一种制动感觉旋转滑阀式可调阻尼制动踏板机构的制作方法

本发明属于车辆制动设备技术领域，具体涉及一种制动感觉旋转滑阀式可调阻尼制动踏板机构。

背景技术：

制动系统是汽车底盘的重要组成部分之一，直接关系到汽车综合性能及生命财产安全。虽然传统液压式、气压式制动系统能够满足现有制动法规的各项要求，但是存在着管道布置复杂、依靠真空助力装置、制动响应速度较慢、制动力矩不可主动调节及难于与其他系统集成控制等不足之处，不适合汽车尤其是电动汽车底盘集成化控制的发展要求。

电控制动系统现实了制动踏板机构与制动执行机构的解耦，主要有电子液压制动系统(ehb)与电子机械制动系统(emb)两种，取消了制动踏板机构与制动执行机构之间的直接连接，以电线为信息传递媒介，电子控制单元根据相关传感器信号识别制动意图，控制制动执行机构动作，实现对各个车轮制动力的控制，具有不依赖真空助力装置、动态响应迅速、易于集成控制等优点，弥补了传统制动系统结构原理上的不足。

由于制动踏板机构与制动执行机构实现了解耦，使得电控制动系统的制动踏板不再依赖于传统的真空助力装置，制动踏板结构与驾驶员制动感觉等都会发生较大变化，因此需要对汽车解耦分布式制动系统制动踏板机构进行全新设计。目前，在已有可查询的汽车制动系统制动踏板机构相关信息中，与本发明最相关的技术是授权公告号为cn101982356b的发明专利——汽车制动踏板机构及其踏板感觉模拟器和授权公告号为cn201989768u的实用新型专利——一种汽车线控制动系统的制动踏板装置。上述发明采用踏板位移传感器识别驾驶员的制动意图，利用磁流变液可变阻尼特性动态调节制动踏板阻尼力，提高了制动踏板感觉和汽车制动性能。上述发明采用压电式踏板压力传感器与踏板线性位移传感器共同识别驾驶员的制动意图，踏板感觉模拟功能部分采用双弹簧机构，在中小强度制动时，只有外侧弹簧起作用；在高强度或紧急制动时，内、外侧弹簧同时参与工作。但是，上述发明中磁流变液式踏板感觉模拟器与上述发明中压电式踏板压力传感器等，都存在结构复杂、控制繁琐、成本较高及实现困难等问题，且两者都没有考虑制动意图预识别和应急制动功能。至目前为止，具有制动意图预识别和应急制动功能的制动感觉压电式可调阻尼制动踏板机构还鲜有提及。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种制动感觉旋转滑阀式可调阻尼制动踏板机构。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种制动感觉压电式可调阻尼制动踏板机构，包括：

安装支架，包括相连的第一安装部和第二安装部，第二安装部位于第一安装部的下方；

制动踏板，包括踏板本体和踏板转轴，踏板转轴的顶端转动设置于第一安装部上，踏板本体设置于踏板转轴的底端用于带动踏板转轴绕其与第一安装部的连接点转动；

踏板感觉模拟器，包括第一踏板感觉模拟机构、连接机构、第二踏板感觉模拟机构和制动推杆，第一踏板感觉模拟机构设置于第二安装部上，制动推杆分别与第一踏板感觉模拟机构、踏板转轴活动连接，第二踏板感觉模拟机构设置于第一踏板感觉模拟机构的下方，连接机构设置于第一踏板感觉模拟机构和第二踏板感觉模拟机构之间且三者之间相连通的空间内设有液压油，第一踏板感觉模拟机构内设有应急开关；

旋转滑阀装置，其设置于连接机构一侧，用于改变液压油的流通截面来调节踏板感觉模拟器的制动工作特性曲线；

感应传感器，其设置于踏板本体上，用于预先感知驾驶员的制动意图；

踏板位移传感器，其设置于第一安装部上且与踏板转轴的顶端连接，用于准确识别驾驶员的制动意图。

本发明相较于现有技术，感应传感器用于预先感知驾驶员的制动意图，踏板位移传感器用于准确识别驾驶员的制动意图，压电元件驱动机构通过调节液压油流通截面和流动阻尼调节制动工作特性曲线，结构紧凑合理，操作方便快速，制动感觉可调，可有效模拟制动感觉，提高了制动的稳定性、舒适性和安全性，且具有预识别制动意图和应急制动功能。

