一种制动踏板台架的制作方法

一种制动踏板台架的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型是一种全新的制动踏板台架，属于汽车技术领域。
【背景技术】
[0002]制动系统作为汽车主动安全的核心系统，通常需要搭建各种制动实验台架对其进行研宄，如何高效率、高性能、低成本、多功能的实现制动台架的搭建是我们需要关注的问题。
[0003]在制动台架的搭建过程中首先要考虑的便是制动踏板的安装，制动踏板作为制动过程实施的起始部件，接受驾驶员施加的踏板力，不仅需要为驾驶员提供良好的制动反作用力，同时采集相应的踏板转角、踏板力信号，传送到电子控制单元进行驾驶员意图的识另IJ，进而完成其余的制动过程。可见，制动踏板台架的搭建是制动实验过程必不可少的一部分。目前存在的制动踏板安装台架存在着一些不足:在搭建综合制动实验台架时，由于制动试验的需求，通常会面临使用不同厂家、不同类型制动踏板的情况，由于不同的踏板与防火墙连接方式都不相同，需要对每一个制动踏板的安装支架进行设计与加工，这不仅会影响实验的进度，同时也会导致试验成本的增加。此外，在进行制动试验的过程中，踏板转角作为制动力施加的输入变量，需要其进行精确的测量，进而与制动压力、主缸位移等建立相应的曲线，以便实现制动系统精确的特性分析和良好的制动力控制。然而，在施加踏板力的过程中，通常都是根驾驶员人为的施加制动力，对踏板转角也是粗略的估计，无法准确预测驾驶员的制动意图，这会导致制动命令的不准确，进而影响控制效果，无法建立理想的制动压力。同时，在进行线控制动与电控助力制动的研宄过程中，仅仅依靠踏板转角作为输入变量是不足的，需要制动踏板力作为辅助变量，如何获得准确的制动踏板力是我们需要关注的重点，目前，大多是根据制动踏板位移对制动踏板力进行估算，这不仅会引起控制命令的不精确，也无法实现良好的反馈控制。另外，在某些工况下，例如在对助力机构的特性测试、标定的过程中，需要保持制动踏板在某一位置不变，进而进行相应的测量，这在传统的制动踏板台架上是无法实现的。考虑到对制动踏板施加准确的制动力，很多实验台架在搭建的过程中会考虑到电动施加踏板力的方式，但由于制动踏板的曲线运动，使得这一想法实现起来很困难。

【发明内容】

[0004]本实用新型提供了一种可针对不同厂家、不同类型制动踏板快速有效安装、对踏板转角、踏板力的精确测量，可按照需求对制动踏板施加精确的目标制动力与目标踏板转角的全新的制动踏板台架，克服了现有制动踏板台架的上述不足。
[0005]本实用新型技术方案结合【附图说明】如下:一种制动踏板台架，包括两个制动踏板紧固装置总成(5)、两个制动踏板锁止机构总成(7)、电子控制单元(12)，该台架还包括制动踏板加力装置总成(2)、制动踏板加力装置紧固总成(4)、三个型材支架(10)、踏板转角传感器(8)与角度罗盘(9)，其中所述的两个制动踏板锁止机构总成(7)对称夹持固定制动踏板(I)两侧的平板；制动踏板紧固装置总成(5)与制动踏板锁止机构总成(7)通过连接轴I (6)连接；两个制动踏板紧固装置总成(5)对称固定在两个型材支架上；所述的制动踏板加力装置总成(2)垂直作用于制动踏板(I)脚踏板平面，并且由人力与电机加力两种加力方式向制动踏板(I)施加力；动踏板加力装置总成(2)和制动踏板加力装置紧固总成⑷通过连接轴II⑶连接；踏板转角传感器⑶与角度罗盘(9)与脚踏板旋转轴同轴连接，并通过螺栓螺母将其紧固；电子控制单元(12)与接收制动踏板加力装置总成(2)中的踏板力传感器(201)以及踏板转角传感器(8)相连。
[0006]所述的制动踏板紧固装置总成(5)通过连接键I (507)连接轴I (6)连接；其包括手动摇杆I (502)、制动踏板紧固装置总成支架(503)、轴承I (504)、轴承II (506)、蜗杆I (505)和蜗轮I (508);其中所述的蜗杆I (505)和蜗轮I (508)相咬合设置在支架(503)上端，分别通过轴承I (504)和轴承II (506)与支架(503)连接；手动摇杆I (502)设置在蜗杆I (505)的一端与蜗杆I (505)通过连接键II (501)连接；制动踏板紧固装置总成支架(503)下端与型材支架(10)通过螺母固定连接。
