CN209274574U - 一种线控制动系统踏板模拟器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种线控制动系统踏板模拟器，包括踏板，所述的踏板的一侧设置有气缸，气缸中滑动式装配有活塞，所述的活塞上连接有推杆，推杆的前端穿出气缸并与所述踏板的踏板臂铰接；所述的气缸上设置有调节阀，所述的阀体下端设置有第一导气道，所述的滑道与第一导气道通过调节口连通；通过阀芯的运动打开或关闭所述的调节口；所述的阀体的一侧设置有与所述滑道连通的第二导气道，第二导气道与所述第一导气道通过连通道连通，在连通道中安装有单向阀；所述的第一导气道的端部与所述的右腔连接，第二导气道的端部与所述的左腔连接。本实用新型结构简单，能够准确地模拟传统制动踏板的真实感觉，踩踏过程脚感舒适、精准、顺滑。

Description

一种线控制动系统踏板模拟器

技术领域

新型涉及汽车制造技术领域，尤其是涉及一种线控制动系统踏板模拟器。

背景技术

随着电动汽车和自动驾驶技术的发展，传统制动系统将制动踏板与制动轮缸相连的方式不能很好地适应新技术的需求，我们需要寻求一种新的制动方式来满足需求，因而线控制动技术开始发展起来。线控制动系统包括电子机械式制动系统(EMB)和电子液压式制动系统(EHB)两种方式。EMB则是通过电机驱动制动块来进行制动的，和制动踏板之间没有连接部件，是通过电信号传递的。EHB是电子系统和液压系统的结合，使用电子元件取代了传统制动系统中的部分机械元件。EHB是从传统制动系统的基础上发展而来的，更像是传统制动系统到线控制动系统的一种过渡方式。而未来随着技术的发展，EMB这种结构简单，体积小，反应灵敏的制动方式肯定更加符合未来发展趋势。

由于线控系统取消了制动踏板和制动轮缸之间的连接件，驾驶员无法感觉来自地面制动力制动情况的反馈，所以需要设计一种踏板装置来模拟这种反馈力，以迎合驾驶员的驾驶习惯。

目前，制动踏板模拟器主要有两种类别，一种是多段式弹簧装置，另一种是电液结合装置。多段式弹簧装置结构简单，安装方便，使用多段弹簧来模拟非线性制动踏板反馈力，但是控制精度差，并且装置结构一旦确定，所能模拟的踏板行程-踏板力曲线就固定了。电液结合装置虽然能够控制精度高，并且可以模拟多种踏板行程-踏板力曲线，但是存在结构复杂，成本高，液压反馈滞后等问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于气压传动和弹簧相结合的线控制动系统踏板模拟器，能更加准确地模拟传统制动踏板的真实感觉。

为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案：

一种线控制动系统踏板模拟器，包括踏板以及设置在踏板下方的回位弹簧；所述的踏板的一侧设置有气缸，气缸中滑动式装配有活塞，活塞将气缸分为体积可变的左腔和右腔，其中：

所述的活塞上连接有推杆，推杆的前端穿出气缸并与所述踏板的踏板臂铰接；所述的气缸上设置有调节阀，调节阀包括阀体，阀体中沿轴向开设有滑道，滑道中装配有阀芯，阀体上端设置有用于驱动阀芯在滑道中运动的电磁铁；

所述的阀体下端设置有第一导气道，所述的滑道与第一导气道通过调节口连通；通过阀芯的运动控制所述调节口的开度；所述的阀体的一侧设置有与所述滑道连通的第二导气道，第二导气道与所述第一导气道通过连通道连通，在连通道中安装有单向阀；

所述的第一导气道的端部与所述的右腔连接，第二导气道的端部与所述的左腔连接。

进一步地，所述的推杆与气缸端部之间为滑动密封。

进一步地，所述的阀体中位于阀芯的上端设置有用于使阀芯复位的复位弹簧。

进一步地，所述的电磁铁包括环绕阀体设置的线圈，以及位于所述阀芯上端的铁芯。

进一步地，所述的推杆一侧设置有用于检测推杆位移的位移传感器，所述的电磁铁上安装有比例放大器，位移传感器、比例放大器均连接至汽车的电子控制单元。

进一步地，所述的阀芯下端为圆锥形结构。

本实用新型具有以下技术特点：

1.能更加准确地模拟踩踏传统踏板的感觉，使驾驶员感受更好；采用气压传动无污染，经济易取，气动元件成本低，寿命长。

2.环境适应性好，防火防爆，安全性高于液压系统。

3.空气黏度小，反应快，效率高，调节方便。

4.采用位移传感器相比于其他传感器更加方便精确。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图(其中调节阀部分为原理示意图)；

