CN106715210A - 具有柱塞动力源的车辆制动系统 - Google Patents

Abstract

制动系统包括第一和第二车轮制动器、储蓄器和制动踏板单元，制动踏板单元具有外壳和可滑动地布置在外壳中的一对输出活塞。输出活塞在用于致动第一和第二车轮制动器的手动推送模式期间产生制动致动压力。该系统还包括柱塞组件，该柱塞组件具有包括第一和第二端口的外壳，驱动致动器的马达和连接到致动器的活塞。当活塞在第一方向上移动时，活塞对第一腔室加压以从第一端口提供流体流。当活塞沿与第一方向相反的第二方向移动时，活塞对第二腔室加压以从第二端口提供流体流。第一和第二端口选择性地与车轮制动器流体连通。

Description

具有柱塞动力源的车辆制动系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年9月26日提交的美国临时申请号62/055698和于2014年10月24日提交的美国临时申请号62/068134的权益，这些申请的公开内容作为整体通过引用并入本文。

发明背景

本发明总体上涉及车辆制动系统。车辆通常用液压制动系统减速和停止。这些系统的复杂性不同，但是基础制动系统通常包括制动踏板、串联主缸、布置在两个相似但分开的制动回路中的流体导管以及每个回路中的车轮制动器。车辆驾驶员操作连接到主缸的制动踏板。当制动踏板被按压时，主缸通过加压制动流体在两个制动回路中产生液压力。加压流体行进通过两个回路中的流体导管以致动车轮处的制动缸来使车辆减速。

基础制动系统通常使用向主缸提供力的制动助力器，其辅助由驾驶员产生的踏板力。助力器可以是真空或液压操作的。典型的液压助力器感测制动踏板的运动并产生被引入主缸的加压流体。来自助力器的流体辅助作用在主缸活塞上的踏板力，这些活塞在与车轮制动器流体连通的导管中产生加压流体。因此，由主缸产生的压力增加。液压助力器通常位于主缸活塞附近，并使用助力阀来控制施加到助力器的加压流体。

在不利条件下以受控方式制动车辆需要驾驶员精确地使用制动器。在这些条件下，驾驶员可以很容易就施加了过度的制动压力，从而引起一个或多个车轮锁定，导致车轮和路面之间的过度滑动。这种车轮锁定状况可以导致更大的停车距离并且可能失去方向控制。

制动技术的进步已经导致防抱死制动系统(ABS)的引入。ABS系统监视车轮旋转行为并且选择性地施加和释放相应的车轮制动器中的制动压力，以便将车轮速度保持在选定的滑移范围内以获得最大制动力。虽然这样的系统通常适于控制车辆的每个被制动车轮的制动，但是已经开发了一些系统用于控制多个被制动车轮的仅仅一部分的制动。

包括施加阀和倾卸阀的电控ABS阀位于主缸和车轮制动器之间。ABS阀调节主缸和车轮制动器之间的压力。通常，当被激活时，这些ABS阀在三种压力控制模式下操作：压力施加模式、压力倾卸模式和压力保持模式。在施加模式期间，施加阀允许加压制动流体进入相应的车轮制动器中以增加压力，而在倾卸模式期间，倾卸阀从其相关联的车轮制动器释放制动流体。在保持模式期间，通过关闭施加阀和倾卸阀，使车轮制动压力保持恒定。

为了在保持车辆稳定性的同时实现最大制动力，期望在前轴和后轴的车轮处实现最佳滑动水平。在车辆减速期间，在前轴和后轴处需要不同的制动力来达到期望的滑动水平。因此，制动压力应当在前制动器和后制动器之间成比例，以在每个轴处实现最高的制动力。具有被称为动态后比例(DRP)系统这样的能力的ABS系统，使用ABS阀分别控制前轮和后轮上的制动压力，以在当前条件下在前轴和后轴处动态实现最佳制动性能。

制动技术的进一步发展已经导致牵引控制(TC)系统的引入。通常，已经将阀添加到现有ABS系统中以提供在加速期间控制车轮速度的制动系统。在车辆加速期间过度的车轮速度导致车轮滑移和牵引力的损失。电子控制系统感测这种状况并自动地向滑动车轮的轮缸施加制动压力以减少滑移并增加可用的牵引力。为了实现最佳的车辆加速度，即使主缸不被驾驶员致动，加压制动流体也可用于轮缸。

在车辆运动(例如转弯)期间，产生动态力，这可以降低车辆稳定性。车辆稳定性控制(VSC)制动系统通过经由选择性制动器致动来抵消这些力以提高车辆的稳定性。这些力和其他车辆参数由向电子控制单元发送信号的传感器检测。电子控制单元自动操作压力控制装置以调节施加到特定单个车轮制动器的液压压力量。为了实现最佳的车辆稳定性，大于主缸压力的制动压力必须在任何时候都迅速可用。

制动系统还可以用于再生制动以重新捕获能量。将马达/发马达的电磁力用于再生制动，以便向车辆提供一部分制动扭矩来满足车辆的制动需要。制动系统中的控制模块与动力系控制模块通信以在再生制动以及用于车轮锁定和滑行状态的制动期间提供协调制动。例如，当车辆的操作者在再生制动期间开始制动时，马达/发马达的电磁能量将用于向车辆施加制动扭矩(即，用于向动力系提供扭矩的电磁阻力)。如果确定不再存在足够量的储存装置来储存从再生制动恢复的能量，或者如果再生制动不能满足操作者的需求，则液压制动将被激活以完成操作者所要求的制动动作的全部或一部分。优选地，液压制动以再生制动混合方式操作，使得在电磁制动停止的情况下有效且不引人注意地择取混合。值得期望的是，车辆运动应该具有对液压制动的平滑过渡变化，使得车辆驾驶员不会注意到变换。

一些制动系统被构造成使得每个车轮制动器处的压力可以彼此独立地被控制(称为复用操作)，即使制动系统可能包括单个压力源。因此，压力源下游的阀被控制在其打开位置和关闭位置之间，以在车轮制动器内提供不同的制动压力。这样的复用系统公开在以下文献中：美国专利第8038229号、美国专利申请公开第2010/0026083号、美国专利申请公开第2012/0013173号和美国专利申请公开第2012/0306261号，这些文献通过引用并入本文中。

发明内容

本发明涉及一种用作车辆制动系统的压力源的柱塞组件。制动系统包括第一和第二车轮制动器、储蓄器和制动踏板单元，制动踏板单元具有外壳和可滑动地布置在外壳中的一对输出活塞。输出活塞在手动推送模式期间可操作，使得该对输出活塞可移动以在第一和第二输出处分别产生用于致动第一和第二车轮制动器的制动致动压力。该系统还包括柱塞组件，该柱塞组件具有包括第一和第二端口的外壳、驱动致动器的马达和连接到致动器的活塞。活塞可滑动地安装在外壳内。当活塞在第一方向上移动时，活塞对第一腔室加压以从第一端口提供流体流。当活塞沿与第一方向相反的第二方向移动时，活塞对第二腔室加压以从第二端口提供流体流。第一和第二端口选择性地与第一和第二车轮制动器流体连通，以便从第一和第二腔室内的加压流体致动第一和第二车轮制动器。当活塞在第二方向上移动时，流体可以从第一和第二车轮制动器流入第一腔室。

当参照附图阅读时，根据优选实施例的以下详细描述，本发明的各个方面对于本领域技术人员将变得显而易见。

附图说明

图1是制动系统的第一实施例的示意图。

图2是在其静止位置示出的图1的制动系统的制动踏板单元组件的放大示意性剖视图。

图3是在静止位置示出的图1的制动系统的柱塞组件的放大示意性剖视图。

图4是可用于图1的制动系统中的柱塞组件的替代实施例。

图5是制动系统的第二实施例的示意图。

图6是可用于图5的制动系统中的柱塞组件的替代实施例。

图7是制动系统的第三实施例的示意图。

图8是制动系统的第四实施例的示意图。

图9是制动系统的第五实施例的示意图。

图10是在其静止位置示出的图9的制动系统的制动踏板单元组件的放大示意性剖视图。

图11是制动系统的第六实施例的示意图。

图12是制动系统的第七实施例的示意图。

图13是制动系统的第八实施例的示意图。

图14是制动系统的第九实施例的示意图。

图15是制动系统的第十实施例的示意图。

图16是制动系统的第十一实施例的示意图。

图17是制动系统的第十二实施例的示意图。

图18是制动系统的第十三实施例的示意图。

图19是制动系统的第十四实施例的示意图。

图20是制动系统的第十五实施例的示意图。

图21是制动系统的第十六实施例的示意图。

具体实施方式

现在参考附图，在图1中示意性地示出了总体上以10指示的车辆制动系统的第一实施例。制动系统10是液压助力制动系统，其中利用助力流体压力来为制动系统10施加制动力。制动系统10可以适当地使用在地面车辆(例如具有四个车轮的机动车辆，且车轮制动器与每个车轮相关联)上。此外，制动系统10可以提供有其他制动功能(例如防抱死制动(ABS)和其他滑动控制特征)以有效地制动车辆，如下面将讨论的那样。

制动系统10通常包括由虚线12指示的第一块或制动踏板单元组件以及由虚线14指示的第二块或液压控制单元。制动系统10的各种部件容纳在制动踏板单元组件12和液压控制单元14中。制动踏板单元组件12和液压控制单元14可以包括由实心材料(例如铝)制成的一个或多个块或外壳，其已经被钻削、机加工或以其它方式形成以容纳各种部件。流体导管也可以形成在外壳中，以在各个部件之间提供流体通道。制动踏板单元组件12和液压控制单元14的外壳可以是单个结构，也可以由组装在一起的两个或更多个部分制成。如示意性地示出那样，液压控制单元14远离制动踏板单元组件12定位，并且用液压线路液压地联接制动踏板单元组件12和液压控制单元14。作为替代，制动踏板单元组件12和液压控制单元14可以容纳在单个外壳中。还应当理解，如图1所示的部件的分组不旨在限制性，而是任何数量的部件都可以容纳在任一外壳中。

制动踏板单元组件12与液压控制单元14协作地用于致动车轮制动器16a、16b、16c和16d。车轮制动器16a、16b、16c和16d可以是通过施加加压制动流体操作的任何合适的车轮制动器结构。车轮制动器16a、16b、16c和16d可以包括例如安装在车辆上的制动钳，以接合与车轮一起旋转以实现相关联的车轮的制动的摩擦元件(例如制动盘)。车轮制动器16a、16b、16c和16d可以与其中安装有制动系统10的车辆的前轮和后轮的任何组合相关联。例如，对于垂直分离系统，车轮制动器16a和16d可以与同一轴上的车轮相关联。对于对角分离制动系统，车轮制动器16a和16b可以与前轮制动器相关联。

制动踏板单元组件12包括用于储存和保持用于制动系统10的液压流体的流体储蓄器18。储蓄器18内的流体可以大致保持在大气压力下，或者如果需要的话可以以其它压力储存流体。制动系统10可以包括用于检测储蓄器的流体液位的流体液位传感器19。流体液位传感器19可以有助于确定系统10中是否发生了泄漏。

制动踏板控制单元组件12包括总体上用20指示的制动踏板单元(BPU)。制动踏板单元20也在图2中被放大地示意性地示出。应当理解的是，制动踏板单元20的部件的结构细节仅示出了制动踏板单元20的一个示例。制动踏板单元20可以构造成具有不同于图1和图2所示的部件不同的部件。

制动踏板单元20包括外壳24(在图2中以剖视图示出)，其具有形成为用于可滑动地接纳各种汽缸活塞和其他部件的各种孔。外壳24可以形成为单个单元或者包括联接在一起的两个或更多个单独形成的部分。外壳24通常包括第一孔26、中间第二孔28和第三孔30。第二孔28具有比第一孔26和第三孔30更大的直径。制动踏板单元20还包括输入活塞34、主活塞38和副活塞40。输入活塞34可滑动地布置在第一孔26中。主活塞38可滑动地布置在第二孔28中。副活塞40可滑动地布置在第三孔30中。

