一種基于電機力的制動感覺模擬裝置的制作方法

本發明屬于汽車制造技術領域，具體涉及一種基于電機力的制動感覺模擬裝置。

背景技術：

汽車線控技術就是將駕駛員的操縱動作經過傳感器變成電信號，通過電纜直接傳輸到執行機構的一種系統。目前的線控技術包括線控換檔系統、線控制動系統、線控懸架系統、線控油門系統及線控轉向系統等。將來隨著線控技術的成熟和成本的降低及追求自動駕駛的影響，線控技術將會越來越多地應用于普通車輛。

線控制動技術是在線控技術條件下發展的技術，可以將駕駛員的操作指令轉化為電信號，制動系統接受電信號執行指令動作。在線控制動技術下，制動感覺模擬裝置作為制動反饋裝置，起到完善駕駛員制動感覺的作用。

中國發明專利cn103481878a公開了一種汽車線控制動系統的踏板模擬感覺裝置，包括制動踏板、踏板操縱臂、踏板軸、踏板固定支架、扭力彈簧、踏板角位移傳感器、踏板力傳感器和踏板感覺模擬器，它能夠準確識別駕駛員制動意圖、模擬制動踏板感覺、對踏板反作用力具有良好響應，且踏板反作用力能夠隨著制動踏板位移/行程的變化而發生變化，但此專利不能產生對于駕駛員的不同制動反饋，不能優化駕駛員的制動感覺，不利于制動的安全性和穩定性。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術存在的不能產生對于駕駛員的不同制動反饋、不能優化駕駛員的制動感覺的缺陷，提供一種基于電機力的制動感覺模擬裝置，能夠在不同制動情況下，產生對于駕駛員的不同制動反饋，能優化駕駛員的制動感覺。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于電機力的制動感覺模擬裝置，包括制動踏板總成、踏板感覺模擬器、轉矩調節裝置、電機和ecu；踏板感覺模擬器包括推桿、用于測量推桿移動速度的速度傳感器、齒輪和緩沖回彈機構，轉矩調節裝置包括輸入軸和輸出軸；推桿的一端連接制動踏板總成，另一端連接緩沖回彈機構，推桿上具有與齒輪嚙合的齒條結構，齒輪與輸入軸相連，輸出軸與電機相連，ecu接收來自速度傳感器的信號，并向轉矩調節裝置發射控制信號。

具體地，制動踏板總成包括制動踏板、踏板操縱臂、踏板軸和踏板固定支架，踏板操縱臂的一端和制動踏板固定連接，踏板操縱臂的另一端加工圓孔與踏板軸轉動連接，踏板軸安裝在踏板固定支架的圓孔內，踏板固定支架設有導向孔，導向孔的直徑和推桿的外徑間隙配合。結構簡單，操作靈活。

具體地，踏板感覺模擬器還包括殼體，推桿活動穿過殼體，與緩沖回彈機構相連，緩沖回彈機構固定在殼體的內壁上，速度傳感器安裝在殼體上。結構簡單，方便安裝操作。

具體地，緩沖回彈機構為回位彈簧和導軌組件，或者為氣缸組件，或為液壓缸組件。緩沖回彈機構既起到緩沖作用，又起到回彈作用，便于將制動踏板復位。

具體地，回位彈簧的一端與導軌固定，另一端與推桿固定，推桿推動回位彈簧在導軌內做壓縮或拉伸運動。結構簡單，成本較低。

具體地，轉矩調節裝置還包括第一離合器、第二離合器、第一單向離合器、第二單向離合器、制動器、太陽輪、前行星齒輪機構和后行星齒輪機構；前行星齒輪機構的星架和后行星齒輪機構的齒圈都與輸入軸相連，前行星齒輪機構和后行星齒輪機構共用一個太陽輪，前行星齒輪機構的齒圈連接有太陽輪和第一離合器，太陽輪還與第二離合器相連，第一離合器和第二離合器都連接在輸出軸上，第一單向離合器與制動器相連，第二單向離合器連接到后行星齒輪機構的星架上，ecu向第一離合器、第二離合器、第一單向離合器、第二單向離合器和制動器發射控制信號。轉矩調節裝置接受ecu的控制信號，調節不同踩踏速度狀況下的傳動比，自動化控制。

