專利名稱：汽車制動(dòng)踏板感覺模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車電控制動(dòng)系統(tǒng)裝置，尤其是涉及一種汽車制動(dòng)踏板感覺模擬器。
背景技術(shù)：
制動(dòng)系統(tǒng)是汽車安全行駛的重要保障。相比傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)，電控制動(dòng)系統(tǒng) 具有結(jié)構(gòu)簡單，制動(dòng)響應(yīng)快，控制精度高，布置靈活，踏板特性一致等諸多優(yōu)點(diǎn)；且易與汽車 動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)進(jìn)行整合，可滿足電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車的再生制動(dòng)系統(tǒng)需求，具有良好 的發(fā)展前景。但電控制動(dòng)系統(tǒng)取消了制動(dòng)踏板與制動(dòng)輪缸的直接連接，必須采用特定裝置 來模擬制動(dòng)踏板反饋力，保證駕駛員獲得制動(dòng)反饋信息。因此，既能準(zhǔn)確、可靠反映駕駛員 制動(dòng)意圖，又能提供駕駛員良好制動(dòng)踏板感覺的踏板感覺模擬器成為電控制動(dòng)系統(tǒng)研究中 不可或缺的環(huán)節(jié)。經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，制動(dòng)力發(fā)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(hào) CN101341055A)設(shè)計(jì)了用于液壓車輛制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力發(fā)生裝置。這些裝置僅從獲得駕駛 員制動(dòng)意圖進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究，沒有考慮制動(dòng)時(shí)反饋給駕駛員的重要信息。關(guān)于電控制動(dòng)系統(tǒng)踏板力模擬裝置的技術(shù)主要有兩類一類是采用彈性元件來模 擬踏板感覺的反饋力；另一類是利用電控單元控制作動(dòng)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(shè)計(jì)了集成橡膠彈簧的主缸來模擬制動(dòng)踏 板感覺的反饋力(SAE 1999-01-0481)，該結(jié)構(gòu)對橡膠彈簧材料要求嚴(yán)格，同時(shí)需要對傳統(tǒng) 的制動(dòng)主缸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)；Delphi公司還利用空氣彈簧及錐形彈簧相結(jié)合的方式來模 擬制動(dòng)踏板感覺的反饋力(SAE 2003-01-0324)，模擬器采用階梯型缸體內(nèi)置兩級(jí)彈簧，該 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工成本高。而BOSCH公司研制的車輛電控液壓制動(dòng)裝置中帶有一種動(dòng)作模擬器(專利公開號(hào) CN1419505A)，利用了高壓蓄能器及氣動(dòng)彈簧結(jié)合方式模擬制動(dòng)踏板感覺的反饋力，其中高 壓蓄能器需要電機(jī)及液壓泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，氣動(dòng)彈簧需要外部氣源進(jìn)行調(diào)節(jié)；該動(dòng)作模擬器還 需要應(yīng)用單片機(jī)對兩個(gè)電磁閥的開啟和閉合進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)按照制動(dòng)踏板理想特性的變 化規(guī)律模擬制動(dòng)踏板感覺的反饋力。但這種模擬器相對前一類模擬器結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，且需 要大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立不同工況制動(dòng)踏板的理想特性數(shù)據(jù)庫。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有制動(dòng)踏板模擬器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需要專門設(shè)計(jì)制動(dòng)主缸及外部氣源等 不足，本發(fā)明的目的在于提供一種汽車制動(dòng)踏板感覺模擬器。該裝置充分利用傳統(tǒng)液壓制 動(dòng)系統(tǒng)的零部件，簡化了模擬器結(jié)構(gòu)，便于在汽車中安裝；能夠準(zhǔn)確獲得駕駛員制動(dòng)意圖并 真實(shí)反饋駕駛員踏板感覺；可實(shí)現(xiàn)電控制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)急制動(dòng)功能；踏板特性穩(wěn)定。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明包括儲(chǔ)油杯，制動(dòng)主缸，帶有踏板行程傳感器的制動(dòng)踏板；在制動(dòng)主缸的第一腔室和第二腔室與ABS閥塊間連接一個(gè)模擬器閥塊。所述的模擬器閥塊包括四個(gè)電磁閥、壓力傳感器、模擬器缸體；制動(dòng)主缸的第一腔 室內(nèi)的液壓油接入模擬器閥塊的壓力傳感器后分為兩路，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(dòng)主缸的第二腔 室內(nèi)的液壓油接入模擬器閥塊后分為兩路，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(chǔ)油杯連接；模擬器缸體的有模擬器彈簧腔室與儲(chǔ)油杯連接。本發(fā)明具有的有益效果是1)本發(fā)明的汽車制動(dòng)踏板感覺模擬器結(jié)構(gòu)簡單。