CN109774680B - 具有活塞防撬功能的线控制动系统 - Google Patents

Abstract

用于车辆的线控制动(BBW)系统包括制动转子、卡钳、主缸和控制器。卡钳适于在制动动作期间在制动转子上施加液压力。主缸包括壳体、活塞、致动器和液压流体贮存器。壳体限定活塞腔。致动器适于可控制地在活塞腔内移动活塞。补偿开口由壳体限定，并且在贮存器和活塞腔之间流体连通。流体开口由壳体限定，并且在卡钳和活塞腔之间流体连通。控制器配置成接收车辆状况信号并向致动器发送命令信号，该制动器基于车辆状况信号实现补偿开口的关闭，以防止液压流体回流到液压流体贮存器。

Description

具有活塞防撬功能的线控制动系统

引言

本公开涉及一种车辆线控制动(BBW)系统，且更具体地，涉及一种BBW系统的活塞防撬系统。

车辆的传统行车制动系统通常是基于液压流体的系统，其由操作者按下通常致动主缸的制动踏板致动。反过来，主缸对一系列液压流体管线中的液压流体加压，所述液压流体管线布置到位于车辆的每个车轮附近的相应的卡钳或制动组件。这种液压制动可以由液压调节器组件补充，该液压调节器组件利于防抱死制动、牵引力控制和车辆稳定性增强特征。车轮制动器可以主要由手动致动的主缸操作，其具有在防抱死、牵引力控制和稳定性增强模式操作期间由液压调节器组件提供的补充致动压力梯度。

制动响应性受到制动组件的转子和相邻卡钳的制动衬块之间的间隙的影响。在理想的驾驶状况下，现有的液压系统可以将该间隙保持在最小。不幸的是，在某些道路状况和/或车辆操纵期间，转子可能相对于卡钳偏转。在一些应用中，这种偏转可能受到轴承和其他车辆结构、车辆横向加速度、具有转弯半径的车辆操纵、恶劣的道路状况以及许多其他影响因素的影响。转子偏转导致制动衬块后退到卡钳壳体中并且液压流体回流到主缸。当转子不再偏转时，这导致制动衬块和转子之间的过大间隙。

制动系统，特别是BBW系统的进步通常将制动踏板从主缸分离。也就是说，制动踏板不再机械地或液压地连接到主缸。利用更多电流BBW系统的属性，与转子偏转相关的制动响应性的改进是期望的。

发明内容

根据本公开的一个非限制性实施例的用于车辆的线控制动(BBW)系统包括制动转子、卡钳、主缸和控制器。卡钳适于在制动动作期间在制动转子上施加液压力。主缸包括限定活塞腔的壳体、活塞、适于可控制地在活塞腔内移动活塞的致动器、以及液压流体贮存器。补偿开口由壳体限定并且在贮存器和活塞腔之间流体连通。流体开口由壳体限定并且在卡钳和活塞腔之间流体连通。控制器配置成接收车辆状况信号并向致动器发送命令信号，该制动器基于车辆状况信号实现补偿开口的关闭，以防止液压流体回流到液压流体贮存器。

除了前述实施例之外，BBW系统还包括存储在控制器的存储介质中并由控制器的处理器执行的防撬模块，其中防撬模块被配置为处理车辆状况信号并产生命令信号。

作为替代或补充，在前述实施例中，车辆状况信号是指示车辆操纵的车辆操纵信号。

作为替代或补充，在前述实施例中，转子被构造和布置成与车轮一起围绕旋转轴线旋转，并且卡钳固定到车辆结构并相对于结构中心线定位，并且其中，旋转轴在正常车辆操作模式期间与中心线共同延伸，并且在与车辆状况信号相关联的车辆转子偏转模式期间未对准中心线。