在图1和2中以42示意性地表示的制动踏板经由输入杆45联接到输入活塞34的第一端44。输入杆45可以直接联接到输入活塞34，也可以通过联接器(未示出)间接地连接。输入活塞34包括限定肩部54的放大第二端52。在如图1和图2所示的静止位置上，输入活塞的肩部54与形成在外壳24的第一孔26和第二孔28之间的肩部56接合。输入活塞34的外圆柱形表面57与安装在形成于外壳24中的凹槽中的密封件58和唇形密封件60接合。外圆柱形表面57可以沿着其长度是连续的，其也可以是具有两个或更多个不同直径部分的阶梯式的。输入活塞34包括穿过第二端52形成的中心孔62。一个或多个侧向通道64穿过输入活塞34形成。侧向通道64从外圆柱形表面57延伸到中心孔62，以在其间提供流体连通。制动踏板单元20处于如图1和2所示的“静止”位置。在“静止”位置上，踏板42没有被车辆驾驶员按压。在静止位置上，输入活塞34的通道64处于密封件58和60之间。在该位置上，通道64与通过外壳24形成的导管66流体连通。导管66与形成在外壳24中的导管68流体连通。导管68与连接到储蓄器18的储蓄器端口70流体连通。过滤器69可以布置在端口70或导管68中。导管66和68可以通过形成在外壳24中的各种孔、凹槽和通道来形成。在静止位置上，通道64还与形成在外壳24中的导管72流体连通，该导管72导向模拟器阀74。模拟器阀74可以是切断阀，其可以电操作。模拟器阀74可以安装在外壳24中或可以定位成远离外壳24。

主活塞38可滑动地布置在外壳24的第二孔28中。主活塞38的外壁79与安装在外壳24中形成的槽中的唇形密封件80和唇形密封件81接合。主活塞38包括具有在其中形成的腔室84的第一端82。主活塞38的第二端86包括形成在其中的腔室88。一个或多个通道85形成在主活塞38中，其从腔室88延伸到主活塞38的外壁。如图2所示，当主活塞38处于其静止位置时，通道85位于唇缘密封件80和81之间。由于下面将说明的原因，通道85处于与导管154选择性地流体连通，而导管154处于与储蓄器18流体连通。

输入活塞34的中心孔62和主活塞38的腔室84容纳限定总体上用100指示的踏板模拟器的各种部件。由销104、保持器106和低速率模拟器弹簧108限定总体上以102指示的笼状弹簧组件102。销104示意性地示出为输入活塞34的一部分并且布置在中心孔62中。销104可以被构造为具有第一端的销，该第一端按压配合或螺纹接合输入活塞34。销104在中心孔62内轴向延伸并进入主活塞38的腔室84中。销104的第二端112包括从其径向向外延伸的圆形凸缘114。第二端112与布置在腔室84中的弹性垫118间隔开。弹性垫118与销104的第二端112轴向对齐，其原因将在下面解释。笼状弹簧组件102的保持器106包括阶梯式通孔122。阶梯式通孔122限定肩部124。销104的第二端112延伸穿过通孔122。销104的凸缘114与保持器106的肩部124接合，以防止销104和保持器106彼此分离。低速率模拟器弹簧108的一端与输入活塞34的第二端52接合，并且低速率模拟器弹簧108的另一端与保持器106接合，以沿远离销104的方向偏置保持器106。

踏板模拟器100还包括布置在销104周围的高速率模拟器弹簧130。术语低速率和高速率用于描述的目的，而不是限制性的。应当理解，踏板模拟器100的各种弹簧可以具有任何合适的弹簧系数或弹簧刚度。在所示的实施例中，高速模拟器弹簧130优选地具有比低速模拟器弹簧108更高的弹簧刚度。高速模拟器弹簧130的一端与输入活塞34的中心孔62的底部接合。高速率模拟器弹簧130的另一端在图2中示出在非接合式位置中，并且与保持器106的一端远远地间隔开。外壳24、输入活塞34(及其密封件)和主活塞38(及其密封件)通常限定流体模拟器室144。模拟器室144与导管146流体连通，导管146与模拟器阀74流体连通。过滤器145可容纳在导管146内。

如上所述，制动踏板单元20包括分别布置在形成在外壳24中的第二孔28和第三孔32中的副活塞38和40。主活塞38和副活塞40大致彼此同轴。主输出导管156形成在外壳24中并且与第二孔28流体连通。主输出导管156可以经由连接到外壳24的外部管道或软管延伸。副输出导管166形成在外壳24中并且与第三孔30流体连通。副输出导管166可以经由连接到外壳24的外部管道或软管延伸。如下面将详细讨论那样，如图1和图2所示的主活塞38和副活塞40的向右运动分别通过导管156和166向外提供加压流体。复位弹簧151容纳在第二孔28中并且在向左方向上偏置主活塞38。

副活塞40可滑动地布置在第三孔30中。副活塞的外壁152与安装在形成于外壳24中的凹槽中的唇形密封件153和唇形密封件154接合。第二压力室228通常由第三孔30、第二活塞40和唇形密封件154限定。如图1和图2所示的第二活塞40的向右运动引起副压力室228中的压力积累。副压力室228与副输出导管166流体连通，使得加压流体选择性地提供给液压控制单元14。在副活塞40中形成通道155。通道155在主活塞38的外壁和副活塞40的右侧端部之间延伸。如图2所示，当副活塞40处于其静止位置时，通道155位于密封件153和唇形密封件154之间，其原因将在下面解释。由于下面将说明的原因，通道155与导管164选择性地流体连通，而导管164与储蓄器18流体连通。

主压力室198通常由第二孔28、主活塞38、副活塞40、唇形密封件81和密封件153限定。虽然附图中所示的各种密封件被示意性地指示为O形环或唇形密封件，但是应当理解，它们可以具有任何构造。

如图1和图2所示的主活塞38的向右运动引起在主压力室198中的压力积累。主压力室198与主输出导管156流体连通，使得加压流体选择性地被提供给液压控制单元14。

主活塞38和副活塞40可以机械地连接在一起，使得活塞38和40之间存在有限的游隙或运动。这种类型的连接允许主活塞38和副活塞40以相对小的增量相对于彼此移动，以补偿它们各自的输出回路中的压力和/或体积差。然而，在某些故障模式下，期望副活塞40连接到主活塞38。例如，如果制动系统10处于手动推送模式(如下面将详细解释的)并且另外流体压力在相对于副活塞40的输出回路中(例如在导管166中)损失，则副活塞40将由于主腔室1798内的压力而被迫沿向右方向或在向右方向上偏置。如果主活塞38和副活塞40没有连接在一起，副活塞40将自由地行进到如图1和图2所示的其最右侧的位置，并且驾驶员将不得不压下踏板42一段距离以补偿这种行程损失。然而，因为主活塞38和副活塞40连接在一起，所以防止了副活塞40的这种运动，并且在这种类型的故障中出现相对较少的行程损失。

主活塞38和副活塞40可以按照任何合适的方式连接在一起。例如，如图1和图2所示，锁定构件180被布置并且被圈闭在主活塞38和副活塞40之间。锁定构件180包括第一端182和第二端184。第一端182被圈闭在主活塞38的第二端86的腔室88内。锁定构件180的第二端184被圈闭在形成于副活塞40中的凹部或腔室186内。第一端182和第二端184可包括放大头部，其被圈闭在腔室88和186的较窄开口192和194之后。第一弹簧188容纳在主活塞38的腔室88内，并且在朝向主活塞38并且远离副活塞40的方向上偏置锁定构件180。第二弹簧190容纳在副活塞40的腔室186内，活塞40并且在朝向主活塞38并且远离副活塞40的方向上偏置锁定构件180。弹簧188和190以及锁定构件180将第一和第二输出活塞保持彼此间隔开的距离，同时通过弹簧188和190的压缩来允许朝向和远离彼此的有限运动。这种有限的游隙机械连接允许主活塞38和副活塞40相对于彼此以小增量移动，以补偿它们各自的输出回路中的压力和/或体积差。

如图1所示，系统10还可以包括在图1中的240处示意性地示出的行程传感器，用于产生指示输入活塞34的行程长度的信号，该行程长度表示踏板行程。系统10还可以包括开关252，用于产生用于致动制动灯的信号并且提供指示输入活塞34的运动的信号。制动系统10还可以包括传感器，例如用于分别监视导管156和166中的压力的压力传感器257和259。

系统10还包括具有柱塞组件形式的压力源，总体上以300指示。如下面将详细解释的，系统10使用柱塞组件300来在正常助力制动施加期间向车轮制动器16a-d提供期望的压力水平。来自车轮制动器16a-d的流体可以返回到柱塞组件300或者转移到储蓄器18。

系统10还包括第一隔离阀320和第二隔离阀322(或称为切换阀或基础制动阀)。隔离阀320和322可以是电磁致动三通阀。隔离阀320和322通常可操作到两个位置，如图1中示意性所示。第一隔离阀320具有与主输出导管156选择性流体连通的端口320a，其中主输出导管156与第一输出压力室198流体连通。端口320b与助力导管260选择性流体连通。端口320c与导管324流体连通，而导管324选择性地与车轮制动器16a和16d流体连通。第二隔离阀322具有与导管166选择性流体连通的端口322a，而导管166与第二输出压力室228流体连通。端口322b与助力导管260选择性流体连通。端口322c与导管326流体连通，而导管326选择性地与车轮制动器16b和16c流体连通。

系统10还包括用于允许受控制动操作(诸如ABS、牵引控制、车辆稳定性控制和再生制动混合)的各种阀(滑动控制阀装置)。第一组阀包括与导管324流体连通的施加阀340和倾卸阀342，用于协同地将从助力阀接收的制动流体供应到车轮制动器16d，并且用于协同地从车轮制动器16d释放加压制动流体到与储蓄器导管296流体连通的储蓄器导管343。第二组阀包括与导管324流体连通的施加阀344和倾卸阀346，用于协作地将从助力阀接收的制动流体供应到车轮制动器16a，并且用于协同地将加压制动流体从车轮制动器16a释放到储蓄器导管343。第三组阀包括与导管326流体连通的施加阀348和倾卸阀350，用于协作地将从助力阀接收的制动流体供应到车轮制动器16c，并且用于协同地将加压制动流体从车轮制动器16c释放到储蓄器导管343。第四组阀包括与导管326流体连通的施加阀352和倾卸阀354，用于协作地将从助力阀接收的制动流体供应到车轮制动器16d，并且协同地将加压制动流体从车轮制动器16d协同地释放到储蓄器导管343。

如上所述，系统10包括具有柱塞组件300形式的压力源，以向车轮制动器16a-d提供期望的压力水平。系统10还包括排放阀302和泵送阀304，其与柱塞组件300协作以向助力导管260提供助力压力，用于致动车轮制动器16a-d。排放阀302和泵送阀304可以是在打开位置和关闭位置之间可移动的电磁致动阀。在关闭位置，排放阀302和泵送阀304仍然可以允许沿如在图1中示意性示出为止回阀的一个方向上流动。排放阀302与储蓄器导管296流体连通，并且第一输出导管306与柱塞组件300流体连通。第二输出导管308在柱塞组件300和助力导管260之间流体连通。

如图3中最佳所示，柱塞组件300包括外壳400，该外壳400具有形成在其中的多阶梯式孔402。孔402包括第一部分404、第二部分406和第三部分408。活塞410与孔402可滑动地布置。活塞410包括连接到较小直径中心部分414的放大端部412。活塞410具有连接到总体上以420指示的滚珠螺杆机构的第二端416。滚珠螺杆机构420布置成在外壳400的孔402内，沿着由孔402限定的轴线，在向前方向(如图1和图3所示的向右)以及向后方向(如图1和图3所示的向左)两个方向上，赋予活塞410平移或线性运动。在所示的实施例中，滚珠螺杆机构420包括可旋转地驱动螺杆轴424的马达422。该马达422可以包括用于检测马达422和/或滚珠螺杆机构420的旋转位置的传感器426，该旋转位置指示活塞410的位置。活塞410的第二端416包括螺纹孔430并且用作滚珠螺杆机构420的从动螺母。滚珠螺杆机构420包括多个滚珠432，其保持在形成于螺杆轴424和活塞410的螺纹孔430中的螺旋滚道内以减小摩擦。虽然相对于柱塞组件300示出和描述了滚珠螺杆机构420，但是应当理解，其它合适的机械线性致动器可以用于赋予活塞410的运动。还应当理解，虽然活塞410用作滚珠螺杆机构420的螺母，但活塞410可以被构造成用作滚珠螺杆机构420的螺杆轴。当然，在这种情况下，螺杆轴424将被构造成用作具有在其中形成的内部螺旋滚道的螺母。

