一種汽車解耦分布式制動系統手控操縱裝置的製作方法
2023-10-23 02:29:27 2
本發明屬於車輛制動技術領域，具體涉及一種汽車解耦分布式制動系統手控操縱裝置。
背景技術：
制動系統是汽車底盤的重要組成部分之一，直接關係到汽車綜合性能及生命財產安全。雖然傳統液壓式、氣壓式制動系統能夠滿足現有制動法規的各項要求，但是存在著管道布置複雜、依靠真空助力裝置、制動響應速度較慢、制動力矩不可主動調節及難於與其他系統集成控制等不足之處，不適合汽車尤其是電動汽車底盤集成化控制的發展要求。
線控制動系統現實了制動踏板機構與制動執行機構的解耦，主要有電子液壓制動系統(ehb)與電子機械制動系統(emb)兩種，取消了制動踏板機構與制動執行機構之間的直接連接，以電線為信息傳遞媒介，電子控制單元根據相關傳感器信號識別制動意圖，控制制動執行機構動作，實現對各個車輪制動力的控制，具有不依賴真空助力裝置、動態響應迅速、易於集成控制等優點，彌補了傳統制動系統結構原理上的不足。
由於制動操縱機構與制動執行機構實現了解耦，使得線控制動系統的制動操縱機構不再依賴於傳統的真空助力裝置，可以獨立地進行重新設計。但是，目前線控制動系統制動操縱機構仍然採用傳統的腳踏板式單一操縱機構形式，沒有充分利用手指操縱比腳操縱更加輕便、靈活、迅速、準確的優勢，且不能有效避免在緊急制動時誤踩油門踏板現象的發生。
目前，在已有可查詢的線控制動系統操縱裝置相關信息中，與本發明最相關的技術是中國授權公告號為cn201863825u的實用新型專利——一種汽車線控制動系統的按鈕式操縱裝置和申請公布號為cn104442753a的發明專利——電阻應變式手控制動操縱裝置。上述發明結構簡單、操縱省力、預緊度可調，採用雙可變電阻器為制動意圖識別傳感器，採用雙彈簧機構為制動感覺模擬器，可有效防止制動時誤踩油門踏板現象的發生。但是，其雙可變電阻器的電阻片安裝在上殼體上，滑片固定在按鈕上，安裝不便，且由於按鈕動作時會偏離中心軸線及按鈕位移偏小，影響雙可變電阻器使用壽命及檢測精度。上述發明專利提出了一種安裝於方向盤上，利用手指操縱，具有制動意圖感知、制動感覺模擬及自適應匹配功能，可有效防止緊急制動時誤踩油門踏板現象的電阻應變式手控操縱裝置。但是，其結構還稍顯複雜，按鈕位移還較大，操縱感覺可以進一步提高。至目前為止，結構簡單、按鈕位移小、操縱感覺好的制動系統手控操縱裝置還鮮有提及。
技術實現要素：
為解決現有技術存在的結構複雜，按鈕位移較大，操縱感覺不好的缺陷，本發明提供一種汽車解耦分布式制動系統手控操縱裝置，其安裝於方向盤上，利用手指操縱，具有制動意圖感知、制動感覺模擬及自適應匹配功能，可有效防止緊急制動時誤踩油門踏板現象，結構簡單、按鈕位移小、操縱感覺好,主要通過按鈕力大小識別制動意圖的手控制動操縱裝置。
為達到上述目的，本發明採取如下技術方案：
一種汽車解耦分布式制動系統手控操縱裝置，包括殼體、上端蓋、彈性元件和矽膜片，殼體安裝於方向盤上，殼體上端向下開設有一盲孔，盲孔底端開設有一通孔，且通孔的直徑小於盲孔的直徑；上端蓋設置於盲孔上端，彈性元件設置於盲孔內；彈性元件上端與上端蓋相接觸，彈性元件下端局部位於通孔內，並與水平固定於通孔內的矽膜片相接觸；當彈性元件下端局部向下位移時，使矽膜片變形；矽膜片上分布有四個等值的半導體應變片，並電連接成全橋差動電橋電路；全橋差動電橋電路的輸出電壓輸出給制動控制單元，用於識別駕駛員制動意圖並實施制動。
作為優選的，所述殼體呈中空的圓柱形，其與方向盤固定連接。
作為優選的，上端蓋呈圓形，上端蓋由軟性材料製成。
作為優選的，彈性元件呈兩級圓柱形，其上側截面半徑大於下側截面半徑，且其下端面為光滑的球面形狀，彈性元件由彈性塑料製成。
作為優選的，矽膜片下端位於通孔內設置有與殼體密封連接的防塵膜。
作為優選的，防塵膜為金屬薄膜。
