CN109689453B - 具有柱塞动力源的车辆制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改进的用于车辆制动系统的柱塞组件。柱塞组件可作为压力源操作以控制供应到一个或多个车轮制动器的制动流体压力。柱塞组件包括：外壳，所述外壳限定缸体；可逆马达，所述可逆马达由外壳支撑并且具有转子；和线性致动器，所述线性致动器例如是由马达驱动的滚珠螺杆/螺母机构。柱塞头部被安装在缸体中并且由线性致动器沿相反的第一方向和第二方向驱动。改进之处包括：弹性体管状转矩耦合器，其联接到滚珠螺杆/螺母防旋转构件；和夹紧连接部，其在马达轴承的内座圈处，用于将转子固定到滚珠螺杆/螺母部件。

Description

具有柱塞动力源的车辆制动系统

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2016年7月28日提交的美国专利申请No.15/221,648的权益，该申请的公开内容作为整体通过引用并入本文。

技术领域

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，但是基础制动系统典型地包括制动踏板、串联主缸、布置在两个类似但分开的制动回路中的流体导管以及在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而在两个制动回路中产生液压力。加压的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。

背景技术

基础制动系统典型地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且产生被引入主缸中的加压的流体。来自助力器的流体辅助作用在主缸的活塞上的踏板力，这些活塞在与车轮制动器流体连通的导管中产生加压的流体。因此，由主缸产生的压力增大。液压助力器通常位于主缸活塞附近，并且使用助力阀来控制施加到助力器的加压的流体。

在不利条件下以受控方式制动车辆需要由驾驶员精确地应用制动器。在这些条件下，驾驶员可以容易地施加过度的制动压力，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移。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对应的车轮制动器中的制动压力，以便将车轮速度维持在选定的滑移范围内以获得最大制动力。虽然这样的系统典型地适于控制车辆的每个被制动车轮的制动，但是已经开发了某些系统以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。典型地，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大压力，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两者，使车轮制动压力保持恒定。

为了在维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)系统的这种能力的ABS系统，使用ABS阀分开地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地实现最佳制动性能。

制动技术的进一步发展已经导致牵引控制(TC)系统的引入。典型地，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且自动地向滑动车轮的轮缸施加制动压力以减少滑移并且增加可用的牵引力。为了实现最佳的车辆加速度，即使主缸不被驾驶员致动，加压的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以抵消这些力来提高车辆的稳定性。这些力和其它车辆参数由向电子控制单元发送信号的传感器检测。电子控制单元自动地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。将电动马达/发电机的电磁力用于再生制动，以便向车辆提供一部分制动转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，电动马达/发电机的电磁能量将用于向车辆施加制动转矩(即，用于向动力系提供转矩的电磁阻力)。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由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高效且不引人注意地择取混合。值得期望的是，车辆运动应当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。

某些制动系统被构造成即使制动系统会包括单个压力源也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)。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。这样的复用系统在以下文献中公开：美国专利No.8,038,229、美国专利申请公开No.2010/0026083、美国专利申请公开No.2012/0013173和美国专利申请公开No.2012/0306261，这些文献全部通过引用并入本文中。

发明内容

本发明涉及一种改进的用于车辆制动系统的柱塞组件。柱塞组件可作为压力源操作以控制供应到一个或多个车轮制动器的制动流体压力。柱塞组件包括：外壳，所述外壳限定具有第一端口的缸体；可逆马达，所述可逆马达由外壳支撑并且具有转子；和线性致动器，所述线性致动器由马达驱动。优选地，线性致动器包括滚珠螺杆机构，所述滚珠螺杆机构具有螺杆和螺母，所述螺杆和螺母中的一个限定连接到马达转子的可旋转部件，并且所述螺杆和螺母中的另一个限定可平移部件。柱塞组件还包括防旋转构件，所述防旋转构件联接到可平移部件以允许可平移部件在外壳内平移和抵抗可平移部件在外壳内旋转。柱塞头部被安装在缸体中并且由可平移部件沿相反的第一方向和第二方向驱动。柱塞头部与缸体协同操作，以限定容纳从流体储器接收的制动流体的第一室，并且第一室经由第一端口液压地连接到车轮制动器。在至少一个操作模式中，当柱塞头部沿第一方向运动时，第一室中的流体压力增大，并且当柱塞头部沿第二方向运动时，所述流体压力减小。

根据本发明的一个方面，提供一种弹性体管状转矩耦合器，用于相对于外壳支撑防旋转构件以进行有限的旋转运动。转矩耦合器通过扭转剪切偏转提供有限的旋转运动。转矩耦合器可以在每个端部处都设置有金属附接环，以将转矩耦合器固定到外壳和防旋转构件。优选地，转矩耦合器由EPDM构造。

根据本发明的另一方面，防旋转构件设置有第一止挡构件，所述第一止挡构件与相对于外壳固定的协同操作的第二止挡构件沿圆周地间隔开。在转矩耦合器失效的情况下，或者在防旋转构件旋转超过预定极限的情况下，第一止挡构件和第二止挡构件接合以防止防旋转构件进一步旋转。

根据本发明的又一方面，防旋转构件限定可平移部件的整个行程长度，并且防旋转构件被构造成在整个行程长度上支撑可平移部件。

根据本发明的又一方面，在轴承的内座圈处设置夹紧连接部，用于将转子固定到可旋转部件。夹紧连接部可以包括具有锥形孔口的垫圈，并且螺纹紧固件具有锥形头部和从锥形头部延伸的螺纹部分，匹配的锥形孔口和锥形头部限定锥形界面，并且锥形界面建立起在螺纹部分附近的初始接触点和在锥形头部的远侧端部处的间隙。而且，转子限定锥形孔口，并且可旋转部件限定互补的锥形延伸部，并且其中，夹紧连接部在孔口内接合延伸部以产生摩擦转矩传递连接部。转子还限定第二孔口，所述第二孔口与锥形孔口同心，并且限定转矩传递轮廓，并且可旋转部件具有匹配的转矩传递轮廓，所述匹配的转矩传递轮廓被构造成在转子和可旋转部件之间提供次级转矩传递路径。通常，夹紧连接部包括与内座圈的一侧接合的垫圈，转子与内座圈的相对侧接合，并且螺纹紧固件延伸穿过垫圈并且被紧固到可旋转部件中的螺纹孔中以将转子夹紧到内座圈。

根据本发明的又一方面，柱塞头部密封件包括外部密封环，所述外部密封环被抵靠内缸壁径向地偏压，用于将柱塞头部径向地定位在缸体内。优选地，弹性体内部密封环位于柱塞头部上的外部凹槽中，用于抵靠圆筒形壁径向地偏压外部密封环。在外部凹槽的一侧上的柱塞头部的外径减小，以便于安装外部密封环。优选地，外部密封环由PTFE构造。

根据本发明的又一方面，缸体从外壳块的一侧突出，并且端盖覆盖缸体的突出端部并且以与缸体大致共轴的关系被固定到外壳块。缸体和端盖协同操作以在缸体的端部和设置在外壳块中的至少一个流体通道之间限定流体通道。

