一種汽車制動踏板感覺模擬器的製作方法
2023-04-26 14:15:06
專利名稱：一種汽車制動踏板感覺模擬器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及汽車電控制動系統裝置，尤其是涉及一種汽車制動踏板感覺模擬
O
背景技術：
制動系統是汽車安全行駛的重要保障。相比傳統的液壓制動系統，電控制動系統 具有結構簡單，制動響應快，控制精度高，布置靈活，踏板特性一致等諸多優點；且易與汽車 動態控制系統進行整合，可滿足電動汽車及混合動力汽車的再生制動系統需求，具有良好 的發展前景。但電控制動系統取消了制動踏板與制動輪缸的直接連接，必須採用特定裝置 來模擬制動踏板反饋力，保證駕駛員獲得制動反饋信息。因此，既能準確、可靠反映駕駛員 制動意圖，又能提供駕駛員良好制動踏板感覺的踏板感覺模擬器成為電控制動系統研究中 不可或缺的環節。經查閱相關文獻資料，制動力發生裝置有美國的專利(US6464306B2)，闡述了一 種集成力傳感器和行程傳感器的踏板模擬器；德國盧卡斯汽車股份有限公司(專利公開號 CN101341055A)設計了用於液壓車輛制動系統的制動力發生裝置。這些裝置僅從獲得駕駛 員制動意圖進行設計與研究，沒有考慮制動時反饋給駕駛員的重要信息。關於電控制動系統踏板力模擬裝置的技術主要有兩類一類是採用彈性元件來模 擬踏板感覺的反饋力；另一類是利用電控單元控制作動器來模擬踏板感覺的反饋力。Delphi公司利用橡膠元件非線性特性設計了集成橡膠彈簧的主缸來模擬制動踏 板感覺的反饋力(SAE 1999-01-0481)，該結構對橡膠彈簧材料要求嚴格，同時需要對傳統 的制動主缸的結構進行改進；Delphi公司還利用空氣彈簧及錐形彈簧相結合的方式來模 擬制動踏板感覺的反饋力(SAE 2003-01-0324)，模擬器採用階梯型缸體內置兩級彈簧，該 結構複雜、加工成本高。而BOSCH公司研製的車輛電控液壓制動裝置中帶有一種動作模擬器(專利公開號 CN1419505A)，利用了高壓蓄能器及氣動彈簧結合方式模擬制動踏板感覺的反饋力，其中高 壓蓄能器需要電機及液壓泵進行驅動，氣動彈簧需要外部氣源進行調節；該動作模擬器還 需要應用單片機對兩個電磁閥的開啟和閉合進行控制，可實現按照制動踏板理想特性的變 化規律模擬制動踏板感覺的反饋力。但這種模擬器相對前一類模擬器結構更為複雜，且需 要大量實驗數據，建立不同工況制動踏板的理想特性資料庫。
發明內容為了克服現有制動踏板模擬器的結構複雜、需要專門設計制動主缸及外部氣源等 不足，本實用新型的目的在於提供一種汽車制動踏板感覺模擬器。該裝置充分利用傳統液 壓制動系統的零部件，簡化了模擬器結構，便於在汽車中安裝；能夠準確獲得駕駛員制動意 圖並真實反饋駕駛員踏板感覺；可實現電控制動系統的應急制動功能；踏板特性穩定。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是[0009]本實用新型包括儲油杯，制動主缸，帶有踏板行程傳感器的制動踏板；在制動主缸 的第一腔室和第二腔室與ABS閥塊間連接一個模擬器閥塊。所述的模擬器閥塊包括四個電磁閥、壓力傳感器、模擬器缸體；制動主缸的第一腔 室內的液壓油接入模擬器閥塊的壓力傳感器後分為兩路，一路串接第三電磁閥與ABS閥塊 連接，另一路串接第四電磁閥與模擬器缸體的無模擬器彈簧腔室連接；制動主缸的第二腔 室內的液壓油接入模擬器閥塊後分為兩路，一路串接第二電磁閥與ABS閥塊連接，另一路 串接第一電磁閥與儲油杯連接；模擬器缸體的有模擬器彈簧腔室與儲油杯連接。本實用新型具有的有益效果是1)本實用新型的汽車制動踏板感覺模擬器結構簡單。針對傳統液壓制動系統結 構，可在制動主缸與ABS閥塊間的任意液壓管路位置串聯接入一個模擬器閥塊，易於實現 模擬器閥塊在實車中安裝；模擬器閥塊及其集成的模擬器彈簧、電磁閥、活塞、壓力傳感器、 緩衝塊、彈簧座等常用元件易於設計和加工；傳統的液壓制動系統結構無需改動，只需根據 模擬器閥塊安裝位置選擇合適的液壓油管長度。2)本實用新型的汽車制動踏板感覺模擬器能夠準確獲得駕駛員制動意圖並及時 反饋駕駛員踏板感覺。