CN117120310A - 包括两个集成的腔室的制动缸 - Google Patents

Abstract

用于与汽车模拟器一起使用的制动缸，包括制动缸壳体，该制动缸壳体具有主缸腔室、从缸腔室、设置在主缸腔室与从缸腔室之间的壁以及被配置为提供主缸腔室与从缸腔室之间的流体连通的至少一个通道。在这样的变型中，所述至少一个通道可以是被配置为提供主缸腔室与从缸腔室之间的流体连通的开口，在另一个变型中，该通道可以是诸如管的外部通道。制动缸还包括被配置为当制动踏板被压下时对主缸腔室中的流体加压的主活塞。制动缸还包括从活塞和设置成与制动缸流体连通的压力传感器。该压力传感器被配置为测量腔室中的压力并向处理器发送指示制动踏板的移动的信号。当对主缸腔室中的流体加压时，主活塞被配置为将流体经由所述至少一个通道从主缸腔室驱动到从缸腔室以增加从缸腔室中的压力。

Description

包括两个集成的腔室的制动缸

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年4月16日提交的欧洲专利申请第21168955.9号的优先权。该申请要求2021年8月23日提交的美国申请第17/445,638号的优先权。上述申请的公开内容通过引用明确地全部并入本文。

技术领域

与本公开一致的系统和装置总体上涉及包括两个集成的腔室的制动缸。更具体地，与本公开一致的系统和装置涉及用于在汽车模拟器中使用的制动缸，该制动缸既有生产成本效益，又在使用时提供真实的反馈。

背景技术

模拟驾驶汽车体验的汽车模拟系统既用于视频游戏目的，也用于参与驾驶的人员(例如，赛车手)的训练目的。为了有效地实现这些视频游戏和训练目的，这些汽车模拟系统提供的模拟必须能够以高度的准确性和真实性重现真车的体验。然而，设计实现高度的准确性和真实性的汽车模拟系统是困难的，并且生产起来昂贵。

为了使模拟尽可能接近现实(即，具有高度的准确性和真实性)，重要的是，除了视觉体验之外，诸如方向盘的用户接口设备以及制动系统也必须与在真车中所体验的一样。这允许在用于训练的汽车模拟系统中具有最大的学习潜力，并且在用于视频游戏目的的汽车模拟系统中具有最大的娱乐再现潜力。关于汽车模拟系统中的制动系统，不仅重要的是机械元件(例如，制动踏板)看起来和感觉起来像真车的机械元件，还重要的是使汽车模拟系统中的触觉响应(例如，压下制动踏板的反馈和感觉)与在真车中体验到的触觉响应相同。

在汽车模拟系统中使用的传统制动系统中，压下制动踏板会压缩主制动缸的腔室中的液体(例如油)。然后，该腔室中升高的压力被传递到测量压力的从缸。通过转换在该从缸中测量到的压力，生成电信号，该信号可以用作汽车模拟系统的模拟程序的输入。传统制动系统的这些部件在制动系统内占据大量空间，并且通过管连接的多个互连腔室的结合使得制造这种传统制动系统的生产成本高。

在汽车模拟系统中使用的基于液压装置的传统制动系统也容易泄漏，因为许多配件和连接部都是流体可能从系统中泄漏的区域。流体泄漏会导致制动系统的性能随着时间的推移而恶化，并且对于可能会因泄漏的流体而短路的电子设备来说是一个有害的风险。

本领域已知的该问题的一种方案是制造纯机械的制动系统，该制动系统没有液压装置，因此没有可能从系统泄漏的流体。这种系统仅依赖于来自弹性材料件的压缩和弹性变形的阻力。虽然这样的方案解决了泄漏的风险，但触觉和物理反馈与真车显著不同。

鉴于前述情况，期望创造一种生产起来简单且廉价同时保持真车中的制动系统的外观和感觉的制动系统。用于汽车模拟系统的包括两个集成的腔室的制动缸旨在克服现有技术中的上面提出的问题和/或其他问题中的一个或多个。

发明内容

描述了一种制动缸，其包括：制动缸壳体，该制动缸壳体包括(i)主缸腔室、(ii)从缸腔室以及(iii)设置在主缸腔室与从缸腔室之间的壁，该壁限定被配置为提供主缸腔室与从缸腔室之间的流体连通的至少一个开口；至少部分地设置在主缸腔室内的主活塞，该主活塞被配置为当制动踏板被压下时对主缸腔室中的流体加压；至少部分地设置在从缸腔室内的从活塞；以及设置成与从缸腔室流体连通的压力传感器，该压力传感器被配置为测量从缸腔室中的压力并向处理器发送指示制动踏板的移动的信号；其中，当对主缸中的流体加压时，主活塞被配置为将流体经由至少一个开口从主缸腔室驱动到从缸腔室以增加从缸腔室中的压力。

应当理解，由于制动缸是液压封闭系统，因此壳体内的压力相同。因此，压力传感器可以位于与液压系统连接的任何地方。例如，从缸腔室和主缸腔室内的压力是相同的，压力传感器物理地设置成与任一个腔室连通，因为它不管怎样将与两个腔室以及制动缸的其余部分压力连通。在所有讨论的本发明的实施方式中，可以使用一个或多个传感器，因此可以使多个压力传感器与制动缸的腔室流体连通，或者可以使一个或多个压力传感器与其他类型的传感器组合，例如使用应变仪的测力传感器、旋转电位计、与磁体组合的霍尔效应传感器或温度传感器或可以提供关于制动缸的辅助信息的其他类型的传感器。

描述了一种制动系统，其包括：基座；可枢转地与基座连接的制动踏板；以及可枢转地与制动踏板连接的制动缸，该制动缸包括：制动缸壳体，该制动缸壳体包括(i)主缸腔室、(ii)从缸腔室以及(iii)设置在主缸腔室与从缸腔室之间的壁，该壁限定被配置为提供主缸腔室与从缸腔室之间的流体连通的至少一个开口；至少部分地设置在主缸腔室内的主活塞，该主活塞被配置为当制动踏板被压下时对主缸腔室中的流体加压；至少部分地设置在从缸腔室内的从活塞；以及设置成与从缸腔室流体连通的压力传感器，该压力传感器被配置为测量从缸腔室中的压力并向处理器发送指示制动踏板的移动的信号；其中，当对主缸腔室中的流体加压时，主活塞被配置为将流体经由至少一个开口从主缸腔室驱动到从缸腔室以增加从缸腔室中的压力。

描述了一种被配置为向汽车模拟器提供制动信号的制动系统，该制动系统包括：基座；可枢转地与该基座连接的制动踏板；与制动踏板连接的制动缸，该制动缸包括：制动缸壳体，该制动缸壳体包括(i)主缸腔室、(ii)从缸腔室、(iii)设置在主缸腔室与从缸腔室之间的壁以及(iv)被配置为提供主缸腔室与从缸腔室之间的流体连通的至少一个通道；至少部分地设置在主缸腔室内的主活塞，该主活塞被配置为当制动踏板被压下时对主缸腔室中的流体加压；至少部分地设置在从缸腔室内的从活塞；以及设置成与制动缸流体连通的压力传感器，该压力传感器被配置为测量制动缸的腔室内的压力并向处理器发送指示制动踏板的移动的信号；其中，当对主缸腔室中的流体加压时，主活塞被配置为将流体经由至少一个通道从主缸腔室驱动到从缸腔室以增加从缸腔室中的压力。

如上所述，制动缸包括具有主缸腔室和从缸腔室的制动缸壳体。缸腔室由限定允许液体从主缸腔室流到从缸腔室的开口的壁隔开。主缸腔室包括用于与制动踏板(或类似接口)连接的主活塞，并且主活塞在被推动时适于迫使液体经由开口从主缸腔室到从缸腔室。从缸腔室包括从活塞，该从活塞适于当液体从主缸腔室进入从缸腔室时被推动。

在一些变型中，主缸腔室与从缸腔室之间的流体连通可以由不同于腔室之间的壁中的一个或多个开口的另一个通道提供。例如，通道可以设置在制动缸的某个其他部分，例如外壁，而不是分隔壁。另一个例子是存在外部通道，例如从制动缸向外延伸的管，例如该管沿着制动系统的外表面延伸或者经由设置在通道的流体路径中的另一个设备连接主缸腔室和从缸腔室。因此，外部通道具有以下好处：可以经由可以向制动系统提供附加功能的另一个设备来连接主缸腔室和从缸腔室。相比之下，集成通道的好处是连接较少，因此存在泄漏风险的点较少。因此，通道被理解为提供主缸和从缸之间的流体连通的任何装置。该通道可以优选地以开口的形式集成在主缸腔室和从缸腔室之间的壁中。替代地，通道可以是外部通道，例如管。

