性低、环境适应性差的问题，提供一种寿命长、可靠性高且环境适应性良好的制动灯开关及制动系统。

根据本申请的一个方面，提供一种制动灯开关1，用于控制车辆电源与制动灯的通断。参阅图1，本申请一实施例中的制动灯开关1包括开关本体11、双磁体元件12和感应电路。制动灯开关1设有开关触发面111。双磁体元件12设置于开关本体11内部，双磁体元件12包括柱状磁环121及条状磁铁122。柱状磁环121环绕条状磁铁122，且与条状磁铁122无接触设置。柱状磁环121的N极和S极之间的连线，与条状磁铁122的N极和S极之间的连线互相平行，且柱状磁环121的N极指向S极的方向，与条状磁铁122的N极指向S极的方向相反。柱状磁环121的N极环面1211靠近且平行于开关触发面111。

参阅图2，在双磁体元件12中，由柱状磁环121的N极射出的一部分磁感线射入条状磁铁122的S极，另一部分磁感线绕过柱状磁环121的外部射入柱状磁环121的S极，柱状磁环121与条状磁铁122配合产生高强度磁场，外部铁磁材料发生较小的位移即可造成磁场换向区123的位置发生较大变化，从而保证了开关信号检测的灵敏度。特别指出，通过调节条状磁铁122相对柱状磁环121的轴向位置，可以调节磁场换向区123的位置，从而调节制动灯开关1检测外部铁磁材料的距离。

同时，双磁体元件12所提供的磁场具有很高的对称性，在受到温度及电磁波等环境因素影响时，上述两种磁感线对应的磁场强度等量上升或下降，有助于减少磁场换向区123的位置变化，保证了开关信号检测的可靠性。

感应电路设置于开关本体11内部，感应电路包括控制单元和与控制单元电连接的霍尔感应元件13，控制单元用于控制车辆电源与制动灯的通断。霍尔感应元件13位于开关触发面111与条状磁铁122的S极之间，用于检测磁场换向区123的位置变化。当外部铁磁材料在霍尔感应元件13的探测范围内相对双磁体元件12发生位置变化时，磁场换向区123的位置将发生变化，霍尔感应元件13能够响应该变化，输出高电平或低电平信号，使控制单元控制车辆电源与制动灯的通断。

在一些实施例中，双磁体元件12与感应电路完全收容于开关本体11内部，隔绝工作环境污染，避免双磁体元件12与感应电路的性能受到影响，保证了制动灯开关1的可靠性。

在一些实施例中，开关本体11包括安装部112和连接于安装部112的一端的接线部113，开关触发面111设于与安装部112的另一端。安装部112用于将制动灯开关1安装于制动系统的踏板支架，接线部113用于将制动灯开关1内部的感应电路与外部的制动灯及车辆电源电性连接。

根据本申请的另一个方面，提供一种制动系统，包括制动灯及上述的制动灯开关1。制动灯开关1用于控制制动灯与车辆电源的通断。

参阅图3，制动系统还包括安装于驾驶室前围的踏板支架2，踏板支架2的材料为非铁磁材料，制动灯开关1固设于踏板支架2。如此，避免了双磁体元件12产生的磁场受到制动灯开关1在踏板支架2上安装位置的影响，便于在安装时调节制动灯开关1与用于开关触发的外部铁磁材料之间的相对位置，保证了制动系统开关信号检测的灵敏度和可靠性。

作为一种优选的实施方式，踏板支架2的材料为铝合金。铝合金为非铁磁材料，同时具备密度低、力学性能佳、加工性能好等特点，以铝合金为材料的踏板支架2具备重量轻、结构紧凑、控制精度高等优点。

在一些实施例中，开关本体11包括安装部112和连接于安装部112的一端的接线部113，开关触发面111设于与安装部112的另一端。接线部113位于驾驶室前围的外侧，开关触发面111位于驾驶室前围的内侧。如此，可将制动灯开关1从驾驶室前围的外侧安装至踏板支架2，安装部112穿过踏板支架2使开关触发面111伸入驾驶室前围的内侧，与安装于驾驶室前围的内侧的用于开关触发的外部铁磁材料相互作用。这种安装方式区别于将制动灯开关安装在驾驶室内的传统方案，维修、调整更加便利，节省了驾驶室内使用空间。

