CN102139688A - 双通道线性液压控制单元 - Google Patents

Abstract

一种用于汽车的线性双通道液压控制单元，包括具有输出轴的电机部分，该输出轴具有第一输出轴端相对的第二输出轴端。该输出轴的各端上固定有具有顶点部分的旋转可调的摇摆板。电机部分的各端上啮合有一液压块。各液压块包括与制动液源流体连通的入口，与制动系统制动器流体连通的出口，封装有泵组件且具有位于第一端的开口的泵腔，以及封装有第一和第二流体控制阀的第一和第二阀腔。一控制部分啮合到各液压块，具有接收部分的第一和第二流体控制阀的第一和第二螺线管。该泵组件沿与旋转的活塞支承面的旋转轴径向隔开且与其平行的轴由该旋转的活塞支承面往复式驱动。各摇摆板包括一顶点，其中一个顶点可相对于另一个顶点绕旋转轴“A”旋转偏移以控制泵组件输出循环的时间；从而减少或消除泵组件的固有谐振和/或最小化电机的电流消耗。

Description

双通道线性液压控制单元

相关申请的交叉引用

本申请主张于2008年8月12日提交的美国临时申请序列号No.61/188,693“双通道管线式ABS液压控制单元”的权益，其通过引用整体合并入此处。该主张基于35U.S.C.§119(e)；37C.F.R.§1.78和65Fed.Reg.50093。

技术领域

本发明涉及防抱死制动系统，更具体地，涉及防抱死制动系统的双通道线性液压控制单元。

背景技术

防抱死制动系统用于机动车辆，在对各车轮制动器施加过大的制动力时防止转动的车轮被完全抱死。该系统通过控制车轮制动器的制动油压，从而最大化刹车力使车轮在路面上主要是滚动而不是滑行。典型的防抱死制动系统包括多个车速传感器，一用于侦察和响应车轮抱死的监视车速传感器的电子控制器(ECU)，一可被ECU驱动的机械液压控制单元(HCU)，对行将发生的车轮抱死作出反应，降低并最终调节影响车轮制动器的制动油压。

防抱死制动系统用于诸如轿车和轻型卡车的车辆时，一般照惯例设计成多通道单元，其中，ECU和HCU整合形成电动液压控制单元(EHCU)。ECU和HCU的集成允许例如螺线管电磁阀的组成元件安装于ECU控制电路的表面，降低组件的复杂性，而多通道允许泵组件作用于每个液压通道，被一个普通的合适的指定的电机驱动。在EHCU中提供双电路液压通道的主要方法是采用一对相对的活塞泵。在泵中的活塞主要通过安装于电机轴的单个凸轮或偏心轮驱动。相对的活塞泵和常用的HCU电机在总装置内部相互垂直设置；因此，需要一个基本上庞大的盒状封装。EHCU的整合设计可以传递机车和小型摩托车需要的刹车性能，但EHCU的整体包装需求不能有效地满足具有大体上开放的和相对较平面的骨架的机车，小型摩托车和其他交通工具的空间限制。

美国申请序列号No.11/940,965的专利公开了一种设计用于具有大致开放和相对较平面的骨架的车辆的单通道线性液压控制单元(SCHCU)。如图1所示，SCHCU 5具有一电机部分10，一液压模块15，和一控制部分20，所有的部件按照上述顺序线性配置，使得集合单元具有一个大致细长的圆柱形或线性配置。电机部分10包括一电机11，该电机具有一驱动轴12驱动可转动的活塞支承面13绕驱动轴的转动轴转动。液压模块15容纳泵组件16和液体控制阀17。控制部分20包括容纳一部分液体控制阀17的电磁线圈21。泵组件16通过可转动活塞支撑面13沿往复运动的轴而被来回的驱动，该轴径向偏置又平行于电极轴的转动轴。