如下面将详细讨论的，当在向前和向后方向两者上致动时，柱塞组件300可以向助力导管260提供助力压力。柱塞组件300包括安装在活塞410的放大端部412上的密封件440。当活塞410在孔402内移动时，密封件440与孔2的第一部分404的内圆柱表面可滑动地接合。一对密封件442和444安装在形成于孔402的第二部分406中的凹槽中。密封件442和444可滑动地与活塞410的中心部分414的外圆柱形表面接合。第一压力室450通常由孔402的第一部分404、活塞410的放大端部412和密封件440限定。通常位于活塞410的放大端部412后面的第二压力室452通常由孔402的第一部分404和第二部分406、密封件442和444以及活塞410的中心部分414限定。密封件440、442和44可以具有任何合适的密封结构。在一种实施例中，密封件440是四环密封件。虽然唇形密封件也可以适用于密封件440，但是唇形密封件通常更柔顺并且对于给定的压差需要更大的体积位移。这可以在活塞410在泵送模式期间沿向后方向行进时导致小的助力压力降低。

如上所述，制动踏板单元组件12包括模拟器阀74，其可以安装在外壳24中或远离外壳24。如图1和图2中示意所示，模拟器阀74可以是电磁致动阀。模拟器阀74包括第一端口75和第二端口77。端口75与导管146流体连通，而导管146与模拟器室144流体连通。端口77处于与导管72流体连通，而导管72经由导管66和68与储蓄器18流体连通。模拟器阀74可在第一位置74a和第二位置74b之间移动，该第一位置74a限制流体从模拟器室144到储蓄器18的流动，而该第二位置74b允许流体在储蓄器18和模拟器室144之间流动。模拟器阀74在未被致动时处于第一位置或常闭位置，使得防止流体通过导管72流出模拟器室144，如将在下面详细解释的。

以下是制动系统10的操作的描述。图1和图2示出了处于静止位置的制动系统10和制动踏板单元20。在这种情况下，驾驶员没有压下制动踏板42。同样在静止状态下，模拟器阀74可以被激励或不激励。在典型的制动条件期间，制动踏板42被车辆驾驶员按压。制动踏板42联接到行程传感器240，用于产生指示输入活塞34的行程长度的信号，并将该信号提供给电子控制模块(未示出)。该控制模块可以包括微处理器。该控制模块接收各种信号、处理信号并响应于接收到的信号控制制动系统10的各种电气部件的操作。该控制模块可以连接到各种传感器，诸如压力传感器、行程传感器、开关、轮速传感器和转向角传感器。该控制模块还可以连接到外部模块(未示出)，用于接收与车辆的横摆率、横向加速度、纵向加速度相关的信息，例如用于在车辆稳定性操作期间控制制动系统10。另外，该控制模块可以连接到仪表组，用于收集和提供与诸如ABS警告灯、制动液位警告灯和牵引控制/车辆稳定性控制指示灯之类的警告指示器相关的信息。

在正常制动操作(正常助力施加制动操作)期间，柱塞组件300被操作以向助力导管260提供助力压力，用于致动车轮制动器16a-d。在某些驾驶条件下，控制模块与车辆的动力系控制模块(未示出)和其他附加制动控制器通信，以在高级制动控制方案(例如，防抱死制动(AB)、牵引力控制(TC)、车辆稳定性控制(VSC)和再生制动混合)期间提供协同制动。在正常助力施加制动操作期间，通过压下制动踏板42而产生的加压流体从制动踏板单元20的流动被转移到内部踏板模拟器组件100中。模拟器阀74被致动以使流体通过模拟器阀74从模拟器室144经由导管146、72、66和68转移到储蓄器18。注意，一旦输入活塞34中的通道64移动经过密封件60，就关闭从模拟器室144到储蓄器18的流体流动。在输入活塞34移动之前(如图1和图2所示)，模拟器室144经由导管66和68与储蓄器18流体连通。

在正常制动模式的持续时间期间，模拟器阀74保持打开，以允许流体从模拟器室144流动到储蓄器18。模拟器室144内的流体是非加压的，并且处于非常低的压力，例如大气压或低储蓄器压力。这种非加压构造具有不使踏板模拟器的密封表面经受来自由于高压流体而作用在表面上的密封件的大摩擦力的优点。在传统踏板模拟器中，随着制动踏板被按压，活塞处于越来越高的压力下，经受来自密封件的大摩擦力，从而不利地影响踏板感觉。

同样在正常助力施加制动操作期间，隔离阀320和322被激励到第二位置，以防止流体从导管156和166通过阀320和322的流动。防止分别从端口320a和322a向端口320c和322c的流体流动。因此，制动压力单元20的第一输出压力室198和第二输出压力室228内的流体被流体地锁定，这通常防止了第一输出活塞38和第二输出活塞40进一步移动。更具体地，在正常助力施加制动操作的初始阶段期间，输入杆45的运动引起输入活塞34沿向右方向的运动，如图2所示。输入活塞34的初始运动引起主活塞38经由低速率模拟器弹簧108的运动。由于锁定构件180以及弹簧188和190在主活塞38与副活塞40之间的机械连接，主活塞38的运动引起副活塞40的初始运动。注意，在主活塞38的这种初始运动期间，流体经由导管85、154和68从主压力室198自由地流动到储蓄器18，直到导管85移动经过密封件81。此外，在副活塞40的初始运动期间，流体经由导管155和164从副压力室228自由地流动到储蓄器18，直到导管155移动经过密封件154。

在主活塞38和副活塞40停止移动(通过关闭导管85和155以及关闭第一基础制动阀320和第二基础制动阀322)之后，输入活塞34关于驾驶员压下制动踏板42的进一步运动，继续向右移动，如图1和2所示。输入活塞34的进一步运动压缩踏板模拟器组件100的各个弹簧，从而向车辆驾驶员提供反馈力。

在正常制动操作(正常助力施加制动操作)期间，在通过压下制动踏板42来致动踏板模拟器组件100的同时，柱塞组件300可以由电子控制单元致动，以提供车轮制动器16a-d的致动。将隔离阀320和322致动到其第二位置以防止流体从导管156和166通过阀320和322的流动，将隔离制动踏板单元20与车轮制动器16a-d。与通过驾驶员压下制动踏板42而由制动踏板单元20产生的压力相比，柱塞组件300可以向车轮制动器16a-d提供“助力”或更高的压力水平。因此，系统10提供辅助制动，在其中将助力压力在正常助力施加制动操作期间供应到车轮制动器16a-d，从而帮助减小驾驶员作用在制动踏板42上所需要的力。

为了在处于其静止位置时经由柱塞组件300致动车轮制动器16a-d(如图1和图3所示)，电子控制单元将排放阀302激励到其关闭位置(如图1所示)，使得通过从导管306流动到导管296而防止流体排放到储蓄器。泵送阀304被去激励到其打开位置(如图1所示)，以允许流体流过泵送阀304。电子控制单元沿第一旋转方向致动马达422，以使螺杆轴424沿第一旋转方向旋转。螺杆轴424沿第一旋转方向的旋转引起活塞410沿向前方向(如图1和图3所示的向右)推进。活塞410的运动引起第一压力室450中的压力增加，并且引起流体流出第一压力室450并流入导管306。流体可以经由打开的泵送阀304流入助力导管260。注意，流体随着活塞410沿向前方向推进，被允许经由导管308流入第二压力室452。来自助力导管260的加压流体通过隔离阀320和322被引导到导管324和326中。来自导管324和326的加压流体可以通过打开的施加阀340、344、348和352被引导到车轮制动器16a-d，而排放阀342、346、350和354保持关闭。当驾驶员释放制动踏板42时，来自车轮制动器16a-d的加压流体可以反向驱动滚珠螺杆机构420以将活塞410移回到其静止位置。在某些情况下，还可能期望致动柱塞组件300的马达422来缩回活塞410以从车轮制动器16a-d抽出流体。在柱塞组件300的向前冲程期间，泵送阀304可以处于其打开位置或保持关闭。

在制动事件期间，电子控制模块还可以选择性地致动施加阀340、344、348和352以及倾卸阀342、346、350和354，以向车轮制动器16d、16a、16c和16b提供期望的压力水平。

在一些情况下，柱塞组件300的活塞410可以在外壳400的孔402内达到其全冲程长度，并且仍然期望额外的助力压力被输送到车轮制动器16-d。柱塞组件300是双作用柱塞组件，使得其构造成当活塞410向后行进时也向助力导管260提供助力压力。这具有优于常规柱塞组件的优点，其首先需要其活塞在其可再次推进活塞以在单个压力室内产生压力之前被带回到其静止或缩回位置。如果例如活塞410已经达到其全冲程并且仍需要额外助力压力，则泵送阀304被激励至其关闭的止回阀位置。排放阀302可以被去激励到其打开位置。作为替代，排放阀302可以保持激励在其关闭状态，以允许流体在泵送模式期间流过其止回阀。电子控制单元在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上致动马达422，以使螺杆轴424沿第二旋转方向旋转。螺杆轴424在第二旋转方向上的旋转引起活塞410沿向后方向(如图1和图3所示的向左)缩回或移动。活塞410的运动引起第二压力室452中的压力增加，并且引起流体流出第二压力室452并流入导管308。注意，随着活塞410向后或在其返回冲程中移动，允许流体经由导管306和296流入第一压力室450。来自助力导管260的加压流体通过隔离阀320和322被引导到导管324和326中。来自导管324和326的加压流体可以通过打开的施加阀340、344、348和352被引导到车轮制动器16a-d，而排放阀342、346、350和354保持关闭。以与在活塞410的向前冲程期间类似的方式，电子控制模块还可以选择性地致动施加阀340、344、348和352以及倾卸阀342、346、350和354，以分别向车轮制动器16d、16a、16c和16b提供期望的压力水平。

如图3所示，孔402的第一部分404通常具有与密封件440的外径相对应的流体直径D1，以使得该密封件440沿着孔402的第一部分404的内圆柱表面滑动。孔402的第二部分406通常具有与密封件442的内径相对应的流体直径D2，以使得密封件442抵靠活塞410的中心部分414的外径滑动。由于流体随着活塞410在向前方向上推进而通过导管306、260和308转移，所以第一压力室450通常具有与直径D2相对应的有效液压面积。第二压力室452具有与直径D1减去直径D2相对应的有效液压面积。柱塞组件300可以被构造成具有针对直径D1和D2的任何合适的尺寸。在一种实施例中，直径D1和D2可以被构造成使得由D1限定的有效面积可以大于由D1和D2限定的环形有效面积。这种构造提供了在活塞向后移动的返回冲程上，马达422需要很小的扭矩(或功率)来保持与其向前冲程中相同的压力。除了使用很小的功率外，马达422还可以在活塞410的向后冲程期间产生很少的热量。在驾驶员长时间按压踏板42的情况下，柱塞组件300可以被操作以施加活塞410的向后冲程以防止马达422过热。注意，腔室450的尺寸应当大于腔室452的尺寸。

