电动助力踏板装置和车辆的制作方法

本公开涉及车辆制造技术领域，具体地，涉及一种电动助力踏板装置和使用该电动助力踏板装置的车辆。

背景技术：

踏板装置是车辆的关键机构之一，为了使踏板装置操控便捷、舒适性高，通常踏板装置中都装有踏板助力装置。传统燃油汽车中的踏板助力装置为真空助力装置，发动机工作时，由于真空助力器与进气管相连，进气管产生的进气负压将在真空助力器的膜片上产生空气气压，该压力传导至踏板上便可实现对踏板的助力。然而，纯电动汽车中没有发动机，无法产生真空助力器工作时所需的负压，因此，为使真空助力器能正常工作，需在电动汽车中额外配置真空泵和相应的储气罐、气路、真空检测、真空泵控制装置等装置。这样不仅可靠性不高，还会导致汽车制造成本的增加，同时真空泵容易漏油，造成环境污染。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种电动助力踏板装置和使用该电动助力踏板装置的车辆，该电动助力踏板装置结构简单可靠，制造成本低，无需在车辆中额外配置真空泵等装置便能实现对踏板的助力。

为了实现上述目的，本公开提供一种电动助力踏板装置，包括踏板、踏板臂、安装支架、转轴、助力电机、以及传动机构，所述踏板臂的一端与所述踏板连接，另一端通过所述转轴安装在所述安装支架上，所述助力电机通过所述传动机构与所述转轴相连。

可选地，所述电动助力踏板装置还包括单向离合器，所述传动机构通过所述单向离合器与所述转轴相连。

可选地，所述传动机构为蜗轮蜗杆机构，所述蜗轮蜗杆机构中的蜗杆与所述助力电机连接，所述蜗轮蜗杆机构中的蜗轮与所述单向离合器的外圈连接，所述单向离合器的内圈与所述转轴连接。

可选地，所述电动助力踏板装置还包括检测装置和控制器，所述检测装置用于检测所述踏板和/或所述踏板臂的受力信息，所述控制器用于根据所述检测装置检测到的受力信息控制所述助力电机工作。

可选地，所述检测装置为力矩传感器，所述力矩传感器设置在所述转轴上。

可选地，所述控制器安装在所述安装支架上。

可选地，所述助力电机通过电机支架安装在所述安装支架上。

可选地，所述电动助力踏板装置还包括踏板复位弹簧，所述踏板复位弹簧套设在所述转轴上，所述踏板复位弹簧具有第一扭臂和第二扭臂，所述第一扭臂与所述安装支架相连，所述第二扭臂与所述踏板臂相连。

可选地，所述踏板为制动踏板。

通过上述技术方案，助力电机能将电能转化为机械能，机械能通过传动机构直接施加在转轴上，且传动机构驱动转轴转动的方向与转轴本身转动的方向保持一致，从而完成对转轴转动的助力，也就是对与转轴相连的踏板的助力，实现了辅助驾驶员踩踏踏板、辅助踏板复位、提高驾驶舒适性和驾驶体验感的目的。

根据本公开的另一方面，提供一种车辆，包括上述的电动助力踏板装置，所述电动助力踏板装置的安装支架安装在车身上，所述电动助力踏板装置的助力电机和所述电动助力踏板装置的传动机构均位于所述车辆的乘员舱内。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开示例性实施方式提供的电动助力踏板装置的立体结构示意图；

