CN110027533B - 用于车辆的踏板感模拟器和具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的踏板感模拟器和具有其的车辆，包括外壳、活塞、移动件、驱动组件、第一弹性件和推杆。活塞可往复移动地设在外壳内，移动件与活塞的一端移动配合，移动件移动以驱动活塞移动，驱动组件与移动件配合以驱动移动件往复移动；第一弹性件的两端分别止抵在活塞和移动件上，推杆的两端分别与活塞的另一端和踏板相连。根据本发明的用于车辆的踏板感模拟器，响应速度快，具有良好的制动效果，同时可以为驾驶员提供良好的“制动感觉”，尤其是踏板制动感觉。

Description

用于车辆的踏板感模拟器和具有其的车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种用于车辆的踏板感模拟器和具有其的车辆。

背景技术

相关技术中，车辆中的踏板主要采用液压传动机构或气压传动机构进行力传动，从而实现车辆的制动。但是，采用液压传动机构或气压传动机构的制动系统的响应速度较慢、制动性能差，给驾驶员的实际操作带来很大的不便。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于车辆的踏板感模拟器，所述踏板感模拟器响应速度快，具有良好的制动效果，同时可以为驾驶员提供良好的“制动感觉”，尤其是踏板制动感觉。

本发明还提出一种具有上述踏板感模拟器的车辆。

根据本发明第一方面实施例的用于车辆的踏板感模拟器，所述车辆包括踏板，所述踏板感模拟器包括：外壳；活塞，所述活塞可往复移动地设在所述外壳内；移动件，所述移动件与所述活塞的一端移动配合，所述移动件移动以驱动所述活塞移动；驱动组件，所述驱动组件与所述移动件配合以驱动所述移动件往复移动；第一弹性件，所述第一弹性件的两端分别止抵在所述活塞和所述移动件上；推杆，所述推杆的第一端与所述活塞的另一端相连，所述推杆的第二端适于与所述踏板相连。

根据本发明实施例的用于车辆的踏板感模拟器，通过设置活塞、移动件和第一弹性件，使得车辆需要制动、驾驶员踩下踏板时，第一弹性件可以对推杆施加弹性力以提供基础踏板反力，通过驱动组件控制移动件往复移动以实时调整第一弹性件的形变量，使得与调整弹性力对应的踏板反力趋近于最优的目标踏板反力以与实车的运行状态相匹配，从而当踏板感模拟器应用于车辆中时，可以采用电信号传递制动信号，信号传递迅速、制动响应快、反应灵敏，同时可以为驾驶员提供良好的“制动感觉”，尤其是踏板制动感觉，使得“制动感觉”更符合人体的感受，从而提高了车辆的制动系统的制动效果(例如缩短了制动响应时间、制动力更加合理)和驾驶员的制动感受；通过第一弹性件将活塞和移动件隔开，推杆驱动活塞移动时、避免了活塞与移动件之间的冲击，最大程度降低了驱动组件发生故障而对推杆移动产生的影响；通过对第一弹性件的弾性特性线进行设置，使得第一弹性件的弹性特性线更接近踏板目标曲线、即与第一弹性件的初始弹性力对应的踏板反力更接近最优的目标踏板反力，更容易达到设计需求，从而减轻了驱动组件的负担，而且可以实现踏板制动感觉的调控，例如可以改变最优的目标踏板反力与踏板行程之间的关系，从而满足不同驾驶员对“制动感觉”的不同要求以自适应驾驶员的操纵习惯，调节方便；踏板感模拟器的整体性强，可实现模块化设计，方便了生产运输和安装使用。

根据本发明的一些实施例，所述踏板感模拟器进一步包括：第二弹性件，所述第二弹性件外罩在所述活塞上，所述第二弹性件的两端分别配合在所述活塞的外壁和所述外壳的内壁上。

根据本发明的一些实施例，所述踏板感模拟器进一步包括：压力传感器，所述压力传感器设在所述推杆和所述活塞之间以检测所述推杆和所述活塞之间的压力；用于检测所述推杆的位移量的位移检测装置。

根据本发明的一些实施例，所述驱动组件包括：驱动器；行星齿轮机构，所述行星齿轮机构包括太阳轮、行星轮、行星架和外齿圈，所述行星轮分别与所述太阳轮和所述外齿圈啮合，所述行星架设在所述行星轮上且与所述行星轮同步转动，所述驱动器与所述太阳轮配合以驱动太阳轮转动；中心丝杠，所述中心丝杠与所述移动件配合以将所述中心丝杠的转动转换至所述移动件的移动，所述中心丝杠设在所述行星架上以由所述行星架驱动转动。

根据本发明的一些实施例，所述外壳包括主缸体和安装座，所述主缸体的一侧敞开以形成安装口，所述安装座设在所述安装口处，所述活塞设在所述主缸体内，所述推杆的第一端穿过所述安装座伸入到所述主缸体内以与所述活塞相连，所述推杆与所述安装座移动配合。

根据本发明的一些实施例，所述位移检测装置设在所述主缸体上。

根据本发明的一些实施例，所述移动件设在所述外壳内，所述外壳的端壁上设有伸出孔，所述中心丝杠的一端穿过所述伸出孔与所述行星架配合。

根据本发明的一些实施例，所述中心丝杠包括中心杆和环形的凸台，所述中心杆分别与所述行星架和所述移动件配合，所述凸台设在所述中心杆的外周壁上；所述踏板感模拟器还包括推力轴承，所述推力轴承设在所述外壳内，所述推力轴承外罩在所述中心杆上且位于所述凸台和所述外壳的内壁之间。

