一种踏板感觉可变的踏板感觉模拟器

摘要

本发明涉及一种踏板感觉可变的踏板感觉模拟器，包括模拟缸、第一活塞、第二活塞、第三活塞、第四活塞、第五活塞、第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、踏板缸、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、电控单元ECU和踏板位移传感器；本发明所述的踏板感觉可变的踏板感觉模拟器包括三种踏板感觉模式，结构简单，能提供良好踏板感觉，主要采用弹簧作为产生踏板反馈力的元件，通过不同的弹簧组合来模拟不同制动阶段的踏板感觉，并可以通过电磁阀的开闭控制液压回路的通断，处于工作状态的弹簧不同组合实现不同的踏板感觉，驾驶员可以根据自己的驾驶习惯选择不同的踏板感觉模式，达到更好的驾驶体验。

说明书

技术领域

本发明涉及一种踏板感觉模拟器，特别涉及一种踏板感觉可变的多模式踏板感觉模拟器。

背景技术

随着汽车电动化和智能化的发展，越来越多的汽车采用线控制动系统取代传统的采用真空助力器的制动系统。在线控制动系统中，电控单元ECU接收踏板行程传感器的信号，并根据该信号控制制动电机转动，推动活塞产生制动压力。线控制动系统不但结构简单，而且比传统的制动系统具有更快的响应速度，更好的可控性，是制动系统的先进发展方向。

线控制动系统的制动踏板与制动液压回路是解耦的，可以方便地实现再生制动功能。但也因此，线控制动系统无法通过制动液压回路为驾驶员提供制动踏板感觉，这对驾驶员操纵车辆是不利的，因此需要踏板感觉模拟器提供一个反馈力保证驾驶员的脚感。但目前的踏板感觉模拟器可模拟的踏板感觉单一，缺少变化，无法有选择性地选择合适的踏板感觉，不能很好地匹配不同驾驶习惯的驾驶员。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种踏板感觉可变的踏板感觉模拟器，包括模拟缸、第一活塞、第二活塞、第三活塞、第四活塞、第五活塞、第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、踏板缸、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、电控单元ECU和踏板位移传感器；所述的模拟缸包括第一腔和第二腔，第一腔与第二腔之间连通并设有通道；

所述的第一活塞、第二活塞和第三活塞依次设在模拟缸的第一腔内，第二活塞与第一活塞之间的腔体上设有凸肩，第二活塞初始时与凸肩抵接，第二活塞中间设有通孔和凹面，第一弹簧穿过第二活塞的通孔，两端分别与第一活塞和第三活塞抵接；第二弹簧套设在第一弹簧外，两端分别与第二活塞和第三活塞抵接；初始阶段第一活塞与第二活塞之间预留一段距离；

所述的第四活塞和第五活塞依次设在模拟缸的第二腔内，第四活塞中间设有向第三活塞一侧延伸的套管，套管被第四活塞上的通孔贯通，套管能够穿过模拟缸第一腔与第二腔之间的通道与第三活塞抵接，第五活塞的一侧设有推杆，推杆依次穿过第四活塞的套管和模拟缸第一腔与第二腔之间的通道，与第三活塞抵接；模拟缸第一腔与第二腔的通道处设有凸肩，第三弹簧套设在第四活塞的套管外，两端分别与凸肩和第四活塞抵接；初始阶段第四活塞的套管与第三活塞之间预留一段距离，第五活塞与第四活塞之间预留一段距离；

所述的第一活塞与模拟缸之间形成第一液压腔，第一液压腔对应的缸体上开设有第一进液口，踏板缸的出液口通过第一管路与第一进液口连通；第四活塞和第五活塞之间形成第二液压腔，第二液压腔对应的缸体上开设有第二进液口，踏板缸的出液口通过第二管路与第二进液口连通；第五活塞与模拟缸之间形成第三液压腔，第三液压腔对应的缸体上开设有第三进液口，踏板缸的出液口通过第三管路与第三进液口连通；

