一种踏板感模拟器的负载装置的制作方法

1.本实用新型涉及汽车制动系统技术领域，具体涉及一种踏板感模拟器的负载装置。


背景技术：

2.在整车制动系统中，制动踏板力反馈(即踏板感)是驾驶者对整车印象评价的一个非常直观的维度，踏板感的好坏直接影响到消费者对整车品质的评价。
3.在新能源车型及智能驾驶甚至自动驾驶的需求日益增加的趋势下，市场对汽车的制动系统提出了更高的要求，传统的真空助力器很难满足如主动安全、响应时间短、更改驾驶风格等等新功能新技术，故为了满足更高的市场需求，电子制动助力器应运而生。
4.市场上的电子制动助力器为了实现能量回收，大部分采用解耦方式连接，即驾驶员制动踏板与制动总泵(制动主缸)分离，在正常工况下驾驶员无法对主缸施加压力，均是由电机通过减速机构对主缸施加压力，达到制动目的。这种连接方式则需要对驾驶员的踏板感进行模拟，使驾驶者可以感受到真实的制动感受，这种在电子制动助力系统中负责对驾驶者的制动踏板感进行反馈模拟的机构称之为制动踏板模拟器。
5.市场上的制动踏板模拟器基本分为两类：弹簧模拟器、液压模拟器，其中弹簧模拟器可分为组合弹簧模拟，即刚度大的弹簧与刚度较小的弹簧组合叠加；还有单弹簧模拟，一般为锥形弹簧模拟，此弹簧由于锥形结构可出现刚度的变化；还有组合碟簧的形式，例如博世ipb(integrated power brake)，此结构可根据不同踏板感目标来定制不同的碟簧，实现的踏板感与位移的曲线是很多段小直线组合而成的踏板感曲线，此方案结构复杂，且可压缩行程较短，对车辆的踏板比有较大要求，否则会导致踏板行程过短。液压模拟器基本实现方式为踏板踩压液压密封腔体，产生液压力通过液压管路传递至另一个液压密封腔，挤压其中的负载结构，例如橡胶、弹簧等，此方案的踏板感感受较为真实，也会提供很好的回位迟滞力，是目前较为高级的车型所用的主流踏板感模拟器机构。
6.无论哪种踏板感实现方式，都需要多个零部件组合来反馈一条刚度变化的踏板感曲线，弹簧踏板模拟器在市场上基本包括两段刚度踏板感曲线，其踏板感单一，与整车制动所对应的踏板感不匹配，在踏板末端无法提供更高刚度的支撑；而液压踏板模拟器，市场上的产品均通过复杂的零件组合来实现刚度的实时变化，例如博世ipb，通过近10个不同类型的碟型弹簧来实现；又如大陆、天合，才有组合螺旋弹簧等方式实现，零件数量种类多，潜在失效模式也相对增多。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型提供一种踏板感模拟器的负载装置，只通过单一零件即可实现踏板感的复合反馈曲线，节省零件的制造、装配成本，同时零部件装配关系简单，减小因零件种类或数量众多所带来的潜在失效模式。
8.本实用新型提供的踏板感模拟器的负载装置，包括法兰盘、固定结构、负载活塞以
及负载元件，所述法兰盘内部设有空腔，所述空腔的一端设置进出油口，所述空腔的另一端设置所述固定结构，所述负载活塞和所述负载元件均设于所述空腔内，位于所述进出油口和所述固定结构之间，所述负载元件位于所述负载活塞和所述固定结构之间，所述负载活塞与所述法兰盘之间形成第二密封腔，所述负载元件为一体式结构，其包括第二弹性部和第三弹性部，所述第三弹性部的弹性系数小于所述第二弹性部的弹性系数。
9.进一步地，所述负载元件还包括第一弹性部和第四弹性部，所述第一弹性部与所述负载活塞连接，所述第四弹性部安装在所述固定结构上，所述第二弹性部和第三弹性部位于所述第一弹性部和第四弹性部之间。
10.进一步地，所述第三弹性部包括支撑结构和载荷支柱，所述载荷支柱与所述支撑结构间隔布置，所述载荷支柱的弹性系数小于所述支撑结构的弹性系数。
11.进一步地，所示支撑结构为盘状结构，所述载荷支柱为柱状结构，所述载荷支柱的直径自所述负载元件靠近所述负载活塞的一端向靠近所述固定结构的一端递减。