根据本发明的一些实施例，所述踏板感模拟器还包括衬套，所述衬套外套在所述中心丝杠的位于所述伸出孔内的部分上。

根据本发明的一些实施例，所述踏板感模拟器还包括挡圈，所述挡圈外套在所述中心丝杠的伸出所述外壳的部分上。

根据本发明的一些实施例，所述踏板感模拟器还包括外罩壳体，所述外罩壳体设在所述外壳上，所述驱动器和所述行星齿轮机构分别设在所述外罩壳体内，所述外齿圈设在所述外罩壳体上。

根据本发明的一些实施例，所述外齿圈和所述外罩壳体为一体成型件。

根据本发明的一些实施例，所述活塞的一端外罩在所述移动件上以与所述移动件移动配合，所述第一弹性件设在所述活塞内。

根据本发明第二方面实施例的车辆，包括：车体，所述车体上设有电子控制单元；踏板，所述踏板可转动地设在所述车体上；踏板感模拟器，所述踏板感模拟器设在所述车体上，所述踏板感模拟器为根据本发明上述第一方面实施例的踏板感模拟器，所述推杆的第二端与所述踏板相连，所述压力传感器、所述位移检测装置和所述驱动器分别与所述电子控制单元相连。

根据本发明实施例的车辆，通过采用上述的踏板感模拟器，车辆内可以形成电子机械布局，无需布置液压管路、真空助力等，布置灵活，方便了车辆整体结构的布置，同时降低了车辆的质量，即使车辆上采用线控技术、即车辆制动系统的操纵机构和执行机构之间没有直接连接，通过采用踏板感模拟器，使得车辆在完成踏板动作信息的采集并发送给线控系统控制器实现相应的功能的同时，模拟踏板制动感觉，使得驾驶员踩踏踏板时可以感受到与传统结构踏板一致的制动感受，提高了车辆的制动系统的制动效果和驾驶员的制动感受，实现了车辆的电制动。其中，踏板感模拟器可以安装在车体的地板下，此时踏板感模拟器不会占用驾驶舱和发动机舱的空间，进一步方便了车辆整体结构的布置，提升了车辆的舒适性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的用于车辆的踏板感模拟器的结构示意图；

图2是图1中所示的踏板感模拟器的另一个角度的架构示意图；

图3是图1中所示的踏板感模拟器的局部示意图；

图4是图1中所示的踏板感模拟器的另一个局部示意图；

图5是图1中所示的踏板感模拟器的又一个局部示意图；

图6是图1中所示的踏板感模拟器的再一个局部示意图；

图7是图1中所示的踏板感模拟器的又一个局部示意图；

图8是图1中所示的踏板感模拟器与踏板、电子控制单元之间的连接示意图；

图9是图8中所示的踏板感模拟器与踏板、电子控制单元之间的连接关系示意图；

图10是图8中所示的踏板感模拟器与踏板、电子控制单元的工作原理示意图。

附图标记：

踏板感模拟器100、第一固定件100a、第二固定件100b、第三固定件100c、

电子控制单元101、踏板102、连接部102a、

支座103、支座转轴103a、连接组件104、配合槽104a、第一止挡部104b、

外壳1、主缸体11、安装座12、第二止挡部12a、

端壁111、伸出孔111a、第一连接部112、第二连接部113、

活塞2、移动件3、

驱动器41、限位凸起41a、输出轴41b、

行星齿轮机构42、太阳轮421、行星轮422、行星架423、配合轴423a、外齿圈424、

中心丝杠43、中心杆431、凸台432、

第一弹性件51、第二弹性件52、推杆6、第一端60a、第二端60b、

压力传感器7、位移检测装置8、推力轴承9、

衬套10a、挡圈10b、外罩壳体10c、限位凹槽10d。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等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发明和简化描述，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发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图10描述根据本发明实施例的用于车辆的踏板感模拟器100。

如图1-图10所示，根据本发明实施例的用于车辆的踏板感模拟器100，车辆包括踏板102，踏板感模拟器100包括外壳1、活塞2、移动件3、驱动组件、第一弹性件51和推杆6。

活塞2可往复移动地设在外壳1内，移动件3与活塞2的一端移动配合，移动件3移动以驱动活塞2移动，驱动组件与移动件3配合以驱动移动件3往复移动，第一弹性件51的两端分别止抵在活塞2和移动件3上，推杆6的第一端60a与活塞2的另一端相连，推杆6的第二端60b适于与踏板102相连。

例如，如图1-图10所示，外壳1内限定出容纳空间，活塞2设在容纳空间内且活塞2可以沿踏板感模拟器100的轴向往复移动，移动件3可以与活塞2的上述轴向一端移动配合且移动件3可以在驱动组件的驱动作用下沿踏板感模拟器100的轴向往复移动。这里，需要说明的是，“移动件3与活塞2的一端移动配合”可以为移动件3与活塞2的一端相接触、且移动件3可相对于活塞2移动，也可以为移动件3与活塞2的一端未接触、且移动件3可相对于活塞2移动。

第一弹性件51的一端可以与活塞2相止抵，第一弹性件51的另一端可以与移动件3相止抵，使得移动件3相对于活塞2移动时、第一弹性件51的形变量发生变化，从而改变了第一弹性件51施加在移动件3和活塞2上的弹性力，根据该弹性力、驱动组件驱动移动件3往复移动以改变第一弹性件51的形变量，从而进一步调整第一弹性件51施加在移动件3和活塞2上的弹性力，为驾驶员提供良好的踏板制动感觉。当驾驶员未踩踏踏板102、踏板感模拟器100处于初始位置时，第一弹性件51可以处于预压缩状态或自然状态(未进行预压缩)。

