CN115038622A - 行程模拟器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种行程模拟器，具备：气缸(2)；活塞(3)，根据制动踏板(91)的操作在气缸(2)内移动；反作用力橡胶(6)，配置在气缸(2)内，通过活塞(3)向一侧的移动而被压缩并对活塞(3)赋予反作用力；以及插塞(7)，以包围反作用力橡胶(6)的外周面的方式配置在气缸(2)内，反作用力橡胶(6)越被压缩，越使对于反作用力橡胶(6)的向一侧的移动的滑动阻力增大。

Description

行程模拟器
技术领域
本发明涉及行程模拟器。
背景技术
作为对制动踏板的操作产生反作用力(载荷)的装置，已知有行程模拟器。一般而言，行程模拟器具备气缸、活塞以及产生反作用力的弹性部件。弹性部件例如由弹簧、橡胶构成。例如，在德国专利申请公开第10 2016 221 403号说明书中，记载有使用橡胶和弹簧的行程模拟器。
专利文献1：德国专利申请公开第10 2016 221 403号说明书
在这里，在活塞成为可动范围的最大值而触底时，活塞与底面抵接的冲击有可能损害驾驶员的制动感觉。例如，在活塞的移动距离(踏板行程)与反作用力的关系为线性关系的情况下，若驾驶员以一定的踩踏力增大梯度操作制动踏板，则活塞触底时的梯度变化增大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高触底时的操作感的行程模拟器。
本发明的行程模拟器具备：气缸；活塞，根据制动踏板的操作在上述气缸内移动；反作用力橡胶，配置在上述气缸内，通过上述活塞向一侧的移动而被压缩并对上述活塞赋予反作用力；以及插塞，以包围上述反作用力橡胶的外周面的方式配置在上述气缸内，上述反作用力橡胶越被压缩，该插塞越使对于上述反作用力橡胶的向上述一侧的移动的滑动阻力增大。
根据本发明，施加在活塞上的主要的反作用力(载荷)为反作用力橡胶的恢复力与由反作用力橡胶与插塞之间的滑动阻力产生的摩擦力的合计。而且，若活塞越向一侧移动而反作用力橡胶被压缩，插塞与反作用力橡胶之间的滑动阻力越增大。换句话说，活塞越接近触底位置，对于反作用力橡胶的移动(变形)的摩擦力越增大，且反作用力越增大。由此，越接近触底位置，对于活塞的移动的反作用力的增大量越大。根据本发明，能够抑制触底时的冲击，并能够提高触底时的操作感。
附图说明
图1是本实施方式的行程模拟器的结构图(剖视图)。
图2是以与本实施方式的反作用力橡胶的中心轴正交的平面切断反作用力橡胶的剖视图。
图3是表示本实施方式的行程与反作用力的关系的图。
图4是以与本实施方式的变形例的反作用力橡胶的中心轴正交的平面切断变形例的反作用力橡胶的剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。用于说明的各图是概念图。另外，剖视图主要表示切断的面，省略了一部分在纸面里侧应看见的线。另外，在说明中，“一侧”是指气缸2的轴向一侧(图1的右侧)，“另一侧”是指气缸2的轴向另一侧(图1的左侧)。
如图1所示，本实施方式的行程模拟器1具备气缸2、活塞3、限位器4、反作用力弹簧(相当于“弹性部件”)5、反作用力橡胶6以及插塞7。气缸2是一端部(一侧端部)开口并在另一端部(另一侧端部)具有底面的有底圆筒状的金属制缸体部件。在气缸2的底面形成有贯通孔2a。
活塞3是圆柱状的金属制活塞部件。活塞3根据制动踏板91的操作在气缸2内移动。此外，作为一个例子，制动踏板91经由液压室90与行程模拟器1连接。液压室90例如由省略图示的气缸以及活塞等形成。液压室90构成为活塞根据制动踏板91的下压而在气缸内移动，使气缸内的流体流出。液压室90根据制动踏板91的行程向行程模拟器1供给流体。