主缸腔室和从缸腔室容纳在共同的制动缸壳体中。主缸腔室包括主活塞，该主活塞可能影响流体，该流体进而可能影响从缸腔室中的从活塞。该流体优选是油或是制动系统中使用的另一种低压缩性液体。主缸腔室和从缸腔室经由至少一个开口相互连接，并且优选地，主缸腔室和从缸腔室基本上平行。这两个腔室仅由构成两个缸腔室中的缸腔室壁的一部分的壁隔开。主活塞通过主缸杆与制动踏板连接，这可能影响主活塞的移动。优选地，主活塞和从活塞设置成使得在它们各自的缸腔室中，当主活塞被推动时，从活塞在与主活塞相反的方向上被推动。以这种方式实现了制动缸壳体的非常紧凑的设计。

在制动缸的一个实施方式中，主缸设置有与主活塞中的腔体接合的内部主缸杆以及至少沿着该杆的长度围绕内部主缸杆的主缸弹簧。内部主缸杆优选地在与制动踏板连接的主缸杆的入口的相对端部处附接到主缸上。主缸杆沿着主缸腔室的长度延伸到主活塞的腔体中，主活塞的腔体延伸到主缸杆中。内部主缸杆沿着其整个长度被主缸弹簧围绕，并且主缸弹簧延伸到与制动踏板连接的主缸杆的腔体中。因此，主缸弹簧可用于在制动踏板被推动之后使制动踏板回到其初始位置。内部主缸杆和主缸弹簧一起用于控制主活塞在主缸腔室中的移动。

在一个实施方式中，从缸设置有与从活塞中的腔体接合的内部从缸杆以及至少沿着该杆的长度围绕内部从缸杆的从缸弹簧。内部从缸杆优选地在制动器被压下时从活塞朝其移动的端部处附接到从缸上。从活塞元件通过从缸杆与缓冲系统连接。内部从缸杆被从缸弹簧围绕，该从缸弹簧用于在制动器被释放后使从活塞回到空载位置。内部从缸杆和从缸弹簧组合起来用于控制从活塞在从缸腔室中的移动。优选地，从缸弹簧和内部从缸杆延伸到从活塞中的腔体的至少一部分中。优选地，从缸弹簧还延伸到从缸杆中的腔体中。因此，从缸弹簧可用于控制从缸杆的移动。

空载位置被视为制动缸系统以及制动踏板的默认位置；其也可以被视为系统的释放取向。术语“默认位置”、“空载位置”和“释放取向”将在整个申请中互换使用。这个空载的默认位置也被视为系统的第一位置，因此当系统处于系统的空载位置或默认位置时，主活塞处于第一主位置并且从缸处于第一从位置。

主缸腔室优选地包括用于使主活塞停止的止动件。止动件优选地安装在主缸杆的入口的相对端部处。因此，止动件与内部主杆安装在主缸腔室中的相同的端部处。优选地，止动件沿着其长度围绕弹簧和内部杆。

在其他优选变型中，主缸腔室的端壁可以用作主缸活塞元件的止动件，因而在主缸腔室中不需要附加的主缸止动构件。

在主活塞与止动件或端壁接触的位置(即，通过活塞元件与止动件或端壁之间的接触)，主活塞处于第二主位置。

此外，从缸腔室优选地包括用于使从活塞停止的止动件。然而，该止动件安装在安装内部从杆的相对端部。该止动件用于阻止从活塞朝缓冲装置的方向的移动。

在其他优选变型中，从缸腔室的端壁可以用作从缸活塞元件的止动件，并且在从缸腔室中不需要附加的从缸止动构件。

在从活塞与止动件(即，从缸止动构件)或端壁接触或从缸的移动被与从缸杆连接的阻尼器活塞或块体的机械止动件之间的机械接触阻止的位置，从活塞处于第二从位置。

在整个申请中，可以使用术语“在前面”，例如，流体在主缸活塞元件的前面。在前面/前部被理解为当踏板正在被压下时主缸活塞元件朝其移动的端部。该前端部被视为主缸腔室的第一端部。

如上所述，缸腔室被具有开口的壁隔开，所述开口允许流体从主缸腔室流到从缸腔室(流体也可以通过这些开口从从缸腔室流回到主缸腔室)。在制动缸的一个实施方式中，壁仅包括一个开口，该开口可位于(i)靠近用于使主缸腔室中的主活塞停止的止动件并且(ii)靠近用于使从缸腔室中的从活塞停止的止动件。在这种配置中，开口不会被活塞堵塞，流体可以自由地在主缸腔室与从缸腔室之间流动(从而改善制动缸的操作)。主活塞和从活塞均可以配置有具有减小的剖面的凹部或边缘，以允许流体流入和流出开口。

在主缸腔室和/或从缸腔室中没有单独的止动元件的配置中，一个或多个开口将类似地位于(i)靠近主缸腔室的第一端部处的端壁并且(ii)靠近从缸腔室的第一端部的端壁。在这种配置中，开口不会被活塞堵塞，流体可以自由地在主缸腔室与从缸腔室之间流动(从而改善制动缸的操作)。主活塞和从活塞均可以配置有具有减小的剖面的凹部或边缘，以允许流体流入和流出开口。

在主缸腔室与从缸腔室之间的流体连通受到不同于分隔腔室的壁中的一个或多个开口的另一个通道影响的变型中，该通道分别在主缸腔室和从缸腔室中的入口和出口的定位方式与针对一个或多个开口的位置所描述的方式相同。也就是说，通道入口将靠近主缸腔室的第一端部处的主缸止动构件或端壁，而出口将靠近从缸腔室的第一端部处的从缸止动构件或端壁。

在制动缸的一个实施方式中，从缸腔室与压力传感器连通。压力传感器测量从缸腔室中的流体压力并将该测量结果转换为电子信号，以用于向模拟器软件发信号通知制动。

为了获得更真实或自然的制动感觉，制动缸可以包括缓冲装置，并且在一个实施方式中，从活塞与缓冲装置连通。优选地，缓冲装置位于从缸腔室的外部并且经由从缸杆与从活塞连通。优选地，缓冲装置包括位于阻尼器壳体中的阻尼器，该阻尼器与从缸杆所连接的块体元件配合。当从活塞被驱动时，块体元件被从缸杆拉向阻尼器并在阻尼器上施加压力。阻尼器能够在施加压力时变形，从而提供缓冲效果。

优选地，阻尼器壳体以与从缸腔室同轴相邻的方式位于从缸腔室的外部。

优选地，块体元件具有边缘或突出部，该边缘或突出部限制块体元件能够在阻尼器壳体中移动的距离并且由此限制制动踏板能够被压下的程度。该边缘或突出部在制动缸的两个实体部件之间形成机械止动件，从而对块体元件的移动造成严格限制。该边缘或突出部也存在于诸如等效的阻尼器活塞的块体元件的替代形式中，并且抵靠在制动缸的另一个表面上产生机械止动的效果是相同的。

具有阻止活塞、块体元件的移动或阻尼器活塞的机械止动件使制动过程能够分为两个阶段。在制动过程的第一阶段，即在接触机械止动件之前，踏板可以被移动，并且主活塞和从活塞都可以相应地移动。在制动过程的第二阶段，即一旦接触到止动件，该机械就限制踏板的进一步移动，例如由于从缸活塞元件的进一步移动被阻止。机械止动件限制活塞的进一步移动被理解为，将踏板移动预定距离所需的力与在机械止动件的接合之前将踏板移动相同的预定距离所需的力相比急剧增加。在一些优选实施方式中，机械止动件将完全防止踏板的进一步移动，即，踏板的移动将需要机械止动件的永久变形或不可压缩的液压流体的压缩。在其他优选实施方式中，在第二阶段中也可以移动踏板，但是机械止动件的接合将导致突然转变为用户感受到的阻力随着力施加到踏板上而增加，从而需要增加的力来进一步压下踏板。这相当于汽车中的制动过程中阻力会发生变化的真实踏板的感觉。在优选实施方式中，制动缸被配置为使得第一阶段的长度能够通过调节踏板在机械止动件被接合之前必须行进的距离来调节。

机械止动件和两阶段制动过程在液压制动缸中是有益的，因为它为用户提供类似于使用液压制动系统并具有两阶段制动过程的真车中的反馈。除了真实的触觉反馈之外，该系统还具有高精度，因为可以测量制动过程的第二阶段中的制动缸腔室内压力的增加，并且该压力的增加可以为模拟系统提供整个制动过程中关于制动力的反馈。

在基于相同基本原理的替代的优选实施方式中，缓冲装置优选地包括位于阻尼器壳体中的阻尼器，该阻尼器与从缸杆所物理连接的阻尼器活塞配合。当从活塞被驱动时，阻尼器活塞被从缸杆推向阻尼器并在阻尼器上施加压力。因此，阻尼器活塞是与从缸活塞接触的块体元件的特定变型，其被设置为推撞阻尼器而不是在阻尼器上拉动，但是这两个部件具有相同的效果，因为它们是用于将力从从缸传递到阻尼器的装置。阻尼器能够在施加压力时变形，从而提供缓冲效果。

对于具有阻尼器和机械止动件的两阶段制动系统，随着踏板移动并且阻尼器的弹性材料被压缩，缓冲器将在第一阶段提供阻力。在第二阶段，阻尼器保持被压缩并且踏板的移动被机械止动件阻止。