图2是本公开示例性实施方式提供的电动助力踏板装置的爆炸示意图。

附图标记说明

1 踏板 2 踏板臂

3 安装支架 4 转轴

5 助力电机 6 单向离合器

7 蜗轮蜗杆机构 71 蜗杆

72 蜗轮 8 控制器

9 力矩传感器 100 踏板复位弹簧

101 第一扭臂 102 第二扭臂

110 电机支架

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

如图1和图2所示，本公开提供一种电动助力踏板装置，包括踏板1、踏板臂2、安装支架3、转轴4、助力电机5、以及传动机构，踏板臂2的一端与踏板1连接，另一端通过转轴4安装在安装支架3上。转轴4的两端可以通过轴承与安装支架3连接，以使转轴4能相对于安装支架3转动，安装支架3用于与车身连接，以将踏板1、踏板臂2安装在车辆的乘员舱内。当驾驶员踩踏踏板1时，踏板1会向踏板臂2施加一个作用力，使踏板臂2带动转轴4一起转动。在本公开中，上述助力电机5通过传动机构与转轴4相连，这样，一旦转轴4开始转动，助力电机5便会启动并通过传动机构将扭矩传递至转轴4以辅助转轴4转动，也就是说，助力电机5通过传动机构向转轴4施加的扭矩的方向与转轴4转动时的扭矩方向一致，从而实现对踏板1的助力。

通过上述技术方案，助力电机5能将电能转化为机械能，机械能通过传动机构直接施加在转轴4上，且传动机构驱动转轴4转动的方向与转轴4本身转动的方向保持一致，从而完成对转轴4转动的助力，也就是对与转轴4相连的踏板1的助力，实现了辅助驾驶员踩踏踏板1、提高驾驶舒适性和驾驶体验感的目的。

进一步地，如图1所示，电动助力踏板装置还包括单向离合器6，传动机构通过单向离合器6与转轴4相连。单向离合器6为本领域技术人员所熟知，在此对其结构及具体工作原理不再详述，但是由于其应用场景的特殊性，本公开提供的电动助力踏板装置中使用的单向离合器6的优点在于：单向离合器6仅能沿单一方向传递机械能，也就是说，传动机构仅能通过单向离合器6向转轴4传递扭矩，而转轴4无法通过单向离合器6向传动机构传递扭矩。这样，当助力电机5失效时，助力电机5和传动机构将停止运转，使本公开提供的电动助力踏板装置失去对踏板1的助力作用，但此时，助力电机5和传动机构并不会对转轴4的转动产生阻力，因为转轴4无法通过单向离合器6向传动机构传递扭矩并带动传动机构转动，因此，即使助力电机5和传动机构失效，传动机构也不会增加驾驶员踩踏踏板1的作用力，从而影响驾驶员踩踏踏板1。也就是说，当助力电机5失效时，传动机构通过单向离合器6在转轴4上空转，转轴4相对于传动机构转动，此时的单向离合器6相当于轴承。因此，通过在传动机构和转轴4之间的扭矩传递路径上增设单向离合器6，可以大大提高本公开提供的电动助力踏板装置的可靠性，防止在助力电机5和传动机构失效时，传动机构阻碍驾驶员踩踏踏板1，影响转轴4的转动。

进一步地，在本公开提供的示例性实施方式中，上述传动机构为蜗轮蜗杆机构7，蜗轮蜗杆机构7中的蜗杆71与助力电机5连接，具体地，蜗杆71与助力电机5的输出轴花键连接，蜗轮蜗杆机构7中的蜗轮72与单向离合器6的外圈连接，单向离合器6的内圈与转轴4连接。由于蜗杆71的轴线与蜗轮72的轴线垂直，采用蜗轮蜗杆机构7来驱动转轴4运动可以节省传动机构的安装空间，使本公开提供的电动助力踏板装置结构更为紧凑。作为一种可选的实施方式，蜗杆71可以为单头蜗杆71，即蜗杆71上只有一条螺旋线，这样当蜗杆71旋转一周时，蜗轮72对应转动一齿，从而实现减速传动。由于蜗轮蜗杆机构7为减速传动机构，因此，助力电机5可以采用体积小、转速快的电机，这样可以在缩小助力电机5所需的安装空间的同时，保证转轴4能低速、稳定的转动。此外，在蜗轮蜗杆机构7中，由于蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，因此，蜗杆齿与蜗轮齿是逐渐进入啮合并逐渐退出啮合的，且啮合的齿对较多，因此蜗轮蜗杆机构7的传动冲击载荷小、传动平稳且噪音低，可以提高本公开提供的电动助力踏板装置的稳定性。在其他实施方式中，传动机构也可以为两个相互啮合的主齿轮和副齿轮，主齿轮固定在助力电机5的输出轴上，副齿轮通过单向离合器6安装在转轴4上。

