CN105730428A - 用于车辆的集成制动装置 - Google Patents

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Abstract

一种根据本发明的实施方式的用于车辆的集成制动装置包括：主缸，所述主缸基于踏板的操作产生液压；踏板模拟器，所述踏板模拟器基于所述液压向所述踏板提供踏板踩踏力；马达，所述马达基于所述踏板的位移被驱动；泵，所述泵基于所述马达的驱动将制动压力施加至所述车辆的车轮；以及齿轮单元，所述齿轮单元将所述马达的旋转动力转换成包括在所述泵中的活塞的线性运动，其中，所述马达的转轴平行于所述活塞的所述线性运动的方向。

Description

用于车辆的集成制动装置
技术领域
本发明涉及用于车辆的制动装置，且更具体地，涉及用于车辆的集成制动装置，该集成制动装置可以减小制动装置的总尺寸和总重量以降低制造成本，并且可以提高在车辆内的可安装性以有助于布局设计。
背景技术
近年来，为了提高燃料效率并且减少排放，已积极开展了混合动力车辆、燃料电池车辆、电动车辆等的开发。
在这些车辆中，必须安装制动系统，即，用于车辆的制动装置，其中，用于车辆的制动装置指的是用于使行驶车辆停止或降低行驶车辆的速度的装置。
作为典型的用于车辆的制动装置的示例，可以给出使用车辆引擎的抽吸压力产生制动力的真空制动器和使用液压产生制动力的液压制动器。
真空制动器是通过使用车辆引擎的抽吸压力与大气压力之间的压力差来使真空助力器能够利用很小的力施加大制动力的装置。即，真空制动器指的是当司机踩踏在制动踏板上时产生比施加至制动踏板的力大得多的输出的装置。
这种常规真空制动器具有应将车辆引擎的抽吸压力提供至真空助力器以形成真空并由此降低燃料效率的问题。另外，常规真空制动器还具有即使在车辆被停止时也应连续地驱动引擎以便形成真空的问题。
另外，在燃料电池车辆和电动车辆的情况下，不存在引擎，且因此，当制动车辆时，无法应用现有的真空制动器来放大司机的踏板踩踏力，并且在混合动力车辆的情况下，当车辆被停止时，应实施怠速停止功能以便提高燃料效率，且因此需要引入液压制动器。
即，如上所述，在所有车辆中，需要实施再生制动以便提高燃料效率，并且因此，在引入液压制动器时，可以简单地实施液压制动器的功能。
同时，作为一种液压制动器的电子液压制动系统是这样的制动系统，其中，当司机踩踏在踏板上时，电子控制单元检测到该踩踏，并且制动液压被传输至每个车轮的轮缸(未示出)以由此产生制动力。
关于这种电子液压制动系统的示例已在题为“Brakesystemincludingelectricservobrake”的美国专利公开No.2012-0167565中被详细公开。
在上述专利公开中所公开的电子液压制动系统中，安装了其中设置有主活塞和辅活塞的主缸，使得响应于制动踏板的操作而将液压提供至连接至车辆的车轮侧的两个制动回路。另外，包括由马达操作的工作活塞的伺服制动器被安装在主缸内。工作活塞被设置为可穿过齿条齿轮驱动装置线性移动，并且所述齿条齿轮驱动装置包括蜗轮，该蜗轮与马达的蜗轴啮合；以及齿条齿轮，该齿条齿轮在与蜗轮啮合的状态下可线性移动。即，在齿条齿轮驱动装置中，两个蜗轮被安装为面向齿条齿轮的两侧而啮合，使得在齿条齿轮的线性运动穿过一个蜗轮而进行时，通过另一蜗轮来引导齿条齿轮的线性运动。
然而，在具有上述配置的常规电子液压制动系统中，行星齿轮和蜗轮齿轮所联接至的两个蜗轮在它们与齿条齿轮的两侧啮合时被使用以便确保在泵内推动活塞的齿条齿轮的直线前进特性从而产生制动液压，并且因此齿条齿轮驱动装置的尺寸增大并且其重量过度地增加。这导致在车辆内的可安装性降低和布局设计的退化。
另外，在常规电子液压制动系统中，在用于实施ABS(防抱死制动系统)和ESC(电子稳定性控制)的功能的ABS模块和ESC模块被独立地安装时，用于控制马达位置的ECU(电子控制单元)和用于控制电磁阀的ECU被单独安装，且因此增大了制动系统的总尺寸和总重量，由此增加了制造成本并降低了在车辆内的可安装性。
发明内容
