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CN105564407A - 具有促动辅助的制动系统 - Google Patents

具有促动辅助的制动系统 Download PDF

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CN105564407A
CN105564407A CN201510706133.5A CN201510706133A CN105564407A CN 105564407 A CN105564407 A CN 105564407A CN 201510706133 A CN201510706133 A CN 201510706133A CN 105564407 A CN105564407 A CN 105564407A
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CN
China
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fluid
piston
brake system
fluid passage
control valve
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Application number
CN201510706133.5A
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J.K.穆尔
D.贝格莱特
V.赫尔德
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GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
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Abstract

一种车轮制动系统，包括连接到促动器的流体源，所述促动器对摩擦元件施加力，用于让车轮的旋转减慢。制动系统还包括液压回路，所述液压回路具有提供流体源和促动器之间的直接连通的第一流体通道和与第一通道连通的第二流体通道。第二流体通道具有第一部分和第二部分，且包括往复运动的活塞组件，活塞组件具有第一活塞，其固定到第二活塞，用于选择性地将通过促动器接收的加压流体的量扩大。第二通道的第一部分与第一活塞流体连通，且第二部分与第二活塞流体连通。第一活塞具有第一直径，且第二活塞具有大于第一直径的第二直径。

Description

具有促动辅助的制动系统
技术领域
本发明涉及用于车辆的制动器系统，其具有促动辅助特征。
背景技术
制动器通常是设计为抑制运动的机械装置。制动器通常利用摩擦将动能转换为热量，但是可以采用其他能量转换方法。例如，再生制动将许多动能转换为电能，所述电能可被存储以用于以后使用。
在车辆上，制动系统用于施加阻滞力，通常是经由在车辆的旋转车轴或车轮处的摩擦元件施加，以抑制车辆运动。摩擦制动器通常包括静止闸瓦或垫，其衬有摩擦材料且配置为与旋转磨损表面接合，所述旋转磨损表面例如转子或鼓。通常的构造包括闸瓦，所述闸瓦接触以在旋转鼓外部上摩擦，通常称为“带式制动”；具有闸瓦的旋转鼓，所述闸瓦扩展以摩擦鼓的内侧，通常称为“鼓式制动”；和垫，所述垫夹紧旋转盘片，通常称为“盘式制动”。
现代的车辆通常使用通过液压通道或管线导通的液压流体，以对上述闸瓦或垫施加力并使它们压靠相应的旋转盘片或鼓，这使得盘片或鼓和其伺服的车轮变慢。如此，在车辆中施加制动器主要取决于这样的工作流体可在制动器系统的液压管线中移位和被加压的速率和效率。
发明内容
一种用于让车轮的旋转减慢的制动系统，包括与车轮同步旋转的转子、配置为供应加压流体的流体源、配置为从流体源接收加压流体和产生促动力的促动器。制动系统还包括摩擦元件，所述摩擦元件配置为通过促动力来选择性地接合转子，以由此减慢车轮的旋转。制动系统另外包括液压回路，所述液压回路配置为提供流体源和促动器之间的流体连通。液压回路提供制动系统的促动辅助。
液压回路包括第一流体通道，其提供流体源和促动器之间的直接流体连通，且配置为将促动力从流体源传递到摩擦元件。液压回路还包括第二流体通道，所述第二流体通道具有第一部分和第二部分，其中，每一个部分与第一流体通道流体连通。液压回路另外包括布置在第二流体通道内部的往复运动的活塞组件。活塞组件具有第一活塞，所述第一活塞固定到第二活塞且配置为选择性地扩大通过促动器接收的加压流体的量，用于摩擦元件与转子的快速接合。第二流体通道的第一部分与第一活塞流体连通，且第二流体通道的第二部分与第二活塞流体连通。第一活塞由第一直径限定，第二活塞由大于第一直径的第二直径限定。