第一电磁阀设在第一管路上，第二电磁阀设在第二管路上，第三电磁阀设在第三管路上，电控单元ECU通过线路分别与第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀连接；

踏板位移传感器连接踏板推杆，电控单元ECU通过线路与踏板位移传感器相连。

所述的踏板缸内设有踏板活塞和第四弹簧，制动踏板与踏板推杆枢接，踏板推杆与踏板活塞连接，踏板活塞与踏板缸之间形成踏板液压腔，第四弹簧设在踏板液压腔内，踏板液压腔对应的踏板缸缸体上设有出液口。

所述的第一电磁阀为常开电磁阀，第二电磁阀和第三电磁阀为常闭电磁阀。

第四活塞的通孔内圈设有密封圈，与第五活塞的推杆密封连接。

第二活塞和第三活塞之间，在模拟缸缸体的内壁设有对第二活塞和第三活塞起限位作用的第一限位块；第三液压腔对应的模拟缸缸体的内壁设有对第五活塞起限位作用的第二限位块。

第一活塞面向第一液压腔的一侧、第二活塞面向第一活塞的一侧、第一限位块的两侧、第四活塞的套管末端、第五活塞的推杆末端、第五活塞面向第四活塞的一侧、第二限位块面向第五活塞的一侧分别设有缓冲垫。

踏板缸的踏板液压腔通过管路与储液罐相连，踏板活塞面对踏板推杆的一侧设有缓冲垫。

本发明所述的踏板感觉可变的踏板感觉模拟器的模拟缸包括三种踏板感觉模式：

模式一：

电控单元ECU控制第一电磁阀打开，第二电磁阀和第三电磁阀关闭，制动液从踏板缸的踏板液压腔流经第一管路和第一进液口，流进第一液压腔推动第一活塞移动，第一阶段压缩第一弹簧，反馈力斜率为第一弹簧的刚度k1；第一活塞继续移动与第二活塞的凹面接触，开始第二阶段，同时压缩第一弹簧和第二弹簧，反馈力斜率为第一弹簧和第二弹簧的刚度和k1+k2；

模式二：

电控单元ECU控制第二电磁阀打开，第一电磁阀和第三电磁阀关闭，制动液从踏板缸的踏板液压腔流经第二管路和第二进液口，流进第二液压腔推动第四活塞移动，第一阶段压缩第三弹簧，反馈力斜率为第三弹簧的刚度k3；第四活塞继续移动至套管穿过模拟缸第一腔与第二腔之间的通道与第三活塞接触，开始第二阶段，同时压缩第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧，反馈力斜率为第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧的刚度和k1+k2+k3；

模式三：

电控单元ECU控制第三电磁阀打开，第一电磁阀和第二电磁阀关闭，制动液从踏板缸的踏板液压腔流经第三管路和第三进液口，流进第三液压腔推动第五活塞移动，第一阶段，第五活塞推动第三活塞移动同时压缩第一弹簧和第二弹簧，反馈力斜率为第一弹簧和第二弹簧的刚度和k1+k2；第五活塞继续移动至与第四活塞抵接，开始第二阶段，同时压缩第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧，反馈力斜率为第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧的刚度和k1+k2+k3。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种踏板感觉可变的多模式可切换的踏板感觉模拟器，其结构简单，能提供良好踏板感觉，主要采用弹簧作为产生踏板反馈力的元件，通过不同的弹簧组合来模拟不同制动阶段的踏板感觉，并可以通过电磁阀的开闭控制液压回路的通断，处于工作状态的弹簧不同组合实现不同的踏板感觉，驾驶员可以根据自己的驾驶习惯选择不同的踏板感觉模式，达到更好的驾驶体验。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明模拟缸结构示意图；