当车辆需要制动、踏板102驱动推杆6沿踏板感模拟器100的轴向移动，由于推杆6的第一端60a与活塞2的上述另一端相连，推杆6在移动过程中可以驱动活塞2移动，此时止抵在活塞2和移动件3之间的第一弹性件51的形变量发生变化，使得第一弹性件51可以对活塞2施加初始弹性力，而活塞2通过推杆6与踏板102相连，从而第一弹性件51可以提供基础踏板反力。

当踏板感模拟器100应用于车辆中时，车辆需要制动时、驾驶员踩下踏板102以将驾驶员的踩踏力通过推杆6传递至活塞2、第一弹性件51，第一弹性件51可以通过活塞2对推杆6施加初始弹性力以提供基础踏板反力，保证车辆的制动系统工作时踏板102的“制动感觉”；而车辆上的检测装置例如传感器可以检测踩踏力的大小、推杆6或活塞2的轴向移动位移量、推杆6或活塞的移动速度大小等参数，并将检测结果传递至车辆的电子控制单元101(Electronic Control Unit，ECU)以对检测结果进行分析，从而计算出最优的目标踏板反力与基础踏板反力之间的差值，此时电子控制单元可以根据优化结果控制驱动组件运行，驱动组件驱动移动件3往复移动以实时调整第一弹性件51的形变量，使得调整后的第一弹性件51可以通过活塞2对推杆6施加调整弹性力，调整弹性力通过活塞2、推杆6和踏板102反馈给驾驶员，并使得与调整弹性力对应的踏板反力趋近于上述最优的目标踏板反力以与实车的运行状态相匹配，从而提升驾驶员踩踏踏板102时的踏板感效果，提升驾驶员的操作舒适度；同时电子控制单元101可以根据最优的目标踏板反力、并结合实车的运行状态和实时路况等，分析得出最终的制动方案，并将相应信号传递至执行机构以实现车辆的制动。车辆不需要制动时，驾驶员松开踏板102，此时驱动组件驱动移动件3移动以改变第一弹性件51的弹性力，活塞2可以在第一弹性件51弹性力的作用下移动至其初始位置，从而活塞2通过推杆6将踏板102推至其初始位置。

这里，需要说明的是，“制动感觉”是一种综合感觉，它可以包括踏板制动感觉、驾驶员感受到的车辆制动减速度、听觉上的制动噪音以及视觉上的车辆减速度等，其中，踏板制动感觉是最重要的组成部分。

根据本发明实施例的用于车辆的踏板感模拟器100，通过设置活塞2、移动件3和第一弹性件51，使得车辆需要制动、驾驶员踩下踏板102时，第一弹性件51可以对推杆6施加弹性力以提供基础踏板反力，通过驱动组件控制移动件3往复移动以实时调整第一弹性件51的形变量，使得与调整弹性力对应的踏板反力趋近于最优的目标踏板反力以与实车的运行状态相匹配，从而当踏板感模拟器100应用于车辆中时，可以采用电信号传递制动信号，信号传递迅速、制动响应快、反应灵敏，同时可以为驾驶员提供良好的“制动感觉”，尤其是踏板制动感觉，使得“制动感觉”更符合人体的感受，从而提高了车辆的制动系统的制动效果(例如缩短了制动响应时间、制动力更加合理)和驾驶员的制动感受；通过第一弹性件51将活塞2和移动件3隔开，推杆6驱动活塞2移动时、避免了活塞2与移动件3之间的冲击，最大程度降低了驱动组件发生故障而对推杆6移动产生的影响；通过对第一弹性件51的弾性特性线进行设置，使得第一弹性件51的弹性特性线更接近踏板目标曲线、即与第一弹性件51的初始弹性力对应的踏板反力更接近最优的目标踏板反力，更容易达到设计需求，从而减轻了驱动组件的负担，而且可以实现踏板制动感觉的调控，例如可以改变最优的目标踏板反力与踏板102行程之间的关系，从而满足不同驾驶员对“制动感觉”的不同要求以自适应驾驶员的操纵习惯，调节方便；踏板感模拟器100的整体性强，可实现模块化设计，方便了生产运输和安装使用。

进一步地，踏板感模拟器100进一步包括第二弹性件52，第二弹性件52外套在活塞2上，第二弹性件52的两端分别配合在活塞2的外壁和外壳1的内壁上。也就是说，驾驶员未踩踏踏板102、踏板感模拟器100处于初始位置时，第二弹性件52的两端可以分别与活塞2的外壁和外壳1的内壁相止抵，或者第二弹性件52的两端可以分别与活塞2的外壁和外壳1的内壁间隔设置，亦或者第二弹性件52的一端可以与活塞2的外壁和外壳1的内壁中的其中一个止抵、另一端可以与活塞2的外壁和外壳1的内壁中的另一个间隔设置。由此，通过设置第二弹性件52，使得活塞2相对于外壳1的移动距离达到设定值时、第二弹性件52可以提供基础踏板反力，设定值可以大于等于零。

例如，在图7和图8的示例中，当驾驶员未踩踏踏板102、踏板感模拟器100处于初始位置时，第二弹性件52的一端与活塞2的外壁相止抵，第二弹性件52的另一端与外壳1的内壁相止抵，此时第二弹性件52可以处于预压缩状态或自然状态，从而驾驶员开始踩踏踏板102使得活塞2相对于外壳1移动时、第二弹性件52的形变量就开始发生变化，即上述设定值为零，从而改变了第二弹性件52施加在外壳1和活塞2上的弹性力，使得第二弹性件52也可以提供基础踏板反力。由此，通过设置第二弹性件52，使得第一弹性件51和第二弹性件52组合之后的弹性特性线具有多样性，进一步使得第一弹性件51和第二弹性件52组合之后的弹性特性线更接近踏板目标曲线、即与第一弹性件51和第二弹性件52的弹性力之和对应的踏板反力更接近最优的目标踏板反力，进一步减轻了驱动组件的负担；而且第二弹性件52可以将活塞2和外壳1的内壁之间隔开，避免了活塞2与外壳1之间的冲击。