当参照附图阅读时，从以下优选实施例的详细描述，本发明的各个方面对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。

附图说明

图1是现有技术的制动系统的第一实施例的示意图。

图2是在其休止位置中示出的图1的现有技术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是在休止位置中示出的图1的现有技术的制动系统的柱塞组件的放大示意性剖视图。

图4是可以用在图1的现有技术的制动系统中的现有技术的柱塞组件的可替代实施例。

图5是现有技术的制动系统的第二实施例的示意图。

图6是可以用在图5的现有技术的制动系统中的现有技术的柱塞组件的可替代实施例。

图7是现有技术的制动系统的第三实施例的示意图。

图8是现有技术的制动系统的第四实施例的示意图。

图9是现有技术的制动系统的第五实施例的示意图。

图10是现有技术的制动系统的第六实施例的示意图。

图11是根据本发明的柱塞组件的第一实施例的示意图。

图12是图11的柱塞组件的部分的局部分解图的示意图。

图13是柱塞组件的第二实施例的透视图。

图14是图13的柱塞组件的相对侧的透视图。

图15是图12和图13的柱塞组件的分解透视图。

图16是图12的柱塞组件的剖视正视图。

图17是图16的柱塞组件的连接部的放大剖视正视图。

图18是图17的在18-18处得到的柱塞组件的连接部的放大剖视图。

图19是图16的柱塞组件的马达和滚珠螺杆子组件的剖视透视图。

图20是图19的马达和滚珠螺杆子组件的分解透视图。

图21是图19的马达和滚珠螺杆子组件的局部分解透视图。

图22是图17的滚珠螺杆组件的放大剖视图。

图23是滚珠螺杆组件和支撑结构的分解透视图。

图24是图23的滚珠螺杆和支撑结构组件以及柱塞外壳的局部分解透视图。

图25是图24的滚珠螺杆和支撑结构组件以及柱塞外壳的组装视图。

图26是柱塞头部和缸体的放大剖视图。

图27是柱塞头部和滚珠螺杆组件的分解图。

图28是柱塞和外壳组件的剖视透视图。

图29是防旋转管、柱塞缸套和端盖子组件的分解图。

图30是图29的防旋转管、柱塞缸套和端盖子组件的放大剖视图。

图31是图14的柱塞组件的剖视透视图。

图32是图13的柱塞组件的剖视透视图。

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可以适当地被用在地面车辆上，所述地面车辆例如是具有四个车轮的机动车辆，其中车轮制动器与每个车轮相关联。此外，制动系统10可以设置有其它制动功能，例如，防抱死制动(ABS)和其它滑动控制特征，以高效地制动车辆，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的各种部件被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可以包括由诸如铝的实心材料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，或者可以由组装在一起的两个或更多个部分制成。如示意性地示出的，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。可替代地，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的，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协同操作地作用以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的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，对于竖直分离系统，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器18。储器18内的流体可以被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中是否已经发生了泄漏。

制动踏板控制单元组件12包括总体上以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可以被构造成不同地具有与图1和图2中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)，其具有形成在其中的各种孔以用于在其中可滑动地接收各种缸活塞和其它部件。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和图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的第一端部44。输入杆45可以直接联接到输入活塞34，或者可以通过耦合器(未示出)间接地连接。输入活塞34包括限定肩部54的扩大第二端部52。在图1和图2中所示的休止位置中，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的圆筒形外表面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。圆筒形外表面57可以沿着其长度是连续的，或者其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包括穿过第二端部52形成的中心孔62。穿过输入活塞34形成一个或多个侧向通道64。侧向通道64从圆筒形外表面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和图2中所示的“休止”位置中。在“休止”位置中，踏板42还没有被车辆驾驶员按压。在休止位置中，输入活塞34的通道64处于密封件58和60之间。在该位置中，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与连接到储器18的储器端口70流体连通。可以在端口70或导管68中布置过滤器69。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。在休止位置中，通道64还与形成在外壳24中的导管72流体连通，所述导管72导向模拟器阀74。模拟器阀74可以是切断阀，其可以被电操作。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中形成的凹槽中的唇形密封件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体84的第一端部82。主活塞38的第二端部86包括形成在其中的腔体88。在主活塞38中形成一个或多个通道85，其从腔体88延伸到主活塞38的外壁。如图2中所示，当主活塞38处于其休止位置中时，通道85位于唇形密封件80和81之间。由于下面将解释的原因，通道85处于与导管154选择性地流体连通，而导管154处于与储器18流体连通。

输入活塞34的中心孔62和主活塞38的腔体84容纳限定总体上以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部的销，所述第一端部被按压配合或螺纹接合输入活塞34。销104在中心孔62内轴向地延伸到主活塞38的腔体84中。销104的第二端部112包括从其径向向外延伸的圆形凸缘114。第二端部112与布置在腔体84中的弹性体垫118间隔开。弹性体垫118与销104的第二端部112轴向对准，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的第二端部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的一个端部与输入活塞34的第二端部52接合，并且低速率模拟器弹簧108的另一端部与保持器106接合，以沿远离销104的方向偏压保持器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，而不旨在限制性的。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的一个端部与输入活塞34的中心孔62的底部接合。高速率模拟器弹簧130的另一端部在图2中示出为处于非接合式位置中，并且与保持器106的一个端部间隔开。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，所述导管146与模拟器阀74流体连通。在导管146内可以容纳有过滤器145。

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中的主活塞38和副活塞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。如下面将详细讨论的那样，如图1和图2中所示的主活塞38和副活塞40的向右运动分别通过导管156和166向外提供加压的流体。在第二孔28中容纳有复位弹簧151，并且该复位弹簧151在向左方向上偏压主活塞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。通常由第三孔30、副活塞40和唇形密封件154限定副压力室228。如图1和图2所示的副活塞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，使得加压的流体选择性地提供到液压控制单元14。在副活塞40中形成一个或多个通道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中所示，当副活塞40处于其休止位置中时，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型环或唇形密封件，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，使得加压的流体选择性地被提供到液压控制单元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运动，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处于如下面将详细解释的手动推送模式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将由于主室1798内的压力而被迫沿向右方向或在向右方向上偏压。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中示意性地示出，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包括第一端部182和第二端部184。第一端部182被圈闭在主活塞38的第二端部86的腔体88内。锁定构件180的第二端部184被圈闭在形成于副活塞40中的凹部或腔体186内。第一端部182和第二端部184可以包括扩大头部部分，其被分别圈闭在腔体88和186的较窄开口192和194之后。在主活塞38的腔体88内容纳有第一弹簧188，并且该第一弹簧188在朝向主活塞38并且远离副活塞40的方向上偏压锁定构件180。在副活塞40的腔体186内容纳有第二弹簧190，并且该第二弹簧190在朝向主活塞38并且远离副活塞40的方向上偏压锁定构件180。弹簧188和190以及锁定构件180将第一输出活塞和第二输出活塞维持了彼此间隔开的距离，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相对于彼此以较小增量运动，以补偿它们各自的输出回路中的压力和/或体积差。

