汽車踏板氣動控制裝置的製作方法

2023-05-06 13:12:26

專利名稱：汽車踏板氣動控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於汽車制動和離合器踏板的氣動控制裝置，屬於汽車自動控制裝置技術領域。
背景技術：
在汽車自動駕駛中，需要能夠對汽車制動或者離合器踏板進行自動控制的裝置。在制動踏板控制裝置中，要求裝置能夠方便地調節制動的力量；在離合器踏板控制裝置中，要求裝置具有運動速度快，以快速分離汽車離合器，同時能夠調節回收的速度，以滿足汽車起動和換檔過程中對離合器回收快慢動作的要求。此外還要求此類裝置具有1)、結構簡單，能夠安裝在汽車駕駛室的狹小空間內；2)、無需對汽車換檔機構進行改造，可直接安裝；3)、安裝的通用性好，對安裝初始位置定位要求低；4)、能夠適用於不同行程和結構尺寸的汽車踏板。
目前國內已經公開的用於操縱汽車踏板的裝置在結構和驅動方式上主要有幾種1)、電機+渦輪蝸杆。這種結構對安裝的精度要求比較高，結構複雜，電機一般採用伺服電機，成本高，而且無法完全滿足快速性要求。2)、液壓驅動。液壓驅動方式的缺點在於對油的密封性要求高，機構複雜。3)、電機+拉絲。這種機構的特點是執行機構是柔性機構，執行機構必須始終處於工作狀態。除了以上幾種方式之外，還有各種作為汽車輔助駕駛用的各種執行機構，這些機構無法完全滿足在成本、體積和定位精度幾個方面的要求。國外技術則不對外公開。

發明內容
技術問題本實用新型的目的是提供一種汽車踏板氣動控制裝置，該裝置用於汽車制動或者離合器踏板自動控制，在不需要對汽車踏板機構進行改造的前提下，實現裝置下壓力量靈活可調，回收速度可變，結構簡單、輕巧，並能夠適用於不同的汽車踏板尺寸和結構。
技術方案本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是氣動汽車踏板控制裝置是一種用於控制汽車制動或者離合器踏板的機構，該輪相嚙合，轉臂與第二減速齒輪固定在一起，轉臂的另一端通過轉軸與內調節杆鉸接，內調節杆的另一端接外調節杆，外調節杆的另一端固定踏板上夾板和踏板下夾板。第一減速齒輪的半徑大於轉動齒輪的半徑，對步進電機進行減速和增大扭矩。角位移傳感器齒輪固定在角位移傳感器的轉軸上，角位移傳感器齒輪與小齒輪嚙合，直接通過步進電機的旋轉運動得到油門踏板的位置。內調節杆和外調節杆構成一個二力杆，內調節杆上加工有外螺紋，外調節杆上加工有內螺紋，二者配合用來調節二力杆的長度，從而適應不同油門踏板行程。與內調節杆和外調節杆構成的二力杆鉸接的踏板上夾板和踏板下夾板夾持在油門踏板上，二者通過螺絲可靠連接，二力杆與踏板上夾板採用鉸接的連接方式，使得油門踏板的控制具有類似於人類駕駛員腳踝關節一樣的柔性。
在驅動方式上，採用步進電機驅動的方式，能夠滿足汽車油門踏板控制中高精度定位的問題。此外，由於步進電機的運動速度是由輸入步進電機的控制脈衝頻率決定的，只要改變控制脈衝頻率就能夠實現步進電機運動速度的調節。並且步進電機轉動的角度取決於控制脈衝的個數，只要控制脈衝頻率不高於步進電機的失步頻率，就能夠準確控制步進電機轉過的角度，從而實現油門踏板的精確定位控制。避免了為滿足油門踏板運動控制所需要的力而選用大的步進電機的問題，縮小了裝置的結構尺寸。
