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CN118076521A - 带位置传感器的车辆踏板弹簧阻尼模拟器组件 - Google Patents

带位置传感器的车辆踏板弹簧阻尼模拟器组件 Download PDF

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CN118076521A
CN118076521A CN202280068223.4A CN202280068223A CN118076521A CN 118076521 A CN118076521 A CN 118076521A CN 202280068223 A CN202280068223 A CN 202280068223A CN 118076521 A CN118076521 A CN 118076521A
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CN
China
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spring
sleeve
housing
interior cavity
vehicle pedal
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Application number
CN202280068223.4A
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R·A·瓦格纳
D·科尔伯格
黄晓峰
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CTS Corp
Original Assignee
CTS Corp
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Abstract

车辆踏板模拟器组件包括壳体和套筒，两者都限定有内部空腔。套筒可在壳体的内部空腔中滑动运动。位于壳体内部空腔相对两端的第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧和第四弹簧能响应于套筒在壳体内部空腔中的滑动运动而平行压缩。第一弹簧和第二弹簧环绕轴杆，并在壳体的一端和轴杆的一端之间延伸。第三弹簧和第四弹簧在套筒的一端和另一端之间延伸。感应式传感器和霍尔效应传感器的组合适用于感测套筒相对于壳体的位置。

Description

带位置传感器的车辆踏板弹簧阻尼模拟器组件
与相关申请的交叉引用
本申请要求2021年10月11日提交的标题为″带位置传感器的车辆踏板弹簧阻尼模拟器组件″的第63/254,378号美国临时申请的优先权，现将其全文并入作为参考。
技术领域
本装置涉及一种带位置传感器的车辆踏板弹簧阻尼模拟器组件，更具体地说，涉及一种带位置传感器的车辆制动踏板弹簧阻尼模拟器组件。
背景技术
线控汽车制动踏板不使用传统的真空或液压系统进行制动。
人们希望在线控汽车制动踏板中复制或模拟传统真空或液压制动系统的感觉。
本发明涉及一种线控汽车制动踏板，更具体地说，涉及一种汽车制动踏板弹簧阻力模拟器组件，该组件可复制或模拟传统真空或液压制动系统的阻力感觉。
本装置还涉及一种线控车辆制动踏板，更具体地说，涉及一种带有位置传感器的车辆制动踏板弹簧阻力模拟器组件，该位置传感器用于感知车辆制动踏板的位置。
发明内容
本发明总体上涉及一种车辆踏板模拟器组件，该总成包括限定有内部空腔的壳体、在壳体的内部空腔中延伸并适于滑动运动的套筒、位于壳体内部空腔一端的第一弹簧和第二弹簧(第一弹簧和第二弹簧可响应于套筒在壳体的内部空腔中的滑动运动而压缩)以及位于壳体内部空腔的相对端的第三弹簧和第四弹簧(第三和第四弹簧可响应于套筒在壳体内部空腔中的滑动运动而压缩)。