返回参照图1，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，用于分别监测导管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至16d提供期望的压力水平。来自车轮制动器16a至16d的流体可以返回到柱塞组件300或者转移到储器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，该主输出导管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，该导管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的制动操作(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，用于协同操作地将从助力阀接收的制动流体供应到车轮制动器16d，并且用于协同操作地将加压的制动流体从车轮制动器16d释放到与储器导管296流体连通的储器导管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，用于协同操作地将从助力阀接收的制动流体供应到车轮制动器16a，并且用于协同操作地将加压的制动流体从车轮制动器16a释放到储器导管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，用于协同操作地将从助力阀接收的制动流体供应到车轮制动器16c，并且用于协同操作地将加压的制动流体从车轮制动器16c释放到储器导管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，用于协同操作地将从助力阀接收的制动流体供应到车轮制动器16d，并且用于协同操作地将加压的制动流体从车轮制动器16d协同操作地释放到储器导管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至16d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协同操作以向助力导管260提供助力压力，用于致动车轮制动器16a至16d。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运动的电磁致动阀。在关闭位置中，排放阀302和泵送阀304仍然可以允许沿一个方向流动，如在图1中示意性示出为止回阀。排放阀302与储器导管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的扩大端部部分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部416。滚珠螺杆机构420被设置成在外壳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的第二端部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，但是活塞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被致动时，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的扩大端部部分412上的密封件440。当活塞410在孔402内运动时，密封件440与孔2的第一部分404的圆筒形内表面可滑动地接合。在形成于孔402的第二部分406中的凹槽中安装有一对密封件442和444。密封件442和444可滑动地与活塞410的中心部分414的圆筒形外表面接合。第一压力室450通常由孔402的第一部分404、活塞410的扩大端部部分412和密封件440限定。通常位于活塞410的扩大端部部分412后方的第二压力室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。

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安装。如图1和图2中示意性地所示，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之间运动，所述第一位置74a限制流体从模拟器室144到储器18的流动，而所述第二位置74b允许流体在储器18和模拟器室144之间流动。当模拟器阀74未被致动时，模拟器阀74处于第一位置或常闭位置中，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示出了处于休止位置中的制动系统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。同样在休止状态下，模拟器阀74可以被激励或不被激励。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，并且将该信号提供到电子控制模块(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、处理信号并且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，用于收集和供应与诸如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至16d。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)和其它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而产生的加压的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转移到储器18。注意，一旦输入活塞34中的通道64运动经过密封件60，就关闭从模拟器室144到储器18的流体流动。在输入活塞34运动之前，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，大气压或低储器压力。这种非加压的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较大摩擦力的优点。在传统踏板模拟器中，随着制动踏板被按压，一个或多个活塞处于越来越高的压力下，经受来自密封件的较大摩擦力，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进一步运动。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自由地流动到储器18，直到导管85运动经过密封件81为止。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自由地流动到储器18，直到导管155运动经过密封件154为止。

在主活塞38和副活塞40停止运动(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，继续向右运动，如图1和图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至16d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，将制动踏板单元20与车轮制动器16a至16d隔离。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至16d提供“助力”或更高的压力水平。因此，系统10提供辅助制动，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至16d，从而帮助减小由驾驶员作用在制动踏板42上所需要的力。

为了当处于其休止位置中时经由柱塞组件300致动车轮制动器16a至16d，如图1和图3中所示，电子控制单元将排放阀302激励到其关闭位置，如图1中所示，使得通过流体从导管306流动到导管296而防止流体排放到储器。泵送阀304被去激励到其打开位置，如图1中所示，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中的压力增大，并且引起流体流出第一压力室450而流入导管306中。流体可以经由打开的泵送阀304流入助力导管260中。注意，随着活塞410沿向前方向推进，流体被允许经由导管308流入第二压力室452中。来自助力导管260的加压的流体通过隔离阀320和322被引导到导管324和326中。来自导管324和326的加压的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至16d，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至16d的加压的流体可以反向驱动滚珠螺杆机构420以使活塞410运动回到其休止位置。在某些情况下，还会期望致动柱塞组件300的马达422来收回活塞410以从车轮制动器16a至16d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中或保持关闭。

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。

在某些情况下，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，使得其被构造成当活塞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以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休止或收回位置。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。可替代地，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)收回或运动。活塞410的运动引起第二压力室452中的压力增大，并且引起流体流出第二压力室452而流入导管308中。注意，随着活塞410向后或在其返回冲程中运动，允许流体经由导管306和296流入第一压力室450中。来自助力导管260的加压的流体通过隔离阀320和322被引导到导管324和326中。来自导管324和326的加压的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至16d，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中所示，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的圆筒形内表面滑动。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。在一个实施例中，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运动的返回冲程上，马达422需要较小的转矩(或功率)来维持与在其向前冲程中相同的压力。除了使用较小的功率外，马达422还可以在活塞410的向后冲程期间产生较少的热量。在驾驶员较长持续时间按压踏板42的情况下，柱塞组件300可以被操作以施加活塞410的向后冲程来防止马达422过热。注意，室450的尺寸应当大于室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至16d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被单独地致动，以在车轮制动器16a至16d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。加压的流体通过控制阀从车轮制动器16a至16d返回到柱塞组件300，而不是转移到储器。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至16d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大。这使得能够进行复用布置，以使得可以控制柱塞组件300来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至16d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至16d。

在对制动系统10的一部分的电功率损失的情况下，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会停止操作，从而不能从柱塞组件300产生加压的液压制动流体。隔离阀320和324将往复运动(或保持)在它们的位置中，以允许流体从导管156和166流动到车轮制动器16a至16d。模拟器阀74被往复到其关闭位置74a，如图1和图2中所示，以防止流体从模拟器室144流出到储器18中。因此，将模拟器阀74运动到其关闭位置74a而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室198和228。流体分别从室198和228流入导管156和166中，以如上所述地致动车轮制动器16a至16d。

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一个或多个弹簧开始使活塞38和40运动。在输入活塞34的进一步运动之后，其中流体在模拟器室144内被圈闭或液压地锁定，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，而由于主室144的加压，这也引起副活塞40的运动。如图1和图2中所示，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和图2中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，但是由驾驶员的脚输入的力减小了。因此，与其中输入活塞和主活塞具有相等直径的系统相比，由驾驶员作用在制动踏板42上以加压车轮制动器需要更小的力。

在制动系统10的故障状态的另一个示例中，例如，在导管156或166之一中的密封出故障或泄漏，液压控制单元12会如上所述地出故障，并且输出压力室198和228中的较远那个的压力可以减小到零或储器压力。主活塞38和副活塞40的机械连接防止了活塞38和40之间的较大间隙或距离并且防止了必须使活塞38和40推进超过相对大的距离，而非故障回路中的压力没有任何增大。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的输出回路中例如在导管166中有损失，则副活塞40将由于主室198内的压力而被迫或偏压在向右方向上。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中所示，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另外流体压力在相对于主活塞40的输出回路中例如在导管156中有损失，则副活塞40将由于副室228内的压力而被迫或偏压在向左方向上。由于制动踏板单元20的构造，副活塞40的左手端部相对地靠近主活塞38的右手端部。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的副活塞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在导管166中的泄漏期间，液压有效面积减半，使得当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，在未出故障的主室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指示的柱塞组件的可替代实施例，其可用于制动系统10中的柱塞组件300，例如。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，但是外壳502可以由铝制成以减轻重量，而套筒510可以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，该螺杆轴528沿着柱塞组件500的轴线延伸。转子526的后端部由轴承组件527支撑在外壳523中。转子526的前端部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被示出为具有上和下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，并且沿着形成在套筒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包括圆筒形外表面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，与储器导管296流体连通。活塞530包括扩大端部部分560和较小直径的中心部分562。诸如方形密封件564之类的密封件被安装在形成于活塞530的扩大端部部分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的功能。