在整个申请中，术语“阻尼器”和“缓冲器”将可互换地使用来描述缓冲装置的阻尼器元件。

优选地，阻尼器由弹性体材料制成，例如丁腈橡胶(nitril)、硅酮、氟硅酮、氯丁橡胶、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚异戊二烯和类似的材料。优选地，当根据ASTM D2240测量时，缓冲器的肖氏A硬度在30至90范围内，例如，在40至80范围内。在这样的范围内的硬度提供的制动踏板的感觉与车辆中的制动踏板的感觉相似。

在另一个优选变型中，阻尼器由诸如压缩弹簧或盘簧的弹簧制成。

本发明还涉及一种包括用于游戏和模拟的如上所述的制动缸的制动系统。

附图说明

包含在本公开中并构成本公开的一部分的附图示出了本公开的各种实施方式和方面。在附图中：

图1示出了具有根据与本公开一致的实施方式的制动缸的制动系统的立体图；

图2A和图2B分别示出了图1的制动缸的侧视图和图1的制动缸的剖面；

图3A和图3B分别示出了图1的制动系统处于释放取向的侧视图以及图1的制动缸处于释放取向的剖面；以及

图4A和图4B分别示出了图1的制动系统处于压下取向的侧视图以及图1的制动缸处于压下取向的剖面；以及

图5A和图5B分别示出了根据图1的制动缸的替代实施方式的制动缸处于被释放的默认取向的侧视图以及制动缸的该实施方式的立体剖面；以及

图6示出了制动缸的替代实施方式的外部视图，该制动缸的阻尼器壳体位于附接开口的相对侧，该制动缸可以代替图1的制动缸以与相同类型的踏板一起使用；以及

图7示出了制动缸的替代实施方式的立体剖面，该制动缸可以代替图1的制动缸以与相同类型的踏板一起使用，该缸被示为处于释放取向；以及

图8示出了基于与图7所示的工作原理相同的工作原理的制动缸的实施方式的剖视图。

具体实施方式

以下详细描述参照附图。在可能的情况下，在附图和以下描述中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。虽然本文描述了本公开的若干个示例性实施方式和特征，但是在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出修改、调整和其他实现方式。例如，可以对附图中所示的部件进行替换、添加或修改，并且可以通过对所公开的方法进行替换、重新排序或添加步骤来修改本文描述的示例性方法。因此，以下详细描述不限制本公开。相反，本公开的适当范围由所附权利要求限定。

与本公开一致的系统和装置总体上涉及制动缸。更具体地，与本公开一致的系统和装置涉及用于在汽车模拟器中使用的制动缸，该制动缸既有生产成本效益，又在使用时提供真实的反馈。

图1示出了用于汽车模拟系统(例如，赛车视频游戏模拟器或专业赛车驾驶员训练模拟器)的制动系统的实施方式。制动系统包括与制动缸201连接的制动踏板101。制动踏板101和制动缸201安装至基座或支撑表面103。制动踏板101经由枢轴105安装在具有大表面积和重量的基座103上，以确保制动系统以稳定的方式被支撑。

制动系统被配置为与运行汽车模拟软件的计算机系统通信。制动系统和计算机系统之间的通信可以经由诸如USB的有线通信或经由诸如蓝牙的无线通信来进行。制动系统与计算机系统之间的通信优选是实时的，以确保制动踏板上的任何动作立即被传送到汽车模拟软件，从而最小化滞后时间并为使用模拟软件的用户提供真实的感觉。当压下制动踏板101时，主缸活塞107被推入制动缸201中，然后测量制动压力并经由传感器109将该制动压力传送回计算机系统。传感器109能够检测制动踏板上的压力改变的时刻、大小以及快慢。制动缸201通过位于主缸活塞107的活塞杆205的端部处的杆U形夹207与制动踏板101连接，该杆U形夹207围绕制动踏板101的臂上的安装板113夹持。

杆U形夹207是制动缸连接器的具体示例实施方式，这两个术语可互换地使用并且使用相同的附图标记207。

图2A和图2B示出了制动缸201的外部和内部部件。在图2A中看出，制动缸201包括制动缸壳体203和附接开口202，附接开口202可用于将制动缸201安装到制动系统的支撑系统(例如，基座103)上。此外，在制动缸201的顶部安装有压力传感器204，用于测量制动缸201内的压力并将压力测量结果转换成电子信号，该电子信号可以被发送到汽车模拟系统的处理器并使用在处理器上运行的模拟器软件进行解释，以指示应当应用于由汽车模拟系统模拟的车辆的制动量(电子信号可以无线或有线地传送)。

在图2A中看出，通过制动缸壳体203的下部附接的主缸活塞107包括主缸杆205、制动踏板连接器207和制动臂调节器209。制动缸201经由制动踏板连接器207与制动踏板101连接，该制动踏板连接器207可以是例如杆U形夹的形式。制动臂调节器209可用于通过增大或减小杆205与连接器207之间的距离来调节踏板的松弛度，并且可用于调节踏板101在未被压下时的位置。制动臂调节器209可用于通过将杆205的端部处的线圈(winding)210旋入或旋出杆U形夹207的内部部分处的线圈210来调节主缸杆205的长度。当压下通过调节器209和连接器207与主缸杆205连接的踏板101(在图1中看出)时，主缸活塞107被推入制动缸壳体203中，从而增加制动缸201的内部压力。

它是由踏板101的压下引起的内部压力的压力增加，这可以由压力传感器204检测到。

在图2B中看出，主缸杆引导件211安装在壳体203内，用于引导主缸活塞107的主缸杆205并且允许杆205仅在轴向方向上移动。设置在壳体203内的主缸杆205的端部包括具有密封件242的活塞元件213。活塞元件213可以在存在流体(例如，油或其他液体)的主缸腔室215内来回移动。主缸活塞元件213的移动受到杆引导件211和主缸壳体203的相对端部处的止动构件240的限制。止动构件240用于确保流体不能从从缸腔室221和活塞元件213后面进入。因此，止动构件240应当具有确保主活塞107不会被挤压通过主腔室215和从腔室211之间的开口219的长度。还存在主缸弹簧217(其中一个端部被插入到主缸杆205的中空端部中，而相对端部被插入到中空止动构件240中)，该主缸弹簧217在被压缩时在止动构件240和杆205之间施加压力，确保当踏板101上的压力已被释放时，主缸活塞元件213移回到与释放取向相关联的位置。主缸弹簧217安装在用于将主缸弹簧217保持在适当位置的内部主缸杆引导件218上。

在图2B中看出，缸201还包括从腔室221。从腔室221和主缸腔室215是细长的腔体，它们基本上彼此平行设置并且通过腔室分隔壁220彼此分开。在壁220内设置有一个或多个开口219以允许主缸腔室215和从腔室221之间的流体连通。

当主缸活塞元件213被压向主缸腔室215内的流体时(例如在图4A和图4B所描绘的情况下)，腔室215中的流体则被迫穿过两个腔室215、221之间的壁220中的一个或多个开口219并进入从缸腔室221中。经由一个或多个开口219进入腔室221的流体增加了腔室221内的压力，并且在与主缸活塞元件213的方向相反的方向上推动与从活塞杆230连接的从缸活塞元件223。应当考虑开口219的尺寸和数量以确保当流体被从主腔室215压到从腔室221时两个腔室215、221之间有足够的流动。如果两个腔室215、221之间的通道太小，则需要高压来将流体从主腔室215压到从腔室221。在一个实施方式中，可以使用两个开口219，每个开口219的直径约为1.5mm，但是这些开口219可以根据流体的粘度而更大或更小。

用于主缸活塞元件213和从缸活塞元件223中的每一个的活塞密封件242、244可以是U形垫圈。当流体受到挤压时，U形垫圈242、244的唇部被压向缸腔室215、221的内壁。可以看出，从活塞元件223的U形垫圈244与主活塞元件213的U形垫圈242相对地安装，因为在主缸腔室215中流体位于活塞元件213的前面，而在从缸腔室221中流体位于从活塞元件223和从杆引导件231之间。由于U形垫圈242、244的密封，在主腔室215中在主缸活塞107的后面和在从缸活塞223的前面存在空气。在从腔室221中，在端部处应存在孔，以确保在从活塞223来回移动时允许空气离开和进入腔室221。

从活塞杆230的远离主缸活塞107的端部经由从缸杆230的端部处的线圈与端部螺栓226和块体元件225连接。当从缸活塞223被进入从缸腔室221的流体推动时，块体元件225被拖向并进入制动缸阻尼器壳体227，并且基于由进入从缸腔室221的流体所提供的压力与活塞223一起来回移动。在阻尼器壳体227内部，缓冲器229定位在块体元件225与壳体227的内壁之间。缓冲器229由柔性的弹性材料(例如，橡胶、硅酮等)制成，其中弹性材料的柔性影响在使用中感知到的踏板101的柔软度。例如，具有较大柔性的缓冲器229将导致踏板101被感知到比使用具有较小柔性的较硬缓冲器229时更软。另外，在从活塞223上在缓冲器229的相对侧靠近块体元件225可包括带螺纹的螺母。带螺纹的螺母的操纵可用于调节制动踏板101的刚度。块体元件225具有限制块体元件能够在阻尼器壳体中移动的距离并且由此限制制动踏板能够被压下的程度的边缘。