活塞3利用通过制动踏板91的下压而流入到贯通孔2a的流体向一侧滑动。本实施方式的活塞3具备主体部31、从主体部31的中央向另一侧突出的突出部32、从主体部31的外周边部向一侧突出为圆筒状的圆筒部33、以及设置于主体部31的外周面的环状槽的环状的密封部件34。
主体部31形成为沿着气缸2的内周面的圆柱状。突出部32在活塞3的初始位置(行程＝0)抵接于气缸2的底面，在主体部31与气缸2的底面之间形成输入室21。反作用力弹簧5的另一端部配置在圆筒部33的径向内侧。密封部件34例如由杯形密封件以及树脂制支承环构成。密封部件34抵接于主体部31和气缸2的内周面，将输入室21与后述的第一室22之间密封。
限位器4是经由反作用力弹簧5配置在活塞3与插塞7之间的中间部件。限位器4以不与气缸2的内周面抵接的方式配置在气缸2内。在限位器4的一侧的端面形成有凹部4a。本实施方式的限位器4具备作为金属制的圆柱状部件的主体部41、设置于主体部41的另一侧部位的缓冲橡胶42、以及从主体部41的一端部向径向外侧突出的金属制且环状的凸缘部43。
在主体部41的一端面的中央(中心轴上)形成有凹部4a。在凹部4a嵌合有后述的凸部63。缓冲橡胶42是用于在活塞3和限位器4抵接时减弱冲击的橡胶部件。凸缘部43支承反作用力弹簧5的一端部。
反作用力弹簧5是通过活塞3向一侧的移动而被压缩并对活塞3赋予反作用力的弹性部件。反作用力弹簧5配置在活塞3与限位器4之间。反作用力弹簧5的弹性系数小于反作用力橡胶6的弹性系数。此外，本公开中的“反作用力”能够称为“载荷”或者“模拟器载荷”。另外，本公开中的“压缩”是指朝向轴向的压缩。
反作用力橡胶6是配置于气缸2内，通过活塞3向一侧的移动而被压缩并对活塞3赋予反作用力的橡胶部件。反作用力橡胶6具备圆柱状的主体部61、形成于主体部61的连通槽62、以及嵌合于凹部4a的凸部63。在主体部61的轴向两端的边缘部施加了倒角。换言之，在主体部61的轴向两端部设置有倒角部。主体部61的外周面(除了连通槽62以外的部分)抵接于插塞7的内周面。另外，主体部61的一端面抵接于插塞7的底面。凸部63设置在反作用力橡胶6的中心轴上。通过凸部63与凹部4a嵌合，限位器4的中心轴与反作用力橡胶6的中心轴一致。
如图1和图2所示，连通槽62是在气缸2内使形成于反作用力橡胶6的一侧的第一室22和形成于反作用力橡胶6的另一侧的第二室23连通的槽(流路)。连通槽62形成于主体部61的外周面的周向的一部分。连通槽62是沿轴向延伸的纵槽。在本实施方式中，在周向等间隔地形成有多个连通槽62。此外，连通槽62也可以是一个。
第一室22由气缸2的内周面、活塞3的一端面、反作用力橡胶6的另一端面以及插塞7的开口端面(另一端面)划分。限位器4和反作用力弹簧5配置在第一室22。第二室23由反作用力橡胶6的一端面、插塞7的底面以及内周面划分。
在本实施方式中，输入室21、第一室22以及第二室23充满流体。另外，在气缸2，形成有用于连接第一室22和外部的贮存器92的贯通孔2b。贮存器92存积流体，并且向大气开放。换句话说，贮存器92以及第一室22被保持为大气压。
插塞7是以包围反作用力橡胶6的外周面的方式配置在气缸2内，反作用力橡胶6越被压缩，越使对于反作用力橡胶6的向一侧的移动的滑动阻力增大的部件。插塞7是在一端部具有底面且另一端部开口的有底圆筒状的金属部件。插塞7固定在气缸2的一端部，封闭气缸2的开口。反作用力橡胶6所抵接的插塞7的内周面构成产生滑动阻力的滑动面71。滑动面71可以说是插塞7的内周面中的与反作用力橡胶6抵接的部分。插塞7的底面与反作用力橡胶6的一端面抵接。
在插塞7的底面的外周部形成有凹陷72。本实施方式的凹陷72形成于在活塞3处于初始位置的状态下反作用力橡胶6不抵接的位置。换句话说，凹陷72形成于与反作用力橡胶6的倒角部对置的位置。凹陷72可以以包围底面的中央部的方式形成为环状，也可以在底面形成一个或多个。