一方面，套筒限定有内部空腔，第三弹簧和第四弹簧位于套筒的内部空腔中。
一方面，套筒限定有内部空腔，第一弹簧伸入套筒的内部空腔。
一方面，轴杆在壳体的内部空腔中延伸并进入套筒的内部空腔，第一弹簧和第二弹簧环绕轴杆。
一方面，轴杆在壳体的内部空腔中延伸并进入套筒的内部空腔，第三弹簧在套筒的端部和轴杆的端部之间延伸。
一方面，车辆踏板模拟器还包括感应传感器，用于感应套筒相对于壳体的位置，以及霍尔效应传感器，用于感应套筒相对于壳体的位置。
一方面，车辆踏板模拟器还包括带有感应线圈和霍尔效应集成电路的印刷电路板，印刷电路板位于壳体上，感应目标位于套筒上并可相对于感应线圈移动以响应套筒相对于壳体的滑动运动，霍尔效应磁铁位于套筒上并可相对于霍尔效应集成电路移动以响应于套筒相对于壳体的滑动运动。
一方面，车辆踏板模拟器还包括唤醒开关，该开关可根据套筒相对于壳体的滑动运动而动作。
一方面，车辆踏板模拟器还包括唤醒开关上的杆件，该杆件可在套筒相对于壳体的滑动运动中与套筒上的凸块接触而动作。
一方面，车辆踏板模拟器还包括位于壳体上的印刷电路板，唤醒开关位于印刷电路板上。
一方面，第一弹簧和第二弹簧以相对于彼此的伸缩关系布置。
一方面，第三弹簧和第四弹簧以相对伸缩的关系布置。
一方面，第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧和第四弹簧以平行关系布置并可压缩。
本发明还涉及一种车辆踏板模拟器组件，该组件包括限定内部空腔的壳体、在壳体内部空腔中延伸并适于滑动运动的套筒(套筒限定有内部空腔)、在壳体内部空腔中延伸并进入套筒内部空腔的轴杆、位于壳体内部空腔一端的第一弹簧和第二弹簧、第一弹簧和第二弹簧可响应于套筒在壳体内部空腔中的滑动运动而压缩，第一弹簧伸入套筒内部空腔，第三弹簧和第四弹簧位于壳体内部空腔的相对端，第三弹簧和第四弹簧可响应于套筒在壳体内部空腔中的滑动运动而压缩，第三弹簧伸入套筒内部空腔。
其中，第一弹簧环绕轴杆，第二弹簧环绕第一弹簧。
一方面，第三弹簧在套筒的一端和轴杆的一端之间延伸，第四弹簧环绕第三弹簧。
在一个示例中，第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧和第四弹簧以平行关系排列并可压缩。
在一个示例中，第一弹簧和第二弹簧环绕轴杆，并在壳体的一端和套筒的一端之间延伸，第三弹簧和第四弹簧在套筒的一端和轴杆的另一端之间延伸。
本装置的其他优点和特征将更容易从下面对装置、附图和所附权利要求书的详细描述中显现出来。
附图说明
通过对以下附图的描述，可以更好地理解这些特征和其他特征：
图1是车辆制动踏板弹簧阻尼模拟器组件的透视图；
图2是图1所示的车辆制动踏板弹簧阻尼模拟器组件的剖视图；
图2A是图1所示的车辆制动踏板弹簧阻尼模拟器组件的竖向剖视图；
图3是图1所示的车辆制动踏板弹簧阻力模拟器组件的竖向剖视图，车辆制动踏板弹簧阻力模拟器组件和车辆踏板臂处于脱离接合和完全伸出位置时，车辆制动踏板弹簧阻力模拟器组件在车辆踏板臂和车辆底板支架之间延伸和接合；
图4是图1所示车辆制动踏板弹簧阻尼模拟器的竖向剖视图，该模拟器在车辆踏板臂和车辆底板支架之间延伸和耦合，车辆制动踏板弹簧阻尼模拟器组件和车辆踏板臂均处于第一接合和压缩位置；
图5是图1所示车辆制动踏板弹簧阻尼模拟器组件的竖向剖视图，该组件在车辆制动踏板弹簧阻尼模拟器组件和车辆踏板臂处于完全接合和压缩位置时在车辆踏板臂和车辆底板支架之间延伸和耦合；
图6是车辆制动踏板弹簧阻尼模拟器组件的位置传感器组件的简化剖视透视图；
图7是车辆制动踏板弹簧阻尼模拟器组件的唤醒开关激活组件的放大分解透视图；以及
图8是用于激活车辆制动踏板弹簧阻尼模拟器组件的唤醒开关的组件的放大分解俯视图。
