CN201863825U - 一种汽车线控制动系统的按钮式操纵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车线控制动系统的按钮式操纵装置，包括制动按钮、制动开关、制动感觉模拟器、制动意图识别传感器及防止误操作机构。制动按钮安装在方向盘上，驾驶员通过手指实现制动操作。制动开关触点常开，汽车制动时触点闭合，提供制动开始信号。制动意图识别传感器采用双可变电阻器。制动感觉模拟器采用双弹簧机构，操作阻力随着制动强度变化而变化。当仅有外侧弹簧被压缩时，制动开关触点不闭合，可以防止一定程度的误操作现象。同时，通过旋转底座可以调节外侧弹簧的预紧度，满足不同车型或驾驶员个人的制动感觉要求。本实用新型具有结构简单、安全可靠、操纵省力、适用性好等优点，并可防止制动时误踩油门踏板现象的发生。

Description

一种汽车线控制动系统的按钮式操纵装置

技术领域

本实用新型涉及汽车制动领域，特别涉及一种线控制动系统的操纵装置。

背景技术

汽车的制动机构是汽车安全行驶中的重要机构，目前采用的制动器的工作原理是，驾驶员踩下制动踏板，推动与制动调压器及制动主缸相连的活塞连杆；制动主缸将根据踏板力的大小，在制动路线上形成相应的压力，在机械和液力相互作用下，通过轮边制动缸推动制动压向制动盘。对于传统轮式车辆制动系统，其气体或液体传输管路长，阀类元件多；对于长轴距或多轴车辆及远距离控制车辆，由于管线长及速度慢，容易产生制动滞后现象，制动距离增加，安全性降低，而且制动系统的成本也较高。

随着电子科技和网络技术的发展，出现了更加高效、节能的线控技术；结合线控技术和汽车制动系统而形成的线控制动系统以电线为信息传递媒介，电驱动元件为制动执行器，由控制单元根据制动意图识别传感器信号判断驾驶员制动意图，控制执行器动作实现汽车制动。线控制动系统制动感觉模拟器可以使驾驶员在制动过程中具有很好的操纵感觉，准确掌握所施加制动强度的大小。

目前，线控制动系统的操纵机构采用的还是传统的脚踏板式操纵机构形式，例如中国专利文献CN 101559760A（申请号 200910142366.1）公开的一种基于线控制动系统的汽车电子制动踏板，在传统制动踏板的基础上进行改进，取消了传统制动踏板与制动器之间的机械或液压连接部件，在制动踏板基体上设有制动意图识别传感器与制动感觉模拟器：制动意图识别传感器采用霍尔式角位移踏板信号传感器，制动感觉模拟器采用双螺旋圆柱型压缩弹簧机构，具有结构简单、安全可靠等优点。但是，由于其制动感觉模拟器的弹簧占用空间及其可压缩量较小，导致踏板制动感觉真实度或准确度不够理想；同时由于弹簧的预紧度不可调，而使此机构不能满足不同车型或驾驶员个体的要求，适用性不佳。另外，考虑到用手指操纵比脚操纵更加灵活、准确，而且能有效避免在制动时误踩油门踏板现象的发生，开发手动制动操纵装置成为制动领域的方向。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种线控制动系统的手控按钮式操纵装置。

实现本实用新型目的的技术方案是一种汽车线控制动系统的按钮式操纵装置，包括按钮组件、壳体、底座、制动意图识别传感器和制动感觉模拟器；

壳体包括上壳体和下壳体，上壳体与下壳体可拆式固定连接在一起而构成壳体；上壳体由上面板和筒体组成一体件，上面板的中央开有同轴线的中央孔，下壳体为两端敞开的圆筒体，底座呈圆柱形，底座与下壳体可拆式固定连接；

按钮组件包括按钮、膜片、第一触点和第二触点，按钮包括位于上部的小圆柱体-和从下方连接在小圆柱体上的同轴线的大圆柱体-，小圆柱体-的一部分从下向上通过上壳体的上面板的中央孔伸出上壳体外，大圆柱体-位于上壳体的内腔中，且该大圆柱体-的上表面与上壳体上面板的下表面相接触，按钮的大圆柱体-底部的中央设有盲孔-；膜片由其边缘固定在按钮的大圆柱体底部盲孔-的顶部边缘，膜片向下凸出；第一触点设置在盲孔-的顶面上，第二触点设置在膜片的上表面上；