(动作)
若制动踏板91被踩下，则流体流入到贯通孔2a并按压活塞3。而且，活塞3的按压力超过反作用力弹簧5的反作用力，在反作用力弹簧5被压缩的同时活塞3向一侧移动(滑动)，流体流入到输入室21。换句话说，对于活塞3的移动，反作用力弹簧5最初对活塞3赋予反作用力。如图3所示，通过反作用力弹簧5产生的制动踏板91的行程(活塞3的移动距离)与反作用力的关系几乎为线性关系。此外，严格来说，由活塞3的滑动产生的摩擦力等也成为反作用力。
而且，活塞3通过向一侧的移动而抵接于限位器4，并试图与限位器4一起向一侧移动。若活塞3与限位器4抵接，则作为向另一侧鼓出的曲面的限位器4的另一端面收容在形成于活塞3的一端面的凹状的曲面。这样，活塞3与限位器4卡合(配合)，两者一体地向一侧移动。
根据制动踏板91的操作，活塞3和限位器4在使反作用力橡胶6压缩的同时向一侧移动。反作用力橡胶6通过在轴向上被压缩，而欲在径向上鼓出。换句话说，反作用力橡胶6越是在轴向上被压缩，反作用力橡胶6对插塞7的按压力越增大。由此，插塞7对于反作用力橡胶6的向一侧的移动(变形)的滑动阻力增大，摩擦力也增大。换句话说，反作用力橡胶6越被压缩，越难向一侧移动(变形)。反作用力橡胶6越被压缩，反作用力橡胶6的另一端部越难以向一侧移动。对活塞3施加的反作用力成为经由流体向制动踏板91的反作用力。
如图3所示，行程越大，反作用力橡胶6中的制动踏板91的每单位行程增大量的反作用力的增大量越大。本实施方式的特性中的每单位行程增大量的反作用力的增大量大于活塞3与限位器4抵接后仅由反作用力橡胶6产生反作用力的情况下的特性(参照图3的虚线)中的每单位行程增大量的反作用力的增大量。并且，根据本实施方式的特性，触底时的反作用力(最大反作用力)比没有摩擦力而仅有反作用力橡胶6的特性大。若活塞3与限位器4一起向一侧移动，限位器4与插塞7的另一端面(开口端面)抵接，则活塞3成为触底状态。
(本实施方式的效果)
根据本实施方式，对活塞3施加的主要的反作用力为反作用力橡胶6的恢复力和由反作用力橡胶6与插塞7之间的滑动阻力产生的摩擦力的合计。而且，活塞3越向一侧移动而反作用力橡胶6被压缩，则插塞7与反作用力橡胶6之间的滑动阻力越增大。换句话说，活塞3越接近触底位置(触底行程)，对于反作用力橡胶6的移动(变形)的摩擦力越增大，反作用力越增大。由此，越接近触底位置，活塞3的每单位移动的反作用力的增大量越增大。换句话说，根据本实施方式，能够抑制触底时的冲击，并能够提高触底时的操作感。
另外，本实施方式的结构构成为积极地利用反作用力橡胶6与插塞7之间的摩擦力作为反作用力。具体而言，如图3所示，通过反作用力橡胶6的压缩产生反作用力的活塞3的移动距离(制动踏板91的行程)d2为通过反作用力橡胶6以外的弹性部件(在这里为反作用力弹簧5)的压缩产生反作用力的活塞3的移动距离d1以上(d2≥d1)。换言之，本实施方式的行程模拟器1构成为在活塞3(行程)的可动范围(d1+d2)的一半以上，产生由反作用力橡胶6的压缩引起的反作用力(恢复力+摩擦力)。
通过该结构，能够在活塞3的可动范围的多个区间使插塞7的摩擦力作为反作用力发挥作用，能够更有效地(积极地)利用上述特性。此外，反作用力橡胶6以外的弹性部件也可以由多个弹性部件构成。换句话说，行程模拟器1具备与反作用力橡胶6分开地产生反作用力的一个或多个弹性部件，反作用力橡胶6所作用的移动距离d2为其他弹性部件所作用的移动距离d1以上。
另外，由于反作用力橡胶6具有连通槽62，所以在反作用力橡胶6移动时能够将第二室23内的流体释放到第一室22。换句话说，反作用力橡胶6的移动不受第二室23的流体阻碍，容易实现目标的特性。
