CN211223386U - 一种踏板感觉可调的制动踏板模拟器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种踏板感觉可调的制动踏板模拟器，采用电机控制滚轮上下位移大小，推动压块与推杆的运动，从而改变锥形橡胶圈的变形量，对第一活塞上的阻尼孔的开度面积进行调节，从而改变制动踏板反馈给驾驶员的力。汽车的电子控制单元可根据踏板位移传感器所提供的信号，结合电机当前工作位置，对电机产生实时控制信号，满足不同时刻的驾驶需求。本实用新型所述的制动踏板模拟器只有一个液压缸，结构简单，体积小，便于设备的制造与安装。阻尼孔调节机构和踏板空心导杆设计为一体，既减少了组件之间的磨损，又使结构紧密，同时踏板空心导杆又对阻尼孔调节机构起到外部保护作用。

Description

一种踏板感觉可调的制动踏板模拟器

技术领域

本实用新型属于机械技术领域，具体为一种踏板感觉可调的制动踏板模拟器。

背景技术

随着汽车电子技术和新能源汽车的发展，现在越来越多的电动汽车开始出现在市场上。为了提高电动汽车的续航里程，各个汽车厂商都在电动汽车上安装了制动能量回收系统。在电动汽车制动问题上，存在如下两个问题：第一，有些电动汽车的制动踏板和制动机构呈解耦式连接；第二，总制动力由机械制动力和电机制动力相结合。这就导致制动踏板无法像传统制动机构那样为驾驶员提供制动反馈力，同时随着电机制动力的加入，总制动力和制动踏板行程无法再保持线性变化。为了使电机制动时，驾驶员能感受到传统制动系统的踏板感觉，就需要一种踏板感觉可调的制动踏板模拟器。

经过相关专利文献查询，现有的可调式制动踏板模拟器主要通过改变液压缸中的弹簧和阻尼孔来调节踏板反馈力。申请号为201910507538.4的发明专利，其液压缸被中间的挡板分为两个液压腔，挡板上开有流通孔隙。制动踏板相连的第一活塞可在第一液压腔内运动，第二液压腔内包含第二活塞、第二活塞弹簧以及流通孔隙控制阀。电机控制流通孔隙控制阀的转动来调节流通孔隙的大小，改变作用在制动踏板上的阻尼力，对踏板反力进行调节。液压油进入第二液压腔后，会推动第二活塞运动，压缩第二活塞弹簧，第二工作腔的内部压力增大。第二工作腔的压力增大也会使得第一工作腔内的压力提高，增大作用在制动踏板上的液压反力。其缺陷在于：1.由于液压缸需要被分为两个液压腔，势必会增大对液压缸体积的要求，体积大的液压缸会限制制动踏板模拟器的安装，增大成本。2.该装置的流通孔隙控制阀的导杆需要从第二活塞之间通过，两者之间存在转动和滑动两种运动关系，从而导致磨损严重。3.第二活塞和流通孔隙控制阀的导杆密封不严，容易导致液压油泄露。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于，提供了一种体积更小，磨损较小的可调式制动踏板模拟器。优化后，它可以根据踏板形式实时调节踏板反力，解决现有的制动机构不能适应再生制动的问题。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种踏板感觉可调的制动踏板模拟器，包括红外位移传感器、电机控制总成、液压缸总成和阻尼孔调节机构；所述电机控制总成包括电机和滚轮；

所述液压缸总成包括踏板空心导杆和液压缸，液压缸内从一端至另一端依次设置有第一活塞上体、第一活塞下体和第二活塞；第一活塞上体和第一活塞下体固定连接，两者之间形成腔体；第一活塞上体和第一活塞下体上均开有阻尼孔；踏板空心导杆一端穿过液压缸与第一活塞上体连接，中部设置有孔槽，另一端设置有刻度槽；