具体地，踏板感模拟器100应用于车辆中，车辆需要制动时、驾驶员踩下踏板102以将驾驶员的踩踏力通过推杆6传递至活塞2、第一弹性件51和第二弹性件52，第一弹性件51和第二弹性件52可以对推杆6施加初始弹性力以提供基础踏板反力；而车辆上的电子控制单元根据检测装置的检测结果、控制驱动组件运行，使得驱动组件驱动移动件3往复移动以实时调整第一弹性件51的形变量，从而调整第一弹性件51施加在活塞2上的弹性力，使得与第一弹性件51和第二弹性件52的弹性力之和对应的踏板反力接近或达到最优的目标踏板反力，提升了驾驶员踩踏踏板102时的踏板感效果。

当第二弹性件52的两端分别与活塞2的外壁和外壳1的内壁间隔设置，或者第二弹性件52的一端可以与活塞2的外壁和外壳1的内壁中的其中一个止抵、另一端可以与活塞2的外壁和外壳1的内壁中的另一个间隔设置时，第二弹性件52处于自然状态，驾驶员开始踩踏踏板102使得活塞2相对于外壳1移动，当活塞2相对于外壳1的移动距离达到设定值时、第二弹性件52的两端分别止抵在活塞2的外壁和外壳1的内壁上，活塞2继续移动使得第二弹性件52的形变量开始发生变化，即上述设定值大于零，从而改变了第二弹性件52施加在外壳1和活塞2上的弹性力，使得第二弹性件52也可以提供基础踏板反力。

具体地，踏板感模拟器100应用于车辆中，车辆需要制动时、驾驶员踩下踏板102以将驾驶员的踩踏力通过推杆6传递至活塞2，踩踏力较小时，仅有第一弹性件51对推杆6施加初始弹性力以提供基础踏板反力，驱动组件驱动移动件3往复移动以实时调整第一弹性件51的形变量，从而调整第一弹性件51施加在活塞2上的弹性力；踩踏力较大时，第一弹性件51和第二弹性件52可以一起对推杆6施加初始弹性力以提供基础踏板反力，驱动组件驱动移动件3往复移动以实时调整第一弹性件51的形变量，从而调整第一弹性件51施加在活塞2上的弹性力，使得与第一弹性件51和第二弹性件52的弹性力之和对应的踏板反力接近或达到最优的目标踏板反力，提升了驾驶员踩踏踏板102时的踏板感效果。

可以理解的是，踏板感模拟器100还可以包括第三弹性件，第三弹性件的个数和具体位置可以根据实际情况具体设置，只需保证第三弹性件可以对活塞2或推杆6施加弹性力即可。例如，第三弹性件可以设在第二弹性件52和活塞2之间且第三弹性件的两端可以分别配合在活塞2的外壁和外壳1的内壁上，或者第三弹性件还可以与第二弹性件52沿活塞2的轴向间隔设置，此时第三弹性件的两端可以分别配合在活塞2的外壁和外壳1的内壁上，由此通过设置第三弹性件，使得第二弹性件和第三弹性件中的任何一个出现故障时、另一个可以继续提供弹性力以保证踏板感模拟器100的正常运行，提升了第二弹性件52和第三弹性件的安全系数，保证了踏板感模拟器100的使用可靠性，保证了驾驶员的安全。

在本发明的进一步实施例中，踏板感模拟器100进一步包括压力传感器7和位移检测装置8，压力传感器7设在推杆6和活塞2之间以检测推杆6和活塞2之间的压力，位移检测装置8用于检测推杆6的位移量。当踏板感模拟器100应用于车辆中时，车辆需要制动时、驾驶员踩下踏板102以将驾驶员的踩踏力通过推杆6传递至活塞2、第一弹性件51，第一弹性件51对推杆6施加初始弹性力以提供基础踏板反力；而压力传感器7可以检测推杆6和活塞2之间的压力且压力传感器7将检测结果传递至车辆的电子控制单元101(Electronic ControlUnit，ECU)，位移检测装置8用于检测推杆6的位移量且位移检测装置8将检测结果传递至车辆的电子控制单元101，电子控制单元101可以对检测结果进行分析，从而计算出与该位移量对应的最优的目标踏板反力，得出最优的目标踏板反力和与上述初始弹性力对应的踏板反力之间的差值，此时控制驱动组件运行，驱动组件驱动移动件3往复移动以实时调整第一弹性件51的形变量，使得调整后的第一弹性件51可以对推杆6施加调整弹性力，调整弹性力通过活塞2、推杆6和踏板102反馈给驾驶员，并使得与调整弹性力对应的踏板反力趋近于上述最优的目标踏板反力以与实车的运行状态相匹配，从而提升驾驶员踩踏踏板102时的踏板感效果，提升驾驶员的操作舒适度。由此，通过设置压力传感器7和位移检测装置8，提升了踏板感模拟器100的智能化程度，方便了驾驶员的操作。