在傳統制動踏板上安裝踏板行程傳感器，可準確獲得駕駛員踩下制 動踏板的行程和速度；模擬器閥塊上的壓力傳感器與踏板行程傳感器的數據經過冗餘處 理，保證獲得駕駛員制動意圖的可靠性；踏板力通過液壓油壓力及彈簧力模擬實現，與傳統 的液壓制動系統產生踏板力的原理相同，因此反饋的制動踏板感覺真實，且消除了傳統制 動踏板的「打腳」現象。3)本實用新型的汽車制動踏板感覺模擬器可實現電控制動系統應急制動功能。在 電控制動系統失效或者踏板模擬器電磁閥失電的情況下，四個電磁閥處於初始常開與常閉 狀態，採用傳統的液壓制動系統功能實現應急制動。4)本實用新型的汽車制動踏板感覺模擬器踏板特性穩定。為了克服長期使用過程 中液壓油通過皮碗與缸壁間隙滲入模擬器缸體後造成的踏板力特性改變，模擬器缸體通過 液壓油管與儲油杯連通，即模擬器活塞上反作力只由模擬彈簧或緩衝塊提供，不會因液壓 油滲入過多增加額外反作力，保證制動踏板感覺模擬器踏板特性長期穩定。本實用新型可在電控液壓制動系統(EHB)及電子機械式制動系統(EMB)中應用， 也可在混合動力汽車、純電動汽車等新能源汽車再生制動系統中應用。
圖1是汽車制動踏板感覺模擬器的結構原理示意圖。圖2是汽車制動踏板感覺模擬器閥塊的油路結構圖。圖3是汽車制動踏板感覺模擬器的踏板力與踏板行程關係曲線圖。圖中1.儲油杯；2.制動主缸；3.踏板頂杆；4.制動踏板；5.踏板行程傳感器； 6.第一活塞；7.第一回位彈簧；8.壓力傳感器；9.第二活塞；10.第二回位彈簧；11.液壓 油管；12.第一電磁閥；13.第二電磁閥；14.第三電磁閥；15.第四電磁閥；16.模擬器活 塞；17.模擬器彈簧；18.緩衝塊；19.模擬器缸體；20. ABS閥塊；21.制動輪缸；22.模擬器 閥塊；23.第一進油口 ；24.第二進油口 ；25.皮碗；26.彈簧座；27.卡簧；28.第一出油口 ； 29.第二出油口 ；30.回油口。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對發明作進一步說明。如圖1所示，本實用新型包括儲油杯1，制動主缸2，帶有踏板行程傳感器5的制動 踏板4。在制動主缸2的第一腔室和第二腔室與ABS閥塊20間連接一個模擬器閥塊22。所述的模擬器閥塊22包括四個電磁閥12，13，14，15、壓力傳感器8、模擬器缸體 19 ；制動主缸2的第一腔室內的液壓油接入模擬器閥塊22的壓力傳感器8後分為兩路，一 路串接第三電磁閥14與ABS閥塊20連接，另一路串接第四電磁閥15與模擬器缸體19的 無模擬器彈簧17腔室連接；制動主缸2的第二腔室內的液壓油接入模擬器閥塊22後分為 兩路，一路串接第二電磁閥13與ABS閥塊20連接，另一路串接第一電磁閥12與儲油杯1 連接；模擬器缸體19的有模擬器彈簧17腔室與儲油杯1連接。本實用新型的工作原理如下如圖1所示，電控制動系統正常工作時，駕駛員踩下制動踏板4，電子控制單元通 過踏板行程傳感器5及壓力傳感器8獲得駕駛員制動意圖，包括踏板行程和踏板速度；汽車 制動踏板模擬器的第二電磁閥13和第三電磁閥14關閉，制動踏板4與制動輪缸21之間無 機械及液壓直接連接；第一電磁閥12和第四電磁閥15打開，制動主缸2的第二腔室與儲油 杯1連通，第二活塞9移動時制動主缸2的第二腔室不再建立壓力，保證了制動踏板4具有 足夠的行程，此時第二回位彈簧10起到模擬小行程對應的踏板力，如圖3中模擬制動踏板 曲線的AB段；繼續踩下制動踏板4時，踏板頂杆3推動第一活塞6左移，制動主缸2的第一 腔室在第一回位彈簧7和模擬器彈簧17的作用下壓力增大，實現中間行程的踏板力模擬， 如圖3中模擬制動踏板曲線的BC段；制動踏板4接近最大行程時，制動主缸4的第一腔室 在第一回位彈簧7、模擬器彈簧17與緩衝塊18共同作用下壓力急劇增大，實現大行程的踏 板力模擬，如圖3中模擬制動踏板曲線的CD段。當電控制動系統失效或模擬器失電時，第 二電磁閥13和第三電磁閥14常開，第一電磁閥12和第四電磁閥15常閉，實現傳統液壓制 動系統功能，即踩下制動踏板4，制動主缸2的兩個腔室壓力通過ABS閥塊20直接驅動制動 輪缸21內液壓油壓力增大。