12.进一步地，所述第二弹性部在所述第三弹性部被压缩至所述支撑结构相互接触时，开始被压缩变形。
13.进一步地，所述负载元件为橡胶元件。
14.进一步地，还包括安装座，所述负载活塞与所述法兰盘之间设有密封皮碗，所述法兰盘、所述负载活塞远离所述安装座的一侧和所述密封皮碗共同形成第二密封腔。
15.进一步地，所述安装座的一端设有安装口，所述固定结构安装在所述安装口内，所述安装座通过密封件与所述法兰盘的空腔壁紧密贴合形成第一密封腔，所述负载活塞及负载元件均安装在所述第一密封腔内。
16.进一步地，还包括回位弹簧，所述回位弹簧套设于所述负载元件上，其一端与所述负载活塞连接，另一端与所述安装座连接。
17.与现有的技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
18.本实用新型提供的一种踏板感模拟器的负载装置，通过单一零件结构即负载元件实现驾驶员对不同整车减速度需求时提供所对应的不同刚度的踏板力反馈，为驾驶员提供足够的踏板力反馈，使驾驶员更容易控制制动踏板的位置，从而使驾驶员更容易的控制整车减速度，相比于现有技术，节省零件的制造、装配成本，零部件装配关系简单，减小因零件种类或数量众多所带来的潜在失效模式。
附图说明
19.图1为本实用新型一种踏板感模拟器的负载装置的结构示意图；
20.图2为本实用新型中负载元件的结构示意图；
21.图3为本实用新型中第三弹性部的尺寸示意图。
22.其中：10-法兰盘；11-第一密封腔；12-第二密封腔；20-安装座；21-安装口；22-密封件；30-固定结构；40-负载活塞；41-密封皮碗；50-负载元件；51
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第一弹性部；52-第二弹性部；53-第三弹性部；531-支撑结构；532-载荷支柱； 54-第四弹性部；60-回位弹；70-制动踏板；80-推杆腔；90-电磁阀。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，本描述中指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
25.请参图1，本实用新型提供的一种踏板感模拟器的负载装置，包括法兰盘10、安装座20、固定结构30、负载活塞40、负载元件50以及回位弹簧 60，法兰盘10的一端设有进出油口(图1中未画出)，内部设有空腔，空腔远离进出油口的一端设有开口，安装座20的远离法兰盘10的一端设有与固定结构30紧密配合的安装口21，固定结构30安装在安装口21上，安装座 20通过密封件22与法兰盘10的开口端紧密贴合以密封空腔，形成第一密封腔11，负载活塞40和负载元件50设于空腔内，位于进出油口和固定结构30 之间，负载元件50位于所述负载活塞40和所述固定结构30之间。负载活塞 40靠近安装座20的一侧设有内腔，内腔开口朝向安装座20，其外径与第一密封腔11壁之间还设有密封皮碗41，负载活塞40远离安装座20的一侧与第一密封腔11内壁、密封皮碗42共同形成第二密封腔12，液油通过法兰盘 10上的进出油口进入第二密封腔12，推动负载活塞40移动，负载活塞40具有导向性，能够推动负载元件50在第一密封腔11内移动。回位弹簧60套设于负载元件50上，其一端与负载活塞40连接，另一端与安装座20的安装口 21处连接，回位弹簧60在所述负载元件50被压缩后提供恢复力。