本發明的有益效果：本發明的手控制動操縱裝置安裝於方向盤上，其結構簡單、布置方便、操作便捷、實現容易，可充分利用手指操縱，比腳操縱更加輕便、靈活、迅速、準確的優勢。另外，本發明手控操縱裝置能有效避免在緊急制動時駕駛員誤踩油門踏板現象的發生，提高制動安全性能。本發明手控操縱裝置操作位移小，主要通過檢測按鈕力來識別駕駛員制動意圖，操縱感覺好、識別精度高。本發明手控操縱裝置具有自適應匹配功能，可以減少手控操縱裝置自身問題及環境變化對汽車制動狀態的影響，同時可以滿足不同駕駛員的個體要求，提高產品適用範圍。本發明手控操縱裝置可與傳統制動踏板相互配合工作。若其中一個出現故障而失效，另一個可以起到應急備用的功能，保持對汽車制動的正常操作，提高汽車制動安全性能。
附圖說明
圖1是本發明的制動系統手控操縱裝置位置示意圖；
圖2是本發明的制動系統手控操縱裝置結構示意圖；
圖3是本發明的矽膜片上應變電阻片粘貼位置示意圖；
圖4為本發明的手控操縱壓力測量電路示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實施例的制動系統手控操縱裝置位置示意圖，該制動系統手控操縱裝置安裝於方向盤1上，左、右兩側各安裝一個(左側手控制動按鈕2與右側手控制動按鈕3)，或僅在左側安裝一個(左側手控制動按鈕2)，駕駛員可通過拇指操作實現對汽車制動的控制。
如圖2所示，為本實施例的制動系統手控操縱裝置結構示意圖，其包括殼體4、上端蓋5、彈性元件6和矽膜片7，殼體4安裝於方向盤上，殼體4上端向下開設有一盲孔，盲孔底端開設有一通孔，且通孔的直徑小於盲孔的直徑；上端蓋5設置於盲孔上端，彈性元件6設置於盲孔內；彈性元件6上端與上端蓋5相接觸，彈性元件6下端局部位於通孔內，並與水平固定於通孔內的矽膜片7相接觸；當彈性元件6下端局部向下位移時，使矽膜片7變形；矽膜片7上分布有四個等值的半導體應變片，並電連接成全橋差動電橋電路；全橋差動電橋電路的輸出電壓輸出給制動控制單元，用於識別駕駛員制動意圖並實施制動。
上述方案中，所述殼體4呈中空的圓柱形，其與方向盤1固定連接；是整個手控操縱裝置的安裝基礎。
上述方案中，上端蓋5呈圓形，上端蓋5由優質軟性材料製成。在上端蓋5上，可設有一個字母「b」表示制動的意思。
上述方案中，彈性元件6呈兩級圓柱形，其上側截面半徑大於下側截面半徑，且其下端面為光滑的球面形狀，彈性元件6由優質彈性塑料製成；受壓會發生變形，卸壓又可快速復原；且彈性元件6受壓或放鬆時，下端球面可以輕微上下移動。
上述方案中，矽膜片7與殼體4固定連接，且具有一定彈性。在彈性元件6下端球面觸碰時，矽膜片7會發生可重複變形。
上述方案中，矽膜片7下端位於通孔內設置有與殼體4密封連接的防塵膜8；防塵膜8為金屬薄膜，用於防止灰塵、水汽等進入手控操縱機構而影響制動意圖識別精度。
如圖3、圖4所示，為本實施例的矽膜片上應變電阻片粘貼位置示意圖與手控操縱壓力測量電路示意圖。在矽膜片7特定方向上分布有四個等值的半導體應變片(r1、r2、r3、r4)，連接成全橋差動電橋電路。這樣既可提高輸出電壓靈敏度、減小非線性誤差，又具有溫度補償作用。半導體應變片在受壓或受拉時，其電阻值會發生相應變化。當矽膜片7受到外界壓力作用，電橋失去平衡時，若對電橋加激勵電源(恆流和恆壓)，便可得到與被測壓力成正比的輸出電壓，從而達到測量壓力的目的。
在實施汽車制動時，駕駛員可通過拇指按壓上端蓋5使彈性元件6發生輕微變形而其下端面下移，推動矽膜片7發生變形使全橋差動電橋電路輸出電壓給制動控制單元識別駕駛員制動意圖並實施制動。
汽車制動時，駕駛員可以通過上述手控制動操縱裝置實現制動操作，也可通過傳統制動踏板實現制動操作。若兩者同時工作時，則制動控制單元以其中目標制動壓力較大者為基準信號控制車輪制動力。利用手控操縱裝置實施汽車制動，可以充分利用手指操縱比腳操縱更加輕便、靈活、迅速、準確的優勢，且能有效避免在制動時誤踩油門踏板現象的發生。
上述手控制動操縱裝置具有自適應匹配功能。在汽車處於停車、發動機處於停轉狀態時，駕駛員可以按下上端蓋5至較大位移處，且持續三秒鐘以上。此時，制動控制單元則開啟自適應匹配功能，駕駛員可將手控制動操縱裝置緩慢按下至其認為理想最大位移處並放開，制動控制單元通過檢測全橋差動電橋電路輸出電壓信號範圍，並以此作為制動開始與最大制動力的判斷標準。這樣可以減少由於手控制動操縱裝置自身問題及環境變化對汽車制動狀態的影響；同時，可以滿足不同駕駛員的個體需求，提高產品的適用範圍。