美国申请序列号No.`965公开了SCHCU的细长的圆柱形配置，提供了一种更好地安装SCHCU于具有大致开放的和相对平面的骨架的车辆的紧凑的包装结构。然而，公开的SCHCU是单通道控制单元，只能对涉及的单个车轮的抱死作出反应。需要一种独立的SCHCU对机动车辆的第二个轮胎的抱死作出反应。

据此需要一种紧凑的双通道液压控制单元；进一步需要一种有助于安装于具有开放的和相对平面的骨架的车辆上的包装结构的双通道液压控制单元；而进一步需要一种生产上低本高效的双通道液压控制单元。

发明内容

根据一方面，一种用于汽车的线性双通道液压控制单元(DCHUC)包括第一控制部分，第一液压块，电机部分，第二液压块，以及第二控制部分。所有上述部分线性布置以便装配后的DCHUC具有细长圆柱形或“线性”的结构。该电机部分包括具有输出轴的单电机，该输出轴具有第一输出轴端和相对的第二输出轴端。在各输出轴端上固定有一摇摆板，各摇摆板包括一旋转的活塞支承面。该第一液压块啮合到电机部分的一端，第二液压块啮合到电机部分的另一端。各液压块包括与制动液源流体连通的入口，与制动系统车轮制动器流体连通的出口，封装有泵组件的泵腔，以及分别封装有第一和第二流体控制阀的第一和第二阀腔。该泵组件沿与电机轴的旋转轴径向偏置隔开且与其平行的轴由旋转的活塞支承面往复式驱动。各液压块上啮合有一控制部分，该控制部分具有第一和第二螺线管以接收部分的第一和第二流体控制阀。

根据另一方面，各旋转的活塞支承面包括一顶点部分，该顶点部分可相对于另一个旋转偏移；从而允许泵组件的输出循环独立地时控以减少振动或最小化电流消耗。

附图说明

图1是现有技术的单通道线性液压控制单元的分解立体图。

图2是双通道线性液压控制单元(DCHCU)的分解立体图。

图3A是图2中电机部分的一端的立体图。

图3B是图3A的电机部分的另一端的立体图。

图4A是图2中的一个液压模块的立体透视图。

图4B是图4A中液压模块的另一个立体图。

图5是显示异相位0度的摇摆板顶点的线性DCHCU的典型切面图。

图5A是图5中沿5A-5A显示了摇摆板顶点和泵组件液压模块的相对定位的示意图。

图6是显示异相位180度的摇摆板顶点的线性DCHCU的典型剖面图。

图6A是图6中沿6A-6A显示了摇摆板顶点和泵组件液压模块的相对定位的示意图。

具体实施方式

图2至图6A示出了公开的线性双通道液压控制单元(DCHCU)的总的方面。图2的分解图示出的是一个DCHCU，它包括一个第一控制部分200，一个第一液压块150，一个电机100，一个第二液压块150’，以及一个第二控制部分200’。它们均以所述顺序线性布置，以便安装完毕的DCHCU具有细长的圆柱形或“线性”配置。这些组件可被固定在一起以形成一个具有五个逐次地互锁的主体部分的装置，或者可被放置并逐次装配于一个单一的包装壳内以提供应对环境条件的更好保护。第一和第二液压块150、150’中的每一个都包括一个与诸如主缸的制动液源形成流体连接的调节器入口155、155’，以及一个与诸如轮辐制动器的制动器形成流体连接的调节器出口180、180’。第一和第二液压块150、150’基本上彼此相同的。第一和第二控制部分200、200’中的每一个均包括多个电磁铁线圈和一个端口220、220′或者电接线端，以提供与远端ECU组件的连接。第一和第二控制部分200、200’基本上是彼此相同的。

如图2、3A和3B所示，位于中间的电机100包括一个电机101，该电动机具有沿旋转轴“A”互相重合的传动轴110。传动轴110包括一个第一传动轴端112和一个相对的第二传动轴端112′。电机部分100可进一步包括一个突起的电源接线端125以通过液压块150、150’之一连接至该单元相应的控制部分200、200’。或者，电机100可通过一个单独的线束(图未示)、或者同样连接至该单元的控制部分200、200’之一的线束的辅助部分供电。