在本发明的一些可选实施例中，驱动组件包括驱动器41、行星齿轮机构42和中心丝杠43，行星齿轮机构42包括太阳轮421、行星轮422、行星架423和外齿圈424，行星轮422分别与太阳轮421和外齿圈424啮合，行星架423设在行星轮422上且与行星轮422同步转动，驱动器41与太阳轮421配合以驱动太阳轮421转动，中心丝杠43与移动件3配合以将中心丝杠43的转动转换至移动件3的移动，中心丝杠43设在行星架423上以由行星架423驱动转动。由此，驱动器41通过行星齿轮机构42与中心丝杠43相连，行星齿轮机构42将驱动器41的转速、转矩进行减速增扭以传递至中心丝杠43，然后中心丝杠43的转动转换至移动件3的移动，保证移动件3可以实时移动以调整第一弹性件51的形变量，从而保证了驾驶员的踏板制动感觉，同时行星齿轮机构42体积小、重量轻、结构紧凑、传递功率大、承载能力高，减小了驱动组件的占用空间，减轻了踏板感模拟器100的重量，方便了踏板感模拟器100的布置，保证了驱动组件的运行可靠性。

例如，在图1-图4、图8和图9的示例中，驱动器41可以为电机，在满足使用要求的前提下、电机可以为各种类型的电机。驱动器41的一端可以形成有限位凸起41a，以便于实现驱动器41的限位，驱动器41的另一端可以具有输出轴41b，太阳轮421穿设在输出轴41b上使得输出轴41b可以驱动太阳轮421转动。外齿圈424可以设在太阳轮421外，行星轮422可以为三个，三个行星轮422可以沿太阳轮421的周向均匀间隔设置且三个行星轮422均位于外齿圈424和太阳轮421之间，每个行星轮422均分别与太阳轮421和外齿圈424相啮合，从而太阳轮421转动可以带动三个行星轮422转动，使得三个行星轮422绕太阳轮421转动。行星架423可以大致形成为板状结构，行星架423可以位于太阳轮421的轴向一侧且行星架423可以与太阳轮421同轴设置，行星架423的朝向太阳轮421的一侧形成有三个配合轴423a，每个配合轴423a均沿行行齿轮机构的轴向朝向太阳轮421延伸，三个配合轴423a一一对应穿设在三个行星轮422上，从而三个行星轮422绕太阳轮421转动时可以带动行星架423绕其中心轴线转动。中心丝杠43的一端可以穿设在行星架423上，行星架423转动可以驱动中心丝杠43转动，而中心丝杠43的另一端与移动件3配合，从而中心丝杠43在绕其中心轴线转动的过程中、移动件3沿中心丝杠43的轴向移动，以实时调整第一弹性件51的形变量。

在本发明的一些具体实施例中，外壳1包括主缸体11和安装座12，主缸体11的一侧敞开以形成安装口，安装座12设在安装口处，活塞2设在主缸体11内，推杆6的第一端60a穿过安装座12伸入到主缸体11内以与活塞2相连，推杆6与安装座12移动配合。例如，在图1、图2、图5、图7-图9的示例中，主缸体11可以大致形成为筒状结构，主缸体11的轴向一侧敞开、轴向另一侧封闭，安装部设在主缸体11的上述轴向一侧处，使得主缸体11和安装座12之间共同限定出密闭的容纳空间，使得灰尘、水等无法进入容纳空间内，实现了踏板感模拟器100防尘、防水的效果。活塞2位于容纳空间内，推杆6穿设在安装座12上使得推杆6的第一端60a穿过安装座12深入到容纳空间内以与活塞2相连，安装座12可以对推杆6起到支撑和导向作用，压力传感器7位于推杆6和活塞2之间，其中压力传感器7的一端可以与推杆6的第一端60a螺纹连接、压力传感器7的另一端可以与活塞2相止抵，或者压力传感器7的一端可以与活塞2固定相连、压力传感器7的另一端可以与推杆6的第一端60a相止抵，或者压力传感器7的两端分别与推杆6的第一端60a、活塞2相止抵，亦或者压力传感器7的两端分别与推杆6的第一端60a、活塞2固定相连。

可选地，位移检测装置8设在主缸体11上。例如，在图1、图5和图8的示例中，主缸体11上形成有安装孔，安装孔可以邻近安装座12设置，位移检测装置8可以穿设在安装孔内，从而实现位移检测装置8的安装。可以理解的是，位移检测装置8的位置可以根据实际情况具体设置，只需保证位移检测装置8可以检测推杆6的位移量机壳。例如位移检测装置8还可以设在安装座12上，而不限于此。

在本发明的一些实施例中，移动件3设在外壳1内，外壳1的端壁111上设有伸出孔111a，中心丝杠43的一端穿过伸出孔111a与行星架423配合。例如，如图5和图8所示，移动件3可以与活塞2同轴设置，且移动件3可以设在活塞2内。外壳1的远离安装座12的一端的端壁111上形成有伸出孔111a，中心丝杠43的上述一端穿过伸出孔111a以与行星架423配合，由此，外壳1可以对中心丝杠43起到一定的支撑作用，从而减轻了行星齿轮机构42的负担，保证行星齿轮机构42的使用寿命。

具体地，如图7和图8所示，中心丝杠43包括中心杆431和环形的凸台432，中心杆431沿驱动组件的轴向延伸，中心杆431的一端与行星架423配合，中心杆431的另一端与移动件3配合，凸台432设在中心杆431的外周壁上且凸台432可以由中心杆431的部分外周壁向外凸出形成。踏板感模拟器100还包括推力轴承9，推力轴承9设在外壳1内，推力轴承9外罩在中心杆431上且推力轴承9位于凸台432和外壳1的内壁之间，推力轴承9的两端分别与凸台432、外壳1的内壁相止抵，从而推力轴承9可以将中心丝杠43与外壳1的内壁隔开，同时推力轴承9可以承受轴向载荷，而且可以减小中心丝杠43受到的摩擦，保证中心丝杠43的顺利转动。这里，需要说明的是，方向“外”是指远离驱动组件中心轴线的方向，其相反方向被定义为“内”。