在一些优选的实施例中，参阅图4，踏板支架2上设有适配于安装部112的安装配合部21，安装部112螺纹连接于安装配合部21。安装时，可以通过旋拧螺纹调节开关触发面111与用于开关触发的外部铁磁材料的相对位置，确保制动系统正常工作。制动系统还包括与安装部112螺纹连接的锁紧螺母3，锁紧螺母3位于驾驶室前围的外侧并抵靠于安装配合部21。当开关触发面111的位置调整完毕后，拧紧锁紧螺母3以固定制动灯开关1，保证制动灯开关1位置不变，保证了制动系统的稳定性。

参阅图3，制动系统还包括支撑轴管4、踏板臂5、制动踏板6和触发件7。支撑轴管4设置于踏板支架2，支撑轴管4被构造为可绕其中轴线旋转。踏板臂5的一端固定连接于支撑轴管4，另一端固定连接于制动踏板6，以驱动支撑轴管4绕其中轴线转动。参阅图5，触发件7包括摆臂71和固定连接于摆臂71的一端的触发块72，摆臂71的另一端固定连接于支撑轴管4，以带动触发块72随支撑轴管4转动。其中，触发块72的材料为铁磁材料。当司机踩下制动踏板6，踏板臂5带动支撑轴管4绕其中轴线转动，同时支撑轴管4带动触发块72绕中轴线转动，触发块72与开关触发面111产生上下及前后位移，造成磁场换向区123位置变化，触发制动灯开关1产生通断信号，控制制动灯与车辆电源的通断。

特别指出，触发块72随支撑轴管4转动，产生上下及前后位移，该运动具有不对称性，更容易改变双磁体元件12产生的对称磁场，提高了制动系统开关信号检测的灵敏度。

进一步地，制动系统具有初始状态和触发状态。在初始状态，制动踏板6未发生制动位移，触发块72正对开关触发面111，控制单元控制制动灯与车辆电源断开。图3示出了初始状态的踏板臂5a、初始状态的制动踏板6a和初始状态的触发件7a。应当注意的是，制动灯开关1的制造工艺中，需控制条状磁铁122相对柱状磁环121的轴向位置，并在制动灯开关1安装至踏板支架2的安装过程中，调节开关触发面111与触发块72的间隙距离，使霍尔感应元件13位于磁场换向区123的位置。此时，霍尔感应元件13在感应电路中输出第一电平信号，控制单元接收第一电平信号并控制制动灯与车辆电源断开。

在触发状态，制动踏板6发生制动位移，触发块72绕支撑轴管4的中轴线旋转，控制单元控制制动灯与车辆电源电导通。图3示出了触发状态的踏板臂5b、触发状态的制动踏板6b和触发状态的触发件7b。当司机踩下制动踏板6使制动踏板6发生制动位移，踏板臂5带动支撑轴管4绕其中轴线转动，同时支撑轴管4带动触发块72绕中轴线转动，触发块72与开关触发面111产生上下及前后位移，造成磁场换向区123位置变化，使霍尔感应元件13偏离磁场换向区123的位置。此时，霍尔感应元件13在感应电路中输出第二电平信号，控制单元接收第二电平信号并控制制动灯与车辆电源电导通。

上述制动灯开关及制动系统通过设置双磁体元件12与霍尔感应元件13配合，当外部铁磁材料在霍尔感应元件13的探测范围内相对双磁体元件12发生位置变化时，磁场换向区123的位置将发生变化，霍尔感应元件13能够响应该变化，使控制单元控制车辆电源与制动灯的通断。双磁场元件12在提供高强度磁场的同时，能够抗环境干扰，减少温度或电磁波对磁场的影响，保证了开关信号检测的灵敏度和可靠性。上述制动灯开关及制动系统寿命长、可靠性高且环境适应性良好，有助于提高汽车的安全性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种制动灯开关，用于控制车辆电源与制动灯的通断，其特征在于，所述制动灯开关包括：