[0007]所述的制动踏板锁止机构总成(7)是包括夹具体(702)、夹具固定夹头I (703)、夹具移动夹头II (704)、螺纹套筒(705)、手动摇杆II (706)以及螺纹轴(707);其中所述的手动摇杆II (706)设置在螺纹轴(707)的一端；夹具体(702)通过连接键III (701)与连接轴I (6)连接；夹具体(702)上设置有夹具固定夹头I (703)、夹具移动夹头II (704) ?’夹具固定夹头I (703)为固定夹头，在螺纹轴(707)方向上保持不动；夹具移动夹头II (704)为移动夹头，通过螺钉紧固在螺纹套筒(705)上；螺纹套筒(705)与螺纹轴(707)通过螺纹连接。
[0008]制动踏板加力装置总成(2)包括踏板力传感器(201)、踏板顶杆(202)、踏板加力装置机体壳(203)、丝杠(204)、轴承III (205)、踏板加力电机(206)、人力推杆(207)、踏板推块(208)和滚珠丝杠螺母(210);其中所述的丝杠(204)与滚珠丝杠螺母(210)螺纹连接；丝杠(204)、滚珠丝杠螺母(210)、踏板加力电机(206)均设置在踏板加力装置机体壳(203)内；踏板顶杆(202)设置在丝杠(204)下端；踏板推块(208)设置在丝杠(204)的上端；人力推杆(207)设置在踏板推块(208)的上端；踏板加力电机(206)、丝杠(204)、均为中空结构；踏板加力电机(206)的转子通过连接键IV (209)与滚珠丝杠螺母(210)连接；踏板力传感器(201)设置在推动踏板顶杆(202)的前端；制动踏板加力装置总成(2)通过连接键
V(411)与连接轴II (3)连接；所述踏板加力电机(206)接收到电子控制单元(12)传来的工作命令后，踏板加力电机(206)带动滚珠丝杠螺母(210)的旋转和丝杠(204)的直线运动，进而推动踏板顶杆(202)前进；或通过手推人力推杆(207)带动踏板推块(208)、丝杠(204)的直线运动，进而推动踏板顶杆(202)前进。
[0009]所述的制动踏板加力装置紧固总成(4)包括制动踏板加力装置紧固总成支架(401)、手动摇杆III (402)、蜗杆II (403)、蜗杆旋转控制电机(406)、蜗轮II (407)与轴承IV (410);其中所述的蜗杆旋转控制电机(406)的输出轴与手动摇杆III (402)分别通过连接键VI (404)、连接键VE (405)与蜗杆II (403)连接；蜗轮II (407)通过轴承IV (410)与制动踏板加力装置紧固总成支架(401)连接；制动踏板加力装置紧固总成支架(401)下端与型材支架通过螺母固定连接；所述制动踏板加力装置紧固总成(4)通过连接键VID (408)与连接轴II (3)连接；所述的手动摇杆III (402)或蜗杆旋转控制电机(406)转动带动蜗杆II (403)同步运动；所述的电子控制单元(12)接收来自踏板转角传感器(8)和踏板力传感器(201)传来的信号，发出控制指令给蜗杆旋转控制电机(406)与踏板加力电机(206)。
[0010]本实用新型的有益效果是:
[0011]1、使用型材搭建台架，通过螺栓的拧紧可以实现制动踏板在前后左右方向的位置调节；利用蜗轮蜗杆副的自锁功能，通过旋转蜗杆，可以实现涡轮360°的旋转，锁止加紧机构与蜗轮通过键连接，因此加紧机构也可实现360°的旋转，此外，增加蜗轮蜗杆的齿数，可以提高角度控制的精度，这样就通过加紧机构对踏板两侧平板的加紧实现制动踏板在其运动平面内变角度的安装与紧固。因此，本实用新型的制动台架可以实现对任意厂家、任意类型的制动 踏板的安装与紧固，操作方式简单，提高了制动试验台架搭建的效率，降低了台架搭建的成本。