在本发明的进一步实施例中，踏板感模拟器100还包括衬套10a，衬套10a外套在中心丝杠43的位于伸出孔111a内的部分上。例如，如图5和图8所示，衬套10a位于中心杆431的外周壁和伸出孔111a的壁面之间，从而衬套10a可以进一步将中心丝杠43与外壳1隔开，同时衬套10a可以承受径向载荷，而且可以减小中心丝杠43受到的摩擦，进一步保证了中心丝杠43的顺利转动。

进一步地，踏板感模拟器100还包括挡圈10b，挡圈10b外套在中心丝杠43的伸出外壳1的部分上。例如，如图5和图8所示，中心杆431上可以形成为限位槽，限位槽可以由中心杆431的部分外周壁向内凹入形成，挡圈10b可以置于限位槽内且挡圈10b的轴向一端可以与外壳1的端壁111相止抵，从而挡圈10b可以限制中心丝杠43发生轴向移动。

如图1-图4和图8所示，踏板感模拟器100还包括外罩壳体10c，外罩壳体10c设在外壳1上且外罩壳体10c邻近外壳1的端壁111设置，驱动器41和行星齿轮机构42分别设在外罩壳体10c内，外罩壳体10c内形成有限位凹槽10d，限位凹槽10d可以由外罩壳体10c的内壁朝向远离外罩壳体10c中心的方向凹入形成且限位凹槽10d与驱动器41上的限位凸起41a相适配，以实现驱动器41的限位，外齿圈424设在外罩壳体10c上且外齿圈424可以位于外罩壳体10c内。

可选地，外齿圈424和外罩壳体10c为一体成型件，从而方便了外齿圈424和外罩壳体10c的成型，提高了成型效率。可以理解的是，外齿圈424和外罩壳体10c还可以分别单独成型，并将外齿圈424固定安装在外罩壳体10c上。

在本发明的一些实施例中，活塞2的一端外罩在移动件3上以与移动件3移动配合，第一弹性件51设在活塞2内。例如，如图7和图8所示，活塞2可以大致形成为筒状结构且活塞2的轴向一端敞开、轴向另一端封闭，移动件3可以设在活塞2内以与活塞2的上述轴向一端移动配合，此时移动件3和活塞2之间共同限定出密闭的空腔，第一弹性件51位于上述空腔内，第一弹性件51的一端与移动件3相止抵，第一弹性件51的另一端与活塞2的上述轴向另一端相止抵，从而在一定程度上对第一弹性件51进行限位，避免第一弹性件51的位置发生变动。其中，移动件3上可以形成有配合凸起，第一弹性件51的上述一端可以外套在配合凸起上以进一步对第一弹性件51进行限位。

根据本发明第二方面实施例的车辆，包括车体、踏板102和踏板感模拟器100，其中踏板感模拟器100为根据本发明上述第一方面实施例的用于车辆的踏板感模拟器100。车辆可以为电动汽车，但不限于此。

车体上设有电子控制单元101，踏板102可转动地设在车体上，踏板感模拟器100设在车体上，推杆6的第二端60b与踏板相连，压力传感器7、位移检测装置8和驱动器41分别与电子控制单元101相连。

具体地，如图8和图9所示，车体上可以形成有支座103，踏板102通过支座转轴103a可转动地设在支座103上，使得踏板102可以绕支座转轴103a转动；推杆6的第二端60b可以通过连接组件104与踏板102相连，其中连接组件104的一端可以与推杆6螺纹连接，连接组件104的另一端可以与踏板102可运动地相连。

根据本发明实施例的车辆，通过采用上述的踏板感模拟器100，车辆内可以形成电子机械布局，无需布置液压管路、真空助力等，布置灵活，方便了车辆整体结构的布置，同时降低了车辆的质量，即使车辆上采用线控技术、即车辆制动系统的操纵机构和执行机构之间没有直接连接，通过采用踏板感模拟器100，使得车辆在完成踏板102动作信息的采集并发送给线控系统控制器实现相应的功能的同时，模拟踏板制动感觉，使得驾驶员踩踏踏板时可以感受到与传统结构踏板一致的制动感受，提高了车辆的制动系统的制动效果和驾驶员的制动感受，实现了车辆的电制动。其中，踏板感模拟器100可以安装在车体的地板下，此时踏板感模拟器100不会占用驾驶舱和发动机舱的空间，进一步方便了车辆整体结构的布置，提升了车辆的舒适性。

根据本发明实施例的车辆的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

下面参考图1-图10以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的用于车辆的踏板感模拟器100。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对发明的具体限制。

如图1-图10所示，踏板感模拟器100包括外壳1、活塞2、移动件3、驱动组件、第一弹性件51、第二弹性件52、推杆6、压力传感器7、位移检测装置8、推力轴承9、衬套10a、挡圈10b和外罩壳体10c。

外壳1包括主缸体11和安装座12，主缸体11可以大致形成为筒状结构，主缸体11的一侧敞开、另一侧封闭，安装部设在主缸体11的上述轴向一侧处，使得主缸体11和安装座12之间共同限定出密封的容纳空间。主缸体11的一端设有多个第一连接部112连接部102a，每个第一连接部112连接部102a上穿设有第一固定件100a，通过第一固定件100a以将主缸体11与安装座12固定相连；主缸体11的另一端设有多个第二连接部113连接部102a，每个第二连接部113连接部102a上穿设有第二固定件100b，通过第二固定件100b以将主缸体11与外罩壳体10c固定相连。安装座12的外周壁位于主缸体11的外周壁的外侧，安装座12上穿设有第三固定件100c，通过第三固定件100c以将踏板感模拟器100固定安装在车辆的车体上。其中，第一固定件100a、第二固定件100b和第三固定件100c均为螺栓。