作为优选的方案，上述的第一踏板感觉模拟机构包括第一壳体、第一弹性组件和第三弹性组件，第一壳体的轴向两端分别设有前端盖板和后端盖板，第一弹性组件密封且移动地设置于第一壳体的轴向腔体内且在初始状态时紧靠于前端盖板上，第三弹性组件设置于后端盖板上；第一弹性组件包括第一弹簧座圈、第二弹簧座圈、第一弹簧、密封圈和应急推杆，第一弹簧座圈、第二弹簧座圈沿第一壳体轴向由其前端向后端依次设置于第一壳体的轴向腔体内，第一弹簧设置于第一弹簧座圈和第二弹簧座圈上，密封圈套设于第二弹簧座圈上，应急推杆设置于第二弹簧座圈上，制动推杆活动设置于第一壳体内且与第一弹簧座圈连接。

上述的第三弹性组件为弹性元件，弹性元件由弹性塑料制作而成，弹性元件为圆柱结构，弹性元件设置于后端盖板上，应急开关设置于后端盖板上且位于弹性元件的中心位置。

上述的连接机构包括设置于第一壳体下方的第二壳体，第二壳体的上端面和下端面的中间位置设有中心圆孔，中心圆孔分别与第一壳体、第三壳体的轴向腔体相连通，第二壳体的侧端面上还设有与中心圆孔相连通的侧通孔。

上述的第二踏板感觉模拟机构包括第三壳体和第二弹性组件，第三壳体的轴向一端设有底部端盖，第三壳体的轴心与第一壳体的轴心相互垂直，第二弹性组件密封且移动地设置于第三壳体的轴向腔体内且在初始状态时具有一定的预紧度，第一壳体、第二壳体和第三壳体之间相连通的空间内填充有液压油；第二弹性组件包括第二弹簧和第一活塞，第一活塞沿第三壳体的轴向移动设置于第三壳体的轴向腔体内，第二弹簧设置于第一活塞和底部端盖之间，第一弹簧的刚度系数大于第二弹簧的刚度系数。

采用上述有限的方案，第一壳体、第二壳体和第三壳体之间相连通的空间内填充有液压油，使得第一弹簧和第二弹簧在初始状态时具有一定的预紧度，并使第一弹簧座圈紧靠于前端盖板上。在中小强度制动时，主要由第二弹簧模拟中小强度的制动感觉；在大强度制动时，第二弹簧已被压缩至极限附近，主要由第一弹簧模拟大强度的制动感觉；在紧急制动时，旋转滑阀装置减小液压油的流通截面，从而适当增加制动踏板阻力，主动调节制动感觉，满足紧急制动时的需求。当制动系统出现问题时，制动推杆推动到底，弹性元件受压变形较大，使得应急开关闭合，可启动备用制动功能。

作为优选的方案，旋转滑阀装置主要由永久磁铁、电枢、旋转滑阀、螺旋回位弹簧、滑阀滑片及滑阀电刷组成；旋转滑阀与电枢固定连接，其随着电枢一起转动；初始时，旋转滑阀在螺旋回位弹簧的作用下处于全开状态；永久磁铁固定在旋转滑阀装置壳体上，在其内部形成磁场；电枢位于永久磁场中，电枢的铁芯上绕有两组反向的电磁线圈l1与电磁线圈l2；电磁线圈l1通电时，电枢带动旋转滑阀顺时针偏转；电磁线圈l2通电时，电枢带动旋转滑阀逆时针偏转；制动系统控制单元根据制动工况采用占空比控制方式控制电磁线圈l1与电磁线圈l2的导通与截止，进而控制电枢及旋转滑阀的偏转角；

作为优选的方案，上述的旋转滑阀由滑阀旋转轴与滑阀叶片构成；滑阀旋转轴位于侧圆孔内，且通过密封圈与侧圆孔活动连接；滑阀叶片位于中心圆孔内，且与滑阀旋转轴固定连接。优选的，滑阀叶片呈1/4圆弧叶片型。

采用上述优选的方案，在紧急制动时，制动系统控制单元可以控制旋转滑阀装置工作，通过电枢带动滑阀旋转轴与滑阀叶片转动，减小内部液压油的流通截面，从而适当增加制动踏板阻力，主动调节制动感觉，满足紧急制动时的需求。当制动系统出现问题时，可将制动踏板踩到底，弹性元件受压变形较大，使得应急开关闭合，可启动备用制动功能。

另外，上述的感应传感器为红外感应式传感器或超声波式传感器，踏板位移传感器为双可变阻式角位移传感器或霍尔式角位移传感器。双可变阻式角位移传感器包括感应器壳体、感应转轴、第一滑块、第一滑片、第二滑块和第二滑片，感应器壳体设置于第一安装部上，第一滑片、第二滑片为弧形结构且二者的弧度一致，第一滑片和第二滑片固定设置于感应器壳体内，感应转轴的长度方向的一端与踏板转轴的顶端固定连接，第一滑块、第二滑块设置于感应转轴的长度方向的另一端且二者之间设置有设定间隔，第一滑块移动设置于第一滑片上，第二滑块移动设置于第二滑片上。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的踏板感觉模拟器的结构示意图。