将可选的带螺纹的螺母在缓冲器229的相对侧靠近块体元件225放置被理解为块体元件225设置在带螺纹的螺母226与缓冲器229之间。这个带螺纹的螺母226也被称为端部螺栓226。端部螺栓226的设置影响块体元件225的默认位置，因为以使端部螺栓226更靠近缓冲器229的方式将螺栓进一步旋拧到从缸杆230的线圈上朝缓冲器229推动放置在端部螺栓226与缓冲器229之间的端部块体225。通过改变块体元件225与阻尼器壳体之间的距离，调节踏板在制动过程的第一阶段中的行程范围。该行程范围是在块体元件225的延伸边缘与阻尼器壳体227之间的机械止动件260被接合使得块体元件225的进一步移动受到阻碍(之后开始制动过程的第二阶段)之前踏板可以被压下的程度。在块体元件225的移动过程中，缓冲器229发生变形，并且用户需要向制动踏板101施加力来引起该变形，这将给用户带来踏板中的阻力感。一旦块体元件的边缘与阻尼器壳体227接触，阻力就不再由缓冲器229的变形引起，而将是与制动缸201中的流体的压缩相关的液压力。因此，允许块体元件225在接触到阻尼器壳体227之前行进一段距离的设置为用户提供了更真实的制动感觉，其中两个阶段具有明显不同的阻力，即需要用户向踏板施加明显不同的力。在第二阶段，即使压力升高并且检测到制动力增加时，用户也不会感受到踏板移动。

在从缸腔室221中，从杆引导件231安装在壳体203内，用于引导从活塞223的杆并且允许活塞223仅在轴向方向上移动。从缸活塞223可以在存在流体(例如，油或其他液体)的从缸腔室221内来回移动。

还存在从缸弹簧233，该从缸弹簧233在被压缩时在腔室221的内壁与活塞223之间施加压力，确保当踏板101上的压力已被释放时，从缸活塞223移回到与释放取向相关联的位置。从缸弹簧233安装在用于将从缸弹簧233保持在适当位置的内部从缸杆引导件234上。

在图2A和图2B中看出，压力传感器204连接到腔室221并与腔室221流体连接，并且被配置为测量腔室221中的在从缸活塞223与从杆导引件231之间的压力。

在其他同样优选的实施方式中，压力传感器204可以设置成在沿着缸壳体203的任何位置处与从缸腔室221或主缸腔室215流体连接。在另外的其他实施方式中，压力传感器204可以设置成与缸壳体203间隔开，同时仍然与主缸腔室215或从缸腔室221流体连接，例如，通过利用管的连接。

图3A和图3B示出了处于释放取向的制动系统，其中踏板101未被压下。在图3A中看出，踏板101与主活塞杆205连接，但踏板101上没有压力。结果，由于没有压力从踏板101施加到主活塞杆205上，因此流体保留在主缸腔室215中并且不会穿过孔219和进入从缸腔室221中。相应地，由于没有流体从腔室215添加到腔室221，因此压力传感器204测量不到压力水平增加。由于压力传感器204没有测量到腔室221中压力水平的增加，因此汽车模拟系统的处理器不接收到指示制动的任何信号。

图4A和图4B示出了处于踏板101被压下的压下取向的制动系统。

在图3A中看出，踏板101与主缸活塞杆205连接并且踏板101上存在压力(由黑色箭头所示)。结果，由于压力从踏板101施加到主活塞杆205上，因此流体被从主缸腔室215推动通过孔219并进入从缸腔室221中。相应地，由于流体已从腔室215添加到腔室221，因此从缸活塞223被推动并且压力传感器204测量到从缸活塞223前面的区域221中的流体压力增加。借助于从缸杆230，当从活塞223被推动时，它将块体元件225拖入阻尼器壳体227中并在缓冲器229上施加压缩压力。增加的压力引起缓冲器229变形，该变形影响从缸活塞223的移动，该移动进而影响整个制动系统，从而提供与车辆中的制动系统的感觉相对应的感觉。缓冲器229的变形是弹性变形，当压力被释放时，缓冲器将恢复其初始形状(即，缓冲器229在空载状态下的形状)。此外，由于阻挡元件225的边缘被阻尼器壳体227的边缘阻挡，踏板101不能被进一步推动。踏板101上的用户的脚感受到缓冲器229的阻力，该阻力提供类似于真车制动器的触觉反馈。由于压力传感器204确实测量到腔室221中的压力水平增加，因此汽车模拟系统的处理器从传感器204接收指示制动的信号。由于传感器204测量到的增加的压力的量可以随着用户的脚在踏板101上施加的压力的量而变化，因此来自传感器的信号将指示用户施加到踏板101上的制动的量。

图5A和图5B示出了制动缸201的替代的优选实施方式。在图5A中从外部示出，在图5B中以示意性剖视图示出。工作原理与前述实施方式相同，图5A和图5B简单示出了制动缸201的一些特征的替代设置，并且它们可以如图示中那样组合使用或者单独结合到先前描述的实施方式中。

图5A示出了根据本发明的与用于驾驶模拟的制动系统的踏板101一起使用的制动缸201。与其他示例实施方式相同，制动缸201包括缸壳体203、用于将制动缸201连接到支撑表面103的附接开口202以及用于将制动缸201经由制动踏板连接器207与制动踏板101连接的主缸杆205。在优选实施方式中，主缸杆205经由制动臂调节器209与制动踏板连接器207连接，制动臂调节器209具有允许调节制动缸杆205与制动踏板连接器207之间的距离206的线圈。在其他实施方式中，制动缸杆205和制动踏板连接器207可以通过其他方式连接，例如但不限于主缸杆205和制动踏板连接器207集成、焊接在一起或通过缠绕可释放地连接或通过横向螺钉和螺栓旋拧在一起。

在一些优选实施方式中，如图5A所示，制动缸201配备有第一外部通道连接器241和第二外部通道连接器242，第一外部通道连接器241用于将外部通道(未被示出)的第一端部流体连接到主缸腔室115，第二外部通道连接器242用于将外部通道(未被示出)的第二端部流体连接到从缸腔室221。在一些实施方式中，外部通道是直接连接第一外部通道连接器241和第二外部通道连接器242并使得能够在主缸腔室215和从缸腔室221之间交换流体的管。在一些实施方式中，与第一外部通道连接器241和第二外部通道连接器242连接的外部通道代替一个或多个孔219，同时起到当施加压力并且主缸活塞元件移动时使腔室215、221之间能够进行流体交换的相同目的。在其他实施方式中，制动缸201可以包括第一外部通道连接器241、第二外部通道连接器242以及除了主缸腔室115与从缸腔室221之间的分隔壁220中的一个或多个孔119之外的外部通道。外部通道和/或一个或多个孔119的数量和尺寸可在制动缸201的不同实施方式之间进行调整，以控制系统的流量和阻力。在一些实施方式中，外部通道可经由一件或多件其他设备(例如但不限于诊断工具、压力传感器和/或过滤器)连接主缸腔室215和从缸腔室215。

图5B示出了具有将主缸腔室15和从缸腔室221分开的实心分隔壁220的优选实施方式，“实心”被理解为该壁不具有穿过分隔壁220的允许腔室115、221之间流体连通的一个或多个孔或其他缺口。在这样的实施方式中，主缸腔室215和从缸腔室221替代地通过外部通道流体连通，该外部通道经由外部腔室连接器(在剖面图中不可见)与腔室连接。在优选实施方式中，第一外部通道连接器靠近主缸腔室的第一端部215’(即，在主缸活塞元件213与主缸腔室的第一端部215’处的端壁之间)将外部通道连接到主缸腔室215。在优选实施方式中，第二外部通道连接器靠近从缸腔室221的第一端部(即，在从活塞元件223与阻尼器壳体227之间)将外部通道连接到从缸腔室221。

图5B所示的实施方式与先前示出的实施方式的进一步的不同之处在于，主缸杆205是实心的，并且活塞元件213通过主缸杆的第一端部205’上的外部线圈和主缸活塞元件213的凹部中的内部线圈可释放地连接到主缸杆205。在替代实施方式中，主缸杆205可包括具有内部线圈的凹部，该内部线圈可与主缸活塞元件213上的突出部上的外部线圈连接。在另外的其他实施方式中，主缸杆205可以通过其他已知方式(例如，压配合或胶合)与主缸活塞元件213连接。

在一些优选实施方式中，从缸活塞元件223类似地通过从缸杆的第二端部230”延伸到从缸活塞元件223的中空部中而与从缸杆230连接。在一些优选变型中，从缸杆230将进一步通过线圈或通过其他已知的连接方式与从缸活塞连接。