具体实施方式
图1和图2描绘了根据本发明的车辆制动踏板弹簧阻尼模拟器组件或模块或构件100。
图3、图4和图5描绘了与车辆制动踏板组件10相接合的车辆制动踏板弹簧阻尼模拟器组件100，在所示实施例中，车辆制动踏板组件10包括底座/支架12和细长的制动踏板臂14，该制动踏板臂适于或构造成逆时针/接合/制动和顺时针/脱离接合/非制动地旋转和运动。
车辆制动踏板弹簧阻力模拟器组件100通过以下方式与车辆制动踏板总成10可操作地联接，即在底座/支架12和制动踏板臂14的下侧之间延伸，并进一步具有第一端支架或其球头螺栓122可操作地联接到制动踏板臂14的下侧，以及第二对置端支架或可调节孔眼123与踏板底座/支架12相联接的关系。
如图1、2和2A所示，车辆制动踏板模拟器组件100大体成型为细长弹性中空柱形或壳体或管的形式和形状，包括第一大体柱形细长中空内柱形或管状壳体或套筒130，该壳体或套筒130具有外周壁132，该外周壁132限定并形成内部中空细长圆柱形或管状容器或腔室或中空内部空腔134。
如图1、图2和图2A所示，壳体或套筒130限定有与中空内部空腔134相通的第一开口端131和相对的封闭端133，封闭端133包括第一端支架或球头螺栓122并由其封闭。
如图2、图2A和图3所示，细长的轴杆136穿过由壳体或套筒130限定的空腔或腔室134的内部，并包括延伸至第一端支架122的第一端138和限定有弹簧容纳腔149的相对的第二端。轴杆136与壳体或套筒130的纵向轴杆线呈共线关系延伸。
第一对螺旋形细长压缩弹簧140和142位于壳体130的内部空腔134中，并以伸缩关系环绕轴杆136，螺旋形细长压缩弹簧140环绕轴杆136，螺旋形细长压缩弹簧142环绕弹簧140并与弹簧140保持一定间距。
如图1、图2和图2A所示，车辆制动踏板模拟器组件100还包括第二大体呈柱形的细长弹性中空内部柱形或管状壳体或套筒150，该套筒150包括一个外周壁152，该外周壁152限定有并形成内部中空的细长柱形或管状容纳室或空腔或腔室154。
套筒150限定有延伸到第一壳体或套筒130的空腔或腔室134中的第一开口端153和相对的封闭端155。如图2和2A所示，第二相对端支架123通过螺纹固定，并从封闭端155向外延伸。
如图2A所示，金属轴杆156从封闭端155向内延伸，进入由套筒150限定的空腔或腔室154的内部。
如图2A和图3-5所示，第二对螺旋形细长压缩弹簧160和162位于套筒150的内部空腔154中，并以伸缩关系环绕轴杆156，螺旋形细长压缩弹簧160环绕轴杆156，螺旋形细长压缩弹簧162环绕弹簧160并与弹簧160间隔开。
套筒150与壳体130的纵向轴杆线呈大致共线关系延伸，并适于或构造成在壳体130的空腔134内部前后滑动运动，详见下文。
车辆制动踏板模拟器组件100还包括第三个大体呈圆柱形的细长金属中空内筒或管状壳体或套筒170，该壳体或套筒170包括外周壁172，该外周壁172限定并形成内部中空的细长圆柱形或管状贮藏室或空腔或腔室174。
套筒170包括相对的开口端176和178，开口端176限定了弹簧托架。如图2A所示，套筒170还包括限定通孔或开口182的内肩180。套筒170通过图4和图5所示的销171位于并固定在套筒150的空腔或室154中。
如图2A所示，轴杆136穿过轴杆套150的开口端153和位于轴杆套150内部的轴杆套170的开口端176，并穿过在轴杆套170内肩180中限定的通孔或开口182，轴杆套150以这种关系位于并安装在壳体130的内部空腔或腔室134中。
如图2和图2A所示，轴承183位于轴杆136和内肩180之间，用于支撑轴杆136在套筒150中作直线式前后滑动运动。
如图2A所示，螺旋形细长压缩弹簧140包括与壳体130的封闭端133相抵接的第一端140a，以及延伸穿过套筒150的开口端153和套筒170的开口端176并与套筒170的内肩180相抵接的相对的第二端140b。