[0012]2、本实用新型的制动踏板台架配备了踏板转角传感器，并有角度罗盘进行踏板转角传感器的标定，为制动实验的进行提供了精确的输入变量。
[0013]3、本实用新型提供了电控制动踏板加力装置来实现对制动踏板力准确的测量以及精确的加力控制:本台架在配置了力传感器，可以精确的测量施加给制动踏板的踏板垂直压力；蜗轮制动踏板加力装置紧固总成与上述的紧固装置是相同的结构设计，它的存在使得加力装置可以跟随制动踏板运动的轨迹始终保证对制动踏板施加垂直于脚踏板方向的力，这一过程不仅可以通过人力施加，更可以使用电机控制来施加精确的踏板力；制动踏板加力装置采用空心电机驱动滚珠丝杠副的结构形式，可以根据控制命令施加目标制动力；两个电机协调控制，可以根据踏板转角传感器和踏板力传感器传来的反馈信号进行闭环控制，实现对制动踏板施加精确的制动踏板力。这对制动系统特性分析上带来了极大的准确性与方便性。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型整体结构示意图；
[0015]图2为本实用新型图1A — A处结构示意图；
[0016]图3为本实用新型中制动踏板紧固装置总成与制动踏板锁止机构总成侧面剖视图；
[0017]图4为本实用新型中制动踏板加力装置总成剖视图；
[0018]图5为本实用新型中制动踏板加力装置紧固总成结构示意图；
[0019]图6为本实用新型中制动踏板加力装置总成与制动踏板加力装置紧固总成装配示意图。
[0020]图中，
[0021]1、制动踏板；2、制动踏板加力装置总成；3、连接轴II ;4、制动踏板加力装置紧固总成；5、制动踏板紧固装置总成；6、连接轴I ;7、制动踏板锁止机构总成；8、踏板转角传感器；9、角度罗盘；10、型材支架；11、螺栓；12、电子控制单元(ECT) ;201、踏板力传感器；202、踏板顶杆;203、踏板加力装置机体壳;204、丝杠;205、轴承III ;206、踏板加力电机；207、人力推杆；208、踏板推块；209、连接键IV ;210、滚珠丝杠螺母；401、制动踏板加力装置紧固总成支架；402、手动摇杆III ;403、蜗杆II ;404、连接键VI ;405、连接键VE ;406、蜗杆旋转控制电机；407、蜗轮II ;408、连接键VID ;410、轴承IV ;411、连接键V ;501、连接键II ；502、手动摇杆I ;503、制动踏板紧固装置总成支架；504、轴承I ;505、蜗杆I ;506、轴承II ;507、连接键I ;508、蜗轮I ;701、连接键III ;702、夹具体；703、夹具固定夹头I ;704、夹具移动夹头II ;705、螺纹套筒；706、手动摇杆II ;707、螺纹轴。
【具体实施方式】
[0022]参阅图1，一种制动踏板台架，包括两个制动踏板紧固装置总成5、两个制动踏板锁止机构总成7、电子控制单元(ECU) 12，该台架还包括制动踏板加力装置总成2、制动踏板加力装置紧固总成4、三个型材支架10、踏板转角传感器8与角度罗盘9，其中所述的两个制动踏板锁止机构总成7对称夹持固定制动踏板I两侧的平板；制动踏板紧固装置总成5与制动踏板锁止机构总成7通过连接轴I 6连接；两个制动踏板紧固装置总成5对称固定在两个型材支架10上；所述的制动踏板加力装置总成2垂直作用于制动踏板I脚踏板平面，并且由人力与电机加力两种加力方式向制动踏板I施加力，可以根据需求施加所需的制动力；动踏板加力装置总成2和制动踏板加力装置紧固总成4通过连接轴II 3连接；踏板转角传感器8与角度罗盘9与脚踏板旋转轴同轴连接，并通过螺栓螺母将其紧固；电子控制单元(ECU) 12与接收制动踏板加力装置总成2中的踏板力传感器201以及踏板转角传感器8相连。并向踏板加力电机206与蜗杆旋转控制电机406发送控制命令。本实用新型在上下左右四个方向调节制动踏板加力装置总成2、制动踏板加力装置紧固总成4、制动踏板紧固装置总成5与制动踏板锁止机构总成7的位置，通过调节螺母、螺栓11实现位置的固定，制动踏板加力装置紧固总成4与制动踏板紧固装置总成5配置了蜗轮蜗杆副机构，可以实现360°的变角度旋转，这样就能满足任意厂家、任意类型的制动踏板的安装。