活塞2位于容纳空间内且活塞2看相对于外壳1沿踏板感模拟器100的轴向往复移动，活塞2可以大致形成为筒状结构且活塞2的轴向一端敞开、轴向另一端封闭，移动件3设在活塞2内以与活塞2的上述轴向一端移动配合，移动件3与活塞2之间共同限定出密闭的空腔，第一弹性件51位于上述空腔内，且第一弹性件51的一端套设在移动件3的配合凸起外以与移动件3相止抵、第一弹性件51的另一端与活塞2的上述轴向另一端相止抵，使得移动件3可以作为第一弹性件的浮动座，从而实现第一弹性件51的限位。活塞2与主缸体11之间限定出密闭的容纳腔，第二弹性件52位于上述容纳腔内以使第二弹性件52外罩在活塞2上，且第二弹性件52的两端分别与活塞2的外壁、主缸体11的内壁相止抵。通过调整第一弹性件51和第二弹性件52的初始状态，使得第一弹性件51和第二弹性件52可以给踏板一定的预置力，例如驾驶员未踩踏踏板102、踏板感模拟器100位于初始位置时，第一弹性件51处于预压缩状态、第二弹性件52处于自然状态。

推杆6的第一端60a与活塞2的上述轴向另一端相连，压力传感器7设在推杆6和活塞2之间以检测推杆6和活塞2之间的压力，压力传感器7的一端与活塞2相止抵、压力传感器7的另一端与推杆6的第一端60a螺纹连接；推杆6的第二端60b穿过安装座12伸入到外壳1外以与踏板102相连，推杆6的第二端60b与踏板102之间通过连接组件104相连，其中推杆6的第二端60b与连接组件104螺纹连接，踏板上设有连接部102a、且连接组件104上形成有配合槽104a，连接部102a可运动地配合在配合槽104a内，使得驾驶员踩踏踏板102时，踩踏力可以通过连接组件104传递至推杆6以使推杆6发生移动，位移检测装置8设在主缸体11上以检测推杆6的位移量。

如图8所示，连接组件104的邻近安装座12的一端设有第一止挡部104b，第一止挡部104内设有内螺纹，该内螺纹与推杆6的第二端60b的外螺纹相配和以实现连接组件104与推杆6之间的连接；安装座12的邻近连接组件104的一侧设有第二止挡部12a，从而延长了安装座内孔的长度，使得安装座可以起到良好的导向作用以实现推杆6的顺利移动，避免推杆6发生卡滞而影响车辆的制动。

驱动组件包括驱动器41、行星齿轮机构42和中心丝杠43，行星齿轮机构42包括太阳轮421、三个行星轮422、行星架423和外齿圈424，每个行星轮422均分别与太阳轮421和外齿圈424啮合，行星架423设在行星轮422上且三个行星轮422可以带动行星架423绕驱动组件的中心轴线同步转动，驱动器41上具有输出轴41b，输出轴41b与太阳轮421配合以驱动太阳轮421转动，中心丝杠43的一端穿过外壳1的端壁111以与行星架423配合，使得行星架423可以驱动中心丝杠43转动，从而中心丝杠43的另一端与移动件3配合以将中心丝杠43的转动转换至移动件3的移动。其中，移动件3可以为丝杠螺母，丝杠螺母与中心丝杠43共同构成丝杠组件，丝杠组件可以为滑动丝杠、滚珠丝杠或行星滚柱丝杠等；驱动器41和行星齿轮机构42均位于外罩壳体10c内，外齿圈424和外罩壳体10c一体成型。

如图7和图8所示，中心丝杠43包括中心杆431和环形的凸台432，中心杆431沿驱动组件的轴向延伸，中心杆431的一端与行星架423配合，中心杆431的另一端与移动件3配合，凸台432设在中心杆431的外周壁上且凸台432可以由中心杆431的部分外周壁向外凸出形成。推力轴承9设在外壳1内，推力轴承9外罩在中心杆431上且推力轴承9位于凸台432和外壳1的内壁之间，推力轴承9的两端分别与凸台432、外壳1的内壁相止抵；衬套10a外套在中心丝杠43的位于伸出孔111a内的部分上以将中心杆431的外周壁和伸出孔111a的壁面之间隔开，挡圈10b安装在中心丝杠43的伸出外壳1的部分上的限位槽内，且挡圈10b的轴向一端与外壳1的端壁111相止抵。

车辆包括车体、踏板102和踏板感模拟器100，车体上设有电子控制单元101，电子控制单元可以与车辆的更高层控制系统例如线控系统相连，踏板102可转动地设在车体上，踏板感模拟器100设在车体上，推杆6的第二端60b与踏板相连，压力传感器7、位移检测装置8和驱动器41分别与电子控制单元101相连。如图8和图9所示，车体上可以形成有支座103，踏板102通过支座转轴103a可转动地设在支座103上，使得踏板102可以绕支座转轴103a转动；推杆6的第二端60b可以通过连接组件104与踏板102相连，其中连接组件104的一端可以与推杆6螺纹连接，连接组件104的另一端可以与踏板102可运动地相连。