制动意图识别传感器包括两个可变电阻器，一个可变电阻器的可变电阻片固定在上壳体的内壁的左侧，与其相对应的滑片固定于按钮大圆柱体-的外表面的左侧，且与其可变电阻片相接触；另一个可变电阻器的可变电阻片固定在上壳体的内壁的右侧，与其相对应的滑片固定于按钮大圆柱体-的外表面的右侧，且与其可变电阻片相接触；

制动感觉模拟器由旋向相反的双弹簧机构构成，包括内弹簧、外弹簧和圆形挡片，内弹簧位于外弹簧内，圆形挡片固定在内弹簧的顶部；内弹簧和外弹簧均为压簧，位于按钮和底座之间，且外弹簧处于被压缩的状态；在静止状态时，圆形挡片与膜片之间留有间隙。

所述下壳体的下端内壁上带有内螺纹，底座的外壁设有外螺纹，底座由其外壁通过螺纹与下壳体可拆式固定连接。

所述按钮的大圆柱体-的底部还开有环状凹槽-，环状凹槽-在盲孔-的外部；底座的上部开有同轴线的盲孔和环状凹槽，底座的盲孔与按钮的盲孔-同轴线，且大小相同，底座的环状凹槽与按钮的环状凹槽-同轴线，且大小相同；制动感觉模拟器的内弹簧下部位于底座的盲孔内，上部位于按钮的盲孔-内；外弹簧下部位于底座的凹槽内，上部位于按钮的凹槽-中。

在静止状态时，圆形挡片与膜片之间的间隙为5～15毫米。

所述壳体的上壳体和下壳体通过插接形式固定，上壳体下部的内径大于下壳体的内径，并且按钮下部的外径大于下壳体的内径。

本实用新型具有积极的效果：（1）本实用新型采用按钮式操纵机构，充分利用手指灵活、灵敏的优势，制动时准确控制力度使制动更舒适平稳且安全可靠。（2）当仅有外弹簧被进一步压缩时，制动开关触点不闭合，只有在内外弹簧被同时压缩时，制动开关触点才闭合，从而可以防止一定程度的误操作现象。（3）本实用新型结构简单、操纵省力，由其进行制动，可有效避免踩下传统制动踏脚时误踩油门踏板现象的发生。（4）由于底座和下壳体通过螺纹连接，可以通过旋入或旋出底座而调节外弹簧的预紧度，满足了不同车型或驾驶员个体对制动感的要求。（5）本实用新型还具有最大按下距离的限制，从而可以防止出现按钮行程过大带来的操纵不便和按压按钮失效。

附图说明

图1为本实用新型的按钮式操纵装置的结构示意图；

图2为图1中的按钮的A-A剖视图；

图3为本实用新型的按钮式操纵装置在方向盘上的安装示意图；

上述附图中的附图标记的含义如下：

按钮组件1，按钮11，小圆柱体11-1，大圆柱体11-2，盲孔11-3，凹槽11-4；膜片12，第一触点13，第二触点14；

壳体2，上壳体21，下壳体22；

底座3；

可变电阻器4，可变电阻片41，滑片42；

制动感觉模拟器5，内弹簧51，外弹簧52，挡片53；

方向盘6，轮辐6-1；

按钮式操纵装置100。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施方式作进一步详细的说明。

（实施例1）

见图1，本实施例的汽车线控制动系统的按钮式操纵装置包括按钮组件1、壳体2、底座3、制动意图识别传感器和制动感觉模拟器。

壳体2包括上壳体21和下壳体22，上壳体21和下壳体22通过插接形式及螺钉固定连接。上壳体21由上面板和上小下大的两个圆筒体组成一体件，上面板的中央开有与两个圆筒体同轴线的中央孔，从而使得上壳体21的内腔空间为同轴线的中央台阶孔，该中央台阶孔从上至下的三个孔段的直径依次增大；下壳体22为两端敞开的圆筒体，下壳体22的下端内壁上带有内螺纹，下壳体22的外径与上壳体21下部圆筒体的外径相同，下壳体22的内径小于上壳体21下部的内径。

底座3呈圆柱形，在它的上部开有与圆柱形同轴线的盲孔和环状凹槽，底座3的外壁设有外螺纹，用于与下壳体22下部的内螺纹相配合连接，通过旋转可以将底座3旋入或旋出下壳体22。