电机部分100包括一个外部的电机壳体115，该壳体具有适于容纳电机101的大体为圆柱形的腔，或者也可是耐气候变化的电机壳体，以及第一液压块面端117，第二液压块面端117’。电机壳体115的外部封装形状也可基本上为圆柱形，如图2-3B所示。电机部分100的第一和第二液压块面端117、117’可以通过现有技术已知的各种方法被固定至它们各自的液压块150、150’。电机壳体115和液压块150、150的啮合部优选通过诸如弹性垫圈或O形环的一个第一和第二弹性密封件119、119’相互密封。

如图3A、3B、5和6所示，电机部分100进一步包括一个固定于电机第一传动轴端112的第一摇摆板130，以及一个固定于电机第二传动轴端112′的第二摇摆板130′。第一和第二摇摆板130、130′中的每一个均提供一个可旋转的活塞支承面131、131′，支承面相对于电机传动轴110的旋转轴“A”呈斜角布置，以便摇摆板130、130′中的每一个均将电机传动轴110的旋转转变为活塞支承面131、131′沿往复轴“B”的往复运动。往复轴“B”与电机传动轴110的旋转轴“A”径向布置并基本平行。摇摆板130、130′可彼此旋转偏置，其细节和优点将在下文讨论。

如图4A所示的是第一液压块150的透视图，所述第一液压块150与第二液压块150’基本上是等同的。如图4B所示的是围绕“A”轴旋转后的第一液压块150的透视图，以更清楚展示图4A中被遮挡的部件。液压块150包括一个面向电机端152和一个面向控制部分端154。第一液压块150确定了或大体上包含现有技术汽车HCU的许多传统元件，包括一个调节器入口155、一个容纳载油阀组件(apply valve assembly)161的载油阀腔(apply valve cavity)160、一个容纳放油阀组件166的放油阀腔165、一个容纳蓄油组件171的蓄油腔170、一个容纳泵组件176的泵腔175，以及一个调节器出口180。如同许多设计一样，蓄油腔170与泵腔175之间的液体连接包括一个直列的泵入口止回阀组件，而泵腔175与HCU调节器入口侧之间的液体连接则包括一个直列的泵出口止回阀组件。

但在DCHCU的“线性”配置中，泵腔175与泵组件176非常规地纵向导向并以往复纵轴“B”为中心，以使它们与电机传动轴110径向偏置，但是又平行于电机传动轴110，腔的开口布置在液压块150的面向电机端152上。载油阀腔160和放油阀腔165，以及相应的载油阀组件161和放油阀组件166，也是沿平行于电机传动轴110的旋转轴“A”的轴纵向导向，腔的开口布置在液压块的面向控制部分端上。蓄油腔170和相应的蓄油组件171也是沿一平行于电机传动轴110的主旋转轴“A”的轴纵向导向，腔的开口布置在液压块的面向电机端152上。由于蓄油组件171基本上整个地置于蓄油腔170内，因此腔170也可沿一垂直于但可能偏置于轴A′的轴取向，而腔的开口布置在液压块150的旁侧。此外，如果电机100包括一个突起的电源接线端125，那么从面向电机端到面向控制部分端，穿过液压块150可形成一个纵向孔195，以利于通过电源接线端125在内部传递电机推力。纵向导向部件的结合，特别是泵腔的纵向取向，有利于DCHCU的横向尺寸与电机100的横向尺寸相对应，从而形成具有基本上圆柱形轮廓的装置。

根据公开的配置，每一个液压块150、150’的外径可小于2.25英寸。该尺寸的直径最适于在标准的、高效的、回转式机械加工线上加工，这就相对于常规的矩形块设计方案显著的节约成本。