代替使用施加阀340、344、348和352以及排放阀342、346、350和354来向车轮制动器16d、16a、16c和16b提供期望的压力水平，系统10可以用与车轮制动器16a-d相对应的导管中的单个控制阀(未示出)代替施加阀和倾卸阀。控制阀可以以复用方式在其打开位置和关闭位置之间单独地致动，以在车轮制动器16a-d内提供不同的制动压力。这可以在诸如防抱死制动、牵引力控制、动态后部配比、车辆稳定性控制、坡道保持和再生制动之类的各种制动功能期间使用。加压流体通过控制阀从车轮制动器16a-d返回到柱塞组件300，而不是转移到储蓄器。在这种情况下，柱塞组件300优选地由电子控制单元(未示出)构造和操作，以使得可获得马达422和/或滚珠螺杆机构420的相对小的旋转增量。因此，能够从与车轮制动器16a-d相关联的导管施加和移除小体积的流体和相对微小的压力水平。例如，马达422可以被致动来转动0.5度，以提供相对少量的流体和压力增加。这使得能够进行复用布置，以使得可以控制柱塞组件300以提供单独的车轮压力控制。因此，柱塞组件300和系统10可以被操作以提供对车轮制动器16a-d的单独控制，或者可以用于通过打开和关闭适当的控制阀(未示出)来同时控制一个或多个车轮制动器16a-d。

在对制动系统10的一部分的动力损失的情况下，制动系统10提供手动推送或手动施加，使得制动踏板单元20可以将相对高压力流体供应到主输出导管156和副输出导管166。在电气故障期间，柱塞组件300的马达422可能停止操作，从而不能从柱塞组件300产生加压液压制动流体。隔离阀320和324将往复运动(或保持)在它们的位置上，以允许流体从导管156和166流动到车轮制动器16a-d。模拟器阀74被往复到其关闭位置74a(如图1和2所示)，以防止流体从模拟器室144流出到储蓄器18中。因此，将模拟器阀74移动到其关闭位置74a液压地锁定模拟器室144以将流体圈闭在其中。在手动推送施加期间，主输出活塞38和副输出活塞40将向右推进以分别加压腔室198和228。流体分别从腔室198和228流入导管156和166，以如上所述地致动车轮制动器16a-d。

在手动推送施加期间，输入活塞34的初始运动迫使踏板模拟器的弹簧开始移动活塞38和40。在输入活塞34的进一步运动(其中流体在模拟器室144内被圈闭或液压地锁定)之后，输入活塞34的进一步运动对模拟器室144加压以引起主活塞38的运动，而由于主腔室144的加压，这也引起副活塞40的运动。如图1和图2所示，输入活塞34具有比主活塞38的直径(围绕密封件80)小的直径(围绕密封件60)。由于输入活塞34的液压有效面积小于主活塞38的液压有效面积，所以与主活塞38相比，输入活塞34可以沿着如图1和2所示的右手方向更轴向地行进。这种构造的优点在于，虽然与主活塞38的较大直径有效面积相比，输入活塞34的减小了的直径有效面积需要进一步行进，但驾驶员的脚输入的力降低了。因此，与输入活塞和主活塞具有相等直径的系统相比，驾驶员作用在制动踏板42上以加压车轮制动器需要更少的力。

在制动系统10故障状态(例如在导管156或166之一中的密封出故障或泄漏)的另一个示例中，液压控制单元12可能如上所述地出故障，并且输出压力室198和228中的较远那个压力可以减小到零或储蓄器压力。主活塞38和副活塞40的机械连接防止了活塞38和40之间的大间隙或距离并且防止必须使活塞38和40推进超过相对大的距离，而非故障回路中的压力不会有任何增加。例如，如果制动系统10处于手动推送模式并且流体压力还在相对于副活塞40的输出回路(例如在导管166)中有损失，则副活塞40将由于主腔室198内的压力而被迫或偏置在向右方向上。如果主活塞38和副活塞40没有连接在一起，则副活塞40将自由地行进到其进一步最右侧的位置(如图1和图2所示)并且驾驶员将不得不压下踏板42一段距离以补偿这种行程损失。然而，因为主活塞38和副活塞40通过锁定构件180连接在一起，所以防止了副活塞40的这种运动，并且在这种类型的故障中出现相对较少的行程损失。因此，如果副活塞40不连接到主活塞38，则主压力室198的最大体积被限制。

在另一个示例中，如果制动系统10处于手动推送模式并且流体压力在相对于主活塞40的输出回路(例如在导管156)中有损失，则副活塞40将由于副腔室228内的压力而被迫或偏置在向左方向上。由于制动踏板单元20的构造，副活塞40的左手端相对靠近主活塞38的右手端。因此，与其中主活塞和副活塞具有相等直径并且可滑动地布置在同一直径孔中的常规主缸相比，减少了在该压力损失期间副活塞40朝向主活塞38的运动。为了实现这个优点，制动踏板单元20的外壳24包括阶梯式孔布置，使得容纳主活塞38的第二孔28的直径大于容纳副活塞40的第三孔30的直径。主腔室198的一部分包括环绕副活塞40的左手部分的环形区域，使得主活塞38和副活塞40可以在手动推送操作期间保持相对彼此靠近。在所示的构造中，主活塞38和副活塞40在手动推送操作期间一起行进，在该手动推送操作中与导管156和166相对应的两个回路都是完好的。该相同的行进速度归因于活塞38和40对于它们各自的输出压力室198和228的液压有效面积近似相等。在优选实施例中，副活塞40的直径的面积近似等于主活塞38的直径的面积减去副活塞40的直径的面积。当然，制动踏板单元20可以被构造成不同，使得主活塞38和副活塞40在手动推送操作期间以不同的速度和距离行进。

在其中与导管156和166相对应的两个回路都完好的手动推送操作期间，诸如在上述电气故障期间，主活塞38和副活塞40的组合液压有效面积为主活塞38的直径的面积。然而，在与导管156和166相对应的回路之一出故障(例如导管166中的泄漏)期间，液压有效面积减半，使得在手动推送操作期间经由制动踏板42的压下而推进主活塞38时，驾驶员现在可以在主腔室198和未出故障导管156内产生双倍的压力。因此，即使在该手动推送操作期间驾驶员仅仅正在致动车轮制动器16a和16d中的两个，在未出故障主腔室198中也可获得更大的压力。当然，主活塞38的冲程长度将需要增加来进行补偿。

在图4中示出了总体上以500指示的柱塞组件的替代实施例，例如其可用于制动系统10中的柱塞组件300。柱塞组件500包括外壳502，该外壳502具有形成在其中的多阶梯式孔504。如果安装到系统10中，则导管296、306和308与孔504流体连通。中空套筒510可以插入孔504中。虽然柱塞组件500的部件可以由任何合适的材料制成，但外壳502可以由铝制成以减轻重量，而套筒510可由硬涂层阳极氧化金属制成，用于接纳可滑动地布置在其中的活塞组件511。套筒510具有多阶梯式内孔，该多阶梯式内孔包括第一部分512、第二部分514和第三部分516(类似于柱塞组件300的孔402的第一部分404、第二部分406和第三部分408)。

柱塞组件500还包括总体上以520指示的滚珠螺杆机构。滚珠螺杆机构520包括具有外壳523的马达522，该外壳523容纳用于旋转转子526的定子524。转子526旋转螺杆轴528，而该螺杆轴528沿着柱塞组件500的轴线延伸。转子526的后端由轴承组件527支撑在外壳523中。转子526的前端连接到多件式支撑组件531，其由安装在外壳502的孔504中的一对轴承组件533和535支撑。轴承组件527、533和535被示出为具有上部和下部座圈的滚珠轴承组件。然而，应当理解，轴承组件531、533和535可以是任何合适的结构。

活塞组件511包括可螺纹地附接到中间连接器532的活塞530，该中间连接器532螺纹地附接到螺母534。螺母534包括内螺纹孔536，其中形成有用于保持多个滚珠538的螺旋滚道。滚珠538也保持在形成于螺杆轴528的外表面中的滚道540中，从而用作滚珠螺杆驱动机构。为了防止活塞组件511的旋转，柱塞500可以包括防旋转装置，该防旋转装置包括从中间连接器532径向向外延伸的销542。轴承组件544附接到销542上，并沿着形成在套筒510的第三部分516中的狭槽546滚动。当然，可以使用任何合适的防旋转装置。此外，虽然示出和描述了单个防旋转装置，但是柱塞组件500可以具有一个或多个，例如一对彼此相隔180度布置的防旋转装置。

活塞组件511的活塞530包括外圆柱形表面550，其与安装在形成于套筒510中的凹槽中的一对唇形密封件552和554密封接合。径向通道556形成为穿过套筒510，与储蓄器导管296流体连通。活塞530包括放大端部560和较小直径的中心部分562。诸如方形密封件564之类的密封件安装在形成于活塞530的放大端部560中的凹槽中。密封件552、554和564的功能类似于上述柱塞组件300的密封件442、444和440。

活塞组件511的活塞530可以可选地包括总体上以570指示的止挡垫组件。止挡垫组件570包括通过螺栓574或其他紧固件连接到活塞530的端部的端部构件572。端部构件572布置在形成于活塞530中的凹部576中并且通过螺栓574安装，使得端部构件572可相对于活塞530移动有限量。弹簧构件(例如多个盘簧578(或贝氏垫圈或弹簧垫圈))在远离活塞530的方向上偏置端部构件572。如图4所示，端部构件572的右手最末端延伸经过活塞530的该端部。如果活塞530的该端部通过弹簧578的压缩而与孔504的底壁579接合，则止挡垫组件570提供缓冲止挡件。

活塞组件511还可以包括总体上用580指示的可选后止挡垫组件。后止挡垫组件580包括围绕螺杆轴528布置的盘簧582并且与活塞组件511的螺母534的端壁接合。当活塞组件511移回其完全静止位置时，盘簧582可轻微地压缩。

第一压力室590通常由套筒510、孔504、活塞530的放大端部560和密封件564限定。第二压力室592大体位于活塞530的放大端部560后面，并且通常由套筒510、孔504、密封件552和564以及活塞530限定。通道594穿过套筒510形成，并且与第二压力室592和导管308流体连通。

活塞组件500以与柱塞组件300类似的方式操作，并且将被描述为在系统10中使用。例如，为了在柱塞组件500处于其静止位置(如图4所示)时致动车轮制动器16a-d，电子控制单元在第一旋转方向上致动马达522，以使螺杆轴528沿第一旋转方向旋转。螺杆轴528在第一旋转方向上的旋转引起活塞组件511沿向前方向(如图1和图3所示的向右)推进。活塞组件511的运动引起第一压力室590中的压力增加，并且引起流体流出第一压力室590并流入导管306。如果泵送阀304处于其关闭位置，则流体可以经由打开的泵送阀304或止回阀流入助力导管260。注意，随着活塞组件511在向前方向上推进，允许流体经由导管308流入第二压力室592。来自助力导管260的加压流体通过隔离阀320和322被引导到导管324和326。来自导管324和326的加压流体可以通过打开的施加阀340、344、348和352被引导到车轮制动器16a-d，而排放阀342、346、350和354保持关闭。当驾驶员释放制动踏板42时，来自车轮制动器16a-d的加压流体可以反向驱动滚珠螺杆机构420来将活塞410移回其静止位置。

柱塞组件500是双作用柱塞组件，使得其构造成当活塞组件511向后冲击时也向助力导管260提供助力压力。电子控制单元在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上致动马达522，以使螺杆轴528沿第二旋转方向旋转。螺杆528沿第二旋转方向的旋转引起活塞组件511在向后方向(如图1和图3所示的向左)缩回或运动。活塞530的运动引起第二压力室592中的压力增加，并且引起流体流出第二压力室592并进入导管308中。来自助力导管260的加压流体通过隔离阀320和322被引导到导管324和326中。来自导管324和326的加压流体可以通过打开的施加阀340、344、348和352被引导到车轮制动器16a-d，而排放阀342、346、350和354保持关闭。泵送阀可以关闭，使得低压流体填充第一压力室590。

在图5中示出了总体上以600指示的制动系统的第二实施例的示意图。制动系统600类似于图1的制动系统10，因此将不描述相同的功能和结构。类似于制动系统10，制动系统600包括制动踏板单元612、液压控制单元614和车轮制动器616a-d。

制动系统600不包括类似于系统10的排放阀302的排放阀。替代地，制动系统600包括类似于柱塞组件300的柱塞组件620。区别之一是柱塞组件620具有其中安装有止回阀624的活塞622。止回阀624允许流体经由活塞622内的导管634从第一压力室630流动到储蓄器导管632(与储蓄器613连通)。注意，止回阀624防止流体从储蓄器613经由导管634流动到第一压力室630。止回阀624还防止流体通过活塞622从第二压力室636流动到第一压力室630。

