一种可调式阻尼踏板感觉模拟器及其汽车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，具体涉及一种可调式阻尼踏板感觉模拟器及其汽车制动踏板机构。

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。上述实用新型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可调式阻尼踏板感觉模拟器及其汽车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，本发明提供了一种可调式阻尼踏板感觉模拟器及其汽车制动踏板机构。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种可调式阻尼踏板感觉模拟器，包括：

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；

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；

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；

制动推杆，其活动设置于第一壳体内且与第一弹性组件连接；

驱动连接机构，其设置于第二壳体的外侧且移动设置于侧通孔内；

应急开关，其设置于后端盖板上且位于第三弹性组件的中心位置，应急开关为机械触点式开关，应急开关为常开状态。

本发明相较于现有技术，依次采用第二弹性组件、第一弹性组件、第三弹性组件分别为主作用的模拟方式，可有效模拟制动踏板机构的操纵感觉，通过液压油流通截面和流动阻尼的调节可实现制动工作特性曲线的调节；结构紧凑，操作方便，响应迅速，制动感觉可调，提高了制动的稳定性、舒适性和安全性。

作为优选的方案，上述的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。

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。

上述的第二弹性组件包括第二弹簧和活塞，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。

上述的驱动连接机构包括驱动电机、丝杆、螺母和调节柱塞，驱动电机设置于第二壳体的外侧且其输出端与丝杆连接，螺母套设于丝杆上且与丝杆螺纹连接，调节柱塞设置于螺母的轴向端面上并移动设置于侧通孔内。

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，驱动电机动作带动丝杆转动，使得螺母向侧通孔内侧移动，从而带动调节柱塞移动，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，本发明提供一种汽车制动踏板机构，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以带动踏板转轴绕其与第一安装部的连接点转动；

可调式阻尼踏板感觉模拟器，可调式阻尼踏板感觉模拟器设置于第二安装部上，制动推杆还与踏板转轴活动连接；

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。

采用上述优选的方案，感应传感器可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；踏板位移传感器可提高制动系统的控制精度和容错能力。

同时，安装支架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。

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为本发明的可调式阻尼踏板感觉模拟器的结构示意图。

图2为本发明的汽车制动踏板机构的结构示意图。

图3为本发明的踏板位移传感器的结构示意图。

图4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2所示，在本发明的其中一种实施方式中提供一种可调式阻尼踏板感觉模拟器，包括：

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12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；

连接机构7，包括设置于第一壳体12下方的第二壳体20，第二壳体20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21的轴向腔体相连通，第二壳体20的侧端面上还设有与中心圆孔相连通的侧通孔；

第二踏板感觉模拟机构8，包括第三壳体21和第二弹性组件，第三壳体21的轴向一端设有底部端盖，第三壳体21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21的轴向腔体内且在初始状态时具有一定的预紧度；

制动推杆3，其活动设置于第一壳体12内且与第一弹性组件连接；

驱动连接机构，其设置于第二壳体20的外侧且移动设置于侧通孔内；

第一壳体12、第二壳体20和第三壳体21之间相连通的空间内填充有液压油；

应急开关18，其设置于后端盖板上且位于第三弹性组件的中心位置，应急开关为机械触点式开关，应急开关为常开状态。

本实施方式相较于现有技术，依次采用第二弹性组件、第一弹性组件、第三弹性组件分别为主作用的模拟方式，可有效模拟制动踏板机构的操纵感觉，通过液压油流通截面和流动阻尼的调节可实现制动工作特性曲线的调节；结构紧凑，操作方便，响应迅速，制动感觉可调，提高了制动的稳定性、舒适性和安全性。

如图1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，应急推杆16上设有圆盘状结构。

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。

上述的第二弹性组件包括第二弹簧23和活塞22，活塞22沿第三壳体21的轴向移动设置于第三壳体21的轴向腔体内，第二弹簧23设置于活塞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。

上述的驱动连接机构包括驱动电机9、丝杆25、螺母24和调节柱塞19，驱动电机9设置于第二壳体20的外侧且其输出端与丝杆25连接，螺母24套设于丝杆25上且与丝杆25螺纹连接，调节柱塞19设置于螺母24的轴向端面上并移动设置于侧通孔内。

采用上述有限的方案，第一壳体12、第二壳体20和第三壳体21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，主要由第二弹簧23模拟中小强度的制动感觉。

在大强度制动时，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，驱动电机9动作带动丝杆25转动，使得螺母24向侧通孔内侧移动，从而带动调节柱塞19移动，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。在驾驶室内仪表板上的适当位置设置有制动感觉调节装置，包括“增加”和“减小”两个基本按钮。按下“增加”按钮时，驱动电机9正向转动，通过丝杆25带动螺母24向侧通孔内侧移动，使得调节柱塞19向侧通孔内侧移动，增加制动踏板力；按下“减小”按钮时，驱动电机7反向转动，通过丝杆25带动螺母24向侧通孔外侧移动，使得调节柱塞19向侧通孔外侧移动，减小制动踏板力。驾驶员可以根据自己的个人喜好习惯，自主改变踏板感觉模拟器的工作特性曲线。而且，制动系统的存储机构具有不同驾驶员调节数据的记忆功能，不同驾驶员可通过记忆功能，一键恢复自己上次所设定工作特性曲线。

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，本发明提供一种汽车制动踏板机构，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以带动踏板转轴绕其与第一安装部的连接点转动；

可调式阻尼踏板感觉模拟器，可调式阻尼踏板感觉模拟器设置于第二安装部上，制动推杆还与踏板转轴活动连接；

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。

采用上述优选的方案，感应传感器可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；踏板位移传感器可提高制动系统的控制精度和容错能力。

其中，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。

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。

如图3至图4所示，双可变阻式角位移传感器包括感应器壳体、感应转轴26、第一滑块27、第一滑片28、第二滑块30和第二滑片29，感应器壳体设置于第一安装部上，第一滑片28、第二滑片29为弧形结构且二者的弧度一致，第一滑片28和第二滑片29固定设置于感应器壳体内，感应转轴26的长度方向的一端与踏板转轴的顶端固定连接，第一滑块27、第二滑块30设置于感应转轴26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27移动设置于第一滑片28上，第二滑块30移动设置于第二滑片29上。

采用上述优选的方案，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时，感应转轴随着踏板转轴转动，第一滑块27、第二滑块30分别在第一滑片28、第二滑片29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。