CN201712594U - 一种汽车制动踏板感觉模拟器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车制动踏板感觉模拟器。包括储油杯，制动主缸，带有踏板行程传感器的制动踏板；在制动主缸的第一、第二腔室与ABS阀块间连接模拟器阀块。制动主缸的第一腔室内液压油接入模拟器阀块经压力传感器后分为两路，一路串接第三电磁阀与ABS阀块连接，另一路串接第四电磁阀与模拟器缸体的无模拟器弹簧腔室连接；制动主缸的第二腔室内液压油接入模拟器阀块后分为两路，一路串接第二电磁阀与ABS阀块连接，另一路串接第一电磁阀与储油杯连接；模拟器缸体的有模拟器弹簧腔室与储油杯连接。该模拟器结构简单，便于在汽车中安装；能够准确获得驾驶员制动意图并真实反馈驾驶员踏板感觉；实现电控制动系统的应急制动功能；踏板特性稳定。

Description

一种汽车制动踏板感觉模拟器

技术领域

本实用新型涉及汽车电控制动系统装置，尤其是涉及一种汽车制动踏板感觉模拟器。

背景技术

制动系统是汽车安全行驶的重要保障。相比传统的液压制动系统，电控制动系统具有结构简单，制动响应快，控制精度高，布置灵活，踏板特性一致等诸多优点；且易与汽车动态控制系统进行整合，可满足电动汽车及混合动力汽车的再生制动系统需求，具有良好的发展前景。但电控制动系统取消了制动踏板与制动轮缸的直接连接，必须采用特定装置来模拟制动踏板反馈力，保证驾驶员获得制动反馈信息。因此，既能准确、可靠反映驾驶员制动意图，又能提供驾驶员良好制动踏板感觉的踏板感觉模拟器成为电控制动系统研究中不可或缺的环节。

经查阅相关文献资料，制动力发生装置有美国的专利(US6464306B2)，阐述了一种集成力传感器和行程传感器的踏板模拟器；德国卢卡斯汽车股份有限公司(专利公开号CN101341055A)设计了用于液压车辆制动系统的制动力发生装置。这些装置仅从获得驾驶员制动意图进行设计与研究，没有考虑制动时反馈给驾驶员的重要信息。

关于电控制动系统踏板力模拟装置的技术主要有两类：一类是采用弹性元件来模拟踏板感觉的反馈力；另一类是利用电控单元控制作动器来模拟踏板感觉的反馈力。

Delphi公司利用橡胶元件非线性特性设计了集成橡胶弹簧的主缸来模拟制动踏板感觉的反馈力(SAE 1999-01-0481)，该结构对橡胶弹簧材料要求严格，同时需要对传统的制动主缸的结构进行改进；Delphi公司还利用空气弹簧及锥形弹簧相结合的方式来模拟制动踏板感觉的反馈力(SAE 2003-01-0324)，模拟器采用阶梯型缸体内置两级弹簧，该结构复杂、加工成本高。

而BOSCH公司研制的车辆电控液压制动装置中带有一种动作模拟器(专利公开号CN1419505A)，利用了高压蓄能器及气动弹簧结合方式模拟制动踏板感觉的反馈力，其中高压蓄能器需要电机及液压泵进行驱动，气动弹簧需要外部气源进行调节；该动作模拟器还需要应用单片机对两个电磁阀的开启和闭合进行控制，可实现按照制动踏板理想特性的变化规律模拟制动踏板感觉的反馈力。但这种模拟器相对前一类模拟器结构更为复杂，且需要大量实验数据，建立不同工况制动踏板的理想特性数据库。

发明内容

为了克服现有制动踏板模拟器的结构复杂、需要专门设计制动主缸及外部气源等不足，本实用新型的目的在于提供一种汽车制动踏板感觉模拟器。该装置充分利用传统液压制动系统的零部件，简化了模拟器结构，便于在汽车中安装；能够准确获得驾驶员制动意图并真实反馈驾驶员踏板感觉；可实现电控制动系统的应急制动功能；踏板特性稳定。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型包括储油杯，制动主缸，带有踏板行程传感器的制动踏板；在制动主缸的第一腔室和第二腔室与ABS阀块间连接一个模拟器阀块。

所述的模拟器阀块包括四个电磁阀、压力传感器、模拟器缸体；制动主缸的第一腔室内的液压油接入模拟器阀块的压力传感器后分为两路，一路串接第三电磁阀与ABS阀块连接，另一路串接第四电磁阀与模拟器缸体的无模拟器弹簧腔室连接；制动主缸的第二腔室内的液压油接入模拟器阀块后分为两路，一路串接第二电磁阀与ABS阀块连接，另一路串接第一电磁阀与储油杯连接；模拟器缸体的有模拟器弹簧腔室与储油杯连接。