进一步参考图2，第一控制部分200的组件和配置与第二控制部分200′的实质上等同。控制部分200、200′中的每一个均包括一个载油阀电磁铁线圈205、205′，以及一个置于一控制壳体215、215′之内的放油阀电磁铁线圈210、210′。电磁铁线圈205、205′、210、210′，以及电机的电源接线端125(若被包括)，电气连接至一个外部端口220、220′，该外部端口接收连接至一个远端ECU(图未示)的线束的一端。电磁铁线圈安装于控制部分壳体215、215′，并被定位，以便载油阀电磁铁线圈205、205′与各自的载油阀组件161、162’的突起部可操作的啮合，放油阀电磁铁线圈210、210′与各自的放油阀组件166、166’的突起部可操作的啮合。壳体215、215’可直接与液压块150、150’啮合而调适，或者可与电机壳体115啮合而配置，使得液压块150、150’在各自的壳体215、215’之间基本上被围起，而同时提供与调节器入口155、155’以及调节器出口180、180’的最小通道。控制部分壳体215、215′优选包括一个诸如弹性垫圈或O形环的弹性密封件217、217′，以相对于液压块150、150’将装置的该部分密封。控制部分200、200’可由塑料模塑成形。

为防止在制动中车轮锁止，载油阀组件161、161’被闭合以将连接至调节器出口180、180’的轮辐制动器与供给调节器入口155、155’的承压液隔离。放油阀组件166、166′随后被打开，通过将制动液流入蓄油腔、压迫蓄油组件171、171′而减小DCHCU在调节器出口侧的制动液压力。泵组件176、176′通过泵入口止回阀组件185、185′将液体从蓄油腔抽出，并通过泵出口止回阀组件190、190′将液体迫至在调节器入口155、155′和闭合的载油阀组件161、161’之间的HCU的调节器入口侧。当锁止停止时，放油阀组件166、166′被闭合以隔离蓄油腔，载油阀组件161、161’随后被打开，使得承压液被提供给制动器。当ECU检测到两个车轮中仅有一个锁止时，未锁止车轮的液压块的放油阀保持闭合，该液压块中没有可供泵组件抽入的制动液，泵组件仅仅干转。

如图5和6所示，并如上所述，摇摆板130、130′中的每一个均包括一个活塞支承面131、131′，支承面相对于电机传动轴110的旋转轴“A”呈斜角布置，以便摇摆板130、130′将电机传动轴110的旋转转变为摇摆板130的活塞支承面131沿往复轴“B”的往复运动，往复轴“B”与旋转轴“A”径向布置并平行(从一个外部的固定参考点可观察到)。活塞支承面131优选与垂直于旋转轴“A”的平面呈约2度到约10度的二面角而布置。摇摆板130、130′可为大致碟形、金属或塑料佣，具有一个与电机传动轴110啮合的孔132。活塞支承面131、131′可为如图5、6所示的一个实质平面表面的一部分，或者被成形为该部分的一个弧形轨道，大致突出该部分的一个弧形后角，或者前者的组合。而且，活塞支承面131、131′可包含一个整体的球或辊子支撑元件(图未示)，以进一步降低活塞与摇摆板组件之间的摩擦力。

多种泵组件176、176′可与摇摆板130、130′结合，以使泵响应于摇摆板130、130′的旋转，沿往复轴“B”作往复运动。如图2、5和6所示，每一个泵包括摇摆板130、130′，泵腔175、175′和泵组件176、176′。每一个泵组件176、176′包括一个复位弹簧，该复位弹簧被插入泵腔175、175′之内，并被偏压以将一个细长的活塞310、310′压抵摇摆板130、130′的倾斜泵支承面131、131′。泵组件176、176′沿往复轴“B”同轴而置。摇摆板被压在电机传动轴上，泵组件176、176′输出循环的时间安排可通过偏置摇摆板130、130′相互的旋转角而独立调整。当电机传动轴110将摇摆板130、130′围绕旋转轴“A”旋转时，每一个倾斜的支承面131、131′推动它们各自的细长活塞310、310′，从而产生泵组件176、176′沿往复轴“B”的基本上线性轴向往复运动。