第二直径与第一直径的比值可以限定用于通过促动器接收的加压流体的量的扩大因数。
制动系统可以另外包括弹簧元件。弹簧元件可以配置为，在制动系统的第一操作模式下加压流体通过流体源供应时存储能量，和在制动系统的第二操作模式下促动器停止产生促动力时释放被存储的能量以有助于摩擦元件从转子脱开。弹簧元件可以布置为与第二活塞直接接触。
制动系统可以另外包括流动控制阀，所述流动控制阀布置在第一流体通道和第二流体通道的第二部分之间的连结部处。流动控制阀可以配置为在制动系统的第三操作模式下经由关闭位置选择性地阻止第二流体通道的第二部分和第一流体通道之间的流体连通。流动控制阀也可以被配置为在制动系统的第一和第二操作模式每一个下经由打开位置而辅助第二流体通道的第二部分和第一流体通道之间的流体连通。
流动控制阀可以具有默认关闭位置，且还配置为至少部分地打开，用于让液压回路泄放，以从其排出空气。
第二活塞可以配置为在制动系统的第二操作模式下促动器停止产生促动力时积聚至少一部分加压流体，和在制动系统的第一操作模式下通过流体源供应加压流体时释放该至少一部分流体。
制动系统也可以包括布置为与流动控制阀电通信的限位开关。限位开关也可以被配置为检测活塞组件在第二流体通道内的位置和响应于活塞组件的被检测到的位置来选择用于流动控制阀的位置。
限位开关可以配置为在制动系统的第一和第二操作模式每一个下打开流动控制阀，且在制动系统的第三操作模式下关闭流动控制阀。
第一活塞和第二活塞可以经由连接元件保持间隔关系。连接元件可以包括配置为将活塞组件的位置通信到限位开关的特征部。
可以在机动车辆中采用如上披露的制动系统。
本发明还涉及一种车辆，包括：道路车轮；促动器；和制动系统，操作性地连接到道路车轮，用于让车辆减速。所述制动系统包括：转子，配置为与道路车轮同步旋转；流体源，配置为供应加压流体；促动器，配置为从流体源接收加压流体且产生促动力；摩擦元件，配置为通过促动力而与转子选择性地接合，以由此使得道路车轮的旋转减慢；和液压回路，配置为提供流体源和促动器之间的流体连通。该液压回路具有：第一流体通道，提供流体源和促动器之间的直接流体连通；和第二流体通道，具有第一部分和第二部分，其中，所述第一和第二部分每一个与第一流体通道流体连通；和往复运动的活塞组件，布置在第二流体通道中且包括第一活塞，所述第一活塞固定到第二活塞且配置为选择性地扩大通过促动器接收的加压流体的量，以由此产生摩擦元件与转子的快速接合；其中：第二流体通道的第一部分与第一活塞流体连通且第二流体通道的第二部分与第二活塞流体连通；且第一活塞由第一直径限定且第二活塞由大于第一直径的第二直径限定。
第二直径与第一直径的比值限定了将通过促动器接收的加压流体的量扩大的扩大因数。
所述弹簧元件配置为在制动系统的第一操作模式下加压流体通过流体源供应时存储能量，和在制动系统的第二操作模式下促动器停止产生促动力时释放被存储的能量以有助于摩擦元件从转子脱开。
所述弹簧元件布置为与第二活塞直接接触。
所述机动车辆进一步包括流动控制阀，所述流动控制阀布置在第一流体通道和第二流体通道的第二部分之间的连结部处，其中，流动控制阀配置为在制动系统的第三操作模式下经由关闭位置而选择性地阻止第二流体通道的第二部分和第一流体通道之间的流体连通，和在制动系统的第一和第二操作模式每一个下经由打开位置而促使第二流体通道的第二部分和第一流体通道之间的流体连通。
流动控制阀具有默认关闭位置，且还配置为至少部分地打开以用于让液压回路泄放，以从其排出空气。
第二活塞配置为在制动系统的第二操作模式下促动器停止产生促动力时积聚一部分加压流体，和在制动系统的第一操作模式下通过流体源供应加压流体时释放该部分流体。
所述机动车辆进一步包括限位开关，所述限位开关布置为与流动控制阀电通信，且配置为检测活塞组件在第二流体通道内的位置，和响应于活塞组件的被检测到的位置来选择用于流动控制阀的位置。
所述限位开关配置为：在制动系统的第一和第二操作模式每一个下打开流动控制阀；和在制动系统的第三操作模式下关闭流动控制阀。
所述第一活塞和第二活塞经由连接元件保持为间隔关系，且其中，所述连接元件包括配置为将活塞组件的位置通信到限位开关的特征部。
在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式(一个或多个)和实施例(一个或多个)做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。
