CN111511616A - 具有制动踏板单元的车辆制动系统 - Google Patents

Abstract

一种制动踏板单元包括壳体，该壳体限定形成于其中的孔。输入活塞能够滑动地设置在孔中。输入活塞连接至制动踏板，使得制动踏板的接合导致输入活塞在制动踏板单元的壳体的孔内移动。制动踏板单元被限定成当制动踏板未接合导致输入活塞移动时处于闲置位置。主活塞能够滑动地设置在孔中，以对主腔室进行加压。主通路准许主腔室与储器之间实现流体连通，其中当制动踏板单元处于闲置位置时，穿过主通路的流体流被阻塞。次活塞能够滑动地设置在孔中，以对次腔室进行加压。次通路准许次腔室与储器之间实现流体连通，其中当制动踏板单元处于闲置位置时，穿过次通路的流体流被阻塞。

Description

具有制动踏板单元的车辆制动系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月30日提交的美国临时申请号62/592,929的权益，该临时申请的公开内容通过援引并入本文。

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来减速和停车。这些系统的复杂程度各不相同，但是基本的制动系统典型地包括制动踏板、串列主缸、布置在两个相似但独立的制动回路中的流体导管、以及每个回路中的车轮制动器。车辆的驾驶员操作连接至主缸的制动踏板。当压下制动踏板时，主缸通过对制动流体加压来在两个制动回路中产生液压力。经加压流体行进穿过这两个回路中的流体导管，以致动车轮处的制动缸，从而使车辆减速。

基本的制动系统典型地使用制动助力器，该制动助力器向主缸提供力，以对驾驶员产生的踏板力加以辅助。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移动并产生被引入主缸中的经加压流体。来自助力器的流体辅助踏板力作用在主缸的活塞上，这些活塞在与车轮制动器处于流体连通的导管中产生经加压流体。因此，主缸产生的压力被增大。液压助力器通常邻近主缸活塞定位，并使用助力阀来控制施加到助力器的经加压流体。

在不利条件下以受控方式来制动车辆需要驾驶员精确地应用制动器。在这些条件下，驾驶员可能容易施加过大的制动压力，由此导致一个或多个车轮抱死，从而导致车轮与路面之间的过度滑移。这样的车轮抱死状况可能导致停车距离更大并且可能失去方向控制。

制动技术的进步带来了防抱死制动系统(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对应车轮制动器中的制动压力，以将车轮速度维持在选定的滑移范围内来实现最大制动力。虽然这样的系统典型地被适配用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来控制这多个被制动车轮中的仅一部分被制动车轮的制动。

电子控制的ABS阀(包括施加阀和倾泄阀)位于主缸与车轮制动器之间。ABS阀在主缸与车轮制动器之间调节压力。典型地，当被启用时，这些ABS阀在以下三种压力控制模式下操作：压力施加、压力倾泄和压力保持。施加阀允许进入这些车轮制动器中的相应车轮制动器的经加压制动流体在施加模式期间增大压力，而倾泄阀在倾泄模式期间从其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泄阀两者来使车轮制动压力保持恒定。

为了在维持车辆稳定性的同时获得最大制动力，期望在前车桥和后车桥的车轮处均获得最佳滑移水平。在车辆减速期间，在前车桥和后车桥处需要不同的制动力，以达到期望的滑移水平。因此，应该在前制动器与后制动器之间按比例分配制动压力，以在每个车桥处获得最大制动力。具有这样的能力的ABS系统(被称为动态后配比(DRP)系统)使用ABS阀分别控制前车轮和后车轮上的制动压力，从而在当前条件下动态地实现前车桥和后车桥处的最佳制动性能。

制动技术的进一步发展带来了牵引力控制(TC)系统的引入。典型地，已经对现有的ABS系统添加阀来提供一种在加速期间控制车轮速度的制动系统。车辆加速期间车轮速度过大会导致车轮滑移和牵引力损失。电子控制系统感测这种状况，并且自动向滑移车轮的车轮缸施加制动压力，以减小滑移并增大可用的牵引力。为了实现最佳的车辆加速，即使驾驶员未致动主缸，也使经加压制动流体可用于车轮缸。

在比如转弯的车辆运动期间，产生动态力，这可能降低车辆的稳定性。车辆稳定性控制(VSC)制动系统通过以选择性制动器致动来抵消这些力，从而提高车辆的稳定性。这些力和其他车辆参数由传感器检测，该传感器向电子控制单元发送信号。电子控制单元自动操作压力控制设备以调节被施加至特定的单个车轮制动器的液压压力的量。为了获得最佳的车辆稳定性，必须始终迅速获得大于主缸压力的制动压力。