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或其它紧固件连接到活塞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可以相对于活塞530运动有限量。诸如多个盘簧578(或贝氏垫圈或弹簧垫圈)之类的弹簧构件在远离活塞530的方向上偏压端部构件572。如图4所示，端部构件572的最右手端部延伸经过活塞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还可以包括总体上以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运动回到其完全休止的位置中时，盘簧582可以轻微地压缩。

第一压力室590通常由套筒510、孔504、活塞530的扩大端部部分560和密封件564限定。第二压力室592通常位于活塞530的扩大端部部分560后方，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，为了当柱塞组件500处于其休止位置中如图4所示时致动车轮制动器16a至16d，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中的压力增大，并且引起流体流出第一压力室590而流入导管306中。如果泵送阀304处于其关闭位置中，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中。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中。来自助力导管260的加压的流体通过隔离阀320和322被引导到导管324和326中。来自导管324和326的加压的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至16d，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至16d的加压的流体可以反向驱动滚珠螺杆机构420来使活塞410运动回到其休止位置。

柱塞组件500是双作用柱塞组件，使得其被构造成当活塞组件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)收回或运动。活塞530的运动引起第二压力室592中的压力增大，并且引起流体流出第二压力室592而进入导管308中。来自助力导管260的加压的流体通过隔离阀320和322被引导到导管324和326中。来自导管324和326的加压的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至16d，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至616d。

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。不同之处之一是柱塞组件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流动到储器导管632(与储器613连通)。注意，止回阀624防止流体从储器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流动到储器613，同时允许流体从储器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的打开位置之间运动，该助力导管650用于将加压的流体输送到车轮制动器616a至616d。

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中。注意，允许流体流入第二压力室636中。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中。注意，在反向冲程中，活塞622将已经向右运动，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流入储器613中。

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中由虚线617所指示的闭合位置中。在某些情况下，系统10会需要被控制以解锁阀640。

在图6中示出了总体上以700指示的柱塞组件的可替代实施例，其可以用于制动系统600中的柱塞组件620，例如。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，但是外壳702可以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被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的外部外壳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的前端部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。尤其，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的特征部接合。

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也被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包括圆筒形外表面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，其处于与储器导管632流体连通。活塞730包括扩大端部部分760和较小直径的中心部分762。诸如方形密封件764之类的密封件被安装在形成于活塞730的扩大端部部分760中的凹槽中。

柱塞组件700可以包括位于活塞730的扩大端部部分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，其选择性地落座在相对于活塞730固定的阀座772上。普通的小或弱弹簧773将滚珠771偏压到阀座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运动回到其完全休止位置中时，盘簧782可以轻微地压缩。

第一压力室790通常由套筒710、孔704、活塞730的扩大端部部分760和密封件764限定。第二压力室792通常位于活塞730的扩大端部部分760后方，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多的流体体积。这通常对于用于柱塞组件的马达需要更大的功率消耗。

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至816d。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流动到储器导管832(与储器813连通)。止回阀824防止流体经由导管834从储器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流动到储器813，同时允许流体从储器813流动到泵送阀840和第一压力室830。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的打开位置之间运动，该助力导管850用于将加压的流体输送到车轮制动器816a至816d。

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可以具有相对大的孔口，其使得当流体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时流体能够容易地流过该快速填充阀860。由于会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径，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。在诸如防抱死制动或滑动控制之类的其它事件期间，快速充气阀820可以运动到其关闭位置。

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类似。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，提供一对小型阀会更具成本效益。

在图9中示出了总体上以1000指示的制动系统的可替代实施例。制动系统1000类似于上面参照图5描述的制动系统600。不同之处之一是制动系统1000包括旁通阀1002。旁通阀1002经由导管1004和1006提供副通路以用于对车轮制动器1010和1012加压。在导管1006中设置止回阀1020和1022。

制动系统1000可以被构造成对角分离系统，其中与相对的角轮相关联的车轮制动器位于一个制动回路中，而另一个相对的角轮制动器位于另一个回路中。例如，车轮制动器1010可以与右前轮相关联，并且车轮制动器1030可以与左后轮相关联。来自第一隔离阀1042的出口的、来自导管1040的流体与车轮制动器1010和1030流体连通。车轮制动器1012可以与左前轮相关联，并且车轮制动器1032可以与右后轮相关联。来自第一隔离阀1046的出口的、来自导管1044的流体与车轮制动器1012和1032流体连通。

制动系统1000包括总体上以1050指示的制动踏板单元。踏板模拟器1052和模拟器阀1054远离制动踏板单元1050定位。制动踏板单元1050包括输入活塞1060、主活塞1062和副活塞1064。除了踏板模拟器特征之外，制动踏板单元1050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。不同之处之一是输入活塞1060的部分在径向方向上与主活塞1062的部分重叠。更具体地，输入活塞1060包括管状延伸部1070，当制动踏板单元1050如图9中所示处于休止时所述管状延伸部1070延伸到主活塞1062的管状延伸部1072中达距离D。这种重叠构造有助于减小制动踏板单元1050的总长度，以当安装到车辆的发动机舱中时提供包装的优点。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来提供。

在图10中示出了总体上以2000指示的制动系统的可替代实施例。制动系统2000类似于上面参照图9描述的制动系统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和储器2008，其在结构和功能上可以类似于上文关于本文所述的制动系统的其它实施例所描述的。不同之处之一是制动系统2000包括可选的模拟器测试阀2010，其可以在如图10中所示的打开位置和动力关闭位置之间被电子地控制。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的其它部件的正确操作。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排放到储器2008，使得在制动踏板单元2002中累积的压力可以用于监测流体流动，以确定是否会正在通过制动系统2000的各种部件的密封件发生泄漏。

如上所述，系统2000包括柱塞组件2006形式的压力源，以向车轮制动器提供期望的压力水平。柱塞组件2006总体上类似于柱塞300，并且因此柱塞组件2006的详细描述将不在此重复。柱塞组件2006包括活塞1310，该活塞1310可以沿向前和向后方向运动。柱塞组件2006限定第一压力室1350和第二压力室1352。