本实用新型具有的有益效果是：

1)本实用新型的汽车制动踏板感觉模拟器结构简单。针对传统液压制动系统结构，可在制动主缸与ABS阀块间的任意液压管路位置串联接入一个模拟器阀块，易于实现模拟器阀块在实车中安装；模拟器阀块及其集成的模拟器弹簧、电磁阀、活塞、压力传感器、缓冲块、弹簧座等常用元件易于设计和加工；传统的液压制动系统结构无需改动，只需根据模拟器阀块安装位置选择合适的液压油管长度。

2)本实用新型的汽车制动踏板感觉模拟器能够准确获得驾驶员制动意图并及时反馈驾驶员踏板感觉。在传统制动踏板上安装踏板行程传感器，可准确获得驾驶员踩下制动踏板的行程和速度；模拟器阀块上的压力传感器与踏板行程传感器的数据经过冗余处理，保证获得驾驶员制动意图的可靠性；踏板力通过液压油压力及弹簧力模拟实现，与传统的液压制动系统产生踏板力的原理相同，因此反馈的制动踏板感觉真实，且消除了传统制动踏板的“打脚”现象。

3)本实用新型的汽车制动踏板感觉模拟器可实现电控制动系统应急制动功能。在电控制动系统失效或者踏板模拟器电磁阀失电的情况下，四个电磁阀处于初始常开与常闭状态，采用传统的液压制动系统功能实现应急制动。

4)本实用新型的汽车制动踏板感觉模拟器踏板特性稳定。为了克服长期使用过程中液压油通过皮碗与缸壁间隙渗入模拟器缸体后造成的踏板力特性改变，模拟器缸体通过液压油管与储油杯连通，即模拟器活塞上反作力只由模拟弹簧或缓冲块提供，不会因液压油渗入过多增加额外反作力，保证制动踏板感觉模拟器踏板特性长期稳定。

本实用新型可在电控液压制动系统(EHB)及电子机械式制动系统(EMB)中应用，也可在混合动力汽车、纯电动汽车等新能源汽车再生制动系统中应用。

附图说明

图1是汽车制动踏板感觉模拟器的结构原理示意图。

图2是汽车制动踏板感觉模拟器阀块的油路结构图。

图3是汽车制动踏板感觉模拟器的踏板力与踏板行程关系曲线图。

图中：1.储油杯；2.制动主缸；3.踏板顶杆；4.制动踏板；5.踏板行程传感器；6.第一活塞；7.第一回位弹簧；8.压力传感器；9.第二活塞；10.第二回位弹簧；11.液压油管；12.第一电磁阀；13.第二电磁阀；14.第三电磁阀；15.第四电磁阀；16.模拟器活塞；17.模拟器弹簧；18.缓冲块；19.模拟器缸体；20.ABS阀块；21.制动轮缸；22.模拟器阀块；23.第一进油口；24.第二进油口；25.皮碗；26.弹簧座；27.卡簧；28.第一出油口；29.第二出油口；30.回油口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明作进一步说明。

如图1所示，本实用新型包括储油杯1，制动主缸2，带有踏板行程传感器5的制动踏板4。在制动主缸2的第一腔室和第二腔室与ABS阀块20间连接一个模拟器阀块22。

所述的模拟器阀块22包括四个电磁阀12，13，14，15、压力传感器8、模拟器缸体19；制动主缸2的第一腔室内的液压油接入模拟器阀块22的压力传感器8后分为两路，一路串接第三电磁阀14与ABS阀块20连接，另一路串接第四电磁阀15与模拟器缸体19的无模拟器弹簧17腔室连接；制动主缸2的第二腔室内的液压油接入模拟器阀块22后分为两路，一路串接第二电磁阀13与ABS阀块20连接，另一路串接第一电磁阀12与储油杯1连接；模拟器缸体19的有模拟器弹簧17腔室与储油杯1连接。