進一步地，還包括蓄電池，電機為發電機，蓄電池與電機相連。發電機將機械能轉化為電能，儲存在蓄電池中，增加新能源汽車的續航里程。

本發明的一種基于電機力的制動感覺模擬裝置的有益效果是：

1.制動踏板總成在不同制動情況下，ecu接收來自速度傳感器的信號，并向轉矩調節裝置發射控制信號，使得駕駛員在不同踩踏速度的狀況得到不同的制動反饋，電機在轉矩的輸入下，能夠產生反饋力給駕駛員，產生對于駕駛員的不同制動反饋，能優化駕駛員的制動感覺；

2.結構簡單，安裝操作靈活，成本較低；

3.發電機將機械能轉化為電能，儲存在蓄電池中，增加新能源汽車的續航里程。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1是本發明的一種基于電機力的制動感覺模擬裝置的結構示意圖；

圖2是本發明的踏板感覺模擬器的結構示意圖；

圖3是本發明的轉矩調節裝置的結構示意圖。

其中:1.制動踏板；2.踏板操縱臂；3.踏板軸；4.踏板固定支架；5.踏板感覺模擬器；6.轉矩調節裝置；7.電機；8.ecu；9.蓄電池；51.推桿；52.踏板速度傳感器；53.齒條；54.齒輪；55.回位彈簧；56.導軌；61.輸入軸；62.輸出軸；63.前行星齒輪機構；64.后行星齒輪機構；65.第二離合器；66.制動器；67.第一單向離合器；68.第一離合器；69.太陽輪；70.第二單向離合器。

具體實施方式

現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。

如圖1-圖2所示的本發明的一種基于電機力的制動感覺模擬裝置的具體實施例，其包括制動踏板總成、踏板感覺模擬器5、轉矩調節裝置6、電機7和ecu8；踏板感覺模擬器5包括推桿51、用于測量推桿51移動速度的速度傳感器52、齒輪54和緩沖回彈機構，轉矩調節裝置6包括輸入軸61和輸出軸62；推桿51的一端連接制動踏板總成，另一端連接緩沖回彈機構，推桿51上具有與齒輪54嚙合的齒條53結構，齒輪54與輸入軸61相連，輸出軸62與電機7相連，ecu8接收來自速度傳感器52的信號，并向轉矩調節裝置6發射控制信號。

具體地，制動踏板總成包括制動踏板1、踏板操縱臂2、踏板軸3和踏板固定支架4，踏板操縱臂2的一端和制動踏板1固定連接，踏板操縱臂2的另一端加工圓孔與踏板軸3轉動連接，踏板軸3安裝在踏板固定支架4的圓孔內，踏板固定支架4設有導向孔，導向孔的直徑和推桿51的外徑間隙配合。

具體地，踏板感覺模擬器5還包括殼體，推桿51活動穿過殼體，與緩沖回彈機構相連，緩沖回彈機固定在殼體的內壁上，速度傳感器52安裝在殼體上。

具體地，緩沖回彈機構為回位彈簧55和導軌56組件，或者為氣缸組件，或為液壓缸組件。

具體地，回位彈簧55的一端與導軌56固定，另一端與推桿51固定，推桿51推動回位彈簧55在導軌56內做壓縮或拉伸運動。

具體地，如圖3所示，轉矩調節裝置6還包括第一離合器68、第二離合器65、第一單向離合器67、第二單向離合器70、制動器66、太陽輪69、前行星齒輪機構63和后行星齒輪機構64；前行星齒輪機構63的星架和后行星齒輪機構64的齒圈都與輸入軸61相連，前行星齒輪機構63和后行星齒輪機構64共用一個太陽輪69，前行星齒輪機構63的齒圈連接有太陽輪69和第一離合器68，太陽輪69還與第二離合器65相連，第一離合器68和第二離合器65都連接在輸出軸62上，即第一離合器68的一端連接在前行星齒輪機構63的齒圈上，另一端連接在輸出軸62上，第二離合器65的一端連接在太陽輪69，另一端連接在輸出軸62上，第一單向離合器67與制動器66相連，第二單向離合器70連接到后行星齒輪機構64的星架上，ecu8向第一離合器68、第二離合器65、第一單向離合器67、第二單向離合器70和制動器66發射控制信號。

ecu是英文electroniccontrolunit的縮寫，即為電子控制單元，亦稱“行車電腦”、“車載電腦”等，從用途上講則是汽車專用微機控制器，它和普通的電腦一樣,由微處理器(cpu)、存儲器(rom/ram)、輸入/輸出接口(i/o)、模數轉換器(a/d)以及整形、驅動等大規模集成電路組成，用一句簡單的話來形容就是“ecu就是汽車的大腦”。