图5是DCHCU的代表性的剖视图，表示摇摆板130、130′的取向，在摇摆板130、130′中，泵组件176、176′通过使泵冲程同相而同时溢液。图6是DCHCU的代表性的剖视图，表示摇摆板130、130′的取向，在摇摆板130、130′中，泵组件176、176′通过使泵冲程不同相而交替溢液。各自摇摆板130、130′的支承面131、131′中的每一个均分别包括一个顶点Y、Y′。顶点Y、Y′定义为支承面131、131′上与其各自的电机传动轴端112、112′相隔最远的一点。

如图5所示，各摇摆板130、130′的顶点Y、Y′相互以0度旋转偏置。图5A是图5沿剖面5A-5A的示意图，表示顶点Y相对垂直轴与顶点Y′的偏置角，该角为0度。换句话说，顶点Y沿一个与旋转轴“A”径向间隔并基本平行的轴与顶点Y′成一直线。图5A还显示沿往复轴“B”同轴而置的泵组件176、176′的相对位置。如图6所示，各摇摆板130、130′的顶点Y、Y′相互以180度旋转偏置。图6A是图6沿剖面6A-6A的示意图，示出了顶点Y与顶点Y′的以180度偏置，并且泵组件176、176′轴向对齐。

各摇摆板的顶点Y、Y′相互的可调偏置使得第一泵组件176的输出循环的时间设定独立于第二泵组件176′。当顶点Y、Y′呈0度偏置时，如图5和5A所示，泵组件176、176′的活塞310、310′同时在溢液冲程泵送，其中，每一活塞的作用相互抵消，而输出压力脉冲也相互抵消，从而导致电机和泵的最小振动。

当顶点Y、Y′呈180度偏置时，如图6和6A所示，由于电机在同一时间只激活活塞310、310′中的一套，因此，电机使电流消耗最小化。根据特定应用，存在着电流消耗的最小化较之振动的最小化更有利的情形，反之亦然。顶点Y相对于顶点Y′的可调角偏使得DCHCU适应于应用的技术要求。

可能需要将液压块的端口沿着如图2-6所示的以外的方向取向，以满足容纳固定的液压管的特定封装要求。在这些情况下，液压块150、150′可彼此旋转偏置，以获得需要的端口取向。通过将液压块150、150′旋转偏置，泵组件176、176′也旋转偏置。在此情况下，摇摆板的顶点Y、Y′可被旋转调节，以补偿泵组件176、176′的偏置，从而获得需要的泵送效果以便最小化泵送振动或电流消耗，或者获得可接受的平稳与电流消耗之间的平衡。作为示例的另一实施例(图未示)，液压块150、150′相互偏置180度，顶点Y、Y′保持0度偏置。液压块150、150′的180度偏置导致泵组件176、176′的180度偏置。相对于顶点Y、Y′的0度偏置，泵组件176、176′的180度偏置具有如液压块0度偏置和顶点Y、Y′的180度偏置的同样效果，其中电流消耗最最小化。

相对于已知用于具有基本开放和相对平面的骨架的摩托车、小型摩托车和其他类似车辆的液压控制单元，这里公开的双通道液压控制单元具有显著优势。双通道配置允许ABS在单一封装里工作，以控制两个分离的车轮的锁止。DCHCU的线性配置还使在主缸和轮辐制动器之间直列地装配DCHCU成为可能，这就降低了车辆制动器线的长度和选路复杂性、以及相应降低从制动系统中放气的难度。车辆制动器线的长度的可能降低还减小了接入电路制动液量，这就提供了增强的响应性和性能，即，一个更紧凑更硬的制动电路。

双通道配置进一步提供一个冗余元件，在该元件中，单一的普通电机就可控制两个分离的车轮的制动。为了利用规模经济，在电机100的两端，可使用液压块150、150′和控制部分200、200’的基本相同的组件；这样就最小化了模具制造成本并通过大量购买减小了材料成本。