[0023]参阅图2、图3，所述的制动踏板紧固装置总成5通过连接键I 507与连接轴I 6连接；其包括手动摇杆I 502、制动踏板紧固装置总成支架503、轴承I 504、轴承II 506、蜗杆I 505和蜗轮I 508 ;其中所述的蜗杆I 505和蜗轮I 508相咬合设置在制动踏板紧固装置总成支架503上端，分别通过轴承I 504和轴承II 506与制动踏板紧固装置总成支架503连接；手动摇杆I 502设置在蜗杆I 505的一端与蜗杆I 505通过连接键II 501连接；制动踏板紧固装置总成支架503下端与型材支架10通过螺母固定连接；制动踏板紧固装置总成5。
[0024]参阅图3、图4，所述的制动踏板锁止机构总成7是包括夹具体702、夹具固定夹头
I703、夹具移动夹头II 704、螺纹套筒705、手动摇杆II 706以及螺纹轴707 ;其中所述的手动摇杆II 706设置在螺纹轴707的一端；夹具体702通过连接键III 701与连接轴I 6连接；夹具体702上设置有夹具固定夹头I 703、夹具移动夹头II 704 ;夹具固定夹头I 703为固定夹头，在螺纹轴707方向上保持不动；夹具移动夹头II 704为移动夹头，通过螺钉紧固在螺纹套筒705上；螺纹套筒705与螺纹轴707通过螺纹连接。当摇动手动摇杆II 706时，螺纹套筒705沿螺纹轴707向夹具固定夹头I 703的方向移动，实现对制动踏板两侧的平板的加紧。由于蜗轮蜗杆机构的自锁功能，当确定好紧固位置后，停止摇动手动摇杆II 706，整个机构便会锁止在这个位置，这样便可以实现对不同厂家、不同类型的制动踏板通用的紧固锁止。目前几乎所有的制动踏板与防火墙连接的面都是一平面，本实用新型的加紧机构夹在制动踏板两侧的平面上，这样的紧固锁止的方式便可得以应用。由于蜗轮蜗杆副齿轮配合的局限性，虽然不能实现任意角度的锁止，但蜗轮的齿数足够多，足以提高足够的精度来满足对制动踏板加紧位置的需求。
[0025]当摇动手动摇杆I 502之后，蜗杆I 505随着摇杆进行转动，由于蜗轮蜗杆副的配合作用，蜗轮在垂直于蜗杆的方向进行转动，通过连接轴I 6的作用，实现了制动踏板锁止装置7绕连接轴I 6的360°旋转。
[0026]参阅图4、图5，制动踏板加力装置总成2包括踏板力传感器201、踏板顶杆202、踏板加力装置机体壳203、丝杠204、轴承III 205、踏板加力电机206、人力推杆207、踏板推块208和滚珠丝杠螺母210 ;其中所述的丝杠204与滚珠丝杠螺母210螺纹连接；丝杠204、滚珠丝杠螺母210、踏板加力电机206均设置在踏板加力装置机体壳203内；踏板顶杆202设置在丝杠204下端；踏板推块208设置在丝杠204的上端；人力推杆207设置在踏板推块208的上端；踏板加力电机206、丝杠204均为中空结构；踏板加力电机206的转子通过连接键IV 209与滚珠丝杠螺母210连接；踏板力传感器201设置在推动踏板顶杆202的前端；制动踏板加力装置总成2通过连接键V 411与连接轴II 3连接；踏板力数值由踏板力传感器201采集，所述踏板加力电机206接收到电子控制单元(ECU) 12传来的工作命令后，踏板加力电机206带动滚珠丝杠螺母210的旋转和丝杠204的直线运动，进而推动踏板顶杆202前进，实现制动踏板力的闭环控制。此外，这一过程也可以通过手推人力推杆207得以实现，通过手推人力推杆207带动踏板推块208、丝杠204的直线运动，进而推动踏板顶杆202前进。