图3为本发明不同模式下模拟缸提供的踏板感觉反馈力示意图。

1、模拟缸

101、第一活塞 102、第二活塞 103、第三活塞 104、第四活塞

105、第五活塞 106、第一弹簧 107、第二弹簧 108、第三弹簧

109、凹面

2、踏板缸 3、第一电磁阀 4、第二电磁阀 5、第三电磁阀

6、电控单元ECU 7、踏板位移传感器 8、第一腔 9、第二腔

10、套管 11、推杆 12、第一液压腔 13、第一进液口 14、第一管路

15、第二液压腔 16、第二进液口 17、第二管路 18、第三液压腔

19、第三进液口 20、第三管路 21、踏板活塞 22、第四弹簧

23、制动踏板 24、踏板推杆 25、踏板液压腔 26、第一限位块

27、第二限位块 28、缓冲垫 29、密封圈 30、储液罐。

具体实施方式

请参阅图1-3所示：

本发明为了解决上述技术问题，提供一种踏板感觉可变的踏板感觉模拟器，包括模拟缸1、第一活塞101、第二活塞102、第三活塞103、第四活塞104、第五活塞105、第一弹簧106、第二弹簧107、第三弹簧108、踏板缸2、第一电磁阀3、第二电磁阀4、第三电磁阀5、电控单元ECU6和踏板位移传感器7；所述的模拟缸1包括第一腔8和第二腔9，第一腔8与第二腔9之间设有连通的通道；

所述的第一活塞101、第二活塞102和第三活塞103从左至右(所述的左、右仅用于结合附图进行说明，下同)依次设在模拟缸1的第一腔8内，第二活塞102与第一活塞101之间的腔体上设有凸肩，第二活塞102初始时与凸肩抵接，第二活塞中间设有通孔和与凸肩之间直径相等的凹面109，对第一活塞101起限位作用；第一弹簧106穿过第二活塞102的通孔，两端分别与第一活塞101和第三活塞103抵接；第二弹簧107套设在第一弹簧106外，两端分别与第二活塞102和第三活塞103抵接；初始阶段第一活塞101与第二活塞102之间预留一段距离的空程；

所述的第四活塞104和第五活塞105从左至右依次设在模拟缸1的第二腔9内，第四活塞104中间设有向第三活塞103一侧延伸的套管10，套管10与第四活塞104中间的通孔贯通，套管10能够穿过模拟缸1第一腔8与第二腔9之间的通道与第三活塞103抵接，初始阶段第四活塞104的套管10与第三活塞103之间预留一段距离的空程；第五活塞105的一侧设有推杆11，推杆11依次穿过第四活塞104的套管10和模拟缸1第一腔8与第二腔9之间的通道，与第三活塞103抵接；模拟缸1第一腔8与第二腔9的通道处设有凸肩，第三弹簧108套设在第四活塞104的套管10外，两端分别与凸肩和第四活塞104抵接；初始阶段第五活塞105与第四活塞104之间预留一段距离的空程；

所述的第一活塞101与模拟缸1之间形成第一液压腔12，第一液压腔12对应的模拟缸1缸体左端部上开设有第一进液口13，踏板缸2的出液口通过第一管路14与第一进液口13连通；第四活塞104和第五活塞105之间形成第二液压腔15，第二液压腔15对应的模拟缸1缸体侧壁上开设有第二进液口16，踏板缸2的出液口通过第二管路17与第二进液口16连通；第五活塞105与模拟缸1之间形成第三液压腔18，第三液压腔18对应的模拟缸1缸体右端部上开设有第三进液口19，踏板缸2的出液口通过第三管路20与第三进液口19连通；

第一电磁阀3设在第一管路14上，第二电磁阀4设在第二管路17上，第三电磁阀5设在第三管路20上，电控单元ECU6通过线路分别与第一电磁阀3、第二电磁阀4和第三电磁阀5连接，控制第一电磁阀3、第二电磁阀4和第三电磁阀5的通断；

踏板位移传感器7连接踏板推杆24，检测踏板推杆24的位移；电控单元ECU6通过线路与踏板位移传感器7相连，踏板位移传感器7将采集到的制动踏板23位移数据传输给电控单元ECU6。

所述的踏板缸2内设有踏板活塞21和第四弹簧22，制动踏板23与踏板推杆24枢接，踏板推杆24与踏板活塞21连接，踏板活塞21与踏板缸2之间形成踏板液压腔25，第四弹簧22设在踏板液压腔25内，踏板液压腔25对应的踏板缸2缸体上设有出液口。