系统600包括泵送阀640和止回阀642。止回阀642位于导管644内。止回阀642限制流体从第一压力室630流动到储蓄器613，同时允许流体从储蓄器613流动到泵送阀640和第一压力室630。泵送阀640可在允许流体流出第一压力室630的打开位置和到达助力导管650的打开位置之间移动，该助力导管650用于将加压流体输送到车轮制动器616a-d。

当活塞622沿向前方向(如图5所示的向左)推进时，流体从第一压力室630流出并且通过去激励泵送阀640进入助力导管650。注意，允许流体流入第二压力室636。在活塞622的反向冲程中，泵送阀650被激励到关闭位置并且流体流出第二压力室636，但是被防止流过止回阀624进入第一压力室630。注意，在反向冲程中，活塞622将已经向右移动(如图5所示)，使得导管634朝向唇形密封件637的右侧，以防止流体经由导管634从第二压力室636流入储蓄器613。

制动系统600的优点之一是由于不必具有电磁致动排放阀而降低了的成本。另外，在每次制动施加时，可以不需要保持给柱塞组件620的马达的动力。另一个优点是泵送阀仅需要小型、低力、低成本、低电流牵引电磁阀，因为它可以液压地锁定在如图5中的虚线617所示的闭合位置上。在某些情况下，系统10可能需要被控制以解锁阀640。

在图6中示出了总体上以700指示的柱塞组件的替代实施例，例如其可用于制动系统600中的柱塞组件620。柱塞组件700包括外壳702，该外壳702具有形成在其中的多阶梯式孔704。如果安装到系统600中，则导管632、644和650与孔704流体连通。中空套筒710可以插入孔504中。虽然柱塞组件700的部件可以由任何合适的材料制成，但外壳702可由铝制成以减轻重量，而套筒710可由硬涂层阳极氧化金属制成，用于接纳可滑动地布置在其中的活塞组件711。套筒710具有包括第一部分712和第二部分714的多阶梯式内孔。代替第三部分，管道716压配合或滑动配合到第二部分714的端部上。管道716可以由诸如挤压铝之类的便宜材料制成，而不是利用套筒710的昂贵部分。

柱塞组件700还包括总体上以720指示的滚珠螺杆机构。滚珠螺杆机构720包括马达722，其具有容纳用于旋转转子726的定子724的外壳723。转子726使沿着柱塞组件700的轴线延伸的螺杆轴728旋转。转子526的前端连接到多件式支撑组件731，其由通常便宜的滚针轴承(与如图4所示的更昂贵的滚子角接触滚珠轴承相比)支撑。特别地，柱塞组件700包括一对推力滚针轴承735和737以及径向滚针轴承739。轴承与支撑组件731的特征接合。

活塞组件711包括可螺纹附接到螺母734的活塞730。螺母734包括内螺纹孔736，其具有在其中形成用于保持多个滚珠738的螺旋滚道。滚珠738也保持在形成于螺杆轴728的外表面中的滚道740中，从而用作滚珠螺杆驱动机构。为了防止活塞组件711的旋转，柱塞700可以包括防旋转装置，该防旋转装置包括在形成在管道716中的相应狭槽746内滑动的一个或多个衬套745。当然，可以使用任何合适的防旋转装置。

活塞组件711的活塞730包括外圆柱形表面750，其与安装在形成于套筒710中的凹槽中的一对密封件752和754密封接合。径向通道756穿过套筒710形成，其处于与储蓄器导管632流体连通。活塞730包括放大端部760和较小直径的中心部分762。诸如方形密封件764之类的密封件安装在形成于活塞730的放大端部760中的凹槽中。

柱塞组件700可以包括位于活塞730的放大端部760中的止回阀组件770。止回阀770在功能上与系统600的止回阀624类似。止回阀组件770包括滚珠771，其选择性地坐落在相对于活塞730固定的阀座772上。普通小或弱弹簧773将滚珠771偏置到阀座772上。

活塞组件711还可以包括总体上以780指示的可选后止挡垫组件。后止挡垫组件780包括围绕螺杆轴728布置并且与活塞组件711的螺母734的端壁接合的一个或多个盘簧782。当活塞组件711移回其完全静止位置时，盘簧782可轻微地压缩。

第一压力室790通常由套筒710、孔704、活塞730的放大端部760和密封件764限定。第二压力室792通常位于活塞730的放大端部760的后面，并且通常由套筒710、孔704、密封件752和764以及活塞730限定。通道794穿过套筒710形成，并且与第二压力室792和导管650流体连通。

在图7中示出了总体上以800指示的制动系统的第三实施例的示意图。制动系统800类似于制动系统600，因此将不描述相同的功能和结构。制动系统10理想地适用于大型客车或卡车。通常，与用于较小车辆的制动系统相比，大型车辆需要更大的制动功率和更大的流体体积。这通常需要用于柱塞组件的马达的更大功率消耗。

制动系统800包括制动踏板单元812、液压控制单元814和车轮制动器816a-d。制动组件800还包括柱塞组件820，其具有在其中安装有止回阀824的活塞822。止回阀824允许流体经由活塞822内的导管834从第一压力室830流动到储蓄器导管832(与储蓄器813连通)。止回阀824防止流体经由导管834从储蓄器813流动到第一压力室830。止回阀824还防止流体通过活塞882从第二压力室836流动到第一压力室830。系统800包括泵送阀840和止回阀842。止回阀842位于导管844内。止回阀842限制流体从第一压力室830流动到储蓄器813，同时允许流体从储蓄器813流动到泵送阀840和第一压力室830。第一压力泵送阀840可在允许流体流出第一压力室830的打开位置和到达助力导管850的打开位置之间移动，该助力导管850用于将加压流体输送到车轮制动器816a-d。

比较系统600和800，系统800另外包括电磁致动快速填充阀860。该快速填充阀860经由导管862与第二压力室830流体连通。该快速填充阀800也是经由导管870、872和874与车轮制动器816a和816b(例如前轮制动器)流体连通。导管872和874分别具有位于其中的止回阀876和878，以防止来自车轮制动器的流体流入导管870中。该快速填充阀860可以具有相对较大的孔口，其使得流体在其被激励到其打开位置时(例如当柱塞组件820被致动以输送高压流体到第一压力室830时)能够容易地流过该快速填充阀860。由于可能需要大量动力来迫使流体通过系统800的各种阀和部件中的相对小的孔口，所以添加快速填充阀820有助于降低功率消耗。当与小型车辆相比流体流量增加时，这对于大型车辆是特别有用的。快速填充阀860可以在正常助力制动应用下保持激励。在其它事件(例如防抱死制动或滑动控制)期间，快速充气阀820可移动到其关闭位置。

在图8中示出了总体上以900指示的制动系统的第四实施例的示意图。制动系统900在结构和功能上与制动系统600相似。代替使用单个泵送阀640，系统900包括一对泵送阀902和904，其在第二压力室910和助力导管912之间呈并行布置。与单个大型阀相比，提供一对小型阀可能更具成本效益。

在图9中示出了总体上以1000指示的制动系统的第五实施例的示意图，其包括与上述制动系统相同的特征中的一些。制动系统1000包括总体上以1012指示的制动踏板单元组件和总体上以2014指示的液压控制单元。制动系统1000的各种部件被容纳在制动踏板单元组件1012和液压控制单元1014中。制动踏板单元组件1012和液压控制单元1014可以包括由已经被钻削、机加工或以其它方式形成以容纳各种部件的固体材料(诸如铝)制成的一个或多个块或外壳。流体导管也可以形成在外壳中，以在各个部件之间提供流体通道。制动踏板单元组件1012和液压控制单元1014的外壳可以是单个结构，也可以由组装在一起的两个或更多个部件制成。如示意性地所示，液压控制单元1014远离制动踏板单元组件1012定位，其中液压线路液压地联接制动踏板单元组件1012和液压控制单元1014。作为替代，制动踏板单元组件1012和液压控制单元1014可以容纳在单个外壳中。还应当理解，如图9所示的部件的分组不旨在限制性，任何数量的部件都可以容纳在任一外壳中。

制动踏板单元组件1012与液压控制单元1014协作地用于致动第一车轮制动器1028a和第二车轮制动器1028b。第一车轮制动器1028a和第二车轮制动器1028b例如可以位于后车轴上。另外，制动踏板单元组件1012与液压控制单元1014协作地用于致动第三车轮制动器1028c和第四车轮制动器1028d。第三车轮制动器1028c和第四车轮制动器1028d例如可以位于前车轴上。每个车轮制动器1028a-d都可以是通过施加加压制动流体来操作的常规制动器。车轮制动器例如可以是安装在车辆上的制动钳，以接合随车辆车轮一起旋转的摩擦元件(例如制动盘)，以实现相关车辆车轮的制动。

如图9和10所示，制动踏板单元组件1012包括与储蓄器1024流体连通的制动踏板单元1020。储蓄器1024通常保持处于大气压力的液压流体。制动踏板单元1020包括外壳1030，该外壳1030具有形成为用于在其中可滑动地接纳各种汽缸活塞的各种孔。外壳1030可以形成为联接在一起的单个单元或两个或更多个单独形成的部分。

如图10中最佳示出的，外壳1030限定第一孔1034、腔室1035和第二孔1036。第一孔1034和第二孔1036彼此轴向对准。如下面将讨论的，输入活塞1094可滑动地布置在第一孔1034和第二孔1036中，并且包括布置在腔室1035中的中间部分。主活塞1095可滑动地布置在第二孔1036中。形成在第二孔1036中的第一端口1040与流体导管1042连通。形成在空腔室1035中的第二端口1044与流体导管1046连通，而流体导管1046与储蓄器24连通。

外壳1030还包括第三孔1058和比第三孔1058更窄的第四孔1060。如下面将讨论的，第一副活塞1126布置在第三孔1058和第四孔1060中。外壳1030还包括第五孔1062和比第五孔1062更窄的第六孔1064。如下所述，第二副活塞1127布置在第五孔1062和第六孔1064中。

外壳1030还包括与流体导管1068连通的第三端口1066。第四端口1070和第五端口1072都与流体导管1074连通，而流体导管1074与储蓄器1024连通。第六端口1076与第二制动流体导管1078连通，而该第二制动流体导管1078与车轮制动器1028c连通。

外壳1030还包括与流体导管1082连通的第七端口1080。第八端口1084和第九端口1085都与流体导管1086连通，而流体导管1086与储蓄器1024连通。第十端口1088与第三制动流体导管1090连通，而第三制动流体导管1090与车轮制动器28d连通。

制动踏板1092经由输入杆1097联接到制动踏板单元1020的输入活塞1094的第一端。系统1000还可包括一个或多个行程传感器1096，用于产生指示制动踏板1092的行程长度的信号。输入活塞1094包括可在第一孔1034内滑动的第一部分1098。密封件1100位于第一孔1034的内表面和第一部分1098之间。输入活塞1094包括在第二孔1036内可滑动的第二部分1104。密封件1102位于第二孔1036的内表面壁和第二部分1104的外壁之间。

输入活塞1094还包括布置有腔室1035的邻接部分1116。如下面将要说明的，邻接部分1116可以在选定的时间(例如在制动系统1000故障状态期间)与第一副活塞1126和第二副活塞1127邻接或接合。邻接部分1116可以是与输入活塞1094一体或连接到输入活塞1094以与第一副活塞1126和第二副活塞1127接合的任何合适的特征或部件。

制动踏板单元1020包括总体上以1216指示的踏板模拟器。踏板模拟器1216类似于上述踏板模拟器100起作用。踏板模拟器1216布置在输入活塞1094和可滑动地布置在孔1036中的主活塞1218之间，用于激励与端口1040流体连通的主腔室1108。复位弹簧1118朝向踏板模拟器1216偏置主活塞1218。密封件1103提供用于防止流体从主腔室1108流出的单向密封。主腔室1108由第二孔1036、主活塞1218和密封件1103限定。