附图说明
图1是根据本发明的具有制动系统的机动车辆的示意图。
图2是如图1所示的车辆的代表性悬架角部的示意性透视图。
图3是如图1所示的制动系统的示意图，其中制动系统包括示出为处于根据本发明的制动系统的第一操作模式下的液压回路。
图4是如图1所示的制动系统的示意图，其中制动系统包括示出为处于根据本发明的制动系统的第二操作模式下的液压回路。
图5是如图1所示的制动系统的示意图，其中制动系统包括示出为处于根据本发明的制动系统的第三操作模式下的液压回路。
具体实施方式
参见附图，其中相同的附图标记指示相同的部件，图1显示了机动车辆10的示意图，该机动车辆10包括车身12。车辆10还包括配置为推进车辆的动力传动系14。如图1所示，动力传动系14包括发动机16和变速器18。动力传动系14可以还包括一个或多个马达/发电机以及燃料电池，两者都未显示，但是采用这样的装置的动力传动系构造是本领域技术人员所理解的。通常，车辆10还包括能量存储装置(未示出)，例如一个或多个电池，其配置为接受电荷和供电电流，以操作各种车辆系统。
车辆10还包括多个道路车轮，包括前车轮20和后车轮22。虽然图1中示出了四个车轮，即，一对前车轮20和一对后车轮22，但是还可设想具有更少或更多数量车轮的车辆。如所示的，车辆悬挂系统24操作性地将车身12连接到前车轮和后车轮20、22，用于保持车轮和道路表面之间的接触，且用于保持车辆的操纵。虽然在图1中悬架系统24被示出为包括上和下控制臂，以及相应弹簧和缓冲器，但是可类似地想到悬架系统24的其他构造。
如图1所示，车辆转向系统36操作性地连接到前车轮20，用于让车辆10转向。转向系统36包括方向盘38，所述方向盘经由转向齿条40操作性地连接到车轮20。方向盘38布置在车辆10的乘客车厢内部，从而车辆操作者可以命令车辆呈现相对于道路表面的具体方向。另外，加速器踏板42和制动踏板44每一个定位在车辆10的乘客车厢内部。加速器踏板42操作性地连接到动力传动系14，用于命令车辆10的推进，而制动踏板44操作性地连接到车辆制动系统46，且其每一个适于被车辆的操作者控制。
如图1所示，车辆制动系统46操作性地连接到车轮20、22，用于让车辆10减速。制动系统46包括摩擦制动机构48(如图2所示)，其布置在每一个车轮20、22处，其通常被称为车辆的悬架和制动“角部”。每一个制动机构48可以配置为盘式制动器(如图2-4所示)或鼓式制动器(未示出，但是本领域技术人员可理解)。每一个摩擦制动机构48包括转子50，其配置为用于与相应车轮20、22同步旋转。制动系统46还包括流体源52，例如液压贮存器和/或增幅器(如图1所示)。流体源52配置为将加压流体54供应到促动器56，例如布置在盘式制动器的制动钳中(如图2-4所示)或在鼓式制动器(如上所述)的基部的液压启动的活塞，且配置为产生促动力F。促动力F通常经由制动踏板44的应用而被车辆10的操作者控制。
如图2所示，每一个制动机构48还包括摩擦元件58，摩擦元件58配置为通过促动力F而与转子50选择性地接合，且由此阻止相应车轮20、22的旋转。摩擦元件58通常被称为“制动垫”或“制动器闸瓦”。如图2所示，如果制动机构48配置为盘式制动器，则转子50配置为盘片转子且摩擦元件58相应地配置为盘片制动垫。在制动机构48配置为鼓式制动器的情况下，转子50配置为制动鼓且摩擦元件58相应地配置为鼓制动闸瓦。虽然本发明的其余部分具体涉及摩擦制动机构48的盘式制动器构造，但是本领域技术人员应意识到本发明同样可适用于鼓式制动器。
制动系统46还包括液压回路60，液压回路60配置为提供流体源52和促动器56之间的流体连通。换句话说，在施加制动踏板44时，液压回路60将一定量加压流体54从流体源52传递到促动器56，以将摩擦元件58与转子50接合。液压回路60包括第一流体通道62和第二流体通道64。第一流体通道62提供流体源52和促动器56之间的直接流体连通。第二流体通道64包括第一部分64A和第二部分64B，其中每一个部分64A和64B与第一流体通道62流体连通。
如图3-4所示，液压回路60另外包括布置在第二流体通道64内部的往复运动的活塞组件66。活塞组件66包括固定到第二活塞66B的第一活塞66A，且配置为选择性地扩大通过促动器56接收的加压流体54的量，用于摩擦元件58与转子50的快速接合。如本文采用的，与通过第一流体通道62输送到促动器的加压流体的量相比，在施加制动踏板44时通过促动器56实际接收的量经由往复运动的活塞组件66的动作而增加时，加压流体54的量被扩大。相应地，术语“快速接合”是指，与通过第一流体通道62所需时间量相比，在通过第二流体通道64促动时在施加制动踏板44时，摩擦元件58与转子50接触所需的减小的时间量。