现在参照图11，柱塞组件包括输出外壳2128、电动马达2130和输入外壳2132。在外壳2128上支撑有总体上以2134指示的柱塞。柱塞2134可以是双作用的，并且包括附接到杆2138的柱塞头部2136。杆2138具有螺纹部分2140。总体上以2142指示的滚珠螺杆组件如对于本领域的技术人员已知那样操作。滚珠螺杆组件2142包括螺纹杆2144、在螺纹部分2140和螺纹杆2144之间的滚珠轴承(未示出)，使得螺纹部分2140被支撑在螺纹杆2144上。在外壳2128上通过总体上以2148指示的转矩耦合器支撑防旋转管2146。转矩耦合器148被附接或固定在外壳2128和防旋转管2146之间。例如，转矩耦合器2148可以被压配合到外壳2128和防旋转管2146中的每个。

防旋转管2146阻止螺纹部分2140旋转。防旋转管2146具有与螺纹部分2140上的狭槽2152相对应的内部脊部2150。当脊部2150被插入狭槽2152中时，杆2138被阻止旋转。这样，当螺杆2144通过马达2130被驱动或旋转时，头部2136和杆2138沿第一方向X运动或平移。如图所示，柱塞2134处于未被致动的向右位置中。随着马达2130驱动螺纹杆2144，头部2136在向右位置和向左位置(未示出)之间运动。

柱塞2134的运动分别对在第一环形室2154A和第二环形室2154B中的制动流体加压，使得为制动系统2102产生制动压力。第一室2154A由头部2136、套筒2156和端盖2158限定，并且第二室2154B被限定在头部2136、杆2138和套筒2156之间。典型地，第一室2154A和第二室2154B分别是液压链接的。第一室2154A和第二室2154B中的压力分别随着柱塞2134远离马达2130运动而上升并且随着柱塞2134朝向马达2130运动而下降。在诸如滑动控制之类的事件期间，当柱塞2134朝向马达2130运动时，第一室2154A和第二室2154B分别可以被液压地隔离。当第一室2154A和第二室2154B分别被隔离时，第二室2154B中的压力上升并且来自储器(未示出)的流体流入第一室2154A中。

如图11中所示，具体体现的马达2130包括马达外壳2710以用于支撑使转子2740旋转的定子(未示出)。马达外壳2710包括大致圆筒形的封壳2711，所述大致圆筒形的封壳2711具有从圆筒形封壳2711的前侧2713延伸至后侧2714的孔2712。在圆筒形封壳2711的后侧上开口的孔2712具有阶梯状减小的直径以限定前轴承止挡件2718。轴承支撑表面2719与前轴承止挡件2718相邻，大致水平的表面用于支撑轴承2720的外座圈。定子(未示出)在前侧和后侧之间被安装在圆筒形封壳2711内，定子的外圆周表面与孔2712相邻。轴承2720被定位在圆筒形封壳2711内，使得轴承2720的外座圈的前侧接近前轴承止挡件2718，并且外座圈的最靠外部分接近轴承支撑表面2719。在所示实施例中，转子2740的一个端部通过接合轴承2720的内座圈而被支撑在马达外壳2710中。转子2740转子还限定了锥形孔2740，用于接收滚珠螺杆2144的相对应的锥形端部2621。在所示实施例中，滚珠螺杆2144具有螺纹孔2622，用于接收螺纹紧固件2760。当螺纹紧固件2760被拧入滚珠螺杆2144中时，螺纹紧固件2760穿过垫圈2770并且然后穿过轴承2720中的开口。然后，螺纹紧固件2760被拧入滚珠螺杆144的螺纹孔2622中，并且从而也穿过转子2740的中心。由螺纹紧固件2760提供的夹紧力将垫圈2770压缩抵靠在轴承2720的内座圈的一侧上，并且将滚珠螺杆2144推向轴承2720的第二侧。滚珠螺杆2144的锥形端部2621摩擦地接合转子2740的锥形孔2741，从而传递了促使转子2740摩擦地接合轴承2720的内座圈的另一侧的力。

如图12中所示，一个或多个突片2472从套筒2156突出以形成与防旋转管2146上的突片2434的松弛互锁连接。防旋转管突片2434与套筒突片2472之间的公差将由于转矩耦合器2148的弹性特性允许防旋转管2146进行某些旋转运动，而没有彼此接触。也在本发明的范围内的是防旋转管突片2434和套筒突片2472之间的公差使得防旋转管2430的旋转受到彼此接触的相应的突片的限制。

图13和图14是制动系统组件1500的可替代实施例。制动组件1500包括外壳1502，该外壳1502通常包括六个侧面：顶面1503、底面1504、第一侧面1505、第二侧面1506、前面1507和后面1508。外壳1502可以如图所示被形成为单个单元，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1502通常包括位于外壳1502的第一侧中的第一孔1509以及在前侧1507和后侧1508之间延伸的第二孔1510。与上述实施例类似的但未在图13和图14中示出的制动踏板单元包括输入活塞。输入活塞可滑动地布置在第一孔1509中以致动主缸分组。总体上以1400指示的柱塞组件可滑动地布置在第二孔1510中，其目的和功能将在下面进一步详细描述。另外，外壳1502的所示实施例还包括从第二孔延伸的带螺纹的凸起的端盖安装件1511，用于将端盖1490固定到外壳1502。在另一个实施例中，凸起的端盖安装件1511可以大致与前表面1507齐平，允许端盖1490直接连接到外壳1502的表面。第二孔1510可以包括多个阶梯状的直径，用于容纳下面描述的各种部件。另外，外壳1502还可以限定附加的开口或孔以用于阀、ECU连接、储器连接、导管和制动线路附接。

如在图15中的分解图和图16中的剖视图中所示，制动系统1500包括动力传动单元分组1300。所示的动力传动单元1300包括总体上以1400指示的柱塞组件、滚珠螺母组件1600和马达组件1700。在操作中，马达组件1700的旋转运动将以旋转方式驱动滚珠螺母组件1600的部分。然后，滚珠螺母组件1600的操作将马达组件1700的旋转运动转换成沿着旋转轴线的线性运动。然后，滚珠螺母组件1600的部分的线性运动将传递到柱塞组件1400的部分，其中线性运动驱动诸如活塞/缸装置的加压结构，以产生可以用于致动车轮制动器的流体压力。

如图17至图21中所示，具体体现的马达组件1700包括电动马达，该电动马达对于本领域的技术人员已知为具有马达外壳1710以用于支撑使转子1740旋转的定子1730。马达外壳1710包括大致圆筒形的外壳1711，其具有从圆筒形封壳1711的前侧1713延伸至后侧1714的孔1712。安装表面1715和前唇部1716限定了与在前侧上开口的孔1712相邻的前密封凹槽1717。在圆筒形封壳的后侧上开口的孔1712具有阶梯状减小的直径以限定前轴承止挡件1718。轴承支撑表面1719与前轴承止挡件1718相邻，大致水平的表面用于支撑轴承1720的外座圈。轴承支撑表面1719与较大直径的孔相邻，水平延伸的表面形成螺母支撑表面1721。螺母支撑表面1721还可以包括用于固定螺母1722的螺纹或其它紧固器件。此外，圆筒形封壳1711的后侧还可以包括后唇部1723，该后唇部1723在内部上形成螺母支撑表面1721的部分并且还在外部上限定后密封凹槽1724。