作为替代或补充，在前述实施例中，车辆状况信号表示转子被偏转。

作为替代或补充，在前述实施例中，转子在偏转时与卡钳接触。

作为替代或补充，在前述实施例中，BBW系统包括制动踏板，其电连接到电子控制单元(ECU)，并且其中当转子在被偏转时与卡钳接触时制动踏板未被压下。

作为替代或补充，在前述实施例中，ECU配置成在完成与车辆状况信号相关联的车辆操纵时向致动器发送终止命令。

根据另一个非限制性实施例的车辆BBW系统包括制动转子、卡钳、主缸、控制器和防撬模块。卡钳适于在制动动作期间在制动转子上施加液压力。主缸包括限定活塞腔的壳体、活塞和适于可控制地在活塞腔内移动活塞的致动器。补偿开口由壳体限定并且与活塞腔流体连通。流体开口由壳体限定并在卡钳和活塞腔之间流体连通。活塞适于关闭补偿开口，其防止液压流体回流，并打开补偿开口以释放流体压力。防撬模块由控制器存储和执行，并且被配置为接收指示偏转转子状况的车辆状况信号并向致动器输出命令信号，使得活塞关闭补偿开口以防止液压流体从卡钳回流到主缸。

除了前述实施例之外，车辆BBW系统包括压力传感器，其被构造和布置成测量液压流体压力，并且被配置为将液压流体压力信号发送到防撬模块，其中防撬模块被配置成确定液压流体压力在偏转转子状况期间是否超过预编程的阈值压力，并且在超过预编程的阈值压力时，向致动器输出第二命令信号使活塞打开补偿开口。

作为替代或补充，在前述实施例中，主缸包括处于大约大气压的液压流体贮存器，并且补偿开口在腔和液压流体贮存器之间流体连通。

作为替代或补充，在前述实施例中，车辆状况信号是指示车辆操纵的车辆操纵信号。

作为替代或补充，在前述实施例中，转子被构造和布置成与车轮一起围绕旋转轴线旋转，并且卡钳固定到车辆结构并相对于结构中心线定位，并且其中，旋转轴在正常车辆操作模式期间与中心线共同延伸，并且在与车辆状况信号相关联的车辆转子偏转模式期间未对准中心线。

作为替代或补充，在前述实施例中，当处于偏转转子状况时，转子与卡钳接触。

作为替代或补充，在前述实施例中，BBW系统包括电连接到控制器的制动踏板，并且其中当转子在被偏转时与卡钳接触时制动踏板未被压下。

结合附图，根据以下详细描述，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明

仅通过示例的方式，在以下实施例的详细描述中出现其他特征、优点和细节，参考附图的详细描述中，其中：

图1是根据本公开的作为一个非限制性示例的使用具有活塞防撬特征的BBW系统的车辆的示意图；

图2是BBW系统的示意图；以及

图3是BBW系统的制动组件和以正常车辆操作模式和车辆转子偏转模式示出的车轮的示意图。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开，其应用或用途。应该理解的是，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。如这里所使用的，术语模块和控制器指的是处理电路，其可以包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或组)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路、和/或提供所述功能的其他合适的组件。

参考图1，示出了车辆20的非限制性示例性实施例。车辆20可包括动力系22(即，发动机、变速器和差速器)、多个旋转轮24(即，示出的四个)和BBW系统26。动力系22适于驱动至少一个车轮24从而在表面(例如，道路)上推进车辆20。BBW系统26被配置为通常减慢车辆20的速度和/或停止运动，并且可包括用于每个相应车轮24的液压制动组件28、主缸30、制动踏板32和控制器34(例如，电子控制单元(ECU))。车辆20可以是赛车、和/或可以是汽车、卡车、货车、运动型多功能车、或适于运输负担的任何其他自推进或牵引的运输工具。

参考图1和图2，制动踏板32可以经由电通路36电连接到控制器34，并且控制器34可以通过电通路40电连接到主缸30(例如，电动机)的电致动器38，如BBW系统领域中通常已知的那样。主缸30还可包括壳体42、活塞44、多个导管或液压管线46(即，图1中示出的四个)、液压流体贮存器48、和至少一个参数传感器50(例如，压力传感器)。壳体42包括限定腔52的边界。电致动器38构造和布置成在通路40上接收命令信号(参见箭头54)，并且当被命令时，使活塞44在腔52内移动。作为活塞44在移动时，包含液压流体55的腔52的一部分体积有变化。通路36、40可以是有线或无线通路。