26.进一步地，请参图1和图2，负载元件50为一体式结构，橡胶材质，负载元件50从负载活塞40到固定结构30的方向依次包括第一弹性部51、第二弹性部52、第三弹性部53和第四弹性部54，第一弹性部51和第二弹性部 52的直径从固定结构30到负载活塞40的方向逐渐减小，第一弹性部51与负载活塞40的内腔紧密配合，在负载活塞40的推动下进行移动，第四弹性部54安装在固定结构30上，固定结构30在负载元件50被压缩时，为负载元件50提供支撑力，第二弹性部52和第三弹性部53的弹性系数小于第一弹性部51和第四弹性部54的弹性系数，且第三弹性部53的弹性系数小于第二弹性部52的弹性系数，第二弹性部52和第三弹性部53均具有自然伸长时的第一状态以及被压缩后的第二状态。在负载元件50被压缩时，第三弹性部 53首先被压缩，然后是第二弹性部52被压缩。
27.进一步地，请参图2和图3，所述第三弹性部53至少包括盘状结构的支撑结构531和柱状结构的载荷支柱532，载荷支柱532与支撑结构531间隔布置。载荷支柱532用于在负载元件50被压缩时，优先被压缩，提供反馈力。在本实施例中，第三弹性部53包括3个支撑结构531和4个载荷支柱532。当载荷支柱532被压缩到趋近于极限时，支撑结构531相互接触，开始被压缩，为负载元件50提供受力支撑，第二弹性部52在第三弹性部53被压缩至支撑结构531相互接触时，开始变形，提供反馈力。
28.需要说明的是，根据不同车型所需的踏板感目标不同，这些载荷支柱532 的直径(φx、φy、φz、φs)及厚度(a、b、c、d)可以相同或不相同，这些支撑结构531的厚度(u、v、w)可以相同或不相同。通过调整载荷支柱532和支撑结构531的数量、厚度可以调节踏板力拐点的位置以及对应的踏板反馈力的大小，为不同车型提供不同的踏板感，让驾驶者的踏板
感更加真实，从而满足不同型号的车辆对踏板感的需求。若需要较大的反馈力，则可以设置较多的载荷支柱532和支撑结构531，或选择直径和厚度更大的载荷支柱532或厚度更大的支撑结构531，则踏板力拐点的位置靠后，反之，若需要较小的反馈力，则需减少载荷支柱532和支撑结构531的数量，或选择直径和厚度更小的载荷支柱532或厚度更小的支撑结构531，踏板力拐点的位置靠前。在本实施例中，4个载荷支柱532的厚度(a、b、c、d)相同，且这些载荷支柱532的直径(φx、φy、φz、φs)从左到右具有变小的趋势，3个支撑结构531的厚度(u、v、w)相同。
29.本实用新型还提供了一种踏板感模拟系统，请参图1，包括制动踏板70、推杆腔80、电磁阀90及上述的踏板感模拟器的负载装置，正常工况下，整车上电，驾驶员踩压制动踏板70，制动踏板70挤压推杆腔80内的油液，此时电磁阀90断开，油液通过法兰盘10的进出油口进入第二密封腔12，从而使油液推动负载活塞40向固定结构30的方向移动，克服回位弹簧60和负载元件50的预紧力，使负载活塞40挤压负载元件50，使负载元件50被压缩。在负载元件50压缩的过程中，第三弹性部53首先产生压缩变形，即载荷支柱532被压缩，直至支撑结构531互相接触时，载荷支柱532无法继续变形，在这个过程中负载元件50提供较小的刚度反馈，随后第二弹性部52开始被压缩，随压缩行程的增大，刚度也随之提升。
30.经过上面的叙述可以知道，本实用新型提供的一种踏板感模拟器的负载装置，通过单一的零件结构(即负载元件)可以在驾驶员有不同的整车减速度需求时提供不同刚度的踏板力反馈，为驾驶员提供足够的踏板力反馈，使驾驶员更容易控制制动踏板的位置，从而使驾驶员更容易的控制整车减速度，相比于现有技术，节省零件的制造、装配成本，零部件装配关系简单，减小因零件种类或数量众多所带来的潜在失效模式。
31.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。