另外，限位器4和反作用力橡胶6通过凹部4a与凸部63的嵌合被固定。由此，抑制不与气缸2的内周面抵接的限位器4的移动时的轴偏移。换句话说，通过该结构，能够使限位器4高精度地在轴向上移动。
另外，在本实施方式中，在活塞3触底的状态(活塞3的移动距离成为可动范围的最大值的状态)下的反作用力橡胶6的体积为插塞7的容积以下。换句话说，在活塞3的可动范围内被最大压缩的反作用力橡胶6能够收容在插塞7内。由此，能够抑制触底时的反作用力橡胶6从插塞7挤出，并能够抑制产生扭曲异物。
(其他)
本发明并不限于上述实施方式。例如，如图4所示，连通槽62也可以由对反作用力橡胶6(主体部61)的外周部实施的倒角形成。也可以是以反作用力橡胶6的周向的一部分与插塞7的内周面分离的方式，切除反作用力橡胶6的外周面的一部分的形状。另外，连通槽62也可以形成于插塞7的内周面，或者也可以形成于反作用力橡胶6以及插塞7双方。换句话说，连通槽62形成于反作用力橡胶6以及插塞7的至少一方即可。即使是这些结构，也发挥上述同样的效果。
另外，插塞7的滑动面71也可以是调整了表面粗糙度的表面粗糙度调整面。例如，滑动面71为了实现规定的表面粗糙度，也可以是进行了喷砂处理的面。由此，能够调整摩擦力。另外，滑动面71也可以是进行了镜面加工的面。通过使除了连通槽62之外的反作用力橡胶6的外周面与滑动面71紧贴，能够抑制流体进入两者之间，使摩擦力(滑动阻力)增大。
另外，基于制动踏板91的下压的活塞3的按压并不限于由流体进行的按压，也可以是由与制动踏板91连动的连杆进行的按压。另外，凹部4a以及凸部63是以限位器4的中心轴与反作用力橡胶6的中心轴一致的方式固定的结构即可，例如可以在中心轴的周围形成多个。另外，气缸2内(第一室22和第二室23)也可以不被流体(制动液)充满，而是由空气充满。
另外，也可以没有限位器4和反作用力弹簧5。在该情况下，例如，活塞3与反作用力橡胶6抵接，活塞3向一侧移动，活塞3与插塞7的开口端面抵接，从而活塞3触底。即使是这样的结构，反作用力橡胶6越被压缩，摩擦力越大，行程模拟器1的反作用力越大。另外，也可以通过反作用力橡胶6以外的多个弹性部件，以多个阶段使反作用力的梯度(每单位行程的变化量)变化。

Claims (5)

1.一种行程模拟器，具备：
气缸；
活塞，根据制动踏板的操作在上述气缸内移动；
反作用力橡胶，配置在上述气缸内，通过上述活塞向一侧的移动而被压缩并对上述活塞赋予反作用力；以及
插塞，以包围上述反作用力橡胶的外周面的方式配置在上述气缸内，上述反作用力橡胶越被压缩，越使对于上述反作用力橡胶的向上述一侧的移动的滑动阻力增大。
2.根据权利要求1所述的行程模拟器，其中，
通过上述反作用力橡胶的压缩产生反作用力的上述活塞的移动距离为通过上述反作用力橡胶以外的弹性部件的压缩产生反作用力的上述活塞的移动距离以上。
3.根据权利要求1或2所述的行程模拟器，其中，
在上述反作用力橡胶以及上述插塞的至少一方形成有连通槽，该连通槽在上述气缸内使形成在上述反作用力橡胶的上述一侧的第一室与形成在上述反作用力橡胶的另一侧的第二室连通。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的行程模拟器，其中，还具备：
弹性部件，通过上述活塞向上述一侧的移动而被压缩并对上述活塞赋予反作用力；以及
限位器，经由上述弹性部件配置在上述活塞与上述插塞之间，
在上述限位器的上述一侧的端面形成凹部，
上述反作用力橡胶具有与上述凹部嵌合的凸部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的行程模拟器，其中，
在上述活塞触底的状态下的上述反作用力橡胶的体积为上述插塞的容积以下。
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