針對傳統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 可在制動(dòng)主缸與ABS閥塊間的任意液壓管路位置串聯(lián)接入一個(gè)模擬器閥塊，易于實(shí)現(xiàn)模擬 器閥塊在實(shí)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、緩沖 塊、彈簧座等常用元件易于設(shè)計(jì)和加工；傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無需改動(dòng)，只需根據(jù)模擬 器閥塊安裝位置選擇合適的液壓油管長度。2)本發(fā)明的汽車制動(dòng)踏板感覺模擬器能夠準(zhǔn)確獲得駕駛員制動(dòng)意圖并及時(shí)反饋 駕駛員踏板感覺。在傳統(tǒng)制動(dòng)踏板上安裝踏板行程傳感器，可準(zhǔn)確獲得駕駛員踩下制動(dòng)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(shù)據(jù)經(jīng)過冗余處理，保 證獲得駕駛員制動(dòng)意圖的可靠性；踏板力通過液壓油壓力及彈簧力模擬實(shí)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的液 壓制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生踏板力的原理相同，因此反饋的制動(dòng)踏板感覺真實(shí)，且消除了傳統(tǒng)制動(dòng)踏 板的“打腳”現(xiàn)象。3)本發(fā)明的汽車制動(dòng)踏板感覺模擬器可實(shí)現(xiàn)電控制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)急制動(dòng)功能。在電 控制動(dòng)系統(tǒng)失效或者踏板模擬器電磁閥失電的情況下，四個(gè)電磁閥處于初始常開與常閉狀 態(tài)，采用傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)應(yīng)急制動(dòng)。4)本發(fā)明的汽車制動(dòng)踏板感覺模擬器踏板特性穩(wěn)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后造成的踏板力特性改變，模擬器缸體通過液壓 油管與儲(chǔ)油杯連通，即模擬器活塞上反作力只由模擬彈簧或緩沖塊提供，不會(huì)因液壓油滲 入過多增加額外反作力，保證制動(dòng)踏板感覺模擬器踏板特性長期穩(wěn)定。本發(fā)明可在電控液壓制動(dòng)系統(tǒng)(EHB)及電子機(jī)械式制動(dòng)系統(tǒng)(EMB)中應(yīng)用，也可 在混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車等新能源汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用。


圖1是汽車制動(dòng)踏板感覺模擬器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2是汽車制動(dòng)踏板感覺模擬器閥塊的油路結(jié)構(gòu)圖。圖3是汽車制動(dòng)踏板感覺模擬器的踏板力與踏板行程關(guān)系曲線圖。圖中1.儲(chǔ)油杯；2.制動(dòng)主缸；3.踏板頂桿；4.制動(dòng)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.緩沖塊；19.模擬器缸體；20. ABS閥塊；21.制動(dòng)輪缸；22.模擬器 閥塊；23.第一進(jìn)油口 ；24.第二進(jìn)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(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示，本發(fā)明包括儲(chǔ)油杯1，制動(dòng)主缸2，帶有踏板行程傳感器5的制動(dòng)踏板 4。在制動(dòng)主缸2的第一腔室和第二腔室與ABS閥塊20間連接一個(gè)模擬器閥塊22。所述的模擬器閥塊22包括四個(gè)電磁閥12，13，14，15、壓力傳感器8、模擬器缸體 19 ；制動(dòng)主缸2的第一腔室內(nèi)的液壓油接入模擬器閥塊22的壓力傳感器8后分為兩路，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(dòng)主缸2的第二腔室內(nèi)的液壓油接入模擬器閥塊22后分為 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(chǔ)油杯1 連接；模擬器缸體19的有模擬器彈簧17腔室與儲(chǔ)油杯1連接。本發(fā)明的工作原理如下如圖1所示，電控制動(dòng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，駕駛員踩下制動(dòng)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(dòng)意圖，包括踏板行程和踏板速度；汽車 制動(dòng)踏板模擬器的第二電磁閥13和第三電磁閥14關(guān)閉，制動(dòng)踏板4與制動(dòng)輪缸21之間無 機(jī)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(dòng)主缸2的第二腔室與儲(chǔ)油 杯1連通，第二活塞9移動(dòng)時(shí)制動(dòng)主缸2的第二腔室不再建立壓力，保證了制動(dòng)踏板4具有 足夠的行程，此時(shí)第二回位彈簧10起到模擬小行程對應(yīng)的踏板力，如圖3中模擬制動(dòng)踏板 曲線的AB段；繼續(xù)踩下制動(dòng)踏板4時(shí)，踏板頂桿3推動(dòng)第一活塞6左移，制動(dòng)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(shí)現(xiàn)中間行程的踏板力模擬， 如圖3中模擬制動(dòng)踏板曲線的BC段；制動(dòng)踏板4接近最大行程時(shí)，制動(dòng)主缸4的第一腔室 在第一回位彈簧7、模擬器彈簧17與緩沖塊18共同作用下壓力急劇增大，實(shí)現(xiàn)大行程的踏 板力模擬，如圖3中模擬制動(dòng)踏板曲線的CD段。