還包括蓄電池9，電機7為發電機7，蓄電池9與電機7相連。

為了優化駕駛員的制動感覺，將制動狀況分為緊急制動、常規制動和緊急制動。緊急制動、常規制動和輕微制動三種狀況的踏板速度分別為v>300mm/s、100mm/s≤v≤300mm/s和v<100mm/s，三種不同制動狀況下的工作過程如下：

緊急制動：當駕駛員踩踏制動踏板時，踩踏速度為v>300mm/s，ecu8接受來自速度傳感器52的電信號，判斷為緊急制動，并將控制信號發送給轉矩調節裝置6。輸入軸61逆時針輸入，后行星齒輪機構64的齒圈逆時針旋轉，第二單向離合器70處于結合狀態，使得后行星齒輪機構64的行星架不能順時針旋轉；后行星齒輪機構64的行星架有順時針旋轉的趨勢；后行星齒輪機構64的行星架上的行星逆時針旋轉；公用的太陽輪69順時針旋轉；前行星齒輪機構63的星架逆時針公轉；前行星齒輪機構63的行星架中的行星逆時針自轉；第一離合器68處于結合狀態，使得前行星齒輪機構63的齒圈和輸出軸62固定旋轉；前行星齒輪機構63的齒圈逆時針旋轉；輸出軸62逆時針旋轉輸出。轉矩調節裝置6控制第一離合器68和第二單向離合器70工作，此時輸出的傳動比定義為i1(i1<1),此時輸出轉速為w1，電機7在此轉速下以發電機的作用運行并產生回饋轉矩為t1，再通過轉矩調節裝置6傳遞給駕駛員。同時電機7產生的電能儲存于蓄電池9，用于提升新能源汽車的續航里程。

常規制動：駕駛員的踩踏速度為100mm/s≤v≤300mm/s，ecu8接受來自速度傳感器52的電信號，判斷為常規制動，并將控制信號發送給轉矩調節裝置6。輸入軸61逆時針輸入；前行星齒輪機構63的行星架逆時針旋轉；前行星齒輪機構63的行星架中的行星逆時針旋轉；第一單向離合器67結合狀態，使得公用的太陽輪69不能順時針旋轉；制動器66處于制動狀態，固定第一單向離合器67；公用的太陽輪69有順時針旋轉的趨勢；第一離合器68處于結合狀態，使得前行星齒輪機構63的齒圈和輸出軸62固定旋轉；前行星齒輪機構63的齒圈逆時針旋轉；輸出軸62逆時針旋轉輸出，(此種狀態下，后行星齒輪機構64的齒圈和行星架不參與動力傳輸)。轉矩調節裝置6控制第一離合器68、第二單向離合器70和制動器66工作，此時輸出的傳動比為i2(且i1<i2<1)，此時輸出轉速為w2(且w2<w1),電機7在此轉速下以發電機的作用運行并產生回饋轉矩為t2(且t2<t1)，再通過轉矩調節裝置6傳遞給駕駛員。同時電機7產生的電能儲存于蓄電池9，用于提升新能源汽車的續航里程。

輕微制動：駕駛員的踩踏速度為v<100mm/s，ecu8接受來自速度傳感器52的電信號，判斷為輕微制動，并將控制信號發送給轉矩調節裝置6。輸入軸61逆時針輸入；前行星齒輪機構63的行星架逆時針旋轉；第一離合器68處于結合狀態，使得前行星齒輪機構63的齒圈和輸出軸62固定旋轉；前行星齒輪機構63的齒圈逆時針旋轉；第二離合器65處于結合狀態，使得公用的太陽輪69和輸出軸62固定旋轉；公用的太陽輪62逆時針旋轉；輸出軸62逆時針旋轉輸出(此種狀態下，后行星齒輪機構64的齒圈和行星架不參與動力傳輸)。轉矩調節裝置6控制第一離合器68和第二離合器65工作，此時輸出的傳動比為i3(且i1<i2<i3<1)，此時輸出轉速為w3(且w3<w2<w1),電機7在此轉速下以發電機7的作用運行并產生回饋轉矩為t3(且t3<t2<t1)，再通過轉矩調節裝置6傳遞給駕駛員。同時電機7產生的電能儲存于蓄電池9，用于提升新能源汽車的續航里程。

應當理解，以上所描述的具體實施例僅用于解釋本發明，并不用于限定本發明。由本發明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。