车辆需要制动时、驾驶员踩下踏板102以将驾驶员的踩踏力通过推杆6传递至活塞2、第一弹性件51和第二弹性件52，第一弹性件51和第二弹性件52可以对推杆6施加初始弹性力以提供基础踏板反力，保证车辆的制动系统工作时踏板102的“制动感觉”；而压力传感器7可以检测推杆6和活塞2之间的压力且压力传感器7将检测结果传递至车辆的电子控制单元101(Electronic Control Unit，ECU)，位移检测装置8用于检测推杆6的位移量且位移检测装置8将检测结果传递至车辆的电子控制单元101，电子控制单元101将这些检测信息传递至车辆的线控系统以供其功能实现所需，同时电子控制单元101也综合来自线控系统的信息，且电子控制单元101对检测结果进行分析，从而计算出与该位移量对应的最优的目标踏板反力，得出最优的目标踏板反力和与上述初始弹性力对应的踏板反力之间的差值，此时控制驱动组件运行，驱动组件驱动移动件3往复移动以实时调整第一弹性件51的形变量，使得调整后的第一弹性件51可以对推杆6施加调整弹性力，调整弹性力通过活塞2、推杆6和踏板102反馈给驾驶员，并使得与调整弹性力、第二弹性件52的初始弹性力之和对应的踏板反力趋近于上述最优的目标踏板反力以与实车的运行状态相匹配，从而提升驾驶员踩踏踏板102时的踏板感效果，提升驾驶员的操作舒适度；同时电子控制单元101可以根据最优的目标踏板反力、并结合实车的运行状态和实时路况等，分析得出最终的制动方案，并将相应信号传递至执行机构以实现车辆的制动。车辆不需要制动时，驾驶员松开踏板102，此时驱动组件驱动移动件3移动以改变第一弹性件51的弹性力，活塞2可以在第一弹性件51弹性力的作用下移动至其初始位置，从而活塞2通过推杆6将踏板102推至其初始位置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于车辆的踏板感模拟器，所述车辆包括踏板，其特征在于，包括：

外壳；

活塞，所述活塞可往复移动地设在所述外壳内；

移动件，所述移动件与所述活塞的一端移动配合，所述移动件移动以直接驱动所述活塞移动；

驱动组件，所述驱动组件与所述移动件配合以驱动所述移动件往复移动；

第一弹性件，所述第一弹性件的两端分别止抵在所述活塞和所述移动件上；

推杆，所述推杆的第一端与所述活塞的另一端相连，所述推杆的第二端适于与所述踏板相连；

压力传感器，所述压力传感器设在所述推杆和所述活塞之间以检测所述推杆和所述活塞之间的压力；用于检测所述推杆的位移量的位移检测装置；车辆的电子控制单元根据所述位移检测装置的检测结果，确定最优目标踏板反力与所述压力传感器的检测结果所对应的踏板反力之间的差值，并根据所述差值控制所述驱动组件运转以调节踏板反力；

所述驱动组件包括：驱动器；行星齿轮机构，所述行星齿轮机构包括太阳轮、行星轮、行星架和外齿圈，所述行星轮分别与所述太阳轮和所述外齿圈啮合，所述行星架设在所述行星轮上且与所述行星轮同步转动，所述驱动器与所述太阳轮配合以驱动太阳轮转动；中心丝杠，所述中心丝杠与所述移动件配合以将所述中心丝杠的转动转换至所述移动件的移动，所述中心丝杠设在所述行星架上以由所述行星架驱动转动；

所述移动件设在所述外壳内，所述外壳的端壁上设有伸出孔，所述中心丝杠的一端穿过所述伸出孔与所述行星架配合；

所述中心丝杠包括中心杆和环形的凸台，所述中心杆分别与所述行星架和所述移动件配合，所述凸台设在所述中心杆的外周壁上；所述踏板感模拟器还包括推力轴承，所述推力轴承设在所述外壳内，所述推力轴承外罩在所述中心杆上且位于所述凸台和所述外壳的内壁之间；

衬套，所述衬套外套在所述中心丝杠的位于所述伸出孔内的部分上。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的踏板感模拟器，其特征在于，进一步包括：

第二弹性件，所述第二弹性件外罩在所述活塞上，所述第二弹性件的两端分别配合在所述活塞的外壁和所述外壳的内壁上。

3.根据权利要求1所述的用于车辆的踏板感模拟器，其特征在于，所述外壳包括主缸体和安装座，所述主缸体的一侧敞开以形成安装口，所述安装座设在所述安装口处，所述活塞设在所述主缸体内，所述推杆的第一端穿过所述安装座伸入到所述主缸体内以与所述活塞相连，所述推杆与所述安装座移动配合。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的踏板感模拟器，其特征在于，所述位移检测装置设在所述主缸体上。

5.根据权利要求1所述的用于车辆的踏板感模拟器，其特征在于，还包括挡圈，所述挡圈外套在所述中心丝杠的伸出所述外壳的部分上。

6.根据权利要求1所述的用于车辆的踏板感模拟器，其特征在于，还包括外罩壳体，所述外罩壳体设在所述外壳上，所述驱动器和所述行星齿轮机构分别设在所述外罩壳体内，所述外齿圈设在所述外罩壳体上。

7.根据权利要求6所述的用于车辆的踏板感模拟器，其特征在于，所述外齿圈和所述外罩壳体为一体成型件。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于车辆的踏板感模拟器，其特征在于，所述活塞的一端外罩在所述移动件上以与所述移动件移动配合，所述第一弹性件设在所述活塞内。

9.一种车辆，其特征在于，包括：

车体，所述车体上设有电子控制单元；

踏板，所述踏板可转动地设在所述车体上；

踏板感模拟器，所述踏板感模拟器设在所述车体上，所述踏板感模拟器为根据权利要求1-8中任一项所述的踏板感模拟器，所述推杆的第二端与所述踏板相连，所述压力传感器、所述位移检测装置和所述驱动器分别与所述电子控制单元相连。

10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述推杆通过连接组件与所述踏板相连，所述推杆的外周壁设有与所述连接组件螺纹配合的外螺纹。

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