定子1730在前侧和后侧之间被安装在圆筒形封壳内，定子1730的外圆周表面与孔1712相邻。轴承1720被定位在圆筒形封壳1711内，使得轴承1720的外座圈的前侧接近前轴承止挡件1718，并且外座圈的外径接近轴承支撑表面1719。螺母1722包括螺纹外圆周表面，该螺纹外圆周表面被拧入螺母支撑表面1721中。然后，螺母1722的部分将接近或邻接轴承1720的外座圈，从而固定轴承1720相对于圆筒形封壳1711的位置。为了封闭圆筒形封壳1711的后侧，后侧密封件1725被设定在后密封凹槽1724中。盖板1726被安装到圆筒形封壳1711，使得后侧密封件被压靠在盖板1726的部分上以防止污染物的进入或排出。在类似方面中，圆筒形封壳1711的前侧被安装到外壳1502，安装表面1715接近外壳1502的后侧1508。为了防止污染物进入外壳1502和圆筒形封壳1711之间，前侧密封件1727被设定在前侧密封凹槽1717中。前唇部1716插入第二孔1510中，使得前侧密封件1727接合第二孔1510的内表面。另外，多个紧固件将圆筒形封壳1711进一步固定到外壳1502。

在所示实施例中，转子1740的一个端部通过接合轴承1720的内座圈而被支撑在马达外壳1710中。如图17和图18中所示，转子1740还限定了锥形孔1740，用于接收滚珠螺杆1620的相对应的锥形端部1621。在所示实施例中，滚珠螺杆1620具有螺纹孔1622，用于接收螺纹紧固件1760。当螺纹紧固件1760被拧入滚珠螺杆1620中时，螺纹紧固件1760穿过垫圈1770并且然后穿过轴承1720中的开口。然后，螺纹紧固件1760被拧入滚珠螺杆1620的螺纹孔1622中，并且从而也穿过转子1740的中心。如图17和图18中所示，紧固件1760包括锥形头部1762，该锥形头部1762与垫圈1770上的匹配的锥形表面1772接合。这些匹配的锥形部之间的配合使得表面之间的接触在靠近头部的基部的点处朝向紧固件1760的螺纹段开始。随着紧固件被拖曳成与垫圈接触，锥形表面聚集在一起，尽管沿着锥形界面的应力分布朝向螺纹端部更高。这种“油罐”效应沿着锥形界面产生不均匀的载荷和应力分布。在紧固件的头部端部处的这种不均匀的应力分布促使作用在连接部上的合成预加载力朝向紧固件的螺纹施加，而不是集中在紧固件/垫圈界面处。通过使预加载力移动到螺纹中，在柱塞系统操作时，在许多循环启动/停止事件期间，响应于来自惯性力的重复扭转冲击载荷，维持了连接部的完整性。

由螺纹紧固件1760提供的夹紧力将垫圈1770压缩抵靠在轴承1720的内座圈的一侧上，并且将滚珠螺杆1620推向轴承1720的第二侧。滚珠螺杆1620的锥形端部1621摩擦地接合转子1740的锥形孔1741，从而传递了促使转子1740摩擦地接合轴承1720的内座圈的另一侧的力。在一个实施例中，该摩擦配合是在转子1740和滚珠螺杆1620之间的主要转矩驱动机制。在该特定实施例中，滚珠螺杆锥形1621与转子1740的匹配的锥形孔1741之间的摩擦配合程度不导致与轴承的内座圈接合的转子轮毂扩张。通过防止轴承的内座圈的径向预加载，内座圈和外座圈之间的滚动元件的配合保持大致不变，从而减少了由增大的摩擦力引起的寄生损失。

然而，在可替代实施例中，可以提供具有足以允许内座圈径向扩张的间隙的轴承组件。在该实施例中，随着锥形端部1621被拖曳在锥形孔1741内，转子1740的延伸到轴承1720的内径中的部分可以径向地抵靠轴承1729的内座圈位移。轴承中的添加的间隙通过径向扩张被占据，以提供期望的滚动元件配合。因此，滚珠螺杆与转子的连接被进一步压缩，以提供额外的压缩应力，来抵抗在操作期间经受的扭转冲击载荷，从而抵抗连接的松弛。

另外，也在本发明的范围内的是滚珠螺杆1620可以具有与锥形端部1621相邻或作为锥形端部1621的一部分的一个或多个平坦部1624，如图21中所示。一个或多个平坦部1624与转子1740表面上的一个或多个相应的平坦部1744相对应。当组装时，滚珠螺杆平坦部1624和转子平坦部1744将处于邻接或几乎邻接的关系中。因此，也在本发明的范围内的是在锥形表面(1621和1741)之间有摩擦损失的情况下在转子1740和滚珠螺杆1620之间提供冗余转矩传递机构。还在本发明的范围内的是可以在没有其它机构的情况下提供上述转矩传递机构中的一个并且保持制动系统1500的预期目的和操作。

如图22中所示，滚珠螺母组件1600还包括具有滚珠轴承的滚珠螺母1650，所述滚珠轴承以本领域的技术人员已知的方式接合滚珠螺杆1620。例如，在滚珠螺母1650孔的内表面上形成互补的凹槽，其与滚珠螺杆1620上的凹槽相对应。滚珠轴承位于螺母凹槽和滚珠螺杆凹槽之间，并且照此接合滚珠螺杆1620和滚珠螺母1650两者并且在其间传递转矩。如图23中最佳所示，滚珠螺母1650的一个端部包括用于接收柱塞组件1400的部分的螺纹端部。此外，滚珠螺母1650的外圆周表面可以包括一个或多个凹槽1652，其与在防旋转管1430上的一个或多个花键1432相对应。

如图23中所示，所示的柱塞组件1400通过杆1410连接到滚珠螺母组件1600，所述杆1410具有螺纹部分，所述螺纹部分被拧入滚珠螺母1650的螺纹端部中。在制动系统1500的操作中，马达组件1700的旋转运动被传递到滚珠螺杆1620。防旋转管1430被设置在外壳1502和滚珠螺母1650之间，以防止滚珠螺母1650的旋转运动由于旋转力而通过滚珠螺杆1620传递。如图22和图23中所示，防旋转管1430上的一个或多个花键1432将接合滚珠螺母1650上的凹槽1652，以将滚珠螺母1650与连接到外壳的柱塞组件的部分之间的相对旋转减到最小，来确保滚珠螺杆组件的旋转转变到直线运动。当花键1432插入凹槽中时，滚珠螺杆1620的旋转促使滚珠螺母1650沿着滚珠螺杆1620轴向地平移。在所示实施例中，防旋转管1430限定滚珠螺母1650的整个行程长度并且在整个行程长度上支撑滚珠螺母1650。这样，防旋转管1430在马达组件1700的致动期间提供对滚珠螺母1650的实质支撑，允许制动系统通过仅使用一个轴承例如轴承1720来充分地被径向支撑。在一个实施例中，轴承1720可以是四点滚珠轴承。或者，轴承1720可以是圆筒或滚柱推力轴承。