图3为本发明的旋转滑阀装置的结构示意图。

图4为本发明的旋转滑阀装置的原理示意图

图5为本发明的踏板位移传感器的结构示意图。

图6为本发明的踏板位移传感器的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

为了达到本发明的目的，如图1至图6所示，在本发明的其中一种实施方式中提供一种制动感觉旋转滑阀式可调阻尼制动踏板机构，包括：

安装支架4，包括相连的第一安装部和第二安装部，第二安装部位于第一安装部的下方；

制动踏板1，包括踏板本体和踏板转轴，踏板转轴的顶端转动设置于第一安装部上，踏板本体设置于踏板转轴的底端用于带动踏板转轴绕其与第一安装部的连接点转动；

踏板感觉模拟器，包括第一踏板感觉模拟机构6、连接机构7、第二踏板感觉模拟机构8和制动推杆3，第一踏板感觉模拟机构6设置于第二安装部上，制动推杆3分别与第一踏板感觉模拟机构6、踏板转轴活动连接，第二踏板感觉模拟机构8设置于第一踏板感觉模拟机构6的下方，连接机构7设置于第一踏板感觉模拟机构6和第二踏板感觉模拟机构8之间且三者之间相连通的空间内设有液压油，第一踏板感觉模拟机构6内设有应急开关18，应急开关为机械触点式开关，应急开关为常开状态；

旋转滑阀装置9，其设置于连接机构7一侧，用于调节液压油的流通截面来调节踏板感觉模拟器的制动工作特性曲线；

感应传感器2，其设置于踏板本体上，用于预先感知驾驶员的制动意图；

踏板位移传感器5，其设置于第一安装部上且与踏板转轴的顶端连接，用于准确识别驾驶员的制动意图。

本实施方式相较于现有技术，感应传感器2用于预先感知驾驶员的制动意图，踏板位移传感器5用于准确识别驾驶员的制动意图，旋转滑阀装置9通过调节液压油流通截面和流动阻尼，调节制动工作特性曲线。该机构结构紧凑合理，操作方便快速，制动感觉可调，可有效模拟制动感觉，提高了制动的稳定性、舒适性和安全性，且具有预识别制动意图和应急制动功能。

同时，安装支架4是整个制动踏板机构的安装基础，通过螺栓、螺母与车身、车架固定连接，安装支架采用l型结构。

如图2所示，为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，上述的第一踏板感觉模拟机构6包括第一壳体12、第一弹性组件和第三弹性组件，第一壳体12的轴向两端分别设有前端盖板10和后端盖板，第一弹性组件密封且移动地设置于第一壳体的轴向腔体内且在初始状态时紧靠于前端盖板10上，第三弹性组件设置于后端盖板上；第一弹性组件包括第一弹簧座圈11、第二弹簧座圈15、第一弹簧13、密封圈14和应急推杆16，第一弹簧座圈11、第二弹簧座圈15沿第一壳体12轴向由其前端向后端依次设置于第一壳体12的轴向腔体内，第一弹簧13设置于第一弹簧座圈11和第二弹簧座圈15上，密封圈14套设于第二弹簧座圈15上，应急推杆16设置于第二弹簧座圈15上，制动推杆3活动设置于第一壳体12内且与第一弹簧座圈11连接。

上述的第三弹性组件为弹性元件17，弹性元件17由弹性塑料制作而成，弹性元件17为圆柱结构，弹性元件17设置于后端盖板上，应急开关18设置于后端盖板上且位于弹性元件17的中心位置。

上述的连接机构7包括设置于第一壳体12下方的第二壳体19，第二壳体19的上端面和下端面的中间位置设有中心圆孔，中心圆孔分别与第一壳体12、第三壳体24的轴向腔体相连通，第二壳体19的侧端面上还设有与中心圆孔相连通的侧通孔。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，如图3所示，旋转滑阀装置9主要由永久磁铁、电枢、旋转滑阀、螺旋回位弹簧、滑阀滑片25及滑阀电刷26组成；旋转滑阀与电枢固定连接，其随着电枢一起转动；初始时，旋转滑阀在螺旋回位弹簧的作用下处于全开状态，永久磁铁固定在旋转滑阀装置壳体上，在其内部形成磁场，电枢位于永久磁场中，电枢的铁芯上绕有两组反向的电磁线圈l1与电磁线圈l2；电磁线圈l1通电时，电枢带动旋转滑阀顺时针偏转；电磁线圈l2通电时，电枢带动旋转滑阀逆时针偏转；制动系统控制单元可以根据制动工况采用占空比控制方式控制电磁线圈l1与电磁线圈l2的导通与截止，进而控制电枢及旋转滑阀的偏转角，以此调节中心圆孔的液体流动截面及流动阻尼。