本发明致力于一种用于车辆的集成制动装置，在该集成制动装置中，用于推动泵内的活塞以便产生制动液压的齿条齿轮可以使用单个蜗轮被线性驱动，并且可以将轴承安装在面向蜗轮的相对侧上以引导齿条齿轮的线性运动，使得即使不使用现有的两个蜗轮，齿条齿轮也可以稳定地线性运动，并且可以减小齿条齿轮驱动装置的尺寸和重量，由此改善在车辆内的可安装性并且提高针对布局设计的自由度。
本发明还致力于一种可以采用阀块的用于车辆的集成制动装置，在该集成制动装置中，安装有用于实施车辆的ABS(防抱死制动系统)和ESC(电子稳定性控制)功能所需的多个电磁阀，且因此用于实施ABS和ESC功能的ABS模块和ESC模块可以不需要被单独安装。
本发明还致力于一种用于车辆的集成制动装置，在该集成制动装置中，用于控制马达的位置的ECU(电子控制单元)和用于控制电磁阀的ECU可以不需要被独立安装。
本发明还致力于一种用于车辆的集成制动装置，在该集成制动装置中，马达和泵可以被联接至主缸的下端以将它们集成到单个系统单元中，同时踏板模拟器被联接至主缸的一个侧面，并且阀块和ECU被联接至该主缸的面向踏板模拟器的另一侧面，使得可以通过单个系统单元实施ABS功能和ESC功能，并且与现有的主助力器相比，可以减小制动装置的尺寸和重量，由此确保在车辆内的可安装性和易于布局设计。
根据本发明的一方面，提供了一种用于车辆的集成制动装置，该集成制动装置包括：主缸，所述主缸基于踏板的操作产生液压；踏板模拟器，所述踏板模拟器基于所述液压向所述踏板提供踏板踩踏力(pedalsteppingforce)；马达，所述马达基于所述踏板的位移被驱动；泵，所述泵基于所述马达的驱动将制动压力施加至所述车辆的车轮；以及齿轮单元，所述齿轮单元将所述马达的旋转动力(power)转换成包括在所述泵中的活塞的线性运动，其中，所述马达的转轴平行于所述活塞的所述线性运动的方向。
优选地，所述齿轮单元可以包括：蜗轮，所述蜗轮包括与所述马达的蜗轴啮合的蜗轮齿轮和与所述蜗轮齿轮同轴联接的行星齿轮；以及齿条齿轮，所述齿条齿轮在与所述行星齿轮啮合的同时进行线性运动，并且使所述泵的所述活塞前进和缩回。
优选地，所述齿轮单元还可以包括：轴承，所述轴承被安装在面向行星齿轮的方向上并且引导齿条齿轮的线性运动。
优选地，具有与所述轴承的垂直宽度对应的垂直宽度的导槽可以被形成在所述齿条齿轮的与所述轴承相接触的侧面中。
优选地，该集成制动装置还可以包括：阀块，所述阀块包括用于调节从所述主缸和所述泵排放的液体的流动的多个电磁阀，其中，所述踏板模拟器和所述阀块可以分别被安装在所述主缸的彼此面对的两个侧面上。
优选地，该集成制动装置还可以包括：ECU(电子控制单元)，所述ECU控制所述马达和所述阀块中的一个或更多个，其中，所述阀块的一个侧面和所述阀块的另一侧面可以被安装为分别与所述主缸和所述ECU中的每一个的一个侧面相接触。
优选地，所述阀块可以被安装为与所述ECU的所述一个侧面的上部相接触，并且所述马达的一侧可以被安装为联接至所述齿轮单元，并且所述马达的另一侧可以被安装为与所述ECU的所述一个侧面的下部相接触。
优选地，用于检测所述马达的转子位置的位置传感器可以被设置在所述ECU中。
优选地，所述泵和所述齿轮单元可以被安装在所述主缸的下端中。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施方式，本发明的上述和其它目的、特征和优势对于本领域普通技术人员而言将变得更加显而易见，在附图中：
图1是示出根据本发明的实施方式的用于车辆的集成制动装置的分解立体图；
图2是图1的组合立体图；
图3是示出从不同的角度观看在图2中示出的集成制动装置的状态的立体图；
图4是详细示出在根据本发明的实施方式的集成制动装置中设置的齿轮单元的细节图；
图5是示出从不同的角度观看在图4中示出的齿轮单元的状态的立体图；以及
图6是示出根据本发明的另一实施方式的集成制动装置的组合立体图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。
图1是示出根据本发明的实施方式的用于车辆的集成制动装置的分解立体图，图2是图1的组合立体图，以及图3是示出从不同的角度观看在图2中示出的集成制动装置的状态的立体图。
参照图1至图3，根据本发明的实施方式的集成制动装置300包括主缸110，所述主缸110基于制动踏板(未示出)的操作来产生液压；以及踏板模拟器120，所述踏板模拟器120基于由主缸110产生的液压来将踏板踩踏力提供至制动踏板。