在一些优选实施方式中，如图5B所示，主缸弹簧217设置在主缸腔室的第一端部115’与主缸活塞元件213之间。在优选实施方式中，主缸弹簧的第一端部217’被设置为接触设置在主缸腔室的第一端部215’处的主缸止动构件240并由该主缸止动构件240引导。主缸弹簧217可以通过设置成使得主缸弹簧的第一端部217’的至少一部分环绕主缸止动构件240而由主缸止动构件240引导，在这样的实施方式中，主缸止动构件240可以是实心的。替代地，主缸弹簧217可以通过使主缸弹簧的第一端部217’的至少一部分设置在主缸止动构件204的中空部内而由主缸止动构件240引导。主缸弹簧的第二端部217”被设置为接触主缸活塞元件213。在优选的变型中，主缸弹簧的第二端部217”的至少一部分被设置为环绕主缸活塞元件213的至少一部分，使得主缸活塞元件213可以用作主缸弹簧217的引导件。某物用作弹簧的引导件被理解为它限制弹簧的移动，使得弹簧的端部不会显著地改变在垂直于腔室的轴线的方向上的位置，弹簧设置于该腔室中。

在其中不存在主缸止动构件的替代的同样优选的实施方式中，主缸弹簧217的第一端部被设置为接触主缸腔室的第一端部217’处的端壁。在这种情况下，主缸弹簧的第一端部217’可以安装在主缸腔室的第一端部217’处的端壁中或以其他方式与该端壁连接。

在一些优选实施方式中，从缸弹簧233可以类似地安装在从缸活塞元件223与在从缸腔室的第二端部221”处的端壁或安装在该端壁处的从缸止动元件245之间。在优选实施方式中，从缸弹簧233被安装成使得从缸弹簧的第一端部233’由从缸活塞元件223引导，例如通过从缸弹簧的第一端部233’的至少一部分环绕从缸活塞元件223的至少一部分。在优选实施方式中，从缸弹簧元件的第二端部221”由从缸止动元件245引导，例如通过从缸弹簧元件的第二端部221”的至少一部分被设置为环绕从缸止动元件245的至少一部分。在从缸腔室221中不包括从缸止动元件245的替代的同样优选的实施方式中，从缸腔室弹簧的第二端部233”安装在从缸腔室的第二端部221”处的端壁中或以其他方式与该端壁连接。

与先前描述的实施方式相同，图5A和图5B的制动缸201通过主缸腔室215和从缸腔室221之间的流体交换以及制动缸201内增加的压力来起作用。因此，应当理解，所有元件都具有相同的功能，即，外部通道具有与分隔壁中的一个或多个孔相同的功能，弹簧217、233保持与不同方式安装的活塞元件213、223相同的功能。即，当用户向踏板施加压力时，压力经由主缸杆205传递到主缸活塞元件213。主缸活塞元件213压缩主缸弹簧217并将流体从主缸腔室215通过外部通道转移到从缸腔室221中。在从缸腔室221中，转移的流体的添加进而使从缸活塞元件223朝从缸腔室的第二端部221”的方向移动，从而压缩从缸弹簧233。与从缸杆230连接的从缸活塞元件223引起从缸杆230的移动，该移动进而使块体元件225朝缓冲器229移动，引起阻尼器229的弹性变形。用户向踏板施加压力的动作导致制动缸201内的压力增加，这可以由压力传感器检测到，该压力传感器进而可以向驾驶模拟器的处理单元发送信号。当用户释放踏板上的压力时，压缩弹簧215、233的力将作用在活塞元件213、223上，将它们移回到与系统的释放取向相关联的默认位置。

由于部件的作用保持相同并且以相同的方式相互作用，因此在各种实施方式中，技术人员将理解，可以组合使用这些元件而不改变本发明的本质，并且不应被解释为限于图示中所示的特定组合。例如，图5B的实施方式中所示的弹簧设置可用在分隔壁220中具有一个或多个孔的实施方式，或者在具有安装在杆的中空部内的弹簧的实施方式中，任一个或两个活塞元件可相应地安装到主缸杆和/或从缸杆上。在优选实施方式中，杆、活塞元件和弹簧的设置在主缸腔室215中和从缸腔室221中是相同的，但是在替代变型中，该设置在这两个腔室中可以不同。

在图1至图5所示的实施方式中，主缸杆205和从缸杆230设置成基本平行并且同时错开，使得从缸杆230比主缸杆205向前延伸得更远。在这样的配置中，阻尼器壳体设置在制动缸201的前端部处，即，连接到从缸腔室的第一端部221’并从该第一端部延伸。这样的实施方式可以被认为是压下踏板导致附接在从缸杆230上的块体元件被拉向缓冲器229的拉动配置。

图6和图7示出了制动系统的替代实施方式，其基于相同的工作原理，但被设置成推动配置，其中制动踏板101的压下和流体从主缸腔室215到从缸腔室221的转移导致从缸杆203将块体元件推向缓冲器229。换言之，在这种配置中，可视为等同于块体元件的阻尼器活塞定位在缓冲器229的面对从缸活塞元件223的一侧上。在这种推动配置中，阻尼器壳体可以设置在从缸腔室的第二端部221”处，即，邻近主缸杆205进入主缸腔室的第二端部215”的入口处。根据图6A和图6B所示的变型的制动缸201可以通过替代先前实施方式的制动缸201而以与针对先前实施方式所公开的相同方式与踏板101一起使用。在推动配置制动缸201的优选实施方式中，其包括用于将制动缸201可释放地连接到支撑表面103(例如，安装板113)的附接开口202以及用于将制动缸201连接到制动踏板101的安装板113的制动踏板连接器207(例如，杆U形夹)。

图6是具有设置在附接开口202的相对端部处的阻尼器壳体227的制动缸壳体203的外部视图。所示的实施方式包括用于连接外部通道的第一外部通道连接器和第二外部通道连接器，所述外部通道用于使主缸腔室和从缸腔室流体连通。在图6所示的实施方式中，压力传感器可以连接在外部通道中，而不是直接连接到缸壳体203。替代地，压力传感器可以穿过缸壳体203直接连接到腔室。例如，它可以穿过为此目的而在壳体中形成的外部连接器243。应当理解，虽然外部连接器243在图6中被示为连接到从缸腔室，但是压力传感器不限于连接到任何特定的腔室或任何特定的位置，因为封闭液压系统中的压力在整个系统中保持不变并且可以在任何点处进行测量。

图7是制动缸201的替代实施方式的内部部件的示意图。

在图7中看出，制动缸201包括制动缸壳体。与其他实施方式类似，制动缸壳体包括主缸腔室215和从缸腔室221，这两个腔室215、221均是彼此基本上平行设置的细长的腔体。主缸腔室215和从缸腔室221通过腔室分隔壁220分开。在壁220内设置有一个或多个开口219以允许主缸腔室215和从腔室221之间的流体连通。

主缸杆引导件211被设置为用于引导主缸活塞的主缸杆205并且允许杆205仅在轴向方向上移动。在一些变型中，主缸杆引导件211可以安装在主缸腔室215内，在一些其他变型中，主缸杆引导件211可以安装成邻近和/或抵靠主缸腔室。主缸杆的第一端部205’设置在主缸腔室215内并接触活塞元件213，活塞元件213配备有密封件242。在一些变型中，主缸杆205可以连接到活塞元件213，例如通过螺纹连接，该螺纹连接允许通过将活塞元件213旋拧到主缸杆205上而使活塞元件213与主缸杆205可释放地连接。在其他变型中，主缸杆205可以抵靠活塞元件213，并且被设置成使得它们可以接触。活塞元件213适于沿着主缸腔室215的纵向轴线的方向在主缸腔室215内来回移动。主缸杆205被设置成使得主缸杆的移动影响活塞元件213的移动。可以在主缸腔室的第一端部215’处(即，主缸腔室215的与主缸杆205进入主缸腔室215的端部相对的端部，主缸杆205进入主缸腔室的端部又是主缸腔室的第二端部215”)设置止动构件240。主缸活塞元件213的移动受到杆引导件211和止动构件240或主缸腔室的第一端部215’的限制。杆引导件211限制主缸杆205沿着主缸腔室215的轴线的移动。在具有止动构件240的实施方式中，其限制主缸活塞元件213能够在主缸腔室215内行进的距离。在优选变型中，止动元件240适于确保主缸活塞元件不能移动通过一个或多个开口219，使得来自从缸腔室221的流体不能进入主缸活塞元件213后面的主缸腔室215。这是通过止动构件240的长度使得它确保主缸活塞元件213不能延伸通过主腔室215和从腔室211之间的开口219来实现的。在不具有止动构件240的实施方式中，主缸活塞元件213能够行进的距离受到主缸腔室的第一端部215’和活塞元件213本身的尺寸、特别是活塞元件213的长度的限制。在这种没有止动构件240的实施方式的优选变型中，一个或多个开口219的设置以及活塞元件213的长度使得整个主缸活塞元件213不能延伸通过主腔室215和从腔室211之间的开口219，从而使得流体不能进入主缸腔室的第二端部215”和主缸活塞元件213之间的空间。