踏板模拟器1216可包括由保持器1224分开的弹簧1220和1222，该保持器1224可滑动地布置在形成于输入活塞1094上的销1225上。端部保持器1226接合弹簧1222和销1225的端部1227。类似于踏板模拟器100，踏板模拟器1216可包括弹性体垫1228，其与销1225的端部1227轴向对准。踏板模拟器室1229由密封件1102和1103、输入活塞1094、主活塞1218和孔1036限定。踏板模拟器室1229处于与具有在其中形成的节流孔口1233的导管1231流体连通。

第一副活塞1126包括第一部分1128的第一端1124，其逐渐升高到第二圆柱形部分1130。第二圆柱形部分1130的直径大于第一圆柱形部分1128的直径。第二圆柱形部分1130逐步下降到第一副活塞126的第三圆柱形部分1132。第三圆柱形部分1132的直径小于第二圆柱形部分1130的直径。第一副活塞弹簧1134围绕第三圆柱形部分1132的圆周布置。第一副活塞弹簧1134的端部布置在在第二圆柱形部分1130和第三圆柱形部分1132之间过渡的阶梯式表面与在第四孔1058和孔1060之间过渡的阶梯式部分之间。

第二副活塞1127包括第一部分1140的第一端1136，其逐渐升高到第二部分1142。第二部分1142的直径大于第一部分1140的直径。第二部分1142逐渐下降到第二副活塞1127的第三部分1144，该第三部分1144具有小于第二部分1142的直径的直径。第二副活塞弹簧1146围绕第三部分1144的圆周布置。第一副活塞弹簧1146的端部布置在在第二部分1142和第三部分1144之间过渡的阶梯式表面与在孔1062和1064之间过渡的阶梯式部分之间。分别将副活塞弹簧1134和1146围绕第一副活塞1126和副活塞1127的圆周定位，有助于防止每个弹簧在压缩时弯曲。另外，制动踏板单元1020的总长度与将各个副活塞弹簧封装在每个相应副活塞前面相比可能减小。

密封件1148位于第一副活塞1126的第二部分1130的外表面和孔1058的壁之间。密封件112位于第一副活塞1126的第一部分1128与腔室1035的壁之间。密封件1148和密封件112在其间密封中间室1150。类似地，密封件1152位于第二副活塞1127的第二部分1142的外表面和孔1062的壁之间。密封件1114位于第二副活塞1127的第一部分1140和腔室1035的壁之间。密封件1152和密封件1114在其间密封中间室1154。

密封件1156位于第一副活塞1126的第三部分1132的外表面和孔1060的壁之间。第一辅助室1158由密封件1156、第一副活塞1126的端部和孔1060的内壁限定。密封件1160位于第二副活塞1127的第三部分1144的外表面和孔1064的壁之间。第二辅助室1162由密封件1160、第二副活塞1127的端部以及孔1064的内壁限定。

阶梯式副活塞1126和1127(更具体地，分别为第一副活塞1126和第二副活塞1127的第三圆柱形部分1132和1144)帮助补偿正常助力制动操作期间的后偏置，并当没有电力存在时减少动态后比例。第三部分1132和1144可以具有比每个相应副活塞的相应第二部分1136和1142更小的直径。这允许分别围绕第一副活塞1126和第二副活塞1127布置的密封件1156和密封件1160更小。随着制动踏板1092被释放，相应副活塞1126和1127分别被拖出其相应孔1060和1064，因为已经减少与相应密封件1156和1160接触的每个相应活塞1126、1127的表面积。结果，当每个副活塞1126和1127滑入和滑出其相应圆柱形孔1060和1064时产生很少的摩擦。

在优选实施例中，第一副活塞1126和第二副活塞1127彼此平行并且彼此重叠。在另一个优选实施例中，输入活塞1094、第一副活塞1126和第二副活塞1127的至少一部分彼此平行并且彼此重叠。如图10所示，输入活塞9104的右手部分与第一和第二副活塞的左手部分重叠。各个活塞的重叠使制动踏板单元1020的总长度(在如图10所示的右到左方向上)最小，这可以增强将制动踏板单元封装在车辆中的可行性。

再次参考图9，系统1000包括总体上以1300指示的柱塞组件形式的压力源。柱塞组件1300在结构和功能上可与上述柱塞组件类似。系统1000使用柱塞组件1300以在正常助力制动施加期间向车轮制动器1028a-d提供期望的压力水平。来自车轮制动器1028a-d的流体可以返回到柱塞组件1300或转移到储蓄器1024。

系统1000还包括电磁致动模拟器阀1302，其可在如图9所示的关闭位置和当致动电磁阀时的打开位置之间移动。在打开位置，模拟器阀1302允许流体在与踏板模拟器室1229连通的导管1231与导管1304之间流动，而该导管1304经由腔室1035和导管1046与储蓄器1024流体连通。

系统1000还包括一对电磁致动基础制动阀1310和1312，其每个可在如图9所示的打开位置和当致动电磁阀时的关闭位置之间移动。该对基础制动阀1310和1312平行布置并且与导管1042和导管1314流体连通。应当理解，可以使用单个阀来代替该对阀1310和1312。与单个大型阀相比，提供一对小型阀可以更具成本效益。

系统1000还包括电磁致动补充阀1320，其可在如图9所示的关闭位置和当致动电磁阀时的打开位置之间移动。补充阀1320与导管1322和导管1324流体连通。导管1324与导管1314流体连通。电磁致动旁通阀1326可在如图9所示的打开位置和当致动电磁阀时的关闭位置之间移动。旁通阀与导管1322和导管1328流体连通。导管1328通过止回阀1330与导管1068流体连通。导管1328还通过止回阀1332与导管1082流体连通。

与上述制动系统类似，系统1000还包括用于允许受控制动操作(诸如ABS、牵引控制、车辆稳定性控制和再生制动混合)的各种阀(滑动控制阀装置)。第一组阀包括与导管1324流体连通的施加阀1340和倾卸阀1342，用于协同地将制动流体供应到车轮制动器1028b，并且用于协同地将加压制动流体从车轮制动器1028b释放到储蓄器导管1343，该储蓄器导管1343与储蓄器导管1304流体连通。第二组阀包括与导管1324流体连通的施加阀1344和倾卸阀1346，用于协作地将从助力阀接收的制动流体供应到车轮制动器1028a，并且协作地将加压制动流体从车轮制动器1028a释放到储蓄器导管1343。第三组阀包括与导管1351流体连通的施加阀1348和倾卸阀350，用于协作地经由导管1068(将在下面解释)将制动流体供应到车轮制动器1028c，并且用于协同地将加压制动流体从车轮制动器1028c释放到储蓄器导管1343。第四组阀包括与导管1326流体连通的施加阀1352和倾卸阀1354，用于协作地将从助力阀接收的制动流体经由导管1082(如下所述)供应到车轮制动器1028d，并且用于协同地将加压制动流体从车轮制动器1028d释放到储蓄器导管1343。

系统1000可以可选地包括可在如图9所示的打开位置和当致动电磁阀时的关闭位置之间移动的电磁致动混合阀1347。混合阀1347与导管1314和导管1351流体连通。如果需要独立轴再生混合，则可以将混合阀1347添加到系统1000。

如上所述，系统1000包括柱塞组件1300形式的压力源，以向车轮制动器1028a-d提供期望的压力水平。柱塞1300可以类似于柱塞300，因此柱塞1300的详细描述将不在此重复。柱塞1300包括可以在向前和向后方向上移动的活塞1410。柱塞1300限定第一压力室1450和第二压力室1452。第一压力室1450与导管1322流体连通。第二压力室1452与导管1314和1324流体连通。弹簧偏置止回阀1453防止流体流出第一压力室1450，但允许流体经由导管1304从储蓄器流入第一压力室1450。

以下是对制动系统1000的操作的描述。图9和图10示出了处于静止位置的制动系统1000和制动踏板单元1020。在这种情况下，驾驶员没有压下制动踏板1092。在典型的制动条件期间，制动踏板1092被车辆驾驶员压下。制动踏板1092联接到行程传感器1096，该行程传感器1096用于产生指示输入活塞1094的行程长度的信号并将该信号提供给电子控制模块(未示出)。该控制模块可以包括微处理器。该控制模块接收各种信号、处理信号并响应于接收到的信号控制制动系统1000的各种电气部件的操作。该控制模块可以连接到各种传感器，诸如压力传感器、行程传感器、开关、轮速传感器和转向角传感器。该控制模块还可以连接到外部模块(未示出)，用于接收与车辆的横摆率、横向加速度、纵向加速度相关的信息，例如用于在车辆稳定性操作期间控制制动系统1000。另外，该控制模块可以连接到仪表组，用于收集和提供与诸如ABS警告灯、制动液位警告灯和牵引控制/车辆稳定性控制指示灯之类的警告指示器相关的信息。

在正常制动操作(正常助力施加制动操作)期间，柱塞组件1300被操作以向导管1322提供助力压力，用于致动车轮制动器1028a-d。在某些驾驶条件下，控制模块与车辆的动力系控制模块(未示出)和其他附加制动控制器通信，以在高级制动控制方案(例如，防抱死制动(AB)、牵引力控制(TC)、车辆稳定性控制(VSC)和再生制动混合)期间提供协同制动。

在正常助力施加制动操作期间，模拟器阀1302被致动到其打开位置，以使流体通过模拟器阀1302经由导管1304和1046从踏板模拟器室1229转移到储蓄器1204。注意，一旦输入活塞1094中的通道1065移动经过密封件1102，流体从模拟器室1229到储蓄器1204的流动就被关闭。在输入活塞1094移动之前(如图9和10所示)，模拟器室1229经由导管1065和1046与储蓄器1024流体连通。

在正常制动模式的持续时间期间，模拟器阀1302保持打开，以允许流体从模拟器室1229流动到储蓄器1024。模拟器室1229内的流体是非加压的，并且处于非常低的压力(例如大气压或低储蓄器压力)下。这种非加压构造具有在正常低踏板力助力制动期间减小密封摩擦和力滞后从而改善踏板感觉的优点。

在正常制动模式的持续时间期间，基础制动阀1310和1312被致动到它们的关闭位置，以防止流体经由导管1042流出制动踏板单元1020的主腔室1108。这引起主活塞1218通常保持在锁定位置上，以允许踏板模拟器1216的弹簧通过输入活塞1094的运动而压缩，从而向驾驶员提供力反馈。基础制动阀1310和1312通常将压力与相比手动推送操作的助力操作隔离，如下所述。

在正常制动操作(正常助力施加制动操作)期间，在通过压下制动踏板1092致动踏板模拟器1216的同时，柱塞组件1300可以由电子控制单元致动以提供对车轮制动器1028a-d的致动。与制动踏板单元1020通过驾驶员压下制动踏板1092产生的压力相比，柱塞组件1300可以向车轮制动器1028a-d提供“助力”或更高的压力水平。因此，系统1000提供辅助制动，在其中该助力压力在正常助力施加制动操作期间供应到车轮制动器1028a-d，以有助于减小驾驶员作用在制动踏板1092上所需要的力。

为了在处于其静止位置时经由柱塞组件1300致动车轮制动器1028a-d(如图9和10所示)，电子控制单元将补充阀1320激励到其打开位置，以允许流体通过补充阀1320流动。电子控制单元沿第一旋转方向致动柱塞1300的马达，以引起活塞1410沿向前方向(如图9和图10所示的向右)推进。活塞1410的运动引起第一压力室1450中的压力增加，并且引起流体流出第一压力室1450并流入导管1322中。导管1322中的加压流体流过打开的补充阀1320并进入导管1324。导管1324内的加压流体通过打开的施加阀1342和1340致动车轮制动器1028a和1028b。注意，排放阀1346和1342被关闭，以防止流体排放到储蓄器1024中。