图2是为调节阀部分的轴向剖视示意图；

图3踏板力-踏板行程曲线示意图。

图中标号代表：1踏板，2踏板臂，3固定支架，4回位弹簧，5弹簧座，6推杆，7左腔，8活塞，9密封圈，10右腔，11单向阀，12调节阀，13电磁铁，14位移传感器，15电子控制单元(ECU)，16比例放大器，17复位弹簧，18阀芯，19第二导气道，20调节口，21第一导气道，22连通道，23滑道。

具体实施方式

本实用新型提供了一种线控制动系统踏板1模拟器，包括踏板1以及设置在踏板1下方的回位弹簧4；具体地，踏板1通过踏板臂2安装在设置于汽车驾驶室的固定支架3上，回位弹簧4一端连接在踏板臂2上，另一端连接在位于驾驶室的弹簧座5上。所述的踏板1的一侧设置有气缸，该气缸为一个两端密闭的空心气缸，气缸中滑动式装配有活塞8，活塞8将气缸分为体积可变的左腔7和右腔10，活塞8可在气缸中沿气缸轴向移动，以改变所述左腔7、右腔10的体积大小；活塞8上设置有密封圈9。

所述的活塞8上连接有推杆6，推杆6的前端穿出气缸并与所述踏板1的踏板臂2铰接；具体地，推杆6的后端连接在活塞8上，前端穿过气缸前端部上的通孔后铰接在踏板臂2上；所述的通孔处有密封环塞，推杆6穿过密封环塞，从而使得推杆6与气缸端部之间为滑动密封，使推杆6运动时通孔处不漏气。

本方案中，所述的气缸上设置有调节阀12，调节阀12包括阀体，阀体中沿轴向开设有滑道23，滑道23中装配有阀芯18，阀体上端设置有用于驱动阀芯18在滑道23中运动的电磁铁13。图1中示出的是调节阀12的原理图，图2为调节阀12的结构示意图。如图2所示，所述的电磁铁13包括环绕阀体设置的线圈，以及位于所述阀芯18上端的铁芯，在电磁铁13通电时，铁芯带动所述的阀芯18移动；另外，所述的阀体中位于阀芯18的上端设置有用于使阀芯18复位的复位弹簧17；电磁铁13断电后，在复位弹簧17的作用下，阀芯18回到初始位置。

所述的阀体下端设置有第一导气道21，所述的滑道23与第一导气道21通过调节口20连通；通过阀芯18的控制所述的调节口20的开度，即调节口20打开的大小程度；其中，第一导气道21的轴向与所述滑道23的轴向垂直，所述的阀芯18在电磁铁13的驱动下向下运动时，可完全封闭所述的调节口20，此时第一导气道21与滑道23之间不连通；当阀芯18向上运动时，阀芯18前端逐渐从调节口20抽出，此时第一导气道21与滑道23连通。

所述的阀体的一侧设置有与所述滑道23连通的第二导气道19，第二导气道19与所述第一导气道21通过连通道22连通，即，第一导气道21、第二导气道19有两条连通通道，第一条是通过调节口20、滑道23连通，第二条是通过连通道22连通。所述的第一导气道21的端部与所述的右腔10连接，第二导气道19的端部与所述的左腔7连接。优选地，第一导气道21连接在右腔10的端部，第二导气道19连接在左腔7的端部。

所述的连通道22中安装有单向阀11；如图2所示，该单向阀11只允许气体由第二导气道19经过连通道22到达第一导气道21，即只允许气体从左腔7到右腔10；而所述的调节口20则可使左腔7、右腔10气体互相流通。

所述的推杆6一侧设置有用于检测推杆6位移的位移传感器14，所述的电磁铁13上安装有比例放大器16，比例放大器16、电磁铁13共同构成比例电磁铁13。位移传感器14、比例放大器16均连接至汽车的电子控制单元15，即汽车的ECU。