所述的第一电磁阀3为常开电磁阀，第二电磁阀4和第三电磁阀5为常闭电磁阀。

第四活塞104的通孔内圈设有密封圈29，与第五活塞105的推杆11密封连接。

第二活塞102和第三活塞103之间，在模拟缸1缸体的内壁设有对第二活塞102和第三活塞103起限位作用的第一限位块26；第三液压腔18对应的模拟缸1缸体的内壁设有对第五活塞105起限位作用的第二限位块27。

第一活塞101面向第一液压腔12的一侧、第二活塞102面向第一活塞101的一侧、第一限位块26的两侧、第四活塞104的套管10末端、第五活塞105的推杆11末端、第五活塞105面向第四活塞104的一侧、第二限位块27面向第五活塞105的一侧分别设有缓冲垫28。

踏板缸2的踏板液压腔25通过管路与储液罐30相连，储液罐30对踏板缸2补充制动液。踏板缸2内第四弹簧22刚度为k4，产生固定斜率k4的反馈力。踏板活塞21面对踏板推杆24的一侧设有缓冲垫28。

本发明所述的踏板感觉可变的踏板感觉模拟器的模拟缸1包括三种踏板感觉模式：

模式一：

电控单元ECU6控制第一电磁阀3断电打开，第二电磁阀4和第三电磁阀5断电关闭，制动液从踏板缸2的踏板液压腔25流经第一管路14和第一进液口13，流进第一液压腔12推动第一活塞101向右移动，第一阶段压缩第一弹簧106，反馈力斜率为第一弹簧106的刚度k1；第一活塞101继续向右移动克服空程与第二活塞102的凹面109接触，开始第二阶段，同时压缩第一弹簧106和第二弹簧107，反馈力斜率为第一弹簧106和第二弹簧107的刚度和k1+k2；

模式二：

电控单元ECU6控制第二电磁阀4通电打开，第一电磁阀3通电关闭，第三电磁阀5断电关闭，制动液从踏板缸2的踏板液压腔25流经第二管路17和第二进液口16，流进第二液压腔15推动第四活塞104向左移动，第一阶段压缩第三弹簧108，反馈力斜率为第三弹簧108的刚度k3；第四活塞104继续向左移动至套管10克服空程穿过模拟缸1第一腔8与第二腔9之间的通道与第三活塞103接触，开始第二阶段，同时压缩第一弹簧106、第二弹簧107和第三弹簧108，反馈力斜率为第一弹簧106、第二弹簧107和第三弹簧108的刚度和k1+k2+k3；

模式三：

电控单元ECU6控制第三电磁阀5通电打开，第一电磁阀3通电关闭，第二电磁阀4断电关闭，制动液从踏板缸2的踏板液压腔25流经第三管路20和第三进液口19，流进第三液压腔18推动第五活塞105向左移动，第一阶段，第五活塞105的推杆11推动第三活塞103向左移动同时压缩第一弹簧106和第二弹簧107，反馈力斜率为第一弹簧106和第二弹簧107的刚度和k1+k2；第五活塞105继续移动克服空程至与第四活塞104抵接，开始第二阶段，同时压缩第一弹簧106、第二弹簧107和第三弹簧108，反馈力斜率为第一弹簧106、第二弹簧107和第三弹簧108的刚度和k1+k2+k3。

设置第四弹簧22的刚度k4较小，其产生反馈力的斜率固定，与模拟缸1的三种模式结合产生三种不同的踏板感觉模拟器工作模式。当第一弹簧106、第二弹簧107和第三弹簧108的刚度满足k1+k2>k3，则模式一、模式二和模式三分别对应的踏板感觉为轻、适中和硬。因此，驾驶员可以通过设在驾驶室操作面板上的模式选择按键选择不同模式，由电控单元ECU6控制制动时电磁阀的开闭，进入相应模式，即可获得不同的踏板感觉，以匹配自身的驾驶习惯。