按钮组件1包括按钮11、膜片12、第一触点13和第二触点14。按钮11为塑料一体件，包括位于上部的小圆柱体11-1和从下方连接在小圆柱体上的与小圆柱体11-1同轴线的大圆柱体11-2，按钮11的小圆柱体11-1的直径略小于上壳体21上面板通孔的内径，从而按钮11的小圆柱体11-1的一部分从下通过上壳体21的上面板的中央孔向上伸出上壳体21外；按钮11的大圆柱体11-2位于上壳体21的内腔中，且该大圆柱体11-2的上表面与上壳体21上面板的下表面相接触；按钮11的大圆柱体11-2的外径大于下壳体22的内径，按钮11下行极限位置为其大圆柱体与下壳体22的上表面接触，因此限定了按钮11向下可至的最大行程，防止出现按钮11行程过大带来的操纵不便和按压按钮失效。

见图2，按钮11的大圆柱体11-2的底部开有与大圆柱体11-2同轴线的盲孔11-3和环状凹槽11-4，其中盲孔11-3位于按钮11底部的中央，与底座3上的盲孔同轴线，且大小相同；按钮11的环状凹槽11-4在盲孔11-3的外部，与底座3上的环状凹槽同轴线，且大小相同。

按钮组件1的膜片12由其边缘固定在按钮11的大圆柱体底部盲孔11-3的顶部边缘，且膜片12向下凸出；第一触点13设置在盲孔11-3的顶面上，第二触点14设置在膜片12的上表面上。当膜片12被挤压到第一触点13与第二触点14相互接触时，则由引出的导线向外输出制动信号。

制动意图识别传感器采用两个可变电阻器4，分别设置在按钮11的两侧；一个可变电阻器4的可变电阻片41固定在上壳体21的内壁的左侧，与其相对应的滑片42固定于按钮11大圆柱体11-2的外表面的左侧，且与其可变电阻片41相接触；另一个可变电阻器4的可变电阻片41固定在上壳体21的内壁的右侧，与其相对应的滑片42固定于按钮11大圆柱体11-2的外表面的右侧，且与其可变电阻片41相接触。在自然状态时，可变电阻器4的滑片42位于靠近可变电阻片41顶部的位置，当按钮11向下移动时，带动滑片42向下移动，通过阻尼的变化向外输出驾驶员的制动意图信号。由于采用两个可变电阻器4，大大提高了制动意图识别传感器的信号精度与容错能力。

制动感觉模拟器5由旋向相反的双弹簧机构构成，包括内弹簧51、外弹簧52和圆形挡片53，内弹簧51和外弹簧52均为压簧，内弹簧51位于外弹簧52内。

内弹簧51的下部位于底座3的盲孔内，上部位于按钮11的盲孔11-3内，圆形挡片53固定在内弹簧51的顶部；初始状态下即驾驶员未按压按钮11时，挡片53与按钮组件1的膜片12不接触，圆形挡片53与膜片12之间的间隙为5～15毫米（本实施例为10毫米）。

外弹簧52的下部位于底座3的凹槽内，上部位于按钮11的凹槽11-4中，外弹簧52初始处于被压缩的状态，具有一定的预紧度，以便于按钮11回位恢复原状。

上述底座3与下壳体22的螺纹连接方式可以控制底座3在下壳体22内的深度，继而可调节外弹簧52的预紧度，满足了不同车型或驾驶员个体对制动感觉的要求。

见图3，本实施例的按钮式操纵装置100安装在方向盘6的轮辐6-1上，并在方向盘6的左右两侧各安装一个；驾驶员可根据需要或习惯任意选择一个操作以实现汽车制动。另外，如果两个按钮式操纵装置100中有一个出现故障，那么与本实用新型配套使用的中央处理单元能够根据另一个按钮式操纵装置100的制动信号继续控制汽车制动，同时及时报警提醒驾驶员尽快修复。

当汽车需要制动时，驾驶员按下按钮11，按钮11克服外弹簧52的阻力下行，带动可变电阻器4的滑片42向下移动从而向中央处理单元发出驾驶员的制动意图信号；按钮11继续下行，内弹簧51上方的挡片53和按钮11上的膜片12接触，膜片12在压力下变形致使第二触点14与上方的第一触点13相接触，从而通过引线发出闭合信号至中央处理单元。中央处理单元接收到触点闭合的信号后，确认制动开始，发出指令控制执行机构动作实现汽车的制动。

在上述制动过程中，驾驶员实施制动并且按压压力大于一定值的时候，两个触点才闭合，中央处理单元确认制动开始；也即当仅有外弹簧52被压缩时，制动开关触点不闭合，此设置使得制动按钮具有一定的自由行程，在一定程度上防止按钮误操作现象的发生。