[0027]参阅图5、图6，所述的制动踏板加力装置紧固总成4包括制动踏板加力装置紧固总成支架401、手动摇杆III 402、蜗杆II 403、蜗杆旋转控制电机406、蜗轮II 407与轴承IV 410 ;其中所述的蜗杆旋转控制电机406的输出轴与手动摇杆III 402分别通过连接键
VI404、连接键VE 405与蜗杆II 403连接；蜗轮II 407通过轴承IV 410与制动踏板加力装置紧固总成支架401连接；制动踏板加力装置紧固总成支架401下端与型材支架通过螺母固定连接；所述制动踏板加力装置紧固总成4通过连接键VID 408与连接轴II 3连接，这种连接方式实现了制动踏板锁止机构与蜗轮的同步运动；所述的手动摇杆III 402或蜗杆旋转控制电机406转动带动蜗杆II 403同步运动，进而带动蜗轮在垂直于蜗杆的方向上转动，由于连接轴II 3的作用，制动踏板加力装置总成2就会绕连接轴II 3进行360°的转动，这样就会解决上述踏板圆弧运动不易施加踏板力的问题，可以保证制动踏板加力装置始终保持对脚踏板施加垂直方向上的踏板力。所述的电子控制单元(ECU) 12接收来自踏板转角传感器8和踏板力传感器201传来的信号，发出控制指令给蜗杆旋转控制电机406与踏板加力电机206，两个电机根据控制算法协调工作，按照制动需求，实现对制动踏板施加制动踏板力。这是一个踏板力闭环控制的过程，保证了施加踏板力的可靠性与准确性，同时对电机206提供目标电流控制命令，使电机达到堵转的状态便可维持当前的制动力不变。这对制动系统特性分析上带来了极大的准确性与方便性。此外，这一过程也可以通过手推人力推杆207得以实现，通过手推人力推杆207带动踏板推块208、丝杠204的直线运动，进而推动踏板顶杆202前进。
【主权项】
1.一种制动踏板台架，包括两个制动踏板紧固装置总成(5)、两个制动踏板锁止机构总成(7)、电子控制单元(12)，其特征在于，该台架还包括制动踏板加力装置总成(2)、制动踏板加力装置紧固总成(4)、三个型材支架(10)、踏板转角传感器(8)与角度罗盘(9)，其中所述的两个制动踏板锁止机构总成(7)对称夹持固定制动踏板(I)两侧的平板；制动踏板紧固装置总成(5)与制动踏板锁止机构总成(7)通过连接轴I (6)连接；两个制动踏板紧固装置总成(5)对称固定在两个型材支架上；所述的制动踏板加力装置总成(2)垂直作用于制动踏板(I)脚踏板平面，并且由人力与电机加力两种加力方式向制动踏板(I)施加力；动踏板加力装置总成(2)和制动踏板加力装置紧固总成(4)通过连接轴II (3)连接；踏板转角传感器(8)与角度罗盘(9)与脚踏板旋转轴同轴连接，并通过螺栓螺母将其紧固；电子控制单元(12)与接收制动踏板加力装置总成(2)中的踏板力传感器(201)以及踏板转角传感器⑶相连。
2.根据权利要求1所述的一种制动踏板台架，其特征在于，所述的制动踏板紧固装置总成(5)通过连接键I (507)连接轴I (6)连接；其包括手动摇杆I (502)、制动踏板紧固装置总成支架(503)、轴承I (504)、轴承II (506)、蜗杆I (505)和蜗轮I (508);其中所述的蜗杆I (505)和蜗轮I (508)相咬合设置在支架(503)上端，分别通过轴承I (504)和轴承II (506)与支架(503)连接；手动摇杆I (502)设置在蜗杆I (505)的一端与蜗杆I(505)通过连接键II (501)连接；制动踏板紧固装置总成支架(503)下端与型材支架(10)通过螺母固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种制动踏板台架，其特征在于，所述的制动踏板锁止机构总成(7)是包括夹具体(702)、夹具固定夹头I (703)、夹具移动夹头II (704)、螺纹套筒(705)、手动摇杆II (706)以及螺纹轴(707);其中所述的手动摇杆II (706)设置在螺纹轴(707)的一端；夹具体(702)通过连接键III (701)与连接轴I (6)连接；夹具体(702)上设置有夹具固定夹头I (703)、夹具移动夹头II (704);夹具固定夹头I (703)为固定夹头，在螺纹轴(707)方向上保持不动；夹具移动夹头II (704)为移动夹头，通过螺钉紧固在螺纹套筒(705)上；螺纹套筒(705)与螺纹轴(707)通过螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的一种制动踏板台架，其特征在于，制动踏板加力装置总成(2)包括踏板力传感器(201)、踏板顶杆(202)、踏板加力装置机体壳(203)、丝杠(204)、轴承III (205)、踏板加力电机(206)、人力推杆(207)、踏板推块(208)和滚珠丝杠螺母(210);其中所述的丝杠(204)与滚珠丝杠螺母(210)螺纹连接；丝杠(204)、滚珠丝杠螺母(210)、踏板加力电机(206)均设置在踏板加力装置机体壳(203)内；踏板顶杆(202)设置在丝杠(204)下端；踏板推块(208)设置在丝杠(204)的上端；人力推杆(207)设置在踏板推块(208)的上端；踏板加力电机(206)、丝杠(204)、均为中空结构；踏板加力电机(206)的转子通过连接键IV (209)与滚珠丝杠螺母(210)连接；踏板力传感器(201)设置在推动踏板顶杆(202)的前端；制动踏板加力装置总成(2)通过连接键V (411)与连接轴II (3)连接；所述踏板加力电机(206)接收到电子控制单元(12)传来的工作命令后，踏板加力电机(206)带动滚珠丝杠螺母(210)的旋转和丝杠(204)的直线运动，进而推动踏板顶杆(202)前进；或通过手推人力推杆(207)带动踏板推块(208)、丝杠(204)的直线运动，进而推动踏板顶杆(202)前进。
5.根据权利要求4所述的一种制动踏板台架，其特征在于，所述的制动踏板加力装置紧固总成(4)包括制动踏板加力装置紧固总成支架(401)、手动摇杆III (402)、蜗杆II(403)、蜗杆旋转控制电机(406)、蜗轮II (407)与轴承IV (410);其中所述的蜗杆旋转控制电机(406)的输出轴与手动摇杆III (402)分别通过连接键VI (404)、连接键VE (405)与蜗杆II (403)连接；蜗轮II (407)通过轴承IV (410)与制动踏板加力装置紧固总成支架(401)连接；制动踏板加力装置紧固总成支架(401)下端与型材支架通过螺母固定连接；所述制动踏板加力装置紧固总成(4)通过连接键VID (408)与连接轴II (3)连接；所述的手动摇杆III(402)或蜗杆旋转控制电机(406)转动带动蜗杆II (403)同步运动；所述的电子控制单元(12)接收来自踏板转角传感器(8)和踏板力传感器(201)传来的信号，发出控制指令给蜗杆旋转控制电机(406)与踏板加力电机(206)。
【专利摘要】本实用新型是一种全新的制动踏板台架，属于汽车技术领域。此台架包括由制动踏板紧固装置总成、制动踏板锁止机构总成、电子控制单元、制动踏板加力装置总成、制动踏板加力装置紧固总成、踏板转角传感器与角度罗盘，通过型材支架实现了台架的搭建。本实用新型的锁止机构采用了涡轮蜗杆副自锁的机理，能够使制动踏板变角度锁止，结合型材支架的位置可调性，实现了对不同厂家、不同类型制动踏板快速有效安装。本实用新型具备传感器，可以对踏板转角以及踏板力进行精确的测量，同时具备电动加力装置，可以精确的施加目标踏板力，此外，通过电子控制单元的作用，本实用新型可以实现目标化变角度线控精确加力功能。
【IPC分类】G01M13-00, G01L5-28
【公开号】CN204612904
【申请号】CN201520180459
【发明人】吴坚, 孙文龙, 何睿, 刘海贞
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月27日