为了致动车轮制动器1028c和1028d，来自第一压力室1450的加压流体可以经由两个不同的路径被引导到导管1068和1082中。注意，流入导管1068和1082的流体将通过制动踏板单元1020致动车轮制动器1028c和1028d，如下所述。在第一路径中，流体流出第一压力室1450，通过导管1322，通过补充阀1320，通过导管1324，并且通过打开的任选轴混合阀1347进入导管1351。导管1351中的加压流体然后可以流过打开的施加阀1348和1352并进入导管1068和1082。在第二路径中，流体流出第一压力室1450，通过导管1322，通过旁通阀1326，通过导管1328，通过单向止回阀1330和1332并且进入导管1068和1082。在尖峰施加期间提供两个路径可能是有益的，其中在该尖峰施加中流体以相对大量的流体非常快速地流入导管1068和1082可以是可期望的。由于施加阀1348和1352内的孔口和流动路径可以相对小以在滑动控制期间提供更有效的压力调制，所以第二路径可以提供进入导管1068和1082的有益的附加流动路径。

来自导管1068和1082的加压流体可以分别经由制动踏板单元1020被引导到车轮制动器1028c和1028d中。更具体地，导管1068和1082内的加压流体分别膨胀制动踏板单元1020的中间室1150和1154。进入中间室1150和1154的加压液压制动流体分别在第一副活塞1126和第二副活塞1127上作用力。在第一副活塞1126和第二副活塞1127上的作用力对第一副腔室1158和第二副腔室1162中的制动流体加压。第一副腔室1158中的加压液压制动流体经由第二制动流体导管1078与车轮制动器1028c流体连通。类似地，第二副腔室1162中的加压液压制动流体经由第三导管1090与车轮制动器1028d流体连通。在制动踏板1092释放期间，流体可以沿与上述相反的方向流动。

在制动事件期间，电子控制模块还可以选择性地致动施加阀1340、1344、1348和1352以及倾卸阀1342、1346、1350和1354，以向车轮制动器1028a-d提供期望的压力水平。

在一些情况下，柱塞组件300的活塞1410可以达到其全冲程长度，并且仍然期望附加助力压力被输送到车轮制动器1028a-d。与柱塞组件300类似，柱塞组件1300可以是双作用柱塞组件，使得其构造成当活塞1410向后冲击时也向第二压力室1452提供助力压力。在这种情况下，补充阀1320被致动到其关闭位置。来自导管1314的加压流体通过施加阀1340和1344被引导到车轮制动器1028b和1028a。为了致动车轮制动器1028c和1028d，来自导管1314的加压流体循着如上所述的第一路径通过混合阀1347。注意，旁通阀1312可以被致动到其关闭位置，例如在滑动控制操作期间。流体从储蓄器1024经由导管1304和止回阀1453流入膨胀的第一压力室1450中。以与活塞1410的向前冲程期间类似的方式，电子控制模块还可选择性地致动施加阀1340、1344、1348和1352以及倾泄阀1342、1346、1350和1354，以向车轮制动器1028a-d提供期望的压力水平。

在电气制动器故障或可能的一些其它故障(例如泄漏)的情况下，制动系统1000提供手动制动或手动推送操作。例如，在电气故障期间，柱塞组件1300的马达可能停止操作，从而不能在第一压力室1450中产生加压液压制动流体。为了提供手动制动，驾驶员在制动踏板1092上作用更大的力。模拟器阀1302处于其非激励的关闭位置。这基本上液压地锁定踏板模拟器室1229，以防止流体离开踏板模拟器室1229。因此，踏板模拟器1300的弹簧1220和1222将不会压缩。由于锁定的踏板模拟器室1229的缘故，输入活塞1094的运动将引起主活塞1218的运动。基础制动阀1310和1312处于它们的非激励的打开位置。这提供来自主腔室1108的加压流体，以流过基础制动阀1310和1312进入导管1314。车轮制动器1028a和1028b可以由流体通过施加阀1340和1344的流动来致动。流体流也可被引导到导管1068和1082。另外，如果在导管1068、1082、1078或1090中发生泄漏，则在手动推送操作期间输入活塞1094可用于沿右向方向手动推动第一副活塞1126和第二副活塞1127中的一个或两个，如图9和10所示。这将致动车轮制动器1028c和1028d中的一个或两个。为了应用手动推送来制动前轮制动器1028c和1028d，驾驶员可以在制动踏板1092上作用大体上更长的行程。更长的行程使输入活塞1094移位超过在正常助力操作期间使用的范围。在这种情况下，输入活塞1094的邻接部分1116分别接触第一副活塞1126和第二副活塞1127的左手端部分，如图10所示。因此，如图10所示，输入活塞1094的向右运动将沿向右方向驱动副活塞1126和1127。随着第一和第二副活塞1126和1127移位，第一副腔室1158和第二副腔室1162内的制动流体被加压，从而作用用于分别经由导管1078和1090致动前轮制动器1028c和1028d的力。在一个副腔室中发生泄漏的情况下，因为两个(前)车轮制动器1028c和1028d可独立致动，所以前轮制动器1028c或1028d中的一个可用于制动。手动制动将可用于后轮制动器1028a和1028b以及保持其液压制动流体导管完整性的相应前轮制动器1028c或1028d。

再生制动通常被施加到车辆的相应车轴之一，以用于通过在向车轴作用电磁阻力的同时减小压力来进行能量再捕获。在制动期间，当再生制动被施加到相应轴以用于最大能量再捕获时，可能发生制动混合，使得正在施加到相应轴的再生制动不会在车辆的每个轴之间产生扭矩不平衡。在车辆的相应区域中太多的车轮扭矩可能导致车轮滑移状况。提供可选的混合阀1347来在再生制动操作期间进行辅助。例如，如果在后轴上执行了再生制动，则可能期望向前轮制动器1028c和1028d施加额外压力以进行补偿。混合阀1347可以相应地被激励，以将前轮制动回路与后轮制动回路隔离。柱塞组件1300可以被相应地致动，以通过致动混合阀1347来隔离所需回路然后允许通过柱塞组件1300增加压力，来在每个制动回路上提供期望的压力水平。

在图11中示出了总体上以1500指示的制动系统的替代实施例。制动系统1500类似于上文关于图9和10所述的制动系统1000，因此将不再重复描述类似的特征。区别之一是制动系统1500仅使用单个基础制动阀1502而不是如上面关于制动系统1000所述的一对并行布置的阀1310和1312。可以使用单个阀而不是一对阀门者改善了封装空间、重量或成本。制动系统1000和1500之间的另一个区别是制动系统1500不包括制动系统1000的混合阀(例如可选的混合阀1347)的使用。

在图12中示出了总体上以1600指示的制动系统的替代实施例。制动系统1600类似于上文关于图9和图10所述的制动系统1000，因此将不再重复描述类似的特征。与制动系统1500不同，制动系统1600包括以并行方式布置的混合阀1602和一对基础制动阀1604和1606。

另一个区别在于，制动系统1600不包括位于制动踏板单元1610内的踏板模拟器，而是包括远离制动踏板单元1620定位的、总体上以1620指示的踏板模拟器。代替被制动踏板单元1620的输入活塞1622机械致动，踏板模拟器1620被液压致动。输入活塞1622的运动激励与导管1626流体连通的压力室1624。导管1626与电磁致动模拟器阀1628流体连通，该螺电磁致动模拟器阀1628可在如图12所示的关闭位置和当由电磁阀致动时的打开位置之间移动。踏板模拟器1620包括具有形成在其中的孔1632的外壳1630。活塞1634可滑动地布置在孔1632中并且与密封件1636密封接合。压力室1638由孔1632、活塞1634和密封件1636限定。压力室1638与导管1640流体连通，而该导管1640具有在其中形成的节流孔口1642。导管1640还与模拟器阀1628流体连通。踏板模拟器1620具有笼状弹簧设计，其具有可具有不同弹簧刚度的一对弹簧1650和1652。分离构件1654与弹簧1650和1652接合并将弹簧1650和1652分开。活塞1634包括与保持器1658接合的向外延伸销1656。踏板模拟器1620还可包括弹性垫1660，其在活塞1634的足够行程之后与销1656的端部1662接合。销1656的端部1662对弹性垫1660的压缩可以在该行程处提供踏板模拟器1620的不同弹簧刚度特性。

在制动系统1600的正常助力操作期间，输入活塞1622由制动踏板1623推进。输入活塞1622的运动对腔室1624和导管1626加压。模拟器阀1628被致动到其打开位置，从而允许流体流过模拟器阀1628、导管1640和孔口1642。加压流体流进腔室1638，以推进活塞1634并压缩弹簧1650和1652，这提供力反馈给驾驶员。注意，与导管1626和1640平行布置的止回阀1643防止流体围绕模拟器阀1628流动，但是当流体流处于从腔室1638返回进入腔室1624的方向上时允许流体围绕模拟器阀1628流动。

在图13中示出了总体上以1700指示的制动系统的替代实施例。制动系统1700类似于上文关于图5所描述的制动系统600。区别之一是制动系统600包括旁路阀1702，其以与上面参照图9所述的制动系统1000的旁通阀1326类似的方式起作用。旁通阀1702经由用于对车轮制动器1710和1712加压的导管1704和1706提供副通路。在导管1706中提供止回阀1720和1722。止回阀1720和1722以与以上在图9中的制动系统1000的止回阀1330和1332类似的方式操作。

制动系统1700可以被构造成对角分割系统，其中与相对角轮相关联的车轮制动器位于一个制动回路中，而其它相对的角轮制动器位于另一回路中。例如，车轮制动器1710可以与右前轮相关联，并且车轮制动器1730可以与左后轮相关联。来自第一隔离阀1742的出口的、来自导管1740的流体与车轮制动器1710和1730流体连通。车轮制动器1712可以与左前轮相关联，并且车轮制动器1732可以与右车轮后轮。来自第一隔离阀1746的出口的、来自导管1744的流体与车轮制动器1712和1732流体连通。

制动系统1700包括总体上以1750指示的制动踏板单元。踏板模拟器1752和模拟器阀1754远离制动踏板单元1750定位。踏板模拟器1752和模拟器阀1754以类似于上面参照图12描述的制动系统1600的踏板模拟器1620和模拟器阀1628的方式起作用。制动踏板单元1750包括输入活塞1760、主活塞1762和副活塞1764。除了踏板模拟器特征之外，制动踏板单元1750以与上面参照图1描述的制动系统10的制动踏板单元20类似的方式操作。区别之一是输入活塞1760的各部分在径向方向上与主活塞1762的各部分重叠。更具体地，输入活塞1760包括管状延伸部1770，其当制动踏板单元1750静止(如图13所示)时，管状延伸部1770以距离D延伸到主活塞1762的管状延伸部1772中。这种重叠构造有助于减小制动踏板单元1750的总长度，以在安装到车辆的发动机舱中时提供封装优点。长度的减小由重叠距离D以及不必在活塞之间具有初始间隙提供。

在图14中示出了总体上以1800指示的制动系统的替代实施例。制动系统1800类似于上文关于图13所述的制动系统1700。区别之一是制动系统1800可以被构造成垂直分离系统。例如，车轮制动器1802可以与右前轮相关联，车轮制动器1804可以与左前轮相关联，车轮制动器1806可以与右后轮相关联，并且车轮制动器1808可以与左后轮相关联。前轮制动器1802和1804处在一个流体回路上，而后轮制动器1806和1808处在另一个流体回路上。应当理解，本文所述的任何制动系统都可以被构造成对角分离系统、垂直分离系统或其中车轮制动器与期望的车轮放置相关联的任何其它构造。在分离构造系统中，一个流体回路的流体在手动推送模式下不与另一流体回路的流体混合。分离构造还可以帮助确保如果流体回路中的一个具有灾难性故障，例如泄漏或部件出故障，则另一个回路的车轮制动器仍然可操作。

制动系统1800包括电磁致动混合阀1820，其以与上文关于图9所述的制动系统1000的混合阀1347类似的方式操作。如果例如在后轮上需要独立轴再生混合，则可以将混合阀1820添加到系统1800。