在按下按钮11的同时，制动感觉模拟器5会受压而对按钮11产生反作用力，驾驶员会根据按下的程度而感觉到相应的压力变化，操作阻力随着制动强度变化而变化。

上述制动强度随着按钮11向下位移行程的增加而增大，中小强度制动时只需轻微按下按钮11至一个较小的行程位置即可，大强度或紧急制动时则需要将按钮11按至一个较大的行程或最大行程位置；所述的最大行程位置即按钮11下行至与下壳体22相接触。

Claims (5)

1.一种汽车线控制动系统的按钮式操纵装置，其特征在于：包括按钮组件（1）、壳体（2）、底座（3）、制动意图识别传感器和制动感觉模拟器（5）；

壳体（2）包括上壳体（21）和下壳体（22），上壳体（21）与下壳体（22）可拆式固定连接在一起而构成壳体（2）；上壳体（21）由上面板和筒体组成一体件，上面板的中央开有同轴线的中央孔，下壳体（22）为两端敞开的圆筒体，底座（3）呈圆柱形，底座（3）与下壳体（22）可拆式固定连接；

按钮组件（1）包括按钮（11）、膜片（12）、第一触点（13）和第二触点（14），按钮（11）包括位于上部的小圆柱体（11-1）和从下方连接在小圆柱体上的同轴线的大圆柱体（11-2），小圆柱体（11-1）的一部分从下向上通过上壳体（21）的上面板的中央孔伸出上壳体（21）外，大圆柱体（11-2）位于上壳体（21）的内腔中，且该大圆柱体（11-2）的上表面与上壳体（21）上面板的下表面相接触，按钮（11）的大圆柱体（11-2）底部的中央设有盲孔（11-3）；膜片（12）由其边缘固定在按钮（11）的大圆柱体底部盲孔（11-3）的顶部边缘，膜片（12）向下凸出；第一触点（13）设置在盲孔（11-3）的顶面上，第二触点（14）设置在膜片（12）的上表面上；

制动意图识别传感器包括两个可变电阻器（4），一个可变电阻器（4）的可变电阻片（41）固定在上壳体（21）的内壁的左侧，与其相对应的滑片（42）固定于按钮（11）大圆柱体（11-2）的外表面的左侧，且与其可变电阻片（41）相接触；另一个可变电阻器（4）的可变电阻片（41）固定在上壳体（21）的内壁的右侧，与其相对应的滑片（42）固定于按钮（11）大圆柱体（11-2）的外表面的右侧，且与其可变电阻片（41）相接触；

制动感觉模拟器（5）由旋向相反的双弹簧机构构成，包括内弹簧（51）、外弹簧（52）和圆形挡片（53），内弹簧（51）位于外弹簧（52）内，圆形挡片（53）固定在内弹簧（51）的顶部；内弹簧（51）和外弹簧（52）均为压簧，位于按钮（11）和底座（3）之间，且外弹簧（52）处于被压缩的状态；在静止状态时，圆形挡片（53）与膜片（12）之间留有间隙。

2.根据权利要求1所述的汽车线控制动系统的按钮式操纵装置，其特征在于：下壳体（22）的下端内壁上带有内螺纹，底座（3）的外壁设有外螺纹，底座（3）由其外壁通过螺纹与下壳体（22）可拆式固定连接。

3.根据权利要求1所述的汽车线控制动系统的按钮式操纵装置，其特征在于：按钮（11）的大圆柱体（11-2）的底部还开有环状凹槽（11-4），环状凹槽（11-4）在盲孔（11-3）的外部；底座（3）的上部开有同轴线的盲孔和环状凹槽，底座（3）的盲孔与按钮（11）的盲孔（11-3）同轴线，且大小相同，底座（3）的环状凹槽与按钮（11）的环状凹槽（11-4）同轴线，且大小相同；制动感觉模拟器（5）的内弹簧（51）下部位于底座（3）的盲孔内，上部位于按钮（11）的盲孔（11-3）内；外弹簧（52）下部位于底座（3）的凹槽内，上部位于按钮（11）的凹槽（11-4）中。

4.根据权利要求1至3之一所述的汽车线控制动系统的按钮式操纵装置，其特征在于：在静止状态时，圆形挡片（53）与膜片（12）之间的间隙为5～15毫米。

5.根据权利要求1至3之一所述的汽车线控制动系统的按钮式操纵装置，其特征在于：壳体（2）的上壳体（21）和下壳体（22）通过插接形式固定，上壳体（21）下部的内径大于下壳体（22）的内径，并且按钮（11）下部的外径大于下壳体（22）的内径。

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