所述阻尼孔调节机构包括压块、推杆和锥形橡胶圈；压块安装在踏板空心导杆的孔槽内，压块从孔槽中露出的部分与滚轮垂直接触连接，压块位于孔槽内的部分周围填充有弹性填充物；推杆安装在踏板空心导杆内部，一端与压块的一端接触连接，另一端穿过第一活塞上体；推杆中部设有定位挡板，定位挡板与第一活塞上体之间设置有复位弹簧；锥形橡胶圈安装在第一活塞上体和第一活塞下体之间的腔体中，且小头端与推杆一端连接，大头端与第一活塞下体内壁相接触；

所述红外位移传感器用于检测踏板空心导杆的位移量并传给车载 ECU，车载ECU根据位移量通过电机控制滚轮沿踏板空心导杆径向移动，进而使推杆沿踏板空心导杆轴向移动，使锥形橡胶圈堵住或打开第一活塞下体上的阻尼孔。

优选的，所述第二活塞与相应的液压缸一端之间设置有第二活塞弹簧；踏板空心导杆上设置有导杆定位挡板和导杆复位弹簧；导杆复位弹簧一端与导杆定位挡板连接，一端与液压缸连接。

进一步的，所述导杆定位挡板和导杆复位弹簧位于孔槽与液压缸之间。

优选的，所述电机控制总成还包括齿轮和齿条，电机的输出轴通过键与齿轮啮合连接，齿轮与齿条啮合连接，齿条的末端与滚轮连接。

优选的，所述液压缸包括液压缸上盖、缸体、液压缸下盖和上盖密封圈；液压缸上盖安装在缸体的一端，液压缸下盖安装在缸体的另一端，上盖密封圈安装在液压缸上盖和缸体的接触处。

优选的，所述第一活塞上体外周表面与液压缸之间通过第一活塞密封环密封连接，第二活塞的外周表面与液压缸之间通过第二活塞密封环密封连接。

优选的，所述第一活塞上体和第一活塞下体上均开有多个阻尼孔，多个阻尼孔位于同一圆周上，且第一活塞上体和第一活塞下体上的阻尼孔一一对应设置。

优选的，所述推杆通过直线轴承安装在踏板空心导杆内部。

优选的，所述推杆与压块接触连接的一端为斜面。

优选的，所述复位弹簧与第一活塞上体之间设置有密封圈。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

1.本实用新型所述的制动踏板模拟器采用电机控制滚轮上下位移大小，推动压块与推杆的运动，从而改变锥形橡胶圈的变形量，对第一活塞上的阻尼孔的开度面积进行调节，从而改变制动踏板反馈给驾驶员的力。汽车的电子控制单元可根据踏板位移传感器所提供的信号，结合电机当前工作位置，对电机产生实时控制信号，满足不同时刻的驾驶需求。

2.本实用新型所述的制动踏板模拟器只有一个液压缸，结构简单，体积小，便于设备的制造与安装。

3.本实用新型所述的制动踏板模拟器解决了现有技术流通孔隙控制阀与第二活塞之间磨损严重、不易密封的缺点，阻尼孔调节机构和踏板空心导杆设计为一体，既减少了组件之间的磨损，又使结构紧密，同时踏板空心导杆又对阻尼孔调节机构起到外部保护作用。

4.本实用新型所述的红外位移传感器取代了踏板转交传感器，使得对电机调控更加精准。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型阻尼孔调节机构剖视图；

图3为图2中A-A位置截面结构示意图。

图中：1踏板空心导杆、2刻度槽、3红外位移传感器、4滚轮、5齿条、6键、7齿轮、8电机、9液压缸上盖、10缸体、11第一活塞上体、12 第一活塞下体、13阻尼孔、14第二活塞、15第二活塞弹簧、16液压缸下盖、17第二活塞密封环、18第一活塞密封环、19上盖密封圈、20压块、21 直线轴承、22推杆、23锥形橡胶圈、24密封圈、25复位弹簧、26弹性填充物，27导杆复位弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

本实用新型提供了一种踏板感觉可调的制动踏板模拟器，包括红外位移传感器3、电机控制总成、液压缸总成、阻尼孔调节机构。

如图1所示，所述电机控制总成包括电机8、键6、齿轮7、齿条5和滚轮4，所述电机8的输出轴通过键6与齿轮7啮合连接，所述齿轮7与齿条5啮合连接，所述齿条5的末端与滚轮4通过螺栓连接，所述滚轮4与压块20垂直接触连接。