主缸30的壳体42还可包括限定补偿开口56(例如，端口)和至少一个流体开口58(例如，端口)的边界。补偿开口56在腔52和液压流体贮存器48之间提供直接的流体连通。流体开口58提供腔52和液压管线46之间的流体连通，用于响应于活塞44的致动使液压流体55在主缸30和制动组件28之间流动。在操作中，流体开口58在腔52和液压管线46之间连续连通，而与活塞44的定位无关。相反，补偿开口56有时可能被活塞44阻挡，从而将液压流体贮存器48与腔52隔离。液压流体贮存器48可以处于大约大气压力下，并且腔52可以构造和布置成当制动组件28被致动时在大气压力以上起作用。

参考图2和图3，继续参考图1，每个制动组件28可包括转子60和卡钳62。卡钳62可包括相对的制动衬块64，转子60的一部分设置在其间。每个液压管线46连接到制动组件28的相应的卡钳62，用于在制动情形期间致动制动衬块64抵靠转子60。卡钳62可以刚性地连接到车辆结构65，该车辆结构65可以例如包括同心地设置到车辆中心线C的轴承66，并且用于轮轴68绕旋转轴线R的基本上无摩擦的旋转。轮轴68可以刚性地连接到转子60和车轮24。

在正常车辆操作模式期间，旋转轴线R可以与中心线C共同延伸，并且转子60通常在卡钳62的制动衬块64之间居中(参见图3)。在车辆转子偏转模式期间(参见图3中的重影描绘)，中心线C和旋转轴线R可能未对准(即，横向或倾斜)，从而导致转子60接触并拖拽其中一个制动衬块64。车辆转子偏转模式可能由各种车辆状况引起。这种情况的示例可以是动态车辆操纵，导致车辆过度振动的崎岖道路状况等。

在一个示例中，车辆操纵可以是在指定的转弯半径和速度下的车辆转弯情形。这种转向操纵将启动转弯力(参见图3中的箭头70)，和由偏转转子60施加在卡钳62的制动衬块64上的合力(参见箭头72)。在更传统的BBW系统中，合力72可以使制动衬块移位并远离转子。

ECU 34可以包括至少一个计算机可读和可写的处理器34A(例如，微处理器)和电子存储介质34B。控制器34的非限制性示例可包括执行算术和逻辑运算的算术逻辑单元；用于从存储器中提取、解码和执行指令的电子控制单元；以及利用多个并行计算元件的阵列单元。控制器34的其他示例可以包括发动机控制模块和专用集成电路。进一步预期和理解，控制器34可以包括冗余控制器，和/或可以包括其他冗余的系统，以提高BBW系统26的可靠性。

BBW系统26还可以包括活塞防撬模块或例程74，其可以至少部分地基于软件、存储在存储介质34B中，并且由处理器34A执行(参见图2)。在操作中，活塞防撬模块74使主缸30的活塞44关闭，从而防止当转子60偏转时液压流体55从卡钳62推回并进入贮存器48(即，在车辆转子倾斜状况期间)。

在一个实施例中，并且在操作期间，ECU 34可以被配置为接收车辆状况信号，该车辆状况信号指示可能导致过度的车轮振动的车辆操纵和/或道路状况。在这种车辆操纵的示例中，车辆状况信号可以是由一个或多个传感器50输出的车辆操纵信号。车辆操纵信号可以包括转向和横向加速度信号76、78(参见图2)，其指示产生足够大的角力70以引起转子60的偏转。这样，防撬模块74可以确定即将来临的转子倾斜状况和/或现有的转子偏转状况。在另一个实施例中，车辆20可以是自主车辆。作为自主车辆，一旦ECU确定它将引导车辆进行相关的操纵，则车辆操纵信号76、78可以由ECU 34(即，通常独立于任何传感器)或其他控制器产生。