螺旋形细长压缩弹簧142包括与壳体130封闭端133的内表面相接的第一端142a，以及相对的自由第二端142b，如图2A和图3所示，在车辆制动踏板模拟器组件100的脱离接合和完全伸展关系中，自由第二端142b与套筒170的内肩180相隔一定距离。螺旋形细长压缩弹簧160包括与套筒150的封闭端155相接的第一端160a，以及与轴杆136的弹簧托架端相接的相对的第二端160b。
螺旋形细长压缩弹簧162包括与套筒150封闭端155的内表面相接的第一端162a，以及与轴杆136的弹簧容纳端相接的相对的第二端162b，如图2A和图3所示，在车辆制动踏板模拟器组件100的脱离接合和完全伸展关系中，第二端162b与轴杆136的弹簧容纳端间隔开。
在所示实施例中，螺旋形细长压缩弹簧140和160包括车辆制动踏板模拟器组件100的第1级踏板力阻力模拟器弹簧，螺旋形细长压缩弹簧142包括第2级踏板力模拟器弹簧，弹簧162包括第3级踏板力模拟器弹簧。
因此，在所示实施例中，车辆制动踏板模拟器组件100包括总共四个踏板力阻力弹簧，其中两个螺旋形细长压缩弹簧140和142位于组件100的一端，另外两个螺旋形细长压缩弹簧160和162位于组件100的另一端，套筒150位于螺旋形细长压缩弹簧140和142之间并将其与螺旋形细长压缩弹簧160和162间隔开来。
此外，在所示的实施例中，螺旋形细长压缩弹簧140和160相对设置并彼此间间隔开且呈共线关系，螺旋形细长压缩弹簧142和162相对设置并彼此间间隔开且呈共线关系。
车辆制动踏板模拟器组件100适于在具有线控制动系统的车辆运行期间，根据制动踏板臂14的行程或移动或冲程，在制动踏板臂14上产生和产生线性阻力，从而模拟具有传统真空或液压制动系统的车辆的阻力感觉。具体地说，参照图3和图4，可以理解的是，车辆操作员的脚最初踩下制动踏板臂14时，会导致套筒150向内滑动移动到壳体或套筒130的内部空腔134中，从而导致第1级螺旋形细长压缩弹簧140和160都被压缩，从而对制动踏板臂14产生第1级阻力。
此外，请参考图4和图5，还可以理解的是，车辆操作员的脚进一步踩下制动踏板臂14会导致套筒150进一步向内滑动，进入壳体或套筒130的内部空腔134，从而进一步压缩第1级螺旋形细长压缩弹簧140和160并且由于弹簧142相对的第二端142b与套筒170的内肩180相抵而压缩弹簧142，从而对制动踏板臂14产生比第1级踏板阻力更大的第2级的踏板阻力。
参照图5，还可以理解的是，车辆操作员的脚进一步踩下踏板臂14会导致套筒150进一步向内滑动，进入壳体或套筒130的内部空腔134，从而进一步压缩第1级螺旋形细长压缩弹簧140和160、弹簧142的进一步压缩，以及由于弹簧162的第一端162a与轴杆136的端部接合而导致的弹簧162的压缩，从而对制动踏板臂14产生第3级踏板阻力，该阻力的大小大于第1级阻力和踏板阻力的组合。
因此可以理解，在所示的实施例中，螺旋形细长压缩弹簧140、142、160和162以相对于或相对于彼此的平行关系起作用和压缩，其中所有螺旋形细长压缩弹簧140、142、160和162在车辆制动踏板模拟器组件100的至少部分操作期间一起并同时压缩。
车辆制动踏板模拟器组件100还包括一个位置传感器组件200，用于感测套筒150关于或相对于壳体130的位置，从而感测制动踏板臂14的位置。
参照图1、图2、图3和图6，位置传感器组件200包括冗余位置传感器组件200a和200b，如图1和图2所示，每个组件包括感应式位置传感器组件210和霍尔效应位置传感器组件220。
具体地说，参照图1、图2、图3和图6所示的位置传感器组件200a，位置传感器组件200a包括印刷电路板230和连接器组件240。印刷电路板230包括在其下表面230a上定义和形成的感应线圈242，还包括安装在其下表面230a的霍尔效应集成电路244。电路板230还包括安装在电路板230上表面230b的唤醒微型开关300。