如图1所示，所述液压缸总成包括踏板空心导杆1、液压缸上盖9、缸体10、第一活塞上体11、第一活塞下体12、阻尼孔13、第二活塞14、第二活塞弹簧15、液压缸下盖16、第二活塞密封环17、第一活塞密封环18、上盖密封圈19和导杆复位弹簧27。所述缸体10固定安装在车架上，所述液压缸上盖9通过螺栓安装在缸体10的一端，所述液压缸下盖16通过螺栓密封安装在缸体10的另一端，所述上盖密封圈19安装在液压缸上盖9和缸体10的接触处，用于实现液压缸上盖9和缸体10的密封连接。

如图1所示，缸体10内自液压缸上盖9至液压缸下盖16的方向上依次设置第一活塞上体11、第一活塞下体12和第二活塞14。所述第一活塞上体 11通过螺栓与第一活塞下体12连接，所述第一活塞上体11和第一活塞下体12上均开有多个阻尼孔13，多个阻尼孔13位于同一圆周上，且第一活塞上体11和第一活塞下体12上的阻尼孔13一一对应设置且一一对应相连通，所述第一活塞上体11和第一活塞下体12能在缸体10内运动。所述第一活塞密封环18安装在第一活塞上体11的外周表面上，用于实现第一活塞上体11与缸体10的密封连接。

如图1所示，所述第二活塞弹簧15两端分别与液压缸下盖16和第二活塞14固定连接，所述第二活塞密封环17安装在第二活塞14的外周表面上，用于实现第二活塞14与缸体10的密封连接。

如图1所示，所述踏板空心导杆1一端穿过液压缸上盖9与第一活塞上体11焊接连接，所述踏板空心导杆1的另一端开设有刻度槽2。踏板空心导杆1上自刻度槽2至液压缸上盖9的方向上依次设置有孔槽、导杆定位挡板和导杆复位弹簧27。孔槽中设置有压块20，压块20上部从孔槽中露出。导杆定位挡板和导杆复位弹簧27均套设在踏板空心导杆1上。

如图2所示，所述阻尼孔调节机构包括压块20、直线轴承21、推杆 22、锥形橡胶圈23、密封圈24、复位弹簧25和弹性填充物26。所述压块 20安装在踏板空心导杆1孔槽内，其上端从踏板空心导杆1上的孔槽中露出且顶部与滚轮4垂直接触连接，所述弹性填充物26填充在压块20的周围，如图3所示。

所述推杆22通过直线轴承21安装在踏板空心导杆1内部，推杆22的一端为斜面，斜面与压块20的一端接触连接，推杆22的另一端穿过第一活塞上体11。所述推杆22中部设有定位挡板，踏板空心导杆1与第一活塞上体11接触的内壁上设置有密封圈24，所述复位弹簧25套在推杆22上，且位于推杆22的定位挡板和密封圈24之间。第一活塞上体11和第一活塞下体12之间形成腔体，所述锥形橡胶圈23安装在第一活塞上体11和第一活塞下体12之间的腔体中，且小头端与推杆22穿过第一活塞上体11的一端连接，大头端与第一活塞下体12内壁相接触，当推杆22向第一活塞下体 12方向运动到极限时，锥形橡胶圈23将第一活塞下体12上的阻尼孔完全堵住，当推杆22向远离第一活塞下体12的方向运动到极限时，锥形橡胶圈 23将第一活塞下体12上的阻尼孔完全打开。

如图1和图2所示，所述红外位移传感器3固定在车架上，位于电机控制总成的前端，正对着踏板空心导杆1上的刻度槽2；所述电机控制总成安装在液压缸总成前端，电机控制总成中的滚轮4与阻尼孔调节机构的压块 20垂直接触；所述液压缸总成固定安装在车架上；所述阻尼孔调节机构安装在液压缸总成的踏板空心导杆1以及第一活塞上体11和第一活塞下体12 中。