在这样的转子偏转确定时，防撬模块74可以产生并且ECU 34可以向致动器38输出命令信号54，该命令信号54使得主缸30的活塞44关闭补偿开口56。这防止了液压流体推回到贮存器48中，从而防止了制动衬块64的撬回。由于制动衬块64通常是液压约束的，所以可以在偏转转子60和制动衬块64之间产生一些阻力。然而，这种阻力很小。当车辆20返回到正常操作模式(例如，直线行驶)时，制动衬块64与现在未偏转转子60之间的任何过大间隙被消除或最小化，并且保持制动响应性。

在一个实施例中，并且当车辆20通常返回到正常操作模式时，ECU 34可以配置成在完成与车辆操纵信号相关联的车辆操纵时将另一个命令信号54(即，终止命令信号)发送到致动器38。

参数传感器50还可包括液压流体压力传感器，其定向为测量主缸30的腔52中的流体压力。或者，压力传感器可安装在一个或多个液压流体管线46或卡钳62中。压力传感器50可以配置成将流体压力信号80发送到ECU 34以由防撬模块74进行处理。如果例如液压缸腔52中的流体压力超过预编程的压力阈值，则防撬模块74可以产生命令信号54，该命令信号54至少短暂地实现补偿开口56的暴露以“排气”或释放制动系统的流体压力。可以建立压力阈值以防止在车辆转子偏转模式期间以及当制动踏板32未被压下时偏转转子60和制动衬块64之间的过度阻力。

因为ECU 34知道BBW系统26中的流体压力，所以ECU可以知道补偿开口56何时被活塞44关闭，因为流体压力将开始建立。当补偿开口56打开或暴露时，开口将允许液压流体55流出而不会产生压力。如果主缸压力上升，但主缸活塞44没有移动(即，致动器38没有试图产生流体压力)，则ECU 34可以确定增加的压力是由于撬回、敲回、或热量增长。然后，防撬模块74中的逻辑可以将压力保持在允许的阈值压力以下，并且活塞44将通过后退和暴露补偿开口56来释放压力。

在另一个实施例中，补偿开口56可以是常闭的。也就是说，活塞44可以在正常车辆操作期间以及甚至在转子60未被偏转时关闭补偿开口56。在该实施例中，防撬模块74可以被编程为偶尔给BBW系统26排气以将液压保持在预编程的上阈值以下。

防撬模块74可以是控制模块的一部分和/或可以是、或可以是一部分的一个或多个专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序和例程的中央处理单元(例如，微处理器和相关的存储器和存储装置)、组合逻辑电路，输入/输出电路和设备、适当的信号调节和缓冲电路、和其他组件以提供所描述的功能。软件、固件、程序、指令、例程、代码、算法和类似术语表示任何包括校准和查找表的控制器可执行指令集。控制模块具有一组执行以提供所需功能的控制例程。例程例如通过中央处理单元执行，并且可操作以监视来自传感设备和其他联网控制模块的输入，并执行控制和诊断例程以控制致动器和其他设备的操作。

本公开的优点和益处包括响应性更强的BBW系统26，因为由于转子偏转导致的转子60和制动衬块64之间的过大间隙被最小化或防止。其他优点包括具有这种响应特征的系统，其不需要额外的硬件来实现，并且可以通过软件(即，防撬模块74)来实施。

本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。该计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质(或媒介)，其上具有计算机可读程序指令，用于使处理器执行本发明的各方面。

计算机可读存储介质34B可以是有形设备，其可以保留和存储指令以供指令执行设备使用。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备、或前述的任何合适组合。计算机可读存储介质的更具体示例的非详尽列表包括以下内容：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读取存储器(EPROM或闪速存储器)、静态随机存取存储器(SRAM)、以及前述的任何合适组合。这里使用的计算机可读存储介质不应被解释为暂时性信号本身，例如无线电波或其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或通过电线传输的电信号。