在主缸腔室215内设置有主缸弹簧217。主缸弹簧的第一端部217’设置在主缸腔室的第一端部215’处。在具有设置在主缸腔室的第一端部215’处的止动构件240的一些实施方式中，主缸弹簧的第一端部217’可以设置在止动构件240的中空开口内。在其他变型中，具有设置在主缸腔室的第一端部215’处的止动构件240的实施方式，主缸弹簧的第一端部217’可设置成使得主缸弹簧的第一端部217’环绕主缸止动构件240。在其中主缸腔室215不包括止动构件的其他实施方式中，主缸弹簧的第一端部217’优选地至少部分地设置在主缸腔室的第一端部215’的端壁中的腔体内。在另一个变型中，主缸弹簧的第一端部217’被设置为抵靠主缸腔室的第一端部215’处的端壁。

在一些优选实施方式中，与主缸弹簧的第一端部217’相对的主缸弹簧的第二端部217’设置在主缸杆205的中空开口内，使得主缸弹簧217的至少一部分延伸穿过主缸活塞元件213的主体。

在替代的优选实施方式中，主缸杆205是实心的并且主缸弹簧的第二端部217”由活塞元件213引导。在这样的实施方式中，主缸弹簧的第二端部217”可以设置在主缸活塞元件213的中空部分内，使得主缸弹簧217的至少一部分被主缸活塞元件213的一部分环绕。在这样的配置中，主缸弹簧的第二端部217”可以抵靠主缸杆的第一端部205’，如果中心通道贯穿活塞元件213的主体延伸，则这样的通道可以例如配备有用于将活塞元件213连接到主缸杆205的内部螺纹。在这种实施方式的替代变型中，主缸弹簧的第二端部217”可以设置成围绕主缸活塞元件213的一部分。在这样的配置中，主缸活塞元件213通过限制主缸弹簧的第二端部217”在主缸腔室215内在径向方向上(即，在除了主缸腔室215的轴向方向之外的任何其他方向上)的移动来引导主缸弹簧的第二端部217”。

当向主缸杆205施加力(即，当用户向踏板施加压力)使得主缸杆205进一步移动到主缸腔室215中(即，在从主缸腔室的第二端部215”朝主缸腔室的第一端部215’的方向上)时，主缸弹簧217被压缩。被压缩的主缸弹簧217的力向主缸弹簧的第一端部217’和第二端部217”处的接触点施加力。在主缸弹簧的第一端部217’处，压力被施加到主缸腔室的端部215’处的接触点，即主缸腔室的第一端部215’处的止动构件240或端壁。在主缸弹簧的第二端部217”处，压力被施加到主缸杆205和/或主缸活塞元件213处的接触点，使得弹簧力被直接施加到主缸杆205上或经由主缸活塞元件213传递到主缸杆205。

来自主缸弹簧217的力作用在主缸杆205上，以将其移回到与主缸杆205的默认位置相关联的位置，该默认位置与用户没有向踏板101施加压力相关联。换句话说，默认位置被理解为制动器和制动缸的空载位置。

在一些实施方式中，主缸弹簧217可围绕内部主缸杆引导件218安装，以保持主缸弹簧217按预期设置。在其他实施方式中，主缸弹簧217将被主缸活塞元件213和/或主缸止动构件240和/或主缸腔室的第一端部217’的端壁中的腔体引导以停留在预期位置。

与主缸腔室215中的配置类似，从缸腔室221包括安装在从缸腔室221内的从缸杆引导件231，用于引导从缸杆230并允许从缸杆230仅在基本上平行于主缸杆205的移动轴线的轴向方向上移动。从缸杆230的至少一部分设置在从缸腔室221内。从缸杆230被设置成使得从缸杆的第一端部230’接触从缸活塞元件223。在一些实施方式中，从缸杆230可以包括在从缸杆的第一端部230’处的集成的从缸活塞元件223。在其他实施方式中，从缸杆的第一端部230’可以例如通过两个部件可释放地连接到从缸活塞元件223，这两个部件包括螺纹使得它们可以通过将从缸活塞元件223旋拧到从缸杆的第一端部230’上而可释放地连接。在另外的其他替代实施方式中，从缸杆230被设置成使得从缸杆的第一端部230’抵靠从缸活塞元件223并与从缸活塞元件223接触。从缸活塞元件223具有围绕从缸活塞元件223的主体设置的从缸密封件244，以在通过缸活塞元件223分开的从缸腔室的容积体之间形成不透流体的密封。从缸活塞元件223适于沿着从缸腔室221的纵向轴线方向在从缸腔室221内来回移动。可在从缸腔室的封闭的第一端部221’处设置从缸止动构件245。替代地，从缸活塞可以抵靠在从缸腔室的第一端部221’的端壁上而停止。从缸活塞元件223在从缸腔室221内沿着从缸腔室221的轴线的移动在从缸腔室的第二端部221”处受到杆引导件231限制，并且在从缸活塞元件223的第一端部处，它受到从缸止动构件245或者替代地受到从缸腔室的端部的限制。从缸杆引导件231可选地与从缸弹簧233组合限制从缸杆230沿着从缸腔室221的轴线的移动。

在一个优选实施方式中，从缸活塞元件223被设置成使得它不能平移通过一个或多个开口219，使得来自主缸腔室215的流体不能进入从缸活塞元件223后面(即，在从缸活塞元件223最靠近从缸腔室的第二端部221”的一侧)的从缸腔室221。在包括从缸止动元件245的实施方式中，这是通过从缸止动构件245的长度和从缸活塞元件223的尺寸使得它确保从缸活塞元件223不能延伸通过主腔室215和从腔室211之间的开口219来实现的。在从缸活塞元件223的行程范围受到从缸腔室的第一端部221’处的端壁的限制的实施方式中，它是通过从缸活塞元件223的尺寸、特别是沿着从缸腔室的轴线的从缸活塞元件223的长度适于当从缸活塞元件223接触从缸腔室的第一端部221’处的端壁时覆盖所有一个或多个孔219来实现的。

在具有主止动构件240和从止动构件245两者的实施方式的一些优选变型中，主止动构件240和从止动构件245的尺寸以及主活塞元件213和从活塞元件223的尺寸是相同的。然而，在其他优选变型中，主缸腔室215和从缸腔室221的部件的尺寸可以不同。在另外的其他变型中，止动构件240、245可存在于主缸腔室215或从缸腔室221中，而在另一个腔室215、221中不存在止动构件240、245。

在从缸腔室221内设置有从缸弹簧233，使得从缸弹簧233的弹簧力作用在从缸活塞元件223上以使其回到与用户没有施加压力相对应的默认位置。在优选实施方式中，从缸弹簧的第一端部233’被设置为接触从缸活塞元件223的面对从缸腔室的第二端部221’的端部，并且从缸弹簧233与该第一端部相对的第二端部设置在从缸杆引导件231处。

当向从缸杆230施加力使得从缸杆230在从从缸腔室的第一端部221’朝从缸腔室221的第二端部的方向上平移时(即，通过用户向从缸杆230施加压力)，从缸弹簧230被压缩。被压缩的从缸弹簧233的力向从缸活塞元件223和从缸杆引导件231施加力，使得从缸杆230移回到与用户没有向踏板101施加压力相关联的从缸杆230的默认位置。在优选实施方式中，从缸弹簧230安装在用于将从缸弹簧233保持在适当位置的内部从缸杆周围。

从缸杆的第二端部230”(即，与被设置为接触从缸活塞元件223的端部相对的端部)被设置成与阻尼器活塞250接触。在一些变型中，阻尼器活塞250可以与从缸杆230连接，例如它们可以由单件材料构成，或者它们可以由固定在一起或可释放地连接的两个部件组装而成。在其他变型中，从缸杆230可以简单地设置成能够物理地接触阻尼器活塞250，使得力可以从从缸杆传递到阻尼器活塞250，而无需将两个部件连接起来。

从缸盖224安装在从缸的第二端部221”处。在优选实施方式中，从缸盖224具有内螺纹，使得盖可以在阻尼器229上施加可调节且可变的机械压力。盖的位置可调节还可以有助于在机械止动件260被接合之前的制动过程的第一阶段中调节踏板的行程范围。一旦缸盖224处于期望位置，端部螺栓226就将该缸盖224锁定就位。

与先前描述的实施方式等同，从缸的从从缸盖224到阻尼器活塞250的区域可以被认为是阻尼器壳体。在一些变型中，阻尼器壳体内的设置阻尼器活塞250的腔室可以比从缸腔室221宽。