在这种情况下，主缸110和踏板模拟器120可以被安装为集成在单个制动驱动单元壳体104内。
集成有主缸110和踏板模拟器120的制动驱动单元壳体104可以通过安装支架140被固定在引擎舱内的车身面板上。
存储有要被供应至主缸110和后续将描述的泵240的液体的储液器150可以被联接至主缸110的上部。
连接制动踏板与主缸110并且将根据制动踏板的操作的位移传输至主缸110的输入杆160可以被设置在主缸110的一侧上。
输入杆160可以与主缸110同轴地被布置以通过施加至制动踏板的压力而前进，并且被联接至主缸110内的后方活塞以便与该后方活塞具有一定的空隙。
因此，当压力被施加至制动踏板时，该压力可以通过与上述活塞同轴布置的输入杆160被传输至主缸110内的活塞，从而可以产生液压。
踏板模拟器120包括安装在腔室126内的反作用力活塞122和反作用力弹簧124，所述腔室126被设置在制动驱动单元壳体104的一个侧面上。
因此，当压力被施加至制动踏板时，在腔室126内通过输入杆160产生的压力可以在移动反作用力活塞122的同时弹性地压紧反作用力弹簧124，并且当施加至制动踏板的压力被释放时，反作用力活塞122可以通过反作用力弹簧124的弹性反作用力而在相反方向上移动以便向输入杆160提供反作用力，并且因此可以向司机提供适当的踏板感，即，踏板踩踏力。
同时，阀块210和ECU(电子控制单元)220被安装在制动驱动单元壳体104的位于与踏板模拟器120的方向相反的方向上的侧面上。
储液器150、主缸110、踏板模拟器120、后续将描述的泵240和分别连接至轮缸以向车辆的车轮分配制动力的流道可以被设置在阀块210内，并且用于调节液体在上述部件之间的流动的多个电磁阀可以被设置在内流道上。
即，对于ABS(防抱死系统)和ESC(电子稳定性控制)的操作所需的多个电磁阀可以被安装在阀块210中，使得每个电磁阀可以通过从ECU220输入的电信号来操作，由此调节制动油的流动。
这种阀块210可以整体地联接至制动驱动单元壳体104的侧面，使得阀块210可以位于相对于主缸110而面向踏板模拟器120的方向上。
ECU220可以从踏板位移传感器接收检测到的信号，并且控制马达230和阀块210内的电磁阀。
用于控制阀块210内的电磁阀的控制线圈和用于检测马达230的转子位置的位置检测传感器可以被设置在ECU220中。
这种ECU220具有用于控制电磁阀的ECU和用于控制马达的位置的ECU被集成在单个ECU220中而它们没有被单独设置的配置。
这种ECU220可以以与在阀块210中的相同的方式被布置在面向踏板模拟器120的方向上，且因此可以同时被联接至阀块210和下部马达230。
同时，马达230、由马达230驱动的泵240和连接马达230与泵240并且将马达230的旋转运动转换为泵240内的活塞243的线性运动的齿轮单元250可以被设置在主缸110下方。
可以使用作为通常具有长使用寿命和高效率的三相AC(交流电)马达的BLAC(无刷AC)马达作为马达230。
能够检测马达230的转子位置的位置传感器磁体可以被安装在马达230的转轴232的端部处。
位置传感器磁体可以实施编码器和孔传感器(holesensor)的功能，编码器和孔传感器各自连同数字信号处理芯片一起能够检测转子的位置。当这发生时，可以以简易机械的方式且低成本地实施马达230。
这种马达230可以被布置在主缸110下方以通过齿轮单元250被连接至泵240，并且同时，马达230的一侧可以连同ECU220一起被联接至泵240。
同时，马达230可以驱动泵240。具体地，ECU220可以基于获得的制动踏板的位移量来驱动马达230，并且泵240可以接收马达230的旋转动力并且将液体供应至车轮的轮缸，由此产生车辆的制动力。
泵240包括：泵壳体242，所述泵壳体242被联接至齿轮单元250的侧面；活塞243，所述活塞243被安装为在泵壳体242内可向前和向后移动；以及弹簧244，所述弹簧244在支撑活塞243的同时提供弹性反作用力。
泵240可以被布置在主缸110下方以与马达230平行，且具体地，被布置为以蜗轴232(即，马达230的转轴)和泵240的活塞243彼此平行的这种方式与马达230平行。