當(dāng)電控制動(dòng)系統(tǒng)失效或模擬器失電時(shí)，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(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)液壓制 動(dòng)系統(tǒng)功能，即踩下制動(dòng)踏板4，制動(dòng)主缸2的兩個(gè)腔室壓力通過ABS閥塊20直接驅(qū)動(dòng)制動(dòng) 輪缸21內(nèi)液壓油壓力增大。油路連接關(guān)系如圖2所示，電控制動(dòng)系統(tǒng)正常制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)主缸2的第一腔室內(nèi)液 壓油經(jīng)液壓油管11進(jìn)入模擬器閥塊22的第一進(jìn)油口 23，第三電磁閥14關(guān)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(jìn)入模擬器缸體19的無模擬器彈簧17的腔室，當(dāng)制動(dòng)主缸2的第一腔室內(nèi)液壓油壓力能 克服模擬器彈簧17預(yù)緊力后，推動(dòng)模擬器活塞16右移，同時(shí)制動(dòng)主缸2的第一腔室內(nèi)液壓 也隨著模擬器彈簧17的壓縮量增大；制動(dòng)主缸2的第二腔室內(nèi)液壓油經(jīng)液壓油管11進(jìn)入 模擬器閥塊22的第二進(jìn)油口 24，第二電磁閥13關(guān)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(jīng)模擬器閥塊22的回油 口 30、液壓油管11流回儲(chǔ)油杯1中。電控制動(dòng)系統(tǒng)失效時(shí)，制動(dòng)主缸2的第一腔室內(nèi)液壓 油經(jīng)液壓油管11進(jìn)入模擬器閥塊22的第一進(jìn)油口 23，第四電磁閥15關(guān)閉，阻止液壓油進(jìn) 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(jīng)模擬器閥塊22的第一出油口 28、ABS閥塊20進(jìn)入制動(dòng)輪缸21 ；制動(dòng)主缸2的第 二腔室內(nèi)液壓油經(jīng)液壓油管11進(jìn)入模擬器閥塊22的第二進(jìn)油口 24，第一電磁閥12關(guān)閉， 阻止制動(dòng)主缸2的第二腔室內(nèi)液壓油與儲(chǔ)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(jīng)模擬器閥塊22的第二出油口 29、ABS閥塊20進(jìn)入制動(dòng)輪缸21。另外， 當(dāng)模擬器活塞16右移時(shí)，模擬器缸體19的有模擬器彈簧17的腔室內(nèi)液壓油經(jīng)模擬器閥塊 22的回油口 30、液壓油管11流回儲(chǔ)油杯1 ；當(dāng)模擬器彈簧17回復(fù)力推動(dòng)模擬器活塞16左 移時(shí)，儲(chǔ)油杯1中的液壓油，經(jīng)液壓油管11、模擬器閥塊22的回油口 30進(jìn)入模擬器缸體19 的有模擬器彈簧17的腔室進(jìn)行補(bǔ)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(yù)緊力通過卡簧27及墊片進(jìn)行調(diào)節(jié)。
圖3是汽車制動(dòng)踏板感覺模擬器的踏板力與踏板行程關(guān)系曲線圖。該實(shí)例中通過 適當(dāng)設(shè)計(jì)模擬器彈簧剛度及緩沖塊的剛度，汽車制動(dòng)踏板感覺模擬器的模擬制動(dòng)踏板特性 曲線非常接近理想制動(dòng)踏板特性曲線。
權(quán)利要求
一種汽車制動(dòng)踏板感覺模擬器，包括儲(chǔ)油杯(1)，制動(dòng)主缸(2)，帶有踏板行程傳感器(5)的制動(dòng)踏板(4)；其特征在于在制動(dòng)主缸(2)的第一腔室和第二腔室與ABS閥塊(20)間連接一個(gè)模擬器閥塊(22)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車制動(dòng)踏板感覺模擬器，其特征在于所述的模擬器 閥塊(22)包括四個(gè)電磁閥(12，13，14，15)、壓力傳感器(8)、模擬器缸體(19)；制動(dòng)主缸 (2)的第一腔室內(nèi)的液壓油接入模擬器閥塊(22)的壓力傳感器(8)后分為兩路，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(dòng)主缸(2)的第二腔室內(nèi)的液壓油接入模擬器閥塊(22) 后分為兩路，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(chǔ)油杯(1)連接；模擬器缸體(19)的有模擬器彈簧(17)腔室與儲(chǔ)油杯(1)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車制動(dòng)踏板感覺模擬器。包括儲(chǔ)油杯，制動(dòng)主缸，帶有踏板行程傳感器的制動(dòng)踏板；在制動(dòng)主缸的第一腔室和第二腔室與ABS閥塊間連接一個(gè)模擬器閥塊。制動(dòng)主缸的第一腔室內(nèi)液壓油接入模擬器閥塊經(jīng)壓力傳感器后分為兩路，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(dòng)主缸的第二腔室內(nèi)液壓油接入模擬器閥塊后分為兩路，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(chǔ)油杯連接；模擬器缸體的有模擬器彈簧腔室與儲(chǔ)油杯連接。該模擬器結(jié)構(gòu)簡單，便于在汽車中安裝；能夠準(zhǔn)確獲得駕駛員制動(dòng)意圖并真實(shí)反饋駕駛員踏板感覺；可實(shí)現(xiàn)電控制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)急制動(dòng)功能；踏板特性穩(wěn)定。
文檔編號(hào)B60T8/32GK101879891SQ201010214778
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)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(jī)電股份有限公司