本实用新型的工作原理如下：

如图1所示，电控制动系统正常工作时，驾驶员踩下制动踏板4，电子控制单元通过踏板行程传感器5及压力传感器8获得驾驶员制动意图，包括踏板行程和踏板速度；汽车制动踏板模拟器的第二电磁阀13和第三电磁阀14关闭，制动踏板4与制动轮缸21之间无机械及液压直接连接；第一电磁阀12和第四电磁阀15打开，制动主缸2的第二腔室与储油杯1连通，第二活塞9移动时制动主缸2的第二腔室不再建立压力，保证了制动踏板4具有足够的行程，此时第二回位弹簧10起到模拟小行程对应的踏板力，如图3中模拟制动踏板曲线的AB段；继续踩下制动踏板4时，踏板顶杆3推动第一活塞6左移，制动主缸2的第一腔室在第一回位弹簧7和模拟器弹簧17的作用下压力增大，实现中间行程的踏板力模拟，如图3中模拟制动踏板曲线的BC段；制动踏板4接近最大行程时，制动主缸4的第一腔室在第一回位弹簧7、模拟器弹簧17与缓冲块18共同作用下压力急剧增大，实现大行程的踏板力模拟，如图3中模拟制动踏板曲线的CD段。当电控制动系统失效或模拟器失电时，第二电磁阀13和第三电磁阀14常开，第一电磁阀12和第四电磁阀15常闭，实现传统液压制动系统功能，即踩下制动踏板4，制动主缸2的两个腔室压力通过ABS阀块20直接驱动制动轮缸21内液压油压力增大。

油路连接关系如图2所示，电控制动系统正常制动时，制动主缸2的第一腔室内液压油经液压油管11进入模拟器阀块22的第一进油口23，第三电磁阀14关闭，阻止液压油流出模拟器阀块22的第一出油口28，第四电磁阀15打开，允许液压油通过第四电磁阀15进入模拟器缸体19的无模拟器弹簧17的腔室，当制动主缸2的第一腔室内液压油压力能克服模拟器弹簧17预紧力后，推动模拟器活塞16右移，同时制动主缸2的第一腔室内液压也随着模拟器弹簧17的压缩量增大；制动主缸2的第二腔室内液压油经液压油管11进入模拟器阀块22的第二进油口24，第二电磁阀13关闭，阻止液压油流出模拟器阀块22的第二出油口29，第一电磁阀12打开，允许液压油通过第一电磁阀12，经模拟器阀块22的回油口30、液压油管11流回储油杯1中。电控制动系统失效时，制动主缸2的第一腔室内液压油经液压油管11进入模拟器阀块22的第一进油口23，第四电磁阀15关闭，阻止液压油进入模拟器缸体19的有模拟器弹簧17的腔室，第三电磁阀14打开，允许液压油通过第三电磁阀14，经模拟器阀块22的第一出油口28、ABS阀块20进入制动轮缸21；制动主缸2的第二腔室内液压油经液压油管11进入模拟器阀块22的第二进油口24，第一电磁阀12关闭，阻止制动主缸2的第二腔室内液压油与储油杯1流通，第二电磁阀13打开，允许油液通过第二电磁阀13，经模拟器阀块22的第二出油口29、ABS阀块20进入制动轮缸21。另外，当模拟器活塞16右移时，模拟器缸体19的有模拟器弹簧17的腔室内液压油经模拟器阀块22的回油口30、液压油管11流回储油杯1；当模拟器弹簧17回复力推动模拟器活塞16左移时，储油杯1中的液压油，经液压油管11、模拟器阀块22的回油口30进入模拟器缸体19的有模拟器弹簧17的腔室进行补充。模拟器缸体19的有模拟器弹簧17的腔室与无模拟器弹簧17的腔室用模拟器活塞16和皮碗25隔开，模拟器弹簧17一端与模拟器活塞16连接，另一端与弹簧座26连接；模拟器弹簧17的预紧力通过卡簧27及垫片进行调节。

图3是汽车制动踏板感觉模拟器的踏板力与踏板行程关系曲线图。该实例中通过适当设计模拟器弹簧刚度及缓冲块的刚度，汽车制动踏板感觉模拟器的模拟制动踏板特性曲线非常接近理想制动踏板特性曲线。

Claims (2)

1.一种汽车制动踏板感觉模拟器，包括储油杯(1)，制动主缸(2)，带有踏板行程传感器(5)的制动踏板(4)；其特征在于：在制动主缸(2)的第一腔室和第二腔室与ABS阀块(20)间连接一个模拟器阀块(22)。

2.根据权利要求1所述的一种汽车制动踏板感觉模拟器，其特征在于：所述的模拟器阀块(22)包括四个电磁阀(12，13，14，15)、压力传感器(8)、模拟器缸体(19)；制动主缸(2)的第一腔室内的液压油接入模拟器阀块(22)的压力传感器(8)后分为两路，一路串接第三电磁阀(14)与ABS阀块(20)连接，另一路串接第四电磁阀(15)与模拟器缸体(19)的无模拟器弹簧(17)腔室连接；制动主缸(2)的第二腔室内的液压油接入模拟器阀块(22)后分为两路，一路串接第二电磁阀(13)与ABS阀块(20)连接，另一路串接第一电磁阀(12)与储油杯(1)连接；模拟器缸体(19)的有模拟器弹簧(17)腔室与储油杯(1)连接。

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