在优选变型中，阻尼器229位于阻尼器活塞250和阻尼器支架251，224之间。在优选变型中，一个或多个缓冲器229是弹性材料的中空的筒形细长件，其尺寸被设计成使得当系统处于松弛的默认位置时，未被压缩的缓冲器229从阻尼器活塞250延伸到从缸支架251。在其他变型中，一个或多个缓冲器229可以是弹性材料的实心细长件。在具有一个或多个实心阻尼器229的这样的变型中，每个实心阻尼器229优选地在一个端部或两个端部具有凹陷，用于接合阻尼器活塞250和/或阻尼器支架251的一部分。在具有单个实心缓冲器229的实施方式中，缓冲器优选地安装成使得阻尼器活塞250的凸缘围绕缓冲器229的第一端部延伸并且阻尼器支架的凸缘围绕缓冲器229的第二端部延伸，使得当缓冲器229被充分压缩时，凸缘将机械地接触并形成实现两阶段制动过程的机械止动件。缓冲器229的弹性材料可以例如是橡胶、硅酮或类似的柔性且有弹性的已知材料。材料的弹性性质(即，使缓冲器229变形所需的力)影响在使用中感知到的踏板101的柔软度。使缓冲器229变形和/或压缩缓冲器229所需的力越小，用户感知到踏板101越软，因为响应所需的力越小。一个或多个缓冲器229是细长的应被理解为是，在这种优选变型中，它们在从缸腔室221的轴向方向上的长度比它们在横向方向上的宽度长。在优选实施方式中，这种细长缓冲器229是筒形的。在更优选的实施方式中，这种细长缓冲器220是中空的，其是筒形弹性材料中的筒形中空开口，即，它是筒形的弹性侧壁。

在优选实施方式中，阻尼器活塞250的形状使得突出部至少部分地延伸到筒形缓冲器的中空开口中，从而固定并引导阻尼器229弯曲的方向，阻尼器229在来自阻尼器活塞250的压力下变形。在一些优选变型中，阻尼器活塞250还可以包括部分地沿着缓冲器229的长度延伸以用于进一步固定和控制缓冲器位置的外边缘。此外，在一些实施方式中，阻尼器活塞250的突出部可以用作机械止动件260，限制踏板101的行程范围以及限制阻尼器229的压缩，因为阻尼器活塞250不能行进到比突出部接触阻尼器支架251或从缸盖224的位置更远。阻尼器支架251放置在阻尼器229与从缸盖224之间。阻尼器支架251的形状使得突出部延伸到筒形缓冲器的中空开口中，从而固定并引导阻尼器229弯曲的方向，缓冲器229在来自阻尼器活塞250的压力下变形。在一些优选变型中，阻尼器支架251可以进一步包括部分地沿着缓冲器229的长度延伸以用于进一步固定和控制缓冲器位置的外边缘。此外，在一些实施方式中，阻尼器支架251的突出部可以用作机械止动件260，限制踏板101的行程以及限制阻尼器229的压缩。在优选实施方式中，阻尼器活塞250和阻尼器支架251是以镜像取向设置的相同部分。

阻尼器活塞250的突出部可选地与阻尼器支架251或从缸盖224的突出部组合提供限制阻尼器活塞250的行程范围的机械止动件260。由于阻尼器活塞250的行程范围的这种限制，用户在压下制动踏板时可能会经历阻力不同的两个阶段。当阻尼器活塞250在踏板下压的力的作用下平移并且阻力是由于缓冲器229的变形而造成的时，经历第一制动阶段。如果在阻尼器活塞250的突出部与阻尼器支架251机械接触之后用户继续施加压力，则经历第二制动阶段，在这种情况下，用户将感受到的阻力是由于制动缸内的液压力造成的，即来自压缩在制动缸系统内的流体。

在替代实施方式中，阻尼器支架251和从缸盖224是如图7所示的一体部分。

在具有多个阻尼器229的实施方式中，阻尼器活塞250可以具有用于接合每个阻尼器229的中空部的多个突出部。在这样的实施方式中，阻尼器活塞250还可以包括在相邻的阻尼器之间延伸的突出部，以进一步引导它们在压缩期间的弯曲。在相邻的阻尼器229之间延伸的突出部也可以存在于一个或多个阻尼器由弹性材料的实心件(即，没有延伸穿过阻尼器的中空部)制成的实施方式中。

在制动缸201的操作期间，向踏板101施加压力将导致主缸杆205从其默认位置移走，并且朝主缸腔室的第一端部215’进一步平移到主缸腔室215中。主缸杆205的这种移动导致主缸活塞元件213也在朝主缸的第一端部115’的方向上平移，从而对主缸腔室215内的流体施加力(类似于已针对前面的实施方式描述的并在图4A和图4B中示出的情况)。主缸活塞元件213的这种移动将迫使至少一些流体通过一个或多个开口219从主缸腔室215进入从缸腔室221。经由一个或多个开口219进入从缸腔室221的流体增加从缸腔室221内的压力并在从缸活塞元件223上施加力，从而在与主缸活塞元件213的方向相反的方向上推动它。从缸活塞元件223在与主缸活塞元件213的方向相反的方向上移动被理解为，它沿着与基本上平行于主缸活塞元件213的移动轴线的移动轴线平行的轴线移动，但是朝所述轴线的与主缸活塞元件213移动所朝的端部相反的端部，即在从从缸腔室的第一端部221’朝从缸腔室的第二端部221”的方向上。一个或多个开口219的尺寸以及存在的开口219的数量适于控制主缸腔室215和从流体腔室221之间的流体交换的流动，并由此影响为了使从缸活塞元件223移动而必须施加到主缸杆205上的力，因此开口219的尺寸和数量可以在本发明的不同实施方式之间变化。特别地，可能需要根据所使用的流体(例如，根据该流体的粘度)来调整开口219的尺寸和数量。

在一个示例性实施方式中，可以有两个开口219，每个开口具有约1.5mm的直径。

虽然前述实施方式已提及将主缸腔室215与从缸腔室221分开的壁220中的一个或多个开口219，但在其他实施方式中，主缸腔室215与从缸腔室221之间的流体交换可以是通过不同方式设置的通道来实现。例如，流体连接可以通过在制动缸201的外部连接主缸腔室215和从缸腔室221的管。这种配置可能是有益的，因为它允许检查流体，例如通过透明管。该管还可以通过允许处理或影响流体的另一个装置连接。此外，它使得能够更换管，例如为了改变其长度或在管被损坏或堵塞的情况下。在又一个替代实施方式中，主缸腔室215和从缸腔室221可以通过设置在制动缸的外壁中而不是在将腔室215、221分开的壁220中的通道来流体连接。因此，孔219应当被解释为被设置为流体地连接主缸腔室215和从缸腔室221的任何类型的通道的具体实施方式。

当从腔室活塞元件223被迫移动时，其将力传递到阻尼器活塞250，该阻尼器活塞进而在与从腔室活塞元件223移动相同的方向上(即，朝缓冲器229、阻尼器支架251和从缸盖224)受压。该移动将导致缓冲器229的压缩和/或变形。使缓冲器229弹性变形所需的力的大小取决于缓冲器的选择的材料，并且可以在实施方式之间变化，以允许不同的制动缸的不同负载来匹配用户偏好。

在制动缸201的部件移动的同时，主缸腔室215和从缸腔室221内的压力增加。

压力传感器204可连接到从缸腔室221或主缸腔室215并且与从缸腔室221或主缸腔室215流体连通。在缸腔室中可以有另外的开口，用于其他装置的流体连通。压力传感器204被配置为测量制动缸201中的压力。来自压力传感器204的压力读数然后可被传输到模拟器并与模拟内的制动力相关联。在与没有向踏板施加压力相对应的默认位置(例如在图3A所示的配置中)，压力传感器204检测不到压力升高，因此汽车模拟系统的处理器不会接收到指示制动活动的信号。在本发明的优选实施方式中，可以基于用户偏好和/或模拟的其他因素(例如在模拟表面上的抓地力和/或所模拟的车辆类型)来调节对于给定的传感器的检测所实现的汽车模拟的制动效果，即，检测到的压力和模拟的制动效果之间的相关性是可调节的。

当释放踏板时，即当用户不再向踏板施加压力时，制动缸系统将随着对缓冲器229减压而在主缸弹簧217、从缸弹簧233和缓冲器229的弹簧力的作用下返回到其默认位置，这些力使从缸活塞元件223和主缸活塞元件213移回到它们的默认位置，从而也使已经被迫进入从缸腔221的流体移回到主缸腔室215中。

图8示出了处于推动配置的制动缸的实施方式的剖视图。图8的制动缸201的工作原理和部件与前述相同。该实施方式示出了可以如何组合先前描述的各种特征。

所示的推动配置的实施方式包括设置在主活塞元件213与设置在主缸腔室的第一端部215’处的主缸止动元件240之间的主缸弹簧217。类似地，从缸弹簧233设置在从缸活塞元件233与从缸杆引导件231之间。两个弹簧217、233被设置为将系统朝其默认位置偏置。

制动缸201还包括集成在制动缸壳体203中的阻尼器壳体227，在其内部设置有缓冲器229。阻尼器活塞250形式的块体设置成在一侧与从缸杆接触，并且在另一侧与阻尼器229接触。阻尼器壳体盖225设置在阻尼器壳体的不面对从缸腔室221的端部处。阻尼器支架251设置在阻尼器壳体盖225与阻尼器229之间。在图8所示的优选实施方式中，阻尼器活塞250和阻尼器支架250都包括突出部，这些突出部形成机械止动件260。当压力施加到踏板上时，主缸移动，从而对制动缸内的流体加压，导致从缸杆在从缸腔室内平移。从缸杆在阻尼器活塞250上作用，阻尼器活塞250进而压缩缓冲器229。一旦阻尼器活塞的机械止动件260接触到阻尼器支架251的突出部，阻尼器活塞250朝阻尼器支架251的移动就停止。