第一活塞66A和第二活塞66B可以经由连接元件或杆70保持间隔开的关系。第二流体通道64的第一部分64A与第一活塞66A流体连通，且第二流体通道的第二部分64B与第二活塞66B流体连通。如图3-4所示，第一活塞66A通过第一直径D1限定，且第二活塞66B通过第二直径D2限定。第一直径D1比第二直径D2小。第二直径D2与第一直径D1的比68限定被促动器56接收的加压流体54的量的扩大因数FA。活塞组件66经由扩大因数FA来提供制动系统46中的促动辅助，如将在下文详细描述的。
弹簧元件72布置在第二流体通道64内部，且配置为在制动系统46的第一操作模式(如图3所示)下通过流体源52供应流体时存储来自加压流体54的能量。弹簧元件72还配置为，在制动系统46的第二操作模式(如图4所示)下促动器56停止产生促动力F时，释放被存储的能量，以有助于将摩擦元件58从转子50脱开。在辅助摩擦元件58从转子50脱开的过程中，当车辆10的操作者最初停止施加制动踏板44时，弹簧元件72还有助于摩擦元件58从转子50的快速脱开，即更快地拉回来。如图2-4所示，弹簧元件72可以布置为与第二活塞66B直接接触，使得弹簧将力直接施加到第二活塞上。
流动控制阀74布置在第一流体通道62和第二流体通道64的第二部分64B之间的连结部76处。流动控制阀74配置为经由关闭位置74A或制动系统46的第三操作模式(如图5所示)下的状态而选择性地阻止第二流体通道64的第二部分64B和第一流体通道62之间的流体连通。流动控制阀74还配置为经由制动系统46的第一和第二操作模式每一个下的打开位置74B而有助于第二流体通道64的第二部分64B和第一流体通道62之间的流体连通。关闭位置74A可以设定为用于流动控制阀74的默认状态。将关闭位置74A设定为流动控制阀74的默认位置可用于维持制动系统46的防故障操作。另外，流动控制阀74可以调节到完全打开位置74B或中间位置，即部分打开位置(未示出)，以便有助于让液压回路60泄放，以由此从其排出空气。
第二活塞66B配置为在制动系统46的第二操作模式下当促动器56最初停止产生促动力F时积聚至少一部分加压流体54。另外，第二活塞66B配置为，在制动系统46的第一操作模式下，在流体源52开始供应加压流体54时释放至少一些积累的流体。另外，在制动系统46的第二操作模式(如图4所示)下，流动控制阀74将最初在关闭位置74A开启，直到制动踏板44完全释放。在完成制动踏板44的释放之后，控制阀74将转换到打开位置74B，由此允许弹簧元件72释放通过往复运动的活塞组件66存储的能量，且有助于摩擦元件58从转子50的快速脱开。
制动系统46可以另外包括限位开关78。在存在时，限位开关78布置为与流动阀74电通信，且配置为检测第二流体通道64内部的活塞组件66的位置。限位开关78可另外配置为将检测到的位置通信到流动控制阀74，以由此响应于活塞组件66的检测到的位置来选择用于流动控制阀的适当位置。用于流动控制阀74的位置也可以响应于在流体源52处产生的液压施加压力(PApply)的预定量或来自定位在制动踏板处的制动器施加开关84(如图1所示)的信号而被选择。
限位开关78可以配置为在制动系统46的第一和第二操作模式每一个下打开流动控制阀74。另外，限位开关78可以配置为在制动系统46的第三操作模式下关闭流动控制阀74。连接元件70可以包括特征部82，特征部82配置为随活塞组件66平移且将其位置通信到限位开关78。
在车辆制动系统46的操作期间，与响应于制动踏板44的施加而传送到第二流体通道64的第一部分64A中的最初施加的加压流体量(VApply)相比较，在相应摩擦制动机构48的快速接合期间每一个车轮20、22处接收的加压流体54的量(VReceived)被以下数学关系限定：
VReceived＝(D2/D1)2xVApply
另外，由于第二直径D2与第一直径D1的比68，与根据以下数学关系初始产生或施加的液压压力(PApply)相比，在每一个车轮20、22处接收的液压压力(PReceived)在相应摩擦制动机构48的快速接合期间被初始减小：
PReceived＝[PApplyx(D1/D2)2]–[{(16/π2)xKSpringxVapply}/(D1 2xD2 2)]
比值68(D2/D1)代表用于通过促动器56接收的加压流体54的量的上述扩大因数FA。