齿轮单元250包括：齿轮单元壳体251，所述齿轮单元壳体251被联接至制动驱动单元壳体104的下部；蜗轮252，所述蜗轮252被设置在齿轮单元壳体251内并且以与蜗轴232啮合的这种方式被联接至马达230的蜗轴232；以及齿条齿轮255，所述齿条齿轮255被联接至泵240的活塞243，并且在与蜗轮252啮合的同时进行线性运动。
设置有主缸110和踏板模拟器120的制动驱动单元壳体104可以被联接至齿轮单元壳体251的上侧。马达230和泵240可以被联接至齿轮单元壳体251的侧面部分。
马达230的转轴和包括在泵240中的活塞243可以彼此平行地布置。
图4是详细示出在根据本发明的实施方式的集成制动装置的齿轮单元250中的齿条齿轮255与蜗轮252之间的接合结构的视图，以及图5是示出从不同的角度观看在图4中示出的齿轮单元的状态的立体图。
参照上文已描述的图1以及图4和图5，蜗轮252包括蜗轮齿轮253，所述蜗轮齿轮253与马达230的蜗轴232啮合；以及行星齿轮254，所述行星齿轮254与齿条齿轮255啮合，且因此，当马达230被驱动时，可以在与蜗轴232啮合的同时进行旋转运动。
具体地，蜗轮齿轮253可以在与马达230的蜗轴232啮合的同时被旋转，并且随着蜗轮齿轮253旋转，以与蜗轮齿轮253同轴的这种方式整体被联接至蜗轮齿轮253的行星齿轮254可以被旋转。接下来，与行星齿轮254啮合的齿条齿轮255可以进行线性运动。
齿条齿轮255的一端可以被联接至泵240内的活塞243，使得在泵240内的活塞243可以响应于由蜗轮252的旋转引起的齿条齿轮255的线性运动来压迫制动油，并且制动油可以允许液压经由阀块210被排放至轮缸侧。
在这种情况下，在与齿条齿轮255的侧面相接触并因此引导齿条齿轮255的线性运动的同时进行滚动运动的轴承256可以被安装在面向行星齿轮254的位置中。
两个轴承256可以被可旋转地安装为在面向行星齿轮254的位置中彼此间隔开预定距离。
两个轴承256可以被可旋转地安装在作为支承装置的支承构件258上，并且其上安装有轴承256的支承构件258可以被固定在齿轮单元壳体251内的适当位置上。
被凹进以具有与轴承256的垂直宽度对应的垂直宽度的线性导槽255a可以被形成在齿条齿轮255的侧面中，利用该齿条齿轮255的侧面，使得两个轴承256的侧面表面相接触。
因此，两个轴承256可以在被部分插入到形成在齿条齿轮255的侧面中的线性导槽255a中的同时进行滚动运动，且因此齿条齿轮255的线性运动可以稳定地被进行，并且即使当来自外界的振动反复地被施加至齿条齿轮255时，该齿条齿轮255也可以稳定地进行线性运动，而不被垂直移动。
另外，具有比行星齿轮254的直径更大的直径的另一轴承257可以被可旋转地安装在行星齿轮254的上端中。
因此，当齿条齿轮255进行线性运动时，齿条齿轮255的线性运动可以通过安装在行星齿轮254的上端中的轴承257的下端部来引导，且因此齿条齿轮255可以稳定地进行线性运动，而不被垂直移动和水平移动。
同时，图6是示出根据本发明的另一实施方式的集成制动装置的视图。
在上述根据本发明的实施方式的集成制动装置中，已描述了制动驱动单元壳体104和齿轮单元壳体251以它们彼此分开并且可以彼此联接的单独结构的形式被设置的方法。
然而，在该制动装置中，可以以单个结构的形式来设置制动驱动单元壳体104和齿轮单元壳体251。
即，如图6所示，可以使用集成壳体270，在该集成壳体270中，制动驱动单元壳体和齿轮单元壳体被集成在单个结构中。
当应用这种集成壳体270时，可以减少要装配的部件的数量，由此改进可装配性并缩短装配时间。此外，集成壳体270在存储和管理部件方面是高效的。
如上所述，在根据本发明的集成制动装置中，推动泵240内的活塞243以便产生制动液压的齿条齿轮255可以使用单个蜗轮252而被线性驱动，并且引导齿条齿轮255的线性运动的轴承可以被安装在面向蜗轮252的位置中，使得可以不使用具有大体积的两个蜗轮来驱动齿条齿轮并且确保如在现有的方法中的直线前进特性，且因此可以显著减小齿条驱动装置的尺寸和重量，由此改进在车辆内的可安装性并且提高针对车辆内的布局设计的自由度。