可以通过使用不同的弹性材料或弹簧调节压缩缓冲器229所需的力的大小来更换阻尼器229，从而调节制动过程和踏板的感觉。还可以通过块体的机械止动件260、阻尼器活塞和/或阻尼器支架的长度来调节不同实施方式，所述长度调节在到达机械止动件之前踏板能够被压下的程度。

尽管未在任何图中示出，但液压制动缸201的一些优选实施方式可被制成没有主缸弹簧217和/或没有从缸弹簧233。在这样的实施方式中，当用户施加到踏板上的压力减小或被释放时，对缓冲器229的减压导致活塞和踏板返回到默认位置。制动缸的工作原理保持相同。因此，应当理解，在其中存在主缸弹簧217和/或不存在从缸弹簧233的实施方式中，压下踏板所需的力除了压缩缓冲器229所需的力之外还包括压缩这样的弹簧217、233所需的力。

前面的描述是出于说明的目的而提出的。它不是详尽的并且不将本发明限于所公开的精确形式或实施方式。通过考虑说明书和所公开的本发明的实施方式的实践，本发明的修改和调整对于本领域技术人员来说将是显而易见的。

通过考虑本文公开的说明书和本发明的实践，本发明的其他实施方式对于本领域技术人员来说将是显而易见的。说明书和例子旨在仅被视为是示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求书表示。

Claims (22)

1.一种制动缸，其被配置为向汽车模拟器提供制动信号，所述制动缸包括：

制动缸壳体，所述制动缸壳体包括(i)主缸腔室、(ii)从缸腔室、(iii)设置在所述主缸腔室与所述从缸腔室之间的壁、(iv)被配置为提供所述主缸腔室与所述从缸腔室之间的流体连通的至少一个通道；

至少部分地设置在所述主缸腔室内的主活塞，所述主活塞被配置为当制动踏板被压下时对所述主缸腔室中的流体加压；

至少部分地设置在所述从缸腔室内的从活塞；以及

设置成与所述制动缸流体连通的压力传感器，所述压力传感器被配置为测量所述制动缸的所述腔室内的压力并向所述汽车模拟器的处理器发送指示所述制动踏板的移动的信号；

其中，当对所述主缸腔室中的流体加压时，所述主活塞被配置为将流体经由所述至少一个通道从所述主缸腔室驱动到所述从缸腔室以增加所述从缸腔室中的压力。

2.根据权利要求1所述的制动缸，其中，所述至少一个通道是所述壁中的开口或外部通道。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的制动缸，其中，所述主活塞被配置为其移动被限制为沿着所述主活塞的轴线在第一主位置与第二主位置之间的平移，

其中所述从活塞被配置为其移动被限制为沿着所述从活塞的轴线在第一从位置与第二从位置之间的平移；

其中所述主活塞的轴线和所述从活塞的轴线彼此平行。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制动缸，其中，所述主活塞的从所述第一主位置到所述第二主位置的移动在第一方向上并且驱动所述从活塞在第二方向上从所述第一从位置到所述第二从位置的移动；并且

其中所述主活塞的从所述第二主位置到所述第一主位置的移动在所述第二方向上并且驱动所述从活塞在所述第一方向上从所述第二从位置到所述第一从位置的移动。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的制动缸，其还包括：

邻近所述从缸腔室同轴地定位的缓冲器壳体，所述从活塞至少部分地设置在所述缓冲器壳体内；以及

设置在所述缓冲器壳体内的缓冲器；

其中所述从活塞的从所述第一从位置到所述第二从位置的移动压缩所述缓冲器，并且所述从活塞的从所述第二从位置到所述第一从位置的移动对所述缓冲器减压。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的制动缸，其还包括：

与所述主活塞连接的主缸弹簧，所述主缸弹簧被配置为将所述主活塞在所述第二方向上朝所述第一主位置偏置；和/或

与所述从活塞连接的从缸弹簧，所述从缸弹簧被配置为将所述从活塞在所述第一方向上朝所述第一从位置偏置。

7.根据权利要求5和6中任一项所述的制动缸，其中，所述从活塞包括块体，所述块体被配置为通过与所述缓冲器壳体接触来限制所述从活塞在所述第二方向上的轴向移动。

8.根据权利要求7所述的制动缸，

其中所述从活塞还包括带螺纹的螺母；

其中所述块体设置在所述缓冲器与所述带螺纹的螺母之间；

其中所述带螺纹的螺母被配置为调节所述制动踏板的刚度。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的制动缸，其中，所述主活塞包括：

至少部分地设置在所述主缸腔室内的主杆；

被配置为附接到所述制动踏板上的制动踏板连接器；以及

被配置为调节所述制动踏板连接器与所述主杆之间的距离的制动臂调节器。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的制动缸，其中，所述压力传感器的压力测量结果与所述制动踏板的下压位移相关联。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的制动缸，其中，所述制动缸壳体包括被配置为将所述制动缸附接到基座上的附接开口。

12.一种制动系统，其被配置为向汽车模拟器提供制动信号，所述制动系统包括：

基座；

可枢转地与所述基座连接的制动踏板；以及

与所述制动踏板连接的制动缸，所述制动缸包括：

制动缸壳体，所述制动缸壳体包括(i)主缸腔室、(ii)从缸腔室、(iii)设置在所述主缸腔室与所述从缸腔室之间的壁以及(iv)被配置为提供所述主缸腔室与所述从缸腔室之间的流体连通的至少一个通道；

至少部分地设置在所述主缸腔室内的主活塞，所述主活塞被配置为当所述制动踏板被压下时对所述主缸腔室中的流体加压；

至少部分地设置在所述从缸腔室内的从活塞；以及

设置成与所述制动缸流体连通的压力传感器，所述压力传感器被配置为测量所述制动缸的所述腔室内的压力并向处理器发送指示所述制动踏板的移动的信号；

其中，当对所述主缸腔室中的流体加压时，所述主活塞被配置为将流体经由所述至少一个通道从所述主缸腔室驱动到所述从缸腔室以增加所述从缸腔室中的压力。

13.根据权利要求12所述的制动系统，其中，至少一个通道是所述壁中的开口或外部通道。

14.根据权利要求12和13中任一项所述的制动系统，

所述主活塞被配置为其移动被限制为沿着所述主活塞的轴线在第一主位置与第二主位置之间的平移，

其中所述从活塞被配置为其移动被限制为沿着所述从活塞的轴线在第一从位置与第二从位置之间的平移；

其中所述主活塞的轴线和所述从活塞的轴线彼此平行。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的制动系统：

其中所述主活塞的从所述第一主位置到所述第二主位置的移动在第一方向上并且驱动所述从活塞在第二方向上从所述第一从位置到所述第二从位置的移动；并且

其中所述主活塞的从所述第二主位置到所述第一主位置的移动在所述第二方向上并且驱动所述从活塞在所述第一方向上从所述第二从位置到所述第一从位置的移动。

16.根据权利要求15所述的制动系统：

其中所述制动缸还包括：邻近所述从缸腔室同轴地定位的缓冲器壳体，所述从活塞至少部分地设置在所述缓冲器壳体内；以及

设置在所述缓冲器壳体内的缓冲器；

其中所述从活塞的从所述第一从位置到所述第二从位置的移动压缩所述缓冲器，并且所述从活塞的从所述第二从位置到所述第一从位置的移动对所述缓冲器减压。

17.根据权利要求16所述的制动系统：

与所述主活塞连接的主缸弹簧，所述主缸弹簧被配置为将所述主活塞在所述第二方向上朝所述第一主位置偏置；和/或

与所述从活塞连接的从缸弹簧，所述从缸弹簧被配置为将所述从活塞在所述第一方向上朝所述第一从位置偏置。

18.根据权利要求16和17中任一项所述的制动系统：

其中所述从活塞包括块体，所述块体被配置为通过与所述缓冲器壳体接触来限制所述从活塞在所述第二方向上的轴向移动。

19.根据权利要求18所述的制动系统：

其中所述从活塞还包括带螺纹的螺母；

其中所述块体设置在所述缓冲器与所述带螺纹的螺母之间；

其中所述带螺纹的螺母被配置为调节所述制动踏板的刚度。

20.根据权利要求12至19中任一项所述的制动系统，其中，所述主活塞包括：

至少部分地设置在所述主缸腔室内的主杆；

被配置为可枢转地连接到所述制动踏板的制动踏板连接器；以及

被配置为调节所述制动踏板连接器与所述主杆之间的距离的制动臂调节器。

21.根据权利要求12至20中任一项所述的制动系统，其中，所述压力传感器的压力测量结果与所述制动踏板的下压位移相关联。

22.根据权利要求12至21中任一项所述的制动系统，其中，所述制动缸壳体包括被配置为将所述制动缸可枢转地附接到所述基座上的附接开口。