进而，在机构的初始脱开期间在每一个车轮20、22处用于相应摩擦制动机构48的回缩力(FRetraction)根据以下数学关系增加：
FRetraction＝[PAtmx(1-D1 2/D2 2)xAPiston]+[(4/πD2 2)xKSpringx(ΔX)xAPiston]
在上述关系中，PApply代表液压回路60中的流体54的压力，PAtm代表大气压力的大小，因数APiston代表促动器(一个或多个)56的总表面面积，所述促动器例如上述制动钳中的活塞(一个或多个)，因数KSpring代表弹簧元件72的弹簧系数或弹簧因数，而因数ΔX代表两个活塞66A和66B每一个行进的线性距离。
因而，液压回路60在车辆10的制动系统46中提供促动辅助。在制动系统46的操作期间，液压回路60允许摩擦元件58与转子50的快速接合，由此缩短在初始施加制动踏板44之后车辆开始制动所花费的时间。另外，如所公开的，液压回路60可以有助于在制动踏板44释放之后将摩擦元件58从转子50脱开。
详细描述以及附图或图解是对本发明的支持和描述，而本发明的范围仅通过权利要求限定。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。进而，附图所示的实施例或本发明说明书提到的各种实施例的特点不应被理解为是彼此独立的实施例。而是，实施例的一个例子中所述的每一个特点可以与其他实施例的一个或多个其他期望特点组合，形成并未参考附图所述的其他实施例因而，这种其他实施例落入所附权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种用于减慢车轮旋转的制动系统，该系统包括：
转子，配置为与车轮同步旋转；
流体源，配置为供应加压流体；
促动器，配置为从流体源接收加压流体且产生促动力；
摩擦元件，配置为通过促动力而与转子选择性地接合，以由此使得车轮的旋转减慢；和
液压回路，配置为提供流体源和促动器之间的流体连通，该液压回路具有：
第一流体通道，提供流体源和促动器之间的直接流体连通；和
第二流体通道，具有第一部分和第二部分，其中，第一和第二部分每一个与第一流体通道流体连通；和
往复运动的活塞组件，布置在第二流体通道内且包括第一活塞，所述第一活塞固定到第二活塞且配置为选择性地扩大通过促动器接收的加压流体的量，以由此产生摩擦元件与转子的快速接合；
其中：
第二流体通道的第一部分与第一活塞流体连通且第二流体通道的第二部分与第二活塞流体连通；且
第一活塞由第一直径限定，且第二活塞由大于第一直径的第二直径限定。
2.如权利要求1所述的制动系统，其中，第二直径与第一直径的比值限定了将通过促动器接收的加压流体的量扩大的扩大因数。
3.如权利要求1所述的制动系统，进一步包括弹簧元件，所述弹簧元件配置为，在制动系统的第一操作模式下加压流体通过流体源供应时存储能量，和在制动系统的第二操作模式下促动器停止产生促动力时释放被存储的能量以有助于摩擦元件从转子脱开。
4.如权利要求3所述的制动系统，其中，所述弹簧元件布置为与第二活塞直接接触。
5.如权利要求3所述的制动系统，进一步包括流动控制阀，所述流动控制阀布置在第一流体通道和第二流体通道的第二部分之间的连结部处，其中，流动控制阀配置为在制动系统的第三操作模式下经由关闭位置而选择性地阻止第二流体通道的第二部分和第一流体通道之间的流体连通，和在制动系统的第一和第二操作模式每一个下经由打开位置而促使第二流体通道的第二部分和第一流体通道之间的流体连通。
6.如权利要求5所述的制动系统，其中，流动控制阀具有默认关闭位置，且还配置为至少部分地打开以用于让液压回路泄放，以从其排出空气。
7.如权利要求5所述的制动系统，其中，第二活塞配置为在系统的第二操作模式下促动器停止产生促动力时积聚一部分加压流体，和在系统的第一操作模式下通过流体源供应加压流体时释放该部分流体。
8.如权利要求5所述的制动系统，进一步包括限位开关，所述限位开关布置为与流动控制阀电通信，且配置为检测活塞组件在第二流体通道内的位置，和响应于活塞组件的被检测到的位置来选择用于流动控制阀的位置。
9.如权利要求8所述的制动系统，其中，所述限位开关配置为：
在系统的第一和第二操作模式每一个下打开流动控制阀；和
在系统的第三操作模式下关闭流动控制阀。
10.如权利要求8所述的制动系统，其中，第一活塞和第二活塞经由连接元件保持为间隔关系，且其中，所述连接元件包括配置为将活塞组件的位置通信到限位开关的特征部。
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