如图24和图25中所示，防旋转管1430通过转矩耦合器1450被支撑在外壳1502上。在所示实施例中，转矩耦合器1450被压配合或以其它方式固定到外壳1502中和防旋转管1430的外表面上。转矩耦合器1450、外壳1502和防旋转管1430之间的摩擦接合足以防止部件之间的旋转滑移。如图30中所示，转矩耦合器1450包括中心弹性体套筒1451，其具有夹压到其端部的金属环1452和1453。环1452被压配合到防旋转管1430上，并且环1453被压配合在外壳1502中。额外的紧固件或紧固机构也可以在不脱离本发明的范围的情况下用在上述摩擦连接中。例如，防旋转管1430的表面可以被滚花以增大与转矩耦合器1450的摩擦接合。转矩耦合器1450由具有弹性特性的材料形成，使得转矩耦合器1450可以围绕滚珠螺杆1620的旋转轴线扭转地偏转。在一个实施例中，转矩耦合器材料可以是合成橡胶，并且尤其，可以是EPDM橡胶材料。另外，转矩联接器1450在顺时针方向和逆时针方向两者上适应防旋转管1430相对于外壳1502的扭转运动，并且从而提供防旋转管1430相对于外壳1502的扭转隔离。当马达组件1700开始从停止位置旋转或将旋转方向反向时，转矩联接器1450在旋转方向上的弹性偏转提供扭转载荷尖峰的隔离和阻尼，如制动系统1500部件的惯性矩将在系统上引起更大的扭转应变。在这种情况下，转矩耦合器1450的弹性偏转将吸收剪切应变中的尖峰，而同时在马达组件1700的初始加速之后也偏转回其正常操作位置。在类似方面中，转矩耦合器1450可以吸收使防旋转管1430从与滚珠螺母1650的轴向对准运动出来的冲击力，但是然后由于转矩耦合器1450的弹性特性而使防旋转管1430返回到正确位置。

如图26和图27中所示，杆1410在一个端部处还设置有螺纹孔，该螺纹孔与柱塞头部1480上的螺纹端部相对应。虽然所示实施例描述了柱塞头部1480和杆1410之间的螺纹连接，但是在本发明的范围内的是在不脱离本发明的范围的情况下可以采用其它紧固机构。还在本发明的范围内的是杆1410和柱塞头部1480可以被可替代地形成为一个连续部件。如图26中所示，柱塞头部1480也限定加宽部分，所述加宽部分具有围绕其沿圆周地延伸的柱塞头部凹槽1481。柱塞头部密封件1485，例如在所示实施例中示出的激励的特氟隆密封件1485，落座在柱塞头部凹槽1481内并且邻接套筒1470的内表面。虽然被描述为特氟隆密封件，但是柱塞头部密封件1485可以是在柱塞头部1480相对于接收其的孔的相对运动期间提供大致较低摩擦接触系数的任何材料或构造。所示实施例还包括在激励的特氟隆密封件1485和柱塞头部凹槽1481的底部之间的柱塞头部O型环1486。柱塞头部O型环1486充当在激励的特氟隆密封件1485下面的回弹支撑构件，使得激励的特氟隆密封件1485被沿径向向外的方向推压。激励的特氟隆密封件1485和O型环1486的组合充当回弹构件，所述回弹构件将柱塞头部1480径向地定位和支撑在套筒1470中的孔内。然而，在本发明的范围内的是O型环1486可以在提供上述相同的定位特征的同时被并入激励的特氟隆密封件1485中。

通电的特氟隆密封件1485的实施方案通过充当支承表面而为尤其在伸出位置中的柱塞头部1480提供支撑。因而，具体体现的制动系统1100仅需要一个轴承1720，该轴承1720位于与柱塞头部1480大致相对。然而，在本发明的范围内的是在柱塞组件1400内可以使用两个或更多个轴承。另外，位于柱塞头部凹槽1481的前部1482和后部1483上的圆周表面可以是阶梯状的，使得前表面1482相对于后表面1483具有更大或更小的直径。阶梯式设计允许激励的特氟隆密封件1485受控地变形，同时防止密封件在向前方向或向后方向上挤压。另外，激励的特氟隆密封件1485可以通过使激励的特氟隆密封件1485在较小直径表面上滑移而被容易地安装到柱塞头部1480上。

柱塞组件1400还可以包括碰撞垫圈1487，例如，弹簧垫圈、贝氏垫圈或其它回弹构件，其落座在柱塞头部1480和杆1410之间。在致动位置中，例如，在图26中所示的位置中，碰撞垫圈1487处于非偏转状态中。在柱塞组件1400收回期间制动系统出故障或功率损失的情况下，柱塞组件1400的惯性可以在收回方向上继续下去。虽然被迫通过系统的流体的粘度可以减少或停止这种惯性运动，但是如果柱塞头部接触硬停止表面，则会需要额外的措施来防止柱塞组件损坏部件。因此，碰撞垫圈1487的传动允许其在柱塞头部1480之前接合套筒停放位置表面1471，从而促使碰撞垫圈1487偏转和吸收惯性力，如图30中所示。

在实施例中，碰撞垫圈1487可以用于确定柱塞的停放位置。例如，当碰撞垫圈1487邻接外壳1502的表面或邻接连接到外壳1502的表面时，马达组件1700将由于碰撞垫圈的弹簧力而经历增加的电流或功率消耗。各种电器、软件和/或机电器件可以用于检测增加的电流或功率消耗，以向制动系统发信号通知柱塞组件1400处于停放位置中。在图30中，柱塞组件1400被示出处于这样的位置，即，在该位置中碰撞垫圈1487在柱塞头部1480和套筒1470之间处于完全偏转状态中。在图30中，柱塞组件1400的位置也可以示出当制动系统1500没有施加压力时的柱塞组件1400的停放位置。

如图28中所示，套筒1470位于外壳1502的第二孔1510内，但是延伸超出第二孔1510的长度。如在图29中进一步示出，套筒的一个或多个突片1472与防旋转管的突片1434形成互锁连接。互锁连接可以适应套筒1470和防旋转管1430之间的各种程度的相对运动，从松配合到接触配合，在所述松配合中当转矩耦合器1450可操作时不进行接触，所述接触配合允许相对扭转运动并且在操作期间提供对转矩耦合器1450的扭转偏转的限制。由于转矩耦合器1450的弹性特性，防旋转管突片1434和套筒突片1472之间的公差将允许防旋转管1430进行某些旋转运动，而没有彼此接触。也在本发明的范围内的是防旋转管突片1434和套筒突片1472之间的公差使得防旋转管1430的旋转受到彼此接触的相应突片的限制。在另一个实施例中，一组或两组互连的突片1434和1472可以涂覆有回弹材料，以便当突片1434和1472会发生接触时提供次级缓冲效果。

另外，销1475被固定到外壳1502，使得销的一个端部插入外壳中的孔口中并且销的另一端部布置在套筒突片1472中的至少一个中的止动器1473中或布置在套筒1470中。在组装期间，销1475将如图29中所示的一系列套筒孔口1476对准到直立位置，所述一系列套筒孔口1476的目的在下面进一步讨论。在组装之后，在套筒1470、防旋转管1430或转矩耦合器1450与外壳1502脱离的情况下，销1475起到故障安全机构的功能。在这种情况下，销1475将维持套筒1470相对于外壳1502的位置，并且在防旋转管突片1434与套筒突片1472之间的互锁连接将抵抗防旋转管的旋转运动。