油路連接關係如圖2所示，電控制動系統正常制動時，制動主缸2的第一腔室內液 壓油經液壓油管11進入模擬器閥塊22的第一進油口 23，第三電磁閥14關閉，阻止液壓油 流出模擬器閥塊22的第一出油口 28，第四電磁閥15打開，允許液壓油通過第四電磁閥15 進入模擬器缸體19的無模擬器彈簧17的腔室，當制動主缸2的第一腔室內液壓油壓力能 克服模擬器彈簧17預緊力後，推動模擬器活塞16右移，同時制動主缸2的第一腔室內液壓 也隨著模擬器彈簧17的壓縮量增大；制動主缸2的第二腔室內液壓油經液壓油管11進入 模擬器閥塊22的第二進油口 24，第二電磁閥13關閉，阻止液壓油流出模擬器閥塊22的第 二出油口 29，第一電磁閥12打開，允許液壓油通過第一電磁閥12，經模擬器閥塊22的回油 口 30、液壓油管11流回儲油杯1中。電控制動系統失效時，制動主缸2的第一腔室內液壓 油經液壓油管11進入模擬器閥塊22的第一進油口 23，第四電磁閥15關閉，阻止液壓油進 入模擬器缸體19的有模擬器彈簧17的腔室，第三電磁閥14打開，允許液壓油通過第三電 磁閥14，經模擬器閥塊22的第一出油口 28、ABS閥塊20進入制動輪缸21 ；制動主缸2的第 二腔室內液壓油經液壓油管11進入模擬器閥塊22的第二進油口 24，第一電磁閥12關閉，阻止制動主缸2的第二腔室內液壓油與儲油杯1流通，第二電磁閥13打開，允許油液通過 第二電磁閥13，經模擬器閥塊22的第二出油口 29、ABS閥塊20進入制動輪缸21。另外， 當模擬器活塞16右移時，模擬器缸體19的有模擬器彈簧17的腔室內液壓油經模擬器閥塊 22的回油口 30、液壓油管11流回儲油杯1 ；當模擬器彈簧17回復力推動模擬器活塞16左 移時，儲油杯1中的液壓油，經液壓油管11、模擬器閥塊22的回油口 30進入模擬器缸體19 的有模擬器彈簧17的腔室進行補充。模擬器缸體19的有模擬器彈簧17的腔室與無模擬 器彈簧17的腔室用模擬器活塞16和皮碗25隔開，模擬器彈簧17 —端與模擬器活塞16連 接，另一端與彈簧座26連接；模擬器彈簧17的預緊力通過卡簧27及墊片進行調節。 圖3是汽車制動踏板感覺模擬器的踏板力與踏板行程關係曲線圖。該實例中通過 適當設計模擬器彈簧剛度及緩衝塊的剛度，汽車制動踏板感覺模擬器的模擬制動踏板特性 曲線非常接近理想制動踏板特性曲線。
權利要求一種汽車制動踏板感覺模擬器，包括儲油杯(1)，制動主缸(2)，帶有踏板行程傳感器(5)的制動踏板(4)；其特徵在於在制動主缸(2)的第一腔室和第二腔室與ABS閥塊(20)間連接一個模擬器閥塊(22)。
2.根據權利要求1所述的一種汽車制動踏板感覺模擬器，其特徵在於所述的模擬器 閥塊(22)包括四個電磁閥(12，13，14，15)、壓力傳感器(8)、模擬器缸體(19)；制動主缸 (2)的第一腔室內的液壓油接入模擬器閥塊(22)的壓力傳感器(8)後分為兩路，一路串接 第三電磁閥(14)與ABS閥塊(20)連接，另一路串接第四電磁閥(15)與模擬器缸體(19)的 無模擬器彈簧(17)腔室連接；制動主缸(2)的第二腔室內的液壓油接入模擬器閥塊(22) 後分為兩路，一路串接第二電磁閥(13)與ABS閥塊(20)連接，另一路串接第一電磁閥(12) 與儲油杯(1)連接；模擬器缸體(19)的有模擬器彈簧(17)腔室與儲油杯(1)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種汽車制動踏板感覺模擬器。包括儲油杯，制動主缸，帶有踏板行程傳感器的制動踏板；在制動主缸的第一、第二腔室與ABS閥塊間連接模擬器閥塊。制動主缸的第一腔室內液壓油接入模擬器閥塊經壓力傳感器後分為兩路，一路串接第三電磁閥與ABS閥塊連接，另一路串接第四電磁閥與模擬器缸體的無模擬器彈簧腔室連接；制動主缸的第二腔室內液壓油接入模擬器閥塊後分為兩路，一路串接第二電磁閥與ABS閥塊連接，另一路串接第一電磁閥與儲油杯連接；模擬器缸體的有模擬器彈簧腔室與儲油杯連接。該模擬器結構簡單，便於在汽車中安裝；能夠準確獲得駕駛員制動意圖並真實反饋駕駛員踏板感覺；實現電控制動系統的應急制動功能；踏板特性穩定。
文檔編號B60T13/68GK201712594SQ20102024389
公開日2011年1月19日 申請日期2010年6月29日 優先權日2010年6月29日
發明者施正堂, 施瑞康, 楊雄, 郭立書, 金智林, 陳慶樟, 鮑慶坤 申請人:浙江亞太機電股份有限公司