电路板230安装在壳体130外壁132的外侧。如图2和图6所示，连接器组件240安装在印刷电路板230上并与印刷电路板230可操作地电连接。
在图1和图2所示的实施例中，冗余位置传感器组件200a和200b以并排和径向相对的关系定位并安装在壳体130的外壁132的外侧。
位置传感器组件200，更具体地说，其中每个冗余位置传感器组件200a和200b还包括感应目标250和霍尔效应磁铁254。图6描述了用于各自位置传感器组件200a和200b的一对感应目标250，它们接合到共用或共享支架252上。图2和图6仅描述了霍尔效应磁铁254中的一个，但可以理解的是，另一个霍尔效应磁铁254位于套筒150外壁152的外表面，其位置和关系与图2中所示的霍尔效应磁铁254完全相反。
参照图2和图3，感应目标250与套筒150外壁152的材料接合或模制在一起，以便在套筒150相对于壳体130滑动运动时，可相对于壳体130纵向移动。
如图2所示，霍尔效应磁铁254以类似的方式接合或模压到套筒150外壁152的材料中，从而可相对于壳体130纵向移动，以响应于套筒150相对于壳体130的滑动运动。
在所示的实施例中，感应目标250和霍尔效应磁铁254的位置与印刷电路板230上的感应线圈242和霍尔效应集成电路244相对并保持一定间距。更具体地说，在所示的实施例中，可以理解为壳体130的外壁132将分隔印刷电路板230，更具体地说，将其上的感应线圈242和霍尔效应集成电路244与相关的感应目标250和霍尔效应磁铁254分隔开来。
换一种说法，壳体130的外壁132将印刷电路板230，更具体地说，将感应线圈242和霍尔效应集成电路244与感应目标250和霍尔效应磁铁254分隔开来。
可以理解的是，感应目标250相对于壳体130的纵向移动，以及相对于电路板230上形成的感应线圈242的纵向移动，会导致感应线圈242的电感量发生变化，电感量被感应和测量，从而使套筒150的位置以及制动踏板臂14的位置能够被与车辆相关的电子控制单元(ECU)确定和测量，以施加或释放车辆制动器。
同样可以理解的是，霍尔效应磁铁254相对于壳体130的纵向移动，以及相对于印刷电路板230上的霍尔效应集成电路244的纵向移动，会导致霍尔效应集成电路244感应到的磁场的大小和/或方向发生变化，而霍尔效应集成电路244感应到并测量到磁场的大小和/或方向，从而使套筒150的位置以及制动踏板臂14的位置能够由与车辆相关的ECU确定和测量，以便施加或释放制动器。
在电路板230上同时安装感应式传感器和霍尔效应传感器，可提高功能安全性，并在感应式传感器或霍尔效应传感器出现故障时对制动踏板臂14的位置进行冗余测量。在第二块电路板230上安装第二组感应式传感器和霍尔效应传感器，可以在另一块电路板230或其上的传感器发生故障时对制动踏板臂14的位置进行冗余测量。
车辆制动踏板模拟器组件100还包括唤醒开关300，该开关通过在车辆制动踏板模拟器组件100处于伸出和脱离接合位置时打开电路以及在车辆制动踏板模拟器组件100处于接合和压缩位置时闭合电路来提供唤醒功能。
参照图6、图7和图8，唤醒开关300包括位于唤醒开关300侧部的杆302，该杆适于或构造成在套筒150相对于壳体130滑动运动期间与从套筒150外壁152向上延伸的凸片310相接触而移动和接合，以激活唤醒开关300。
在不脱离新颖特征的精神和范围的情况下，可以对本装置的车辆制动踏板弹簧阻尼模拟器组件100的实施例进行上述的许多变化和修改。应该理解的是，本文并不打算或应该推断出与本文所说明的布置有关的任何限制。当然，所附的权利要求书涵盖了属于权利要求书范围内的所有修改。

Claims (18)