本方案中所述的阀芯18的下端为圆锥形结构，初始状态下，阀芯18下端与调节口20的内壁之间留有缝隙，用来维持左腔7、右腔10中气体压强相等。

在本实施例中，为了适应不同规格的踏板1，采用位移传感器14检测推杆6的直线位移数据，相比于其他传感器更加方便精确；通过试验可得到传统汽车的制动踏板1的行程与踏板1力的曲线关系，将该曲线关系记录并保存在ECU中，作为踏板1行程与踏板1力的关系数据。如图3所示，为踏板1力、踏板1行程的关系曲线示意图。

当踏板1受到踩踏，踏板臂2克服回位弹簧4的阻力带动推杆6进行位移，推杆6推动活塞8向右移动，气缸右腔10的体积变小，气压增大；调节口20处留有的微小缝隙无法使气体快速通过，气缸右腔10会产生反作用力传递到踏板1上，使驾驶员的脚到反馈力，根据具体的踏板1行程与反馈力大小的关系，通过控制右腔10通过调节阀12调节口20的气体流量来控制反馈力的大小。

位移传感器14检测到推杆6的位移并换算成踏板1行程后传输到ECU，ECU将得到的踏板1行程数据进行处理，调整输送到电磁铁13的控制电流的大小，在电磁力的作用下，调节阀12的阀芯18根据控制电流大小在滑道23中上下移动，改变调节阀12调节口20的开度大小，从而调节通过的气体流量，当踏板1受到的力稳定，即稳定踏板1行程稳定时，阀芯18则依据对应的反馈力下移堵住调节口20，维持住该反馈力的大小。

当结束制动时，踏板1不再受到踩踏，踏板臂2在回位弹簧4的弹簧力与气缸右腔10气体压力的作用下，踏板1回位，气缸左腔7体积变小，气体压力变大，左腔7的空气经过单向阀11回到气缸右腔10，左右腔10的空气逐渐平衡达到初始状态。

Claims (6)

1.一种线控制动系统踏板模拟器，包括踏板(1)以及设置在踏板(1)下方的回位弹簧(4)；其特征在于，所述的踏板(1)的一侧设置有气缸，气缸中滑动式装配有活塞(8)，活塞(8)将气缸分为体积可变的左腔(7)和右腔(10)，其中：

所述的活塞(8)上连接有推杆(6)，推杆(6)的前端穿出气缸并与所述踏板(1)的踏板臂(2)铰接；所述的气缸上设置有调节阀(12)，调节阀(12)包括阀体，阀体中沿轴向开设有滑道(23)，滑道(23)中装配有阀芯(18)，阀体上端设置有用于驱动阀芯(18)在滑道(23)中运动的电磁铁(13)；

所述的阀体下端设置有第一导气道(21)，所述的滑道(23)与第一导气道(21)通过调节口(20)连通；通过阀芯(18)的运动控制所述的调节口(20)的开度；所述的阀体的一侧设置有与所述滑道(23)连通的第二导气道(19)，第二导气道(19)与所述第一导气道(21)通过连通道(22)连通，在连通道(22)中安装有单向阀(11)；

所述的第一导气道(21)的端部与所述的右腔(10)连接，第二导气道(19)的端部与所述的左腔(7)连接。

2.如权利要求1所述的线控制动系统踏板模拟器，其特征在于，所述的推杆(6)与气缸端部之间为滑动密封。

3.如权利要求1所述的线控制动系统踏板模拟器，其特征在于，所述的阀体中位于阀芯(18)的上端设置有用于使阀芯(18)复位的复位弹簧(17)。

4.如权利要求1所述的线控制动系统踏板模拟器，其特征在于，所述的电磁铁(13)包括环绕阀体设置的线圈，以及位于所述阀芯(18)上端的铁芯。

5.如权利要求1所述的线控制动系统踏板模拟器，其特征在于，所述的推杆(6)一侧设置有用于检测推杆(6)位移的位移传感器(14)，所述的电磁铁(13)上安装有比例放大器(16)，位移传感器(14)、比例放大器(16)均连接至汽车的电子控制单元(15)。

6.如权利要求1所述的线控制动系统踏板模拟器，其特征在于，所述的阀芯(18)下端为圆锥形结构。