為了得到執行機構的位置，角位移傳感器的軸上固定有角位移傳感器齒輪，角位移傳感器齒輪和小齒輪嚙合，直接通過步進電機的旋轉運動得到踏板的位置。第二減速齒輪和小齒輪嚙合，進一步減速和增大扭矩。轉臂，轉軸，內調節杆和外調節杆構成一個二力杆，將第二減速齒輪的轉動變為踏板的下壓和回收動作。內調節杆上加工有外螺紋，外調節杆上加工有內螺紋，二者配合用來調節二力杆的長度，從而適應不同行程和尺寸的試驗車。
為了解決無損安裝問題，應用與二力杆鉸接的踏板上夾板和踏板下夾板來夾持油門踏板，二者通過螺絲可靠連接，二力杆與踏板上夾板採用鉸接的連接方式，使得油門踏板的控制具有類似於人類駕駛員腳踝關節一樣的柔性，滿足了控制要求。該裝置的殼體底板上有定位孔，可以用於和汽車駕駛室內的底板連接固定。
有益效果1.汽車油門踏板控制裝置採用步進電機驅動控制的方式，能夠滿足油門的高精度定位要求，運動控制方便。
2.步進電機輸出扭矩經過兩級的減速和增扭，除了提高定位精度之外，減少步進電機功率，減小了系統的機構尺寸。
3.踏板夾板用來夾持油門踏板，夾板通過螺絲可靠連接，二力杆與踏板上夾板採用鉸接的連接方式，使得油門踏板的控制具有類似於人類駕駛員腳踝關節一樣的柔性，滿足了控制要求。
4.角位移傳感器的軸上固定有角位移傳感器齒輪，角位移傳感器齒輪和齒輪嚙合，直接通過步進電機的旋轉運動得到踏板的位置。


圖1是本實用新型機械結構的側視圖。
圖2是本實用新型機械結構的俯視圖其中有步進電機1，角位移傳感器齒輪2，第一減速齒輪3，角位移傳感器4，小齒輪5，支架6，第二減速齒輪7，轉臂8，轉軸9，內調節杆10，外調節杆11，踏板上夾板12，踏板下夾板13，殼體14，轉動齒輪15，定位孔16。
具體實施方式
汽車油門踏板控制裝置包括步進電機1、角位移傳感器4、踏板上夾板12、踏板下夾板13和轉臂8等執行機構。在步進電機1的輸出軸上固定轉動齒輪15，轉動齒輪15與第一減速齒輪3嚙合傳遞扭矩並減速，第一減速齒輪3與小齒輪5固定在同一根轉軸上，小齒輪5與角位移傳感器齒輪2、第二減速齒輪7相嚙合，轉臂8與第二減速齒輪7固定在一起，轉臂8的另一端通過轉軸9與內調節杆10鉸接，內調節杆10的另一端接外調節杆11，外調節杆11的另一端固定踏板上夾板12和踏板下夾板13。
在驅動方式上，採用步進電機1驅動的方式，能夠滿足汽車油門踏板控制中高精度定位的問題。此外，由於步進電機1的運動速度是由輸入步進電機1的控制脈衝頻率決定的，只要改變控制脈衝頻率就能夠實現步進電機1運動速度的調節。並且步進電機1轉動的角度取決於控制脈衝的個數，只要控制脈衝頻率不高於步進電機1的失步頻率，就能夠準確控制步進電機1轉過的角度，從而實現油門踏板的精確定位控制。
在圖1、2中，步進電機1輸出軸上固定著轉動齒輪15，通過和轉動齒輪15嚙合的第一減速齒輪3傳遞扭矩並減速，第一減速齒輪3的半徑大於轉動齒輪15，這樣能夠對步進電機1進行減速和增大扭矩，從而避免了為滿足油門踏板運動控制所需要的力而選用大的步進電機的問題，縮小了裝置的結構尺寸。第一減速齒輪3和小齒輪5在同一軸上，小齒輪5傳遞來自步進電機1的扭矩。
為了得到執行機構的位置，角位移傳感器4的軸上固定有角位移傳感器齒輪2，角位移傳感器齒輪2和小齒輪5嚙合，直接通過步進電機1的旋轉運動得到踏板的位置。角位移傳感器齒輪2的半徑比小齒輪5大，這樣在運動過程中角位移傳感器(4)所旋轉的圈數就能夠比較少，從而降低了成本。