制动系统还可以用于再生制动以重新获得能量。电动马达/发电机的电磁力被用于再生制动，以向车辆提供一部分制动力矩，从而满足车辆的制动需求。制动系统中的控制模块与动力传动系控制模块进行通信，以在再生制动以及针对车轮抱死和滑移状况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/发电机的电磁能量将被用于向车辆施加制动力矩(即，电磁阻力被用于将力矩提供给动力传动系)。如果确定不再存在足够量的储存器件来储存从再生制动中回收的能量，或者如果再生制动不能满足操作者的要求，则启用液压制动来完成操作者所要求的全部或一部分制动动作。优选地，液压制动以再生制动复合的方式操作，使得在电磁制动不足(left off)的情况下有效地且不显著地实施复合。期望车辆移动应具有到液压制动的平稳过渡变化，使得转换不被车辆的驾驶员注意到。

制动系统还可以包括自主制动能力、比如自适应巡航控制(ACC)。在自主制动事件期间，各种传感器和系统监测车辆前方的交通状况，并根据需要来自动启用制动系统以使车辆减速。自主制动可以被配置成进行快速响应以避免紧急情形。制动系统可以在驾驶员没有压下制动踏板的情况下或者即使驾驶员未能给制动踏板施加足够压力的情况下被启用。高级自主制动系统被配置成在没有任何驾驶员输入的情况下操作车辆并且仅依赖于监测车辆周围的交通状况的各种传感器和系统。

在图1中展示了现有技术的主缸或制动踏板单元(总体上用10指示)的示意图。制动踏板单元10是在上述制动系统中使用的现有技术制动踏板单元的示例。制动踏板单元10包括壳体，该壳体中形成有多台阶孔12。输入活塞14、主活塞16和次活塞18可滑动地设置在孔12内。输入活塞14经由连杆臂20与制动踏板(未示出)连接。在某些条件下，输入活塞14、主活塞16和次活塞18的向左移动可以分别引起输入腔室24、主腔室26和次腔室28内的压力增大。制动踏板单元10的各个密封件以及壳体和活塞14、16和18的结构限定了腔室24、26和28。例如，输入腔室24总体上被限定在输入活塞14与主活塞16之间。主腔室26总体上被限定在主活塞16与次活塞18之间。次腔室28总体上被限定在次活塞18与壳体的由孔12形成的端壁30之间。

输入腔室24选择性地与踏板模拟器(未示出)处于流体连通，以模拟制动踏板上对车辆驾驶员的力反馈。输入活塞14的圆柱形外壁与唇缘密封件32以及一对密封件34和36相接合。密封件36与密封件34一起用作次密封结构，并且提供额外的泄漏保护层，使得流体不会从输入腔室24泄漏出制动踏板单元10。穿过输入活塞14的壁形成流体通路38(或多个通路)。如图1所示，当制动踏板单元10处于其闲置位置(驾驶员没有压下制动踏板)时，通路38位于唇缘密封件32与密封件36之间。在闲置位置时，通路38准许输入腔室24与流体储器(未示出)之间实现流体连通。应注意的是，在制动踏板单元10的闲置位置时，唇缘密封件32位于通路38的左侧，从而准许输入腔室24与流体储器之间实现流体连通。在制动踏板单元10的初始操作期间，如观察图1时，输入活塞14的足够向左移动将致使通路38移动经过唇缘密封件32，由此防止流体从输入腔室24流入储器中。输入活塞14的进一步向左移动将对输入腔室24加压，从而使流体流入踏板模拟器中。

在某些条件下，主腔室26和次腔室28各自与一对车轮制动器(未示出)处于流体连通，当在第一压力腔室26和第二压力腔室28内出现压力建立时，这些腔室向车轮制动器提供经加压流体。主活塞16的外壁与安装在壳体中所形成的凹槽中的唇缘密封件40和密封件42相接合。穿过主活塞16的壁形成流体通路44(或多个通路)。当主活塞16处于其闲置位置时，通路44位于唇缘密封件40与密封件42之间。应注意的是，在制动踏板单元10的闲置位置时，唇缘密封件40位于通路44的左侧，从而准许主腔室26与储器之间实现流体连通。次活塞18的外壁与安装在壳体中所形成的凹槽中的唇缘密封件46和密封件48相接合。穿过次活塞18的壁形成流体通路50(或多个通路)。当次活塞18处于其闲置位置时，通路50位于唇缘密封件46与密封件48之间。应注意的是，在制动踏板单元10的闲置位置时，唇缘密封件50位于通路50的左侧，从而准许次腔室28与流体储器之间实现流体连通。