在图15中示出了总体上以2000指示的制动系统的替代实施例。制动系统2000类似于上文关于图13所述的制动系统1700。制动系统2000包括制动踏板单元2002、踏板模拟器2004、柱塞组件2006和储蓄器2008，其在结构和功能方面可以与上文关于本文所述的制动系统的其它实施例所述的类似。区别之一是制动系统2000包括可选模拟器测试阀2010，其可以被电子地控制在如图15所示的打开位置和动力关闭位置之间。在正常助力制动施加期间或对于手动推送模式，不一定需要模拟器测试阀2010。模拟器测试阀2010可以在各种测试模式期间被致动到关闭位置，以确定制动系统2000的其他部件的正确操作。例如，模拟器测试阀2010可以被致动到关闭位置，以防止经由导管2012排放到储蓄器2008，使得在制动踏板单元2002中累积的压力可以用于监视流体流动，以确定是否可能正在通过制动系统2000的各种部件的密封件发生泄漏。

在图16中示出了总体上以2100指示的制动系统的替代实施例。制动系统2100类似于上面关于图14所述的制动系统2000。制动系统2100包括制动踏板单元2102、踏板模拟器2104、柱塞组件2106、储蓄器2108和模拟器测试阀2110，其可以在结构和功能上与上面关于本文所述的制动系统的其它实施例所述的类似。区别之一是，与图15中的制动踏板单元2002的单直径输入活塞2020相比，制动踏板单元2102包括阶梯式输入活塞2120。阶梯式输入活塞2120包括大直径部分2122和小直径部分2124。阶梯式输入活塞2120的向左运动引起小直径部分2124对第一流体室2126加压，其中，流体流从该第一流体室2126经由导管2128和处于打开位置时的模拟器阀2130转移到踏板模拟器2104。踏板模拟器2104的该流动路径和致动类似于上述制动系统的操作。然而，制动系统2100包括附加快速填充或快速填充特征，其例如在手动推送操作期间利用输入阶梯式活塞2120。阶梯式输入活塞2120的结构和功能可以类似于在美国专利第5557935中示出和描述的阶梯式活塞设计，该专利通过引用并入本文并附于此。这种阶梯式输入活塞设计提供了快速填充功能，其将减少手动施加踏板行程并增加关于给定踏板力的可用压力。快速填充特征还利用比例阀2132，其在操作和结构上类似于美国专利第5557935中示出和描述的阀体42。在致动期间，制动踏板单元2102的环形快速填充加压室2142内的压力由于大直径部分2122的向左运动而增加。流体流出快速填充加压室2142并由比例阀2132调节，其中流体流可以被允许经由导管2144流动到车轮制动器。比例阀2132可以计量流量而不是引起压力的突变。比例阀2132可以被构造成转移流动直到期望的压力水平，诸如大约7巴。例如，当导管2144内的压力达到大约7巴(或一些其它预定压力)时，比例阀2132将快速填充增压室2142排放到储蓄器。

L型固定密封件2150可以由阶梯式活塞2120上的更大直径的L型活塞密封件代替。这可以在手动推送操作期间提供通过密封件2150的足够流动，以将来自快速填充加压腔室2142的流动提供到第一流体腔室2126中，来在手动推送事件期间向左推进制动踏板单元2102的活塞。

在图17中示出了总体上以2200指示的制动系统的替代实施例。制动系统2200类似于上面关于图14所述的制动系统2000。制动系统2200包括制动踏板单元2202、踏板模拟器2204、柱塞组件2206和储蓄器2208，其在结构和功能上可与上文关于本文所述的制动系统的其它实施例所述的类似。区别之一是柱塞组件2206可以包括冗余控制特征，使得柱塞组件2206可以由除了总体上以2222(内部)指示的主马达之外的另一个源电气地控制，这种源诸如为示意地以2220(外部)指示的副致动器(例如马达、定子或线圈)。副致动器2220的包括增加了制动系统2200的冗余性，使得在主马达2222出故障的情况下，可以致动副致动器2220来控制柱塞组件2206。制动系统2200还可以包括用于检测踏板行程的冗余行程传感器2230和用于检测柱塞组件2206的活塞的运动和/或位置的冗余传感器2232。副致动器2220、行程传感器2230和传感器2232可以处在与制动系统2200的其余部分分离的电气回路上。

在图18中示出了总体上以2300指示的制动系统的替代实施例。制动系统2300类似于上述制动系统2000和2200。制动系统2300包括制动踏板单元2302、踏板模拟器2304、柱塞组件2306和储蓄器2308，其在结构和功能方面可与上文关于本文所述的制动系统的其它实施例所述的类似。区别之一是制动系统2300包括具有马达2332和泵组件2334的副源2330，以提供用于改善型手动推送操作的后备助力功能，特别是当驾驶员未推动制动踏板并且因此不在制动踏板单元2302处提供流体压力时。在这些条件下，副源2330的马达2332可以被致动以驱动泵组件2334，来向导管2336提供加压流体，用于推进制动踏板单元2302的活塞2340和2342。活塞2340和2342的推进以与以上关于其中旁路柱塞组件的其他制动系统所述的手动推送操作类似的方式，向车轮制动器提供加压流体。虽然副源2330可能给制动系统2300增加成本，但是副源2330提供在柱塞组件2306出故障的情况下并且当驾驶员不推动制动器踏板时，向车轮制动器提供制动压力的能力。包括副源2330的制动系统2300还可以用于完全自动驾驶车辆，其中即使驾驶员不操作制动踏板也可能期望制动。在这种情况下，柱塞组件2306或副源2330可以被操作以向车轮制动器提供压力。在柱塞组件2306经历出故障状况的情况下，可以致动副源2330。可能期望马达2332、模拟器测试阀2333和冗余踏板行程传感器2335连接到单独电源，使得即使在制动系统2300的主电气回路出电气故障的情况下，也可致动副源2330。即使驾驶员正在向制动踏板施加力来在制动踏板单元2302内提供甚至更大的压力增加，也可以致动副源2330。

在图19中示出了总体上以2400指示的制动系统的替代实施例。制动系统2400类似于上述制动系统。制动系统2400包括制动踏板单元2402、踏板模拟器2404、柱塞组件2406和储蓄器2408，其在结构和功能方面可与上文关于本文所述的制动系统的其它实施例所述的类似。注意，与之前示出和描述的制动踏板单元相比，制动踏板单元2402可以被简化，使得制动踏板单元2402的活塞不被踩踏(step)，从而降低制动踏板单元2402的成本。区别之一是制动系统2400的各种部件可以包括在总体上以虚线2410指示的第二外壳中，其可以远离制动系统2400的其余部件定位。这种布置可以提供封装改善。制动系统2400包括用于改善以总体上以2440指示的副源形式的手动推送性能的备用助力功能。副源2440包括马达2442和用于制动系统2400的两个制动回路中的每一个的一对泵2444和2446。类似于制动系统2300，副源2440可以在柱塞组件2406出故障的状态期间以及在驾驶员未按压制动器踏板的情况下，向车轮制动器提供加压流体。制动系统2400可以包括连接到泵2444和2446的入口的流体累积器2450和2452。可能期望马达2332和容纳在第二外壳2410内的电磁致动阀连接到单独的电源，使得即使在制动系统2400的主电气回路出电气故障的情况下，也可以致动副源2440。制动系统2400可以包括阀2480和2482，用于为尖峰施加事件提供副流动路径。作为替代，柱塞组件2406可以从制动系统2400中消除，使得副源2440可以提供正常的助力制动。

在图20中图示了总体上以2500指示的制动系统的替代实施例。制动系统2500类似于上述制动系统2400。制动系统2500包括制动踏板单元2502、踏板模拟器2504、柱塞组件2506、储蓄器2508和副源2540。区别之一是制动系统2500包括用于每一个制动回路的旁通阀2580和2582。每个旁通阀2480和2482与相应隔离阀2490和2492平行布置，以在旁通阀2580和2582处于其打开位置时提供副流动路径。如果隔离阀的物理结构不允许通过打开的隔离阀的足够流动，则该副流动路径可能是有用的。设计例如在自主制动事件期间提供期望的流动的这种隔离阀可能成本过高。因此，旁通阀2580和2582的包括可以比设计能够通过其提供期望流动的隔离阀(较少节流孔口)更便宜。

在图21中示出了总体上以2600指示的制动系统的替代实施例。制动系统2600类似于分别关于图15和16示出和描述的制动系统2000和2100。制动系统2600包括制动踏板单元2602、踏板模拟器2604、柱塞组件2606和储蓄器2608，其在结构和功能上可与上文关于本文所述的制动系统的其它实施例所述的类似。制动系统2600还包括快速填充阀2610。快速填充阀2610可以以与上文关于制动系统2000所述的模拟器测试阀2010类似的方式操作，使得快速填充阀2610可以电子地控制在如图21所示的打开位置与一关闭位置之间。快速填充阀2610可以在各种测试模式期间被致动到该关闭位置，以确定制动系统2000的其他部件的正确操作。

另外，快速填充阀2610可以进一步用于执行如上关于制动系统2100所述的快速填充功能。例如，快速填充阀2610可以用于代替制动系统2100的比例阀2132。快速充气阀2610可以被构造成以电子比例控制的方式操作，而不仅仅是数字式开/关阀。因此，通过快速填充阀2610的压力和/或流速可以控制在其极限打开和关闭位置之间。类似于制动系统2100，制动系统2600的制动踏板单元2602包括具有大直径部分2622和小直径部分2624的阶梯式输入活塞2620。阶梯式输入活塞2620的向左运动引起小直径部分2624加压第一流体室2626，在第一流体室2626中，流体流从第一流体室2626经由导管2628和处于打开位置时的模拟器阀2630转移到踏板模拟器2604中。踏板模拟器2104的该流动路径和致动类似于在正常助力事件期间的上述制动系统的操作。快速填充阀2610可被激励到其关闭位置，以允许从制动踏板单元2602的环形快速填充加压室2642流动到第一流体室2626。在手动推送操作期间，L型固定密封件2650可由阶梯式活塞2620上的更大直径的L型活塞密封件代替，以通过密封件2150提供从快速填充增压室2642进入第一流体室2626的足够流量，以向左推进制动踏板单元2102的活塞。快速填充阀2610可以被成比例地控制成在期望的压力水平下排放到快速填充加压室2642到储蓄器2608。

用于制动系统2600的电子控制单元可以被构造成从柱塞组件2606的电子控制单元学习车轮制动器的压力-体积关系。基于该信息并且通过知道各种活塞直径、孔口尺寸等，可以基于输入行程来控制快速填充阀2610。快速填充阀2610的压力控制可以基于驾驶员的施加速率来调节。柱塞组件2606可以用于基于压力反馈校准快速填充阀2610的控制。在快速填充模式期间，可以以开环方式控制快速填充阀2610。输入行程(制动踏板行程或活塞2620行程)可以由行程传感器2670检测和监视。可以另外使用副行程传感器2672，其可以连接在不同的电气回路中，连同快速填充阀2610电磁阀的控制一起，在主回路的电气故障的情况下用作冗余或备用。

本发明的操作原理和模式已经在其优选实施例中做了解释和说明。然而，必须理解，在不脱离其精神或范围的情况下，本发明可以以不同于具体解释和说明的方式实施。

Claims (1)

1.一种制动系统，包括：

第一车轮制动器和第二车轮制动器；

储蓄器；

制动踏板单元，其包括外壳和可滑动地布置在外壳中的一对输出活塞，所述输出活塞能在手动推送模式期间操作，使得所述一对输出活塞可移动以在第一输出端和第二输出端处产生制动致动压力，用以分别致动所述第一车轮制动器和第二车轮制动器；和

柱塞组件，其包括：

外壳，其具有第一端口和第二端口；

马达，其驱动致动器；和

活塞，其连接到所述致动器，所述活塞可滑动地安装在所述外壳内，其中当所述活塞正在沿第一方向移动时，所述活塞对第一腔室加压以从所述第一端口提供流体流，并且其中当所述活塞正在沿与所述第一方向相反的第二方向移动时，所述活塞对第二腔室加压以从所述第二端口提供流体流，并且其中所述第一端口和第二端口选择性地与所述第一车轮制动器和第二车轮制动器流体连通，以便用第一腔室和第二腔室内的加压流体来致动所述第一车轮制动器和第二车轮制动器，并且其中当活塞沿所述第二方向移动时，流体可以从第一车轮制动器和第二车轮制动器流入第一腔室。