用于执行本发明的操作的计算机可读程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据或任一以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，其包括诸如Smalltalk、C++等的面向对象的编程语言以及诸如“C”编程语言或类似编程语言的传统过程编程语言。计算机可读程序指令可以完全在ECU 34上、部分在ECU上、作为独立的软件包、部分地在ECU上和部分地在远程计算机上或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情形下，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到ECU，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可以连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)。在一些实施例中，包括例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)的电子电路可以通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化电子电路来执行计算机可读程序指令，以执行本公开的各方面。

尽管参考示例性实施例描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离其范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物替换其元件。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入其范围内的所有实施例。

Claims (8)

1.一种用于车辆的线控制动系统，包括：

制动转子；

卡钳，其适于在制动动作期间在所述制动转子上施加液压力；

主缸，其包括限定活塞腔的壳体、活塞、适于可控制地在所述活塞腔内移动所述活塞的致动器、液压流体贮存器、由所述壳体限定并在所述贮存器和所述活塞腔之间流体连通的补偿开口，和由所述壳体限定并在所述卡钳和所述活塞腔之间流体连通的流体开口；

控制器，其配置为接收车辆状况信号并向所述致动器发送命令信号，所述致动器基于所述车辆状况信号实现所述补偿开口的关闭，以防止液压流体回流到所述液压流体贮存器；

防撬模块，其存储在所述控制器的存储介质中并由所述控制器的处理器执行，其中所述防撬模块配置为处理所述车辆状况信号并产生所述命令信号；以及

压力传感器，其构造和布置成测量液压流体压力，并且配置为将液压流体压力信号发送到所述防撬模块，其中所述防撬模块配置成确定所述液压流体压力在偏转转子状况期间是否超过预编程的阈值压力，并且在超过所述预编程的阈值压力时，向所述致动器输出第二命令信号使所述活塞打开所述补偿开口。

2.根据权利要求1所述的线控制动系统，其中，所述车辆状况信号是指示车辆操纵的车辆操纵信号。

3.根据权利要求1所述的线控制动系统，其中，所述转子构造和布置成与车轮一起围绕旋转轴线旋转，并且所述卡钳固定到车辆结构并相对于结构中心线定位，并且其中所述旋转轴线在正常车辆操作模式期间与所述中心线共同延伸，并且在与所述车辆状况信号相关联的车辆转子偏转模式期间未对准所述中心线。

4.根据权利要求1所述的线控制动系统，其中，所述车辆状况信号指示所述转子被偏转。

5.根据权利要求4所述的线控制动系统，其中，所述转子在偏转时与所述卡钳接触。

6.根据权利要求5所述的线控制动系统，还包括：

制动踏板，其电连接到控制器，并且其中当所述转子在被偏转时与所述卡钳接触时所述制动踏板未被压下。

7.根据权利要求6所述的线控制动系统，其中，所述控制器配置为在完成与所述车辆状况信号相关联的车辆操纵时向所述致动器发送终止命令。

8.一种车辆线控制动系统，包括：

制动转子；

卡钳，其适于在制动动作期间在所述制动转子上施加液压力；

主缸，其包括限定活塞腔的壳体、活塞、适于可控制地在所述活塞腔内移动所述活塞的致动器、由所述壳体限定并与所述活塞腔流体连通的补偿开口，以及由所述壳体限定并在所述卡钳和所述活塞腔之间流体连通的流体开口，其中所述活塞构造和布置成关闭所述补偿开口以防止液压流体回流并打开所述补偿开口以释放流体压力；

控制器；以及

防撬模块，其由所述控制器存储并执行，所述防撬模块配置为接收指示偏转转子状况的车辆状况信号并向所述致动器输出命令信号，使得所述活塞关闭所述补偿开口以防止液压流体从所述卡钳回流到所述主缸，

压力传感器，其构造和布置成测量液压流体压力，并且配置为将液压流体压力信号发送到所述防撬模块，其中所述防撬模块配置成确定所述液压流体压力在所述偏转转子状况期间是否超过预编程的阈值压力，并且在超过所述预编程的阈值压力时，向所述致动器输出第二命令信号使所述活塞打开所述补偿开口。

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