上述的旋转滑阀由滑阀旋转轴20与滑阀叶片21构成；滑阀旋转轴20位于侧圆孔内，且通过密封圈与侧圆孔活动连接；滑阀叶片21位于中心圆孔内，且与滑阀旋转轴20固定连接；优选的，滑阀叶片21呈1/4圆弧叶片型。可见，旋转滑阀装置9通过滑阀旋转轴20可以带动滑阀叶片21转动，从而调节中心圆孔的液体流动截面及流动阻尼。

上述的第二踏板感觉模拟机构包括第三壳体24和第二弹性组件，第三壳体24的轴向一端设有底部端盖，第三壳体24的轴心与第一壳体12的轴心相互垂直，第二弹性组件密封且移动地设置于第三壳体24的轴向腔体内且在初始状态时具有一定的预紧度，第一壳体12、第二壳体19和第三壳体24之间相连通的空间内填充有液压油；第二弹性组件包括第二弹簧23和第一活塞22，第一活塞22沿第三壳体24的轴向移动设置于第三壳体24的轴向腔体内，第二弹簧23设置于第一活塞22和底部端盖之间，第一弹簧13的刚度系数大于第二弹簧23的刚度系数。

采用上述有限的方案，第一壳体12、第二壳体19和第三壳体24之间相连通的空间内填充有液压油，使得第一弹簧13和第二弹簧23在初始状态时具有一定的预紧度，并使第一弹簧座圈11紧靠于前端盖板10上。

在中小强度制动时，踏板力随着踏板位移变化缓慢，主要由第二弹簧23模拟中小强度的制动感觉，制动减速度变化平稳。

在大强度制动时，踏板力随着踏板位移变化较快，第二弹簧23已被压缩至极限附近，主要由第一弹簧13模拟大强度的制动感觉。

在紧急制动时，制动系统控制单元通过旋转滑阀装置9主动减小液压油的流通截面，从而适当增加制动踏板阻力，主动调节制动感觉，满足紧急制动时的需求。

当制动系统出现问题时，制动推杆3推动到底，弹性元件受压变形较大，使得应急开关18闭合，提供应急制动信号并根据汽车实际运行情况启动备用制动功能。若应急开关18常开，而制动减速度与制动需求一致，则无需启动备用制动功能；若应急开关18闭合，而制动减速度与制动需求偏差较大，则启用备用制动功能，实施汽车应急制动，从而提高汽车行驶安全性能。另外，还需要及时通过故障指示灯与声音报警，提醒驾驶员注意。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，上述的感应传感器2为红外感应式传感器或超声波式传感器，具体的可根据实际情况选择。

采用上述优选的方案，在汽车制动时，当驾驶员将右脚移至制动踏板上方时，感应传感器2即可在驾驶员实施实际制动之前预先感知驾驶员的制动意图，为制动力矩实施及制动力分配提供预留时间，从而缩短制动相应时间，提高提车综合制动性能。感应传感器2在检测范围内通过感应传感器2产生信号与踏板位移传感器5产生信号之间的时间差值，可预先判断本次制动的紧急程度。不同的紧急程度，制动执行机构采用不同的控制策略，例如紧急制动时，制动执行机构应增大制动力矩随踏板位移变化的增加速度，使得汽车能够快速停车，而提高制动安全性能。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，上述的踏板位移传感器5为双可变阻式角位移传感器或霍尔式角位移传感器。本发明以双可变电阻式为例。

如图5所示，双可变阻式角位移传感器包括感应器壳体、感应转轴27、第一滑块28、第一滑片29、第二滑块31和第二滑片30，感应器壳体设置于第一安装部上，第一滑片29、第二滑片30为弧形结构且二者的弧度一致，第一滑片29和第二滑片30固定设置于感应器壳体内，感应转轴27的长度方向的一端与踏板转轴固定连接，第一滑块28、第二滑块31置于感应转轴的长度方向的另一端且二者之间设置有设定间隔，第一滑块28移动设置于第一滑片29上，第二滑块31移动设置于第二滑片30上。

如图6所示，两个滑片与两个滑块分别结合，构成两个滑动变阻器g101、g102。当驾驶员踩动制动踏板1时，感应转轴随着踏板转轴转动，第一滑块28、第二滑块31分别在第一滑片29、第二滑片30上滑动，输出踏板位移及位移变化率信息，用于判断驾驶员的制动意图。两个滑动变阻器配合工作，可提高制动系统的控制精度和容错能力。如果其中一个出现故障，可根据另一个信号继续工作，并及时报警提醒驾驶员尽快修复。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。