为了使助力电机5能在转轴4转动时自动开启，从而实现对转轴4和踏板1的自动助力，在本公开提供的示例性实施方式中，电动助力踏板装置还包括检测装置和控制器8，检测装置用于检测踏板1和/或踏板臂2的受力信息，控制器8用于根据检测装置检测到的受力信息计算助力电机5的驱动电流并控制助力电机5工作，使助力电机5自动转动将电能转化为机械能。这里，受力信息可以为驾驶员踩踏踏板1的力度，和/或踏板臂2转动的扭矩等信息。

进一步地，在本公开提供的示例性实施方式中，检测装置为力矩传感器9，力矩传感器9设置在转轴4上。具体地，力矩传感器9与单向离合器6沿转轴4的轴线方向间隔设置，力矩传感器9的内圈安装在转轴4上，力矩传感器9的外圈与蜗轮72连接，以使力矩传感器9能通过其内圈和外圈的转动差来感应转轴4转动时的扭矩。例如，当踏板1被踩下时，力矩传感器9能检测到转轴4转动的正力矩，当踏板1复位时，力矩传感器9能检测到转轴4转动的负力矩，控制器8能根据力矩传感器9检测到的正力矩或负力矩来驱动助力电机5的输出轴顺时针转动或逆时针转动，从而使蜗轮72向转轴4施加的力矩的方向始终与转轴4本身转动的力矩方向保持一致，实现踏板1助力的作用。在其他实施方式中，检测装置也可以为用于检测驾驶员踩踏踏板1的力度的压力传感器，或者用于检测踏板1或踏板臂2或转轴4因受力而发生运动的运动传感器。

此外，为了使控制器8和助力电机5能与安装支架3、踏板臂2、踏板1集成为一个整体，以便于将本公开提供的电动助力踏板装置安装在车身上，在本公开提供的示例性实施方式中，如图1所示，控制器8安装在安装支架3上，且为了便于助力电机5的安装，如图2所示，助力电机5通过电机支架110安装在安装支架3上，以使电动助力踏板装置的安装不会改变车辆的装配工艺。此外，由于控制器8和助力电机5均安装在安装支架3上，在电动助力踏板装置与车身连接以后，控制器8和助力电机5均可位于车辆的乘员舱内，从而防止控制器8和助力电机5因工作环境差(例如，温度高、湿度大灯)而失效，降低电动助力踏板装置失效的风险。

如图1和图2所示，为了辅助踏板1的复位，在本公开提供的一种实施方式中，电动助力踏板装置还包括踏板复位弹簧100，踏板复位弹簧100套设在转轴4上，具体地，踏板复位弹簧100为扭簧，且具有第一扭臂101和第二扭臂102，第一扭臂101与安装支架3相连，第二扭臂102与踏板臂2相连。在驾驶员踩踏踏板1时，复位弹簧100会储备将踏板臂2和踏板1弹回其初始位置的扭矩，这样，在驾驶员释放踏板1时，踏板臂2会在第二扭臂102的作用下被弹回其初始位置，从而使与踏板臂2相连的踏板1复位。在踏板臂2被第二扭臂102弹回其初始位置的过程中，转轴4会随踏板臂2同步转动，因此，力矩传感器9也能检测到踏板1复位时转轴4转动的扭矩，从而通过控制器8使助力电机5启动，使助力电机5通过传动机构对踏板1的复位实现助力。

在本公开提供的示例性实施方式中，上述踏板1为制动踏板，这样，检测装置可实现对制动踏板的助力。在其他实施方式中，上述踏板1也可以为离合踏板。

根据本公开的另一方面，提供一种车辆，包括上述的电动助力踏板装置，电动助力踏板装置的安装支架3安装在车身上，电动助力踏板装置的助力电机5和电动助力踏板装置的传动机构均位于车辆的乘员舱内，以降低电动助力踏板装置因工作环境差而失效的风险。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。