第二減速齒輪7和小齒輪5嚙合，進一步減速和增大扭矩。轉臂8，轉軸9，內調節杆10和外調節杆11構成一個二力杆，將第二減速齒輪7轉動變為踏板的下壓和回收動作。轉臂8和調節杆之間用轉軸9連接，這樣在轉臂8的旋轉運動過程中可以直接推動調節杆運動。內調節杆10上加工有外螺紋，外調節杆11上加工有內螺紋，內調節杆10能夠在外調節杆11內旋轉運動，二者配合用來調節二力杆的長度，從而適應不同行程和尺寸的試驗車。
為了解決無損安裝問題，應用與二力杆鉸接的踏板上夾板12和踏板下夾板13來夾持油門踏板，二者通過螺絲可靠連接，二力杆與踏板上夾板12採用鉸接的連接方式，使得油門踏板的控制具有類似於人類駕駛員腳踝關節一樣的柔性，滿足了控制要求。該裝置的殼體14底板上有定位孔16，可以用於和汽車駕駛室內的底板連接固定。
權利要求1.一種汽車油門踏板控制裝置，包括步進電機、角位移傳感器、踏板、轉臂執行機構，其特徵是在步進電機(1)的輸出軸上固定轉動齒輪(15)，轉動齒輪(15)與第一減速齒輪(3)嚙合傳遞扭矩並減速，第一減速齒輪(3)與小齒輪(5)固定在同一根轉軸上，小齒輪(5)與角位移傳感器齒輪(2)、第二減速齒輪(7)相嚙合，轉臂(8)與第二減速齒輪(7)固定在一起，轉臂(8)的另一端通過轉軸(9)與內調節杆(10)鉸接，內調節杆(10)的另一端接外調節杆(11)，外調節杆(11)的另一端固定踏板上夾板(12)和踏板下夾板(13)。
2.根據權利要求1所述的汽車油門踏板控制裝置，其特徵在於第一減速齒輪(3)的半徑大於轉動齒輪(15)的半徑，對步進電機(1)進行減速和增大扭矩。
3.根據權利要求1所述的汽車油門踏板控制裝置，其特徵在於角位移傳感器齒輪(2)固定在角位移傳感器(4)的轉軸上，角位移傳感器齒輪(2)與小齒輪(5)嚙合，直接通過步進電機(1)的旋轉運動得到油門踏板的位置。
4.根據權利要求1所述的汽車油門踏板控制裝置，其特徵在於內調節杆(10)和外調節杆(11)構成一個二力杆，內調節杆(10)上加工有外螺紋，外調節杆(11)上加工有內螺紋，二者配合用來調節二力杆的長度，從而適應不同油門踏板行程。
5.根據權利要求1所述的汽車油門踏板控制裝置，其特徵在於與內調節杆(10)和外調節杆(11)構成的二力杆鉸接的踏板上夾板(12)和踏板下夾板(13)夾持在油門踏板上，二者通過螺絲可靠連接，二力杆與踏板上夾板(12)採用鉸接的連接方式，使得油門踏板的控制具有類似於人類駕駛員腳踝關節一樣的柔性。
專利摘要汽車踏板氣動控制裝置涉及一種用於汽車制動和離合器踏板的氣動控制裝置，該裝置中，帶鎖氣缸(1)的固定端固定在殼體(11)上，帶鎖氣缸的活動端與轉臂(5)的中部相鉸接，轉臂的下部鉸接在殼體(11)上；角位移傳感器(3)的轉臂通過傳感器轉軸(2)與拉杆(4)相鉸接，拉杆的另一端與轉臂鉸接，轉臂(5)通過調節杆轉軸(6)與內調節杆(7)鉸接，內調節杆與外調節杆(8)為內外螺紋配合，外調節杆(8)鉸接踏板上夾板(9)，踏板上夾板與踏板下夾板(10)用於套接汽車制動或者離合器踏板。帶鎖氣缸的一端固定在殼體(11)上，有杆端和轉臂鉸接，氣缸推動轉臂作旋轉運動。該裝置可以實現汽車踏板的快速運動。
文檔編號G05B11/00GK2793786SQ200420054948
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月22日 優先權日2004年12月22日
發明者張為公, 殷劍萍, 陳曉冰 申請人:東南大學