如图26中最佳所示，在套筒1470的外圆周表面上限定凹槽1477，该图示出有三个凹槽1477，但是可以使用更多或更少的凹槽，每个所述凹槽都保持密封1478，例如，O型环密封件1478。套筒1470被插入外壳1502中，使得三个或更多个O型环密封件1478接合外壳第二孔1510的内表面。如图29中所示，套筒还可以包括一系列孔口1476，其位于三个或更多个O型环密封件1478之间。当套筒1470位于外壳孔内时，O型环1478将建立起液压分离的容积1514，如图26中所示。此外，位于O型环1478之间的孔口允许流体在套筒1470的内径和套筒1470的外径之间流动。因此，可以通过可运动的孔口或通道在柱塞组件的中心处或附近的流体源与从外壳1502的外壳第二孔1510延伸的通道之间发生选择性的流体连通，如下面将描述的。

如图26中所示，套筒1470包括孔，该孔的直径尺寸与杆1410的直径相对应。套筒孔还限定两个圆周凹槽，在所述两个圆周凹槽中落座有“L”形密封件1422和“E”形密封件1424。当杆1410和柱塞头部1480定位在套筒1470孔中时，如图27中所示，“L”形密封件1422和“E”形密封件1424邻接杆1410的外径。该邻接连接使得杆1410和柱塞头部1480可以相对于套筒1470自由地前后运动，但是也建立起液压分离的空间。位于激励的特氟隆密封件和“E”形密封件1424之间的空间建立起第二压力室。在“E”形密封件1424和“L”形密封件1422之间的通道1423建立起流动路径，用于使流体离开杆1410中的杆流量计量十字孔1412。在“L”形密封件1422后方的区域通常预计没有流体，但是所示实施例还包括滴注室或滴注通道1423，如图32中所示，用于收集由于在“L”形密封件1422周围的渗漏导致的任何流体。

如图30中所示，所示的杆流量计量十字孔1412允许制动器在助力模式中通气到储器。在滑动控制中，杆流量计量十字孔1412允许通过将柱塞拉回到通向储器的通气口来释放压力，而不需要倾卸阀致动。另外，杆流量计量十字孔1412允许流体在停放位置释放导管1515和第二压力室之间流动。当柱塞组件1400推进和收回以将加压的流体供应到系统时，会出现实际的柱塞组件位置和计算出的柱塞组件位置之间的差异。因此，重要的是重新建立起停放位置以防止柱塞组件过度延伸或收回。在重新建立起停放位置中，制动系统1500可以将柱塞组件1400朝向停放位置收回来。当到达正确的定位时，杆流量计量十字孔1412将与停放位置释放导管1515对准。结果，第二室中的压力将减小，这可以由制动系统1500通过任一流体流动或压力变化来检测，并且系统将停止柱塞组件1400的收回并且将当前位置设定为停放位置。当助力的制动事件已经完成并且期望车轮制动器未被致动时，产生了与停放位置释放导管1515对准的杆流量计量十字孔1412的另一个优点。虽然可以通过致动倾卸阀来减轻制动系统1500中的累积压力。

为了将由外壳1502中的第二孔1510提供的开口封闭，端盖1490被固定到端盖安装件1511。在所示实施例中，端盖1490是大致中空的圆筒形装置，其具有开口的螺纹端部。当固定到外壳时，端盖1490的螺纹端部接合端盖安装件1511。此外，端盖密封件1492可以被放置在端盖1490和外壳1502之间，以防止污染物进入和流体流出。如图26和图30中所示，端盖1490的内孔直径大于套筒1470的外径。在操作中，允许流体在套筒1470和端盖1490之间经过，使得端盖1490充当用于制动系统的压力筒形室。因此，端盖1490和套筒1470的共轴定位协同操作以产生到第一压力室的流体路径，而不需要额外的导管或通道。

如图32中所示，套筒1470中的流动狭槽1479允许流体从第一压力室流到导管或从导管流到第一压力室。在所示实施例中，流动狭槽1479围绕套筒1470的圆周均匀地间隔开，以改进第一压力室中的流动。然而，也在本发明的范围内的是流动狭槽1479可以仅位于套筒1470的部分上。例如，使流动狭槽1479或单个较大开口位于套筒1470的顶部处将有助于在维修过程期间使制动系统1500放水。

已经在其优选实施例中解释了和说明了本发明的原理和操作模式。然而，必须理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以与具体解释和说明的不同的其它方式实行本发明。

Claims (5)

1.一种用于车辆制动系统的柱塞组件，所述柱塞组件能作为压力源操作以控制供应到一个或多个车轮制动器的制动流体压力，所述柱塞组件包括：

外壳，所述外壳限定具有第一端口的缸体；

可逆马达，所述可逆马达由所述外壳支撑并且具有马达转子；

线性致动器，所述线性致动器由所述可逆马达驱动，所述线性致动器包括滚珠螺杆机构，所述滚珠螺杆机构具有螺杆和螺母，所述螺杆和所述螺母中的一个限定连接到所述马达转子的可旋转部件，并且所述螺杆和所述螺母中的另一个限定可平移部件；

防旋转构件，所述防旋转构件联接到所述可平移部件以允许所述可平移部件在所述外壳内平移和抵抗所述可平移部件在所述外壳内旋转；

柱塞头部，所述柱塞头部被安装在所述缸体中并且由所述可平移部件沿相反的第一方向和第二方向驱动，所述柱塞头部与所述缸体协同操作，以限定容纳从流体储器接收的制动流体的第一室，其中，所述第一室经由所述第一端口液压地连接到所述车轮制动器，并且其中，在至少一个操作模式中，当所述柱塞头部沿所述第一方向运动时，所述第一室中的流体压力增大，并且当所述柱塞头部沿所述第二方向运动时，所述第一室中的流体压力减小；

其中，设有一弹性体管状转矩耦合器，用于相对于所述外壳支撑所述防旋转构件以进行有限的旋转运动，

所述弹性体管状转矩耦合器在每个端部处都设置有金属附接环，以将所述转矩耦合器固定到所述外壳和所述防旋转构件。

2.根据权利要求1所述的柱塞组件，其中，所述弹性体管状转矩耦合器通过扭转剪切偏转提供有限的旋转运动。

3.根据权利要求1或2所述的柱塞组件，其中，所述弹性体管状转矩耦合器由EPDM构造。

4.根据权利要求1或2所述的柱塞组件，其中，所述防旋转构件设置有第一止挡构件，所述第一止挡构件与相对于所述外壳固定的协同操作的第二止挡构件沿圆周地间隔开，并且其中，在所述弹性体管状转矩耦合器失效的情况下，或者在所述防旋转构件旋转超过预定极限的情况下，所述第一止挡构件和所述第二止挡构件接合以防止所述防旋转构件进一步旋转。

5.根据权利要求1或2所述的柱塞组件，其中，所述可旋转部件是螺杆。

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