另一显著优势在于摇摆板的顶点Y、Y′可围绕旋转轴“A”相互旋转偏置，以在DCHCU工作控制车轮锁止时，减小或消除泵组件176、176′的固有谐振。摇摆板的顶点的旋转偏置使得DCHCU适应于特定应用中电机的可接受振动和电流消耗。

尽管上面描述了本发明的多个优选的实施方式，然而，本发明的实质内容并不局限于实施例的描述。在本发明的范围和主旨内作出各种修改或者变换，对于本领域内的技术人员是显而易见的，仍属于本发明的范围。并且，前述的各种术语仅作为示范性示例，而并不非对本发明进行实质限制。因此，本发明的法定保护范围仅通过所附权利要求来确定。

Claims (12)

1.一种用于汽车的多通道液压控制单元，所述液压控制单元包括：

一个具有大体上圆柱形腔体的电机壳体，所述电机壳体包括第一壳体端和第二壳体端；

一位于所述电机壳体中的电机，所述电机包括沿旋转轴延伸的输出轴，所述输出轴包括第一输出轴端和相对的第二输出轴端；

固定到所述第一输出轴端上的第一摇摆板和固定到所述第二输出轴端上的第二摇摆板，其中所述第一和第二摇摆板分别包括第一和第二活塞支承面；

啮合到所述第一壳体端的第一液压块和啮合到所述第二壳体端的第二液压块，各液压块包括：

与制动液源流体连通的入口，以及与制动系统制动器流体连通的出口，

封装有泵组件的泵腔，所述泵腔具有位于第一端的开口，以及

封装有第一和第二流体控制阀的第一和第二阀腔，各所述阀腔具有位

于与所述第一端相对的第二端的开口；以及

啮合到所述第一液压块的第一控制部分和啮合到所述第二液压块的第二控制部分，各控制部分在其近轴端分别具有接收所述第一和第二流体控制阀的部分的第一和第二线圈。

2.根据权利要求1所述的多通道液压控制单元，其特征在于，所述第一控制部分、所述第一液压块、所述电机壳体、所述第二液压块，以及所述第二控制部分沿所述电机输出轴的旋转轴串联布置，以形成细长的线性结构。

3.根据权利要求1所述的多通道液压控制单元，其特征在于，所述第一液压块的泵组件和所述第二液压块的泵组件沿与所述电机输出轴的旋转轴径向偏置隔开且与其平行的各往复轴由各旋转的活塞支承面往复式驱动；从而在制动时在所述出口处调节流体压力。

4.根据权利要求3所述的多通道液压控制单元，其特征在于，所述第一液压块的泵组件的往复轴与所述第二液压块的泵组件的往复轴共轴对齐。

5.根据权利要求4所述的多通道液压控制单元，其特征在于，所述摇摆板的活塞支承面中的至少一个相对于所述旋转轴呈斜角设置。

6.根据权利要求4所述的多通道液压控制单元，其特征在于，各所述活塞支承面包括一用于控制所述各泵组件的顶点部分，所述顶点部分中的一个相对于所述顶点部分中的另一个绕所述电机输出轴的旋转轴在0°和360°之间旋转可调；从而允许所述泵组件的输出循环独立地时控。

7.根据权利要求6所述的多通道液压控制单元，其特征在于，所述活塞支承面的顶点部分0°偏移且轴向对齐，以使所述泵组件同步排放，从而最小化所述泵组件的振动。

8.根据权利要求6所述的多通道液压控制单元，其特征在于，所述活塞支承面的顶点部分90°偏移，以使所述泵组件交替排放，从而最小化所述电机的电流消耗。

9.根据权利要求3所述的多通道液压控制单元，其特征在于，所述泵组件的往复轴中的一个相对于另一个从0°到360°偏移。

10.根据权利要求1所述的多通道液压控制单元，其特征在于，所述液压块基本相同。

11.根据权利要求10所述的多通道液压控制单元，其特征在于，所述控制部分基本相同。

12.根据权利要求1所述的多通道液压控制单元，其特征在于，所述液压块中的一个具有小于2.25英寸的外径。

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