制动踏板单元10包括通常设置在输入活塞14与主活塞16之间的输入弹簧组件52。主弹簧组件54设置在主活塞16与次活塞18之间。次弹簧组件56设置在次活塞18与壳体的底壁之间。输入弹簧组件52、主弹簧组件54和次弹簧组件56用作笼式弹簧组件，以使活塞14、16和18彼此背离地偏置，并且起作用来将活塞14、16和18适当地定位在制动踏板单元10的壳体内。笼式弹簧组件包括限制和限定笼式弹簧组件的长度的结构，从而将活塞相对于彼此以某一预定距离定位。弹簧预载荷可能存在于笼式弹簧组件的弹簧构件中，使得需要初始力来压缩笼式弹簧组件的弹簧构件。制动踏板单元10进一步包括复位弹簧58，如观察图1时，该复位弹簧使输入活塞14沿向右方向偏置。应注意的是，在制动踏板单元10的闲置位置时，笼式次弹簧组件56在杆柱64的扩大头部部分62与保持架66之间设置有间隙90。

在制动踏板单元10的闲置位置时，全部三个腔室24、26和28经由相应的通路38、44和50与流体储器处于流体连通。在制动踏板单元10的操作期间，驾驶员压下制动踏板，从而致使输入活塞14向左移动。来自输入腔室24的流体被泄放到流体储器，直到通路38滑移经过唇缘密封件32为止。输入活塞14的进一步向左移动致使输入压力腔室24内的压力增大，从而引起踏板模拟器的致动。应注意的是，在输入活塞14移动时，由于相应通路38、44和50滑移经过相应唇缘密封件32、40和46，因此同时切断从全部三个压力腔室24、26和28到储器的流体。在正常制动条件下，防止来自主腔室26和次腔室28的压力使任何流体流动到车轮制动器，从而液压锁定主腔室26和次腔室28，并防止主活塞16和次活塞18的进一步移动。相反，利用另一种经加压流体源来提供受控的流体压力以致动车轮制动器。然而，在制动系统的某些故障条件下，制动踏板单元10可以用于通过准许来自主腔室26和次腔室28的流体被引导至车轮制动器来向车轮制动器提供经加压流体。

尽管制动踏板单元10的设计适当地起作用，但是驾驶员需要相对大的初始力来致动制动踏板单元。首先必需要克服来自弹簧装置的和密封件摩擦的大的力。这可能给驾驶员带来不希望的踏板感觉特性。尽管制动踏板单元10可以适用于卡车或较大的车辆，但是对于较小的乘用车辆可能是不希望的。

发明内容

本发明涉及一种主缸或制动踏板单元，所述主缸或制动踏板单元连接至制动踏板并且与流体储器处于选择性流体连通。所述踏板单元包括壳体，所述壳体限定形成于其中的孔。输入活塞能够滑动地设置在所述孔中。所述输入活塞连接至所述制动踏板，使得所述制动踏板的接合导致所述输入活塞在所述制动踏板单元的所述壳体的所述孔内移动。所述制动踏板单元被限定成当所述制动踏板未接合导致所述输入活塞移动时处于闲置位置。主活塞能够滑动地设置在所述孔中，以对主腔室进行加压。主通路准许所述主腔室与所述储器之间实现流体连通，其中当所述制动踏板单元处于所述闲置位置时，穿过所述主通路的流体流被阻塞。次活塞能够滑动地设置在所述孔中，以对次腔室进行加压。次通路准许所述次腔室与所述储器之间实现流体连通，其中当所述制动踏板单元处于所述闲置位置时，穿过所述次通路的流体流被阻塞。

当根据附图阅读时，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清楚。

附图说明

图1是现有技术制动踏板单元的示意图。

图2是根据本发明的制动系统的实施例的示意图。

图3是图2的制动系统的制动踏板单元的示意性截面图。

图4是图2的制动系统的踏板模拟器的示意性截面图。

图5是图2的制动系统的柱塞组件的示意性截面图。

图6是图1和图5的制动踏板单元在其操作期间的踏板力与踏板行程的关系的图形表示。

具体实施方式

现在参照附图，图2示意性地展示了车辆制动系统(总体上用100指示)的实施例。制动系统100是液压助力制动系统，其中助力流体压力被利用来向制动系统100施加制动力。制动系统100可以适合地用在地面车辆上，比如具有四个车轮以及与每个车轮相关联的车轮制动器的机动车辆上。此外，制动系统100可以设有其他制动功能、比如防抱死制动(ABS)和其他防滑控制特征，以有效地制动车辆，如下文讨论的。制动系统100的部件可以被容纳在一个或多个块体或壳体中。块体或壳体可以由比如铝等固体材料制成，该固体材料已经被钻孔、机加工或以其他方式形成以容纳各种部件。流体导管也可以形成在块体或壳体中。