开关本体，设有开关触发面；

双磁体元件，设置于所述开关本体内部，所述双磁体元件包括柱状磁环及条状磁铁；所述柱状磁环环绕所述条状磁铁，且与所述条状磁铁无接触设置；所述柱状磁环的N极和S极之间的连线，与所述条状磁铁的N极和S极之间的连线互相平行，且所述柱状磁环的N极指向S极的方向，与所述条状磁铁的N极指向S极的方向相反；所述柱状磁环的N极环面靠近且平行于所述开关触发面；以及

感应电路，设置于所述开关本体内部，所述感应电路包括控制单元和与所述控制单元电连接的霍尔感应元件，所述控制单元用于控制所述车辆电源与所述制动灯的通断，所述霍尔感应元件位于所述开关触发面与所述条状磁铁的S极之间；

其中，定义经由所述柱状磁环的N极射出，并直接经由所述柱状磁环的内部射入所述条状磁铁的S极的磁感线构成的集合为第一磁感线集合；所述第一磁感线集合中最远离所述柱状磁环的磁感线限定出第一边界磁感线；

定义经由所述柱状磁环的N极射出，并绕过所述柱状磁环的外部射入所述柱状磁环的S极的磁感线构成的集合为第二磁感线集合；所述第二磁感线集合中最靠近所述柱状磁环的磁感线限定出第二边界磁感线；

所述第一边界磁感线和所述第二边界磁感线所交叉形成的且无磁感线经过的区域界定出磁场换向区；

所述霍尔感应元件用于响应于触发块与所述开关触发面产生的上下及前后位移的变化来检测所述磁场换向区的位置变化，以输出高电平或低电平信号；所述制动灯开关能够响应于所述霍尔感应元件输出的信号而产生通断信号，以控制所述制动灯与所述车辆电源的通断；所述触发块的材料为铁磁材料。

2.根据权利要求1所述的制动灯开关，其特征在于，所述双磁体元件与所述感应电路完全收容于所述开关本体内部。

3.根据权利要求1所述的制动灯开关，其特征在于，所述开关本体包括安装部和连接于所述安装部的一端的接线部，所述开关触发面设于与所述安装部的另一端。

4.一种制动系统，其特征在于，包括制动灯及权利要求1-3任一项所述的制动灯开关；

所述制动灯开关用于控制所述制动灯与所述车辆电源的通断。

5.根据权利要求4所述的制动系统，其特征在于，所述制动系统还包括安装于驾驶室前围的踏板支架，所述踏板支架的材料为非铁磁材料；

所述制动灯开关固设于所述踏板支架。

6.根据权利要求5所述的制动系统，其特征在于，所述踏板支架的材料为铝合金。

7.根据权利要求5所述的制动系统，其特征在于，所述开关本体包括安装部和连接于所述安装部的一端的接线部，所述开关触发面设于与所述安装部的另一端；

所述接线部位于所述驾驶室前围的外侧，所述开关触发面位于所述驾驶室前围的内侧。

8.根据权利要求7所述的制动系统，其特征在于，所述踏板支架上设有适配于所述安装部的安装配合部，所述安装部螺纹连接于所述安装配合部；

所述制动系统还包括与所述安装部螺纹连接的锁紧螺母，所述锁紧螺母位于所述驾驶室前围的外侧并抵靠于所述安装配合部。

9.根据权利要求5至8任一项所述的制动系统，其特征在于，所述制动系统还包括：

支撑轴管，设置于所述踏板支架，所述支撑轴管被构造为可绕其中轴线旋转；

踏板臂和制动踏板，所述踏板臂的一端固定连接于所述支撑轴管，另一端固定连接于所述制动踏板，以驱动所述支撑轴管绕其中轴线转动；以及

触发件，所述触发件包括摆臂和固定连接于所述摆臂的一端的触发块，所述摆臂的另一端固定连接于所述支撑轴管，以带动所述触发块随所述支撑轴管转动；

其中，所述触发块的材料为铁磁材料。

10.根据权利要求9所述的制动系统，其特征在于，所述制动系统具有初始状态和触发状态；

在所述初始状态，所述制动踏板未发生制动位移，所述触发块正对所述开关触发面，所述控制单元控制所述制动灯与所述车辆电源断开；

在所述触发状态，所述制动踏板发生制动位移，所述触发块绕所述支撑轴管的中轴线旋转，所述控制单元控制所述制动灯与所述车辆电源电导通。