所述红外位移传感器3固定安装在车架上，正对刻度槽2，两者之间垂直距离在5mm左右。

本实用新型工作原理如下：

在踏板不工作的初始状态时，踏板空心导杆1在导杆复位弹簧27的作用下处于初始工作位置，第一活塞上体11与上盖密封圈19相接触，滚轮4 向下压紧压块20，压块20使弹性填充物26处于压缩状态，推杆22斜面在压块20的作用下向右移至最大限度，复位弹簧25处于压缩状态，锥形橡胶圈23处于挤压状态，其边缘将第一活塞下体12的阻尼孔13完全堵住。第二活塞14受到初始液压压力，给第二活塞弹簧15一定的预紧力。

当驾驶员刚踩下制动踏板，踏板空心导杆1向右运动，滚轮4在压块 20上滚动，导杆复位弹簧27受到导杆定位挡板和液压缸上盖9的挤压后开始压缩，第一活塞上体11、第一活塞下体12开始向右移动，液压缸右腔受到压缩，压强增大，第二活塞14在液压压力的作用下开始向右压缩第二活塞弹簧15，驾驶员在踩下制动踏板时便先感受到导杆复位弹簧27和第二活塞弹簧15所提供的反力。同时红外位移传感器3通过对刻度槽2的检测得知踏板位移的精确量，并将位移信号传递给车辆的电子控制单元，电子控制单元再根据先前设置的控制策略，对电机8的转角进行控制。电机8在收到电子控制单元的控制信号后，电机8通过键A6带动齿轮7转动一定角度，齿条5在齿轮7的带动下向上移动，固定在齿条5末端的滚轮4向上移动，压块20在弹性填充物26的作用下向上移动，继续与滚轮4保持垂直接触，推杆22在复位弹簧25的作用下，向左移动，从而减小锥形橡胶圈23的挤压状态，锥形橡胶圈23与第一活塞下体12内壁的接触面积减小，从而增大了阻尼孔13的开度面积，当第一活塞上体11、第一活塞下体12向右移动使油液也从阻尼孔13中流过，产生阻尼力，从而通过调整阻尼孔13流通面积的大小，可以对驾驶员所感受到的踏板反力进行调节。

当驾驶员踩下踏板后保持不动时，红外位移传感器3将踏板空心导杆1 瞬时位移为零的信号传递给电子控制单元，电子控制单元再控制电机8回到初始位置，从而带动齿轮7转动，齿条5和滚轮4下移，滚轮4带动压块 20向下移动，并压缩弹性填充物26，推杆22受到压块20的作用向右移动，复位弹簧25受到压缩，锥形橡胶圈23在推杆22的作用下与第一活塞下体12内壁接触面积增大，锥形橡胶圈23的边缘将第一活塞下体阻尼孔 13堵住，从而此时驾驶员所感受到的踏板反力只由导杆复位弹簧27和第二活塞弹簧15所提供。

当驾驶员松开制动踏板，踏板空心导杆1在导杆复位弹簧27的作用下向左运动，红外位移传感器3将信号传递给电子控制单元，电子控制单元控制电机8的转动，与之前所述的过程一样，滚轮4和压块20上移，推杆22 左移，锥形橡胶圈23挤压程度减小，与第一活塞下体12内壁接触面积减小，阻尼孔13开度变为最大。第一活塞上体11、第一活塞下体12在踏板空心导杆1的带动下向左移动，由于阻尼孔13此时开度最大，从而阻尼力最小，使踏板能快速回弹，满足驾驶员的需求。

Claims (10)

1.一种踏板感觉可调的制动踏板模拟器，其特征在于，包括红外位移传感器(3)、电机控制总成、液压缸总成和阻尼孔调节机构；所述电机控制总成包括电机(8)和滚轮(4)；