1.一种车辆踏板模拟器组件，包括：
限定有内部空腔的壳体；
在壳体的内部空腔中延伸并适于滑动运动的套筒；
位于壳体的内部空腔一端的第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧和第二弹簧能响应于套筒在壳体的内部空腔中的滑动运动而压缩；以及
位于壳体的内部空腔的相对端的第三弹簧和第四弹簧，第三弹簧和第四弹簧能响应于套筒在壳体的内部空腔中的滑动运动而压缩。
2.根据权利要求1所述的车辆踏板模拟器组件，其中套筒限定有内部空腔，第三弹簧和第四弹簧位于套筒的内部空腔中。
3.根据权利要求1所述的车辆踏板模拟器组件，其中套筒限定有内部空腔，第一弹簧延伸入套筒的内部空腔。
4.根据权利要求1所述的车辆踏板模拟器组件，还包括轴杆，该轴杆在壳体的内部空腔中延伸并延伸入套筒的内部空腔，第一弹簧和第二弹簧围绕该轴杆。
5.根据权利要求1所述的车辆踏板模拟器组件，还包括轴杆，该轴杆在壳体的内部空腔中延伸并延伸入套筒的内部空腔，第三弹簧在套筒的一端和轴杆的一端之间延伸。
6.根据权利要求1所述的车辆踏板模拟器组件，还包括：
感应传感器，其用于感测套筒相对于壳体的位置；以及
霍尔效应传感器，其用于感测套筒相对于壳体的位置。
7.根据权利要求1所述的车辆踏板模拟器组件，还包括：
带有感应线圈和霍尔效应集成电路的印刷电路板，该印刷电路板位于所述壳体；
位于套筒的感应目标且其能响应于套筒相对于壳体的滑动运动而相对于感应线圈移动；以及
套筒上的霍尔效应磁铁且其能响应于套筒相对于壳体的滑动运动而相对于霍尔效应集成电路移动。
8.根据权利要求1所述的车辆踏板模拟器组件，还包括唤醒开关，该开关能响应于套筒相对于壳体的滑动运动而动作。
9.根据权利要求8所述的车辆踏板模拟器组件，还包括唤醒开关上的杆件，该杆件能响应于套筒相对于壳体的滑动运动而响应于与套筒上的凸块的接触而动作。
10.根据权利要求9所述的车辆踏板模拟器组件，还包括位于壳体上的印刷电路板，唤醒开关位于该印刷电路板。
11.根据权利要求1所述的车辆踏板模拟器组件，其中第一弹簧和第二弹簧相对于彼此布置成为伸缩关系。
12.根据权利要求1所述的车辆踏板模拟器组件，其中第三弹簧和第四弹簧相对于彼此布置成为伸缩关系。
13.根据权利要求1所述的车辆踏板模拟器组件，其中第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧和第四弹簧布置为平行关系。
14.一种车辆踏板模拟器组件，包括：
壳体，限定有内部空腔；
套筒，其能在壳体的内部空腔中延伸并适于滑动运动，该套筒限定有内部空腔；
轴杆，其在壳体的内部空腔中延伸并延伸入套筒的内部空腔；
第一弹簧和第二弹簧，其位于壳体的内部空腔的一端，第一弹簧和第二弹簧能响应于套筒在壳体的内部空腔中的滑动运动而压缩，第一弹簧延伸入套筒的内部空腔；以及
位于壳体的内部空腔的相对端的第三弹簧和第四弹簧，第三弹簧和第四弹簧能响应于套筒在壳体的内部空腔中的滑动运动而压缩，第三弹簧延伸入套筒的内部空腔。
15.根据权利要求14所述的车辆踏板模拟器组件，其中第一弹簧环绕轴杆且第二弹簧环绕第一弹簧。
16.根据权利要求14所述的车辆踏板模拟器组件，其中第三弹簧在套筒的端部和轴杆的端部之间延伸，第四弹簧环绕第三弹簧。
17.根据权利要求14所述的车辆踏板模拟器组件，其中第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧和第四弹簧布置成为平行关系且是可压缩的。
18.根据权利要求14所述的车辆踏板模拟器组件，其中第一弹簧和第二弹簧围绕轴杆并在壳体的一端和套筒的一端之间延伸，第三弹簧和第四弹簧在套筒的一端和轴杆的另一端之间延伸。
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