另外，在根据本发明的集成制动装置中，可以采用安装有用于实施车辆的ABS和ESC功能所需的多个电磁阀的阀块210，使得用于实施ABS和ESC功能的ABS模块和ESC模块可以不需要被单独安装，并且用于控制马达的位置的ECU和用于控制电磁阀的ECU可以不需要被独立安装，且因此可以最小化制动系统的尺寸，由此改进在车辆内的可安装性。
另外，在踏板模拟器120被联接至主缸110的一个侧面的同时，马达230和泵240可以联接至主缸110的下端以将它们集成到单个系统单元中，并且阀块210和ECU220可以被联接至该主缸110的面向踏板模拟器120的另一侧面，使得可以通过单个系统单元实施ABS和ESC功能，并且与现有的主助力器相比，可以减小制动装置的尺寸和重量，由此确保在车辆内的可安装性和易于布局设计。
根据具有上述配置的本发明，用于推动泵内的活塞以便产生制动液压的齿条齿轮可以使用单个蜗轮而被线性地驱动，并且用于引导齿条齿轮的线性运动的轴承可以被安装在面向蜗轮的相对侧上，使得即使不使用现有的两个蜗轮，齿条齿轮也可以稳定地线性运动，并且可以减小齿条齿轮驱动装置的尺寸和重量，由此改进在车辆内的可安装性并且提高针对布局设计的自由度。
对于本领域技术人员而言，显而易见的将是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明的上述示例性实施方式进行各种修改。因此，本发明旨在涵盖所有这些修改，只要它们出自于所附权利要求书及其等同物的范围内即可。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年12月30日提交的韩国专利申请No.10-2014-0193220和于2014年12月30日提交的韩国专利申请No.10-2014-0193221的优先权和权益，将其公开内容通过引用整体结合于此。

Claims (9)

1.一种用于车辆的集成制动装置，该集成制动装置包括：
主缸，所述主缸基于踏板的操作产生液压；
踏板模拟器，所述踏板模拟器基于所述液压向所述踏板提供踏板踩踏力；
马达，所述马达基于所述踏板的位移而被驱动；
泵，所述泵基于所述马达的驱动来将制动压力施加至所述车辆的车轮；以及
齿轮单元，所述齿轮单元将所述马达的旋转动力转换成包括在所述泵中的活塞的线性运动，
其中，所述马达的转轴平行于所述活塞的所述线性运动的方向。
2.根据权利要求1所述的集成制动装置，其中，所述齿轮单元包括：
蜗轮，所述蜗轮包括与所述马达的蜗轴啮合的蜗轮齿轮和与所述蜗轮齿轮同轴联接的行星齿轮；以及
齿条齿轮，所述齿条齿轮在与所述行星齿轮啮合的同时进行线性运动，并且使所述泵的所述活塞前进和缩回。
3.根据权利要求1所述的集成制动装置，其中，所述齿轮单元还包括：
轴承，所述轴承被安装在面向行星齿轮的方向上并且引导齿条齿轮的线性运动。
4.根据权利要求3所述的集成制动装置，其中，具有与所述轴承的垂直宽度对应的垂直宽度的导槽被形成在所述齿条齿轮的与所述轴承相接触的侧面中。
5.根据权利要求1所述的集成制动装置，该集成制动装置还包括：
阀块，所述阀块包括用于调节从所述主缸和所述泵排放的液体的流动的多个电磁阀，
其中，所述踏板模拟器和所述阀块分别被安装在所述主缸的彼此面对的两个侧面上。
6.根据权利要求5所述的集成制动装置，该集成制动装置还包括：
电子控制单元ECU，所述电子控制单元ECU控制所述马达和所述阀块中的一个或更多个，
其中，所述阀块的一个侧面和所述阀块的另一侧面被安装为分别与所述主缸和所述ECU中的每一个的一个侧面相接触。
7.根据权利要求6所述的集成制动装置，其中，
所述阀块被安装为与所述ECU的所述一个侧面的上部相接触，并且
所述马达的一侧被安装为联接至所述齿轮单元，并且所述马达的另一侧被安装为与所述ECU的所述一个侧面的下部相接触。
8.根据权利要求7所述的集成制动装置，其中，用于检测所述马达的转子位置的位置传感器被设置在所述ECU中。
9.根据权利要求1所述的集成制动装置，其中，所述泵和所述齿轮单元被安装在所述主缸的下端中。
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