所述液压缸总成包括踏板空心导杆(1)和液压缸，液压缸内从一端至另一端依次设置有第一活塞上体(11)、第一活塞下体(12)和第二活塞(14)；第一活塞上体(11)和第一活塞下体(12)固定连接，两者之间形成腔体；第一活塞上体(11)和第一活塞下体(12)上均开有阻尼孔(13)；踏板空心导杆(1)一端穿过液压缸与第一活塞上体(11)连接，中部设置有孔槽，另一端设置有刻度槽(2)；

所述阻尼孔调节机构包括压块(20)、推杆(22)和锥形橡胶圈(23)；压块(20)安装在踏板空心导杆(1)的孔槽内，压块(20)从孔槽中露出的部分与滚轮(4)垂直接触连接，压块(20)位于孔槽内的部分周围填充有弹性填充物(26)；推杆(22)安装在踏板空心导杆(1)内部，一端与压块(20)的一端接触连接，另一端穿过第一活塞上体(11)；推杆(22)中部设有定位挡板，定位挡板与第一活塞上体(11)之间设置有复位弹簧(25)；锥形橡胶圈(23)安装在第一活塞上体(11)和第一活塞下体(12)之间的腔体中，且小头端与推杆(22)一端连接，大头端与第一活塞下体(12)内壁相接触；

所述红外位移传感器(3)用于检测踏板空心导杆(1)的位移量并传给车辆的电子控制单元，车辆的电子控制单元根据位移量通过电机(8)控制滚轮(4)沿踏板空心导杆(1)径向移动，进而使推杆(22)沿踏板空心导杆(1)轴向移动，通过锥形橡胶圈(23)调节第一活塞下体(12)上的阻尼孔的开度面积。

2.根据权利要求1所述的踏板感觉可调的制动踏板模拟器，其特征在于，所述第二活塞(14)与相应的液压缸一端之间设置有第二活塞弹簧(15)；踏板空心导杆(1)上设置有导杆定位挡板和导杆复位弹簧(27)；导杆复位弹簧(27)一端与导杆定位挡板连接，一端与液压缸连接。

3.根据权利要求2所述的踏板感觉可调的制动踏板模拟器，其特征在于，所述导杆定位挡板和导杆复位弹簧(27)位于孔槽与液压缸之间。

4.根据权利要求1所述的踏板感觉可调的制动踏板模拟器，其特征在于，所述电机控制总成还包括齿轮(7)和齿条(5)，电机(8)的输出轴通过键(6)与齿轮(7)啮合连接，齿轮(7)与齿条(5)啮合连接，齿条(5)的末端与滚轮(4)连接。

5.根据权利要求1所述的踏板感觉可调的制动踏板模拟器，其特征在于，所述液压缸包括液压缸上盖(9)、缸体(10)、液压缸下盖(16)和上盖密封圈(19)；液压缸上盖(9)安装在缸体(10)的一端，液压缸下盖(16)安装在缸体(10)的另一端，上盖密封圈(19)安装在液压缸上盖(9)和缸体(10)的接触处。

6.根据权利要求1所述的踏板感觉可调的制动踏板模拟器，其特征在于，所述第一活塞上体(11)外周表面与液压缸之间通过第一活塞密封环(18)密封连接，第二活塞(14)的外周表面与液压缸之间通过第二活塞密封环(17)密封连接。

7.根据权利要求1所述的踏板感觉可调的制动踏板模拟器，其特征在于，所述第一活塞上体(11)和第一活塞下体(12)上均开有多个阻尼孔(13)，多个阻尼孔(13)位于同一圆周上，且第一活塞上体(11)和第一活塞下体(12)上的阻尼孔(13)一一对应设置。

8.根据权利要求1所述的踏板感觉可调的制动踏板模拟器，其特征在于，所述推杆(22)通过直线轴承(21)安装在踏板空心导杆(1)内部。

9.根据权利要求1所述的踏板感觉可调的制动踏板模拟器，其特征在于，所述推杆(22)与压块(20)接触连接的一端为斜面。

10.根据权利要求1所述的踏板感觉可调的制动踏板模拟器，其特征在于，所述复位弹簧(25)与第一活塞上体(11)之间设置有密封圈(24)。

Images