在制动系统100的所展示的实施例中，存在四个车轮制动器120a、120b、120c和120d。车轮制动器120a、120b、120c和120d可以具有通过施加经加压制动流体而操作的任何适合的车轮制动结构。车轮制动器120a、120b、120c和120d可以包括例如制动钳，该制动钳安装在车辆上以接合随车辆车轮旋转的摩擦元件(比如，制动盘)以实现对相关联车辆车轮的制动。车轮制动器120a、120b、120c和120d可以与安装有制动系统100的车辆的前车轮和后车轮的任何组合相关联。例如，制动系统100可以被配置为竖向对分式系统，使得前压力回路与向车轮制动器120a和120b提供流体相关联，而后压力回路与向车轮制动器120c和120d提供流体相关联。在该示例中，车轮制动器120a可以与安装有制动系统100的车辆的左前车轮相关联，并且车轮制动器120b可以与右前车轮相关联。车轮制动器120c可以与左后车轮相关联，并且车轮制动器120d可以与右后车轮相关联。替代性地，制动系统10可以被配置为沿对角线对分式制动系统，使得车轮制动器120a和120d与车辆的相对拐角处的车轮相关联，而车轮制动器120b和12c与车辆的其他相对拐角相关联。

制动系统100一般包括制动踏板单元(总体上用130指示)、踏板模拟器(总体上用132指示)、柱塞组件(总体上用134指示)、以及流体储器136。储器136储存并容装用于制动系统100的液压流体。储器136内的流体优选地被保持在大气压或大约大气压下，但是如果希望的话可以将该流体在其他压力下储存。示意性地示出了储器136，该储器具有三个罐或区段和与其连接的三个流体导管管线。这些区段可以由储器136内的若干个内壁分开，并且被设置成在区段之一由于经由连接至储器136的三个管线之一泄漏而耗尽的情况下防止储器136完全排空。替代性地，储器136可以包括多个单独的壳体。储器136可以包括用于检测储器136的一个或多个区段的流体液位的流体液位传感器138。

如下文将更详细讨论的，制动系统100的柱塞组件134用作压力源以在典型的或正常制动施加期间对车轮制动器120a、120b、120c和120d提供期望的压力水平。在施加制动之后，来自车轮制动器120a、120b、120c和120d的流体可以返回至柱塞组件134并且/或者转向至储器136。在优选的实施例中，柱塞组件134是双作用柱塞组件，使得其被配置成当柱塞组件134的活塞向后和向前完成冲程时都对制动系统100提供助力压力，如下文将更详细描述的。

制动系统100进一步包括电子控制单元或ECU 140。ECU 140可以包括微处理器和其他电气电路系统。ECU 140接收各种信号、对信号加以处理并响应于所接收的信号来控制制动系统100的各个电气部件的操作。ECU 140可以连接至各种传感器，比如储器流体液位传感器138、压力传感器、行程传感器、开关、车轮速度传感器和转向角度传感器。ECU 140还可以连接至外部模块(未示出)，以接收与车辆的横摆角速度、侧向加速度、纵向加速度有关的信息，比如用于在车辆稳定性操作期间控制制动系统100。另外，ECU 140可以连接至仪表板，以收集和提供与警告指示器(比如，ABS警告灯、制动流体液位警告灯、和牵引力控制/车辆稳定性控制指示灯)有关的信息。

制动系统100进一步包括第一隔离阀150和第二隔离阀152。隔离阀150和152可以是螺线管致动的三通阀。隔离阀150和152一般可操作到两个位置，如图2示意性示出。第一隔离阀150和第二隔离阀152各自具有与输出导管154处于选择性流体连通的端口，该输出导管一般与柱塞组件134的输出端连通，如下文所讨论的。第一隔离阀150和第二隔离阀152还包括当第一隔离阀150和第二隔离阀152断电时分别与导管156和158处于流体连通的端口，导管156和158与制动踏板单元130连接，如图2所示。第一隔离阀150和第二隔离阀152进一步包括分别与导管160和162处于流体连通的端口，这些导管提供去往和来自车轮制动器120a、120b、120c和120d的流体。

在优选实施例中，第一隔离阀150和/或第二隔离阀152可以被机械地设计成使得当处于其断电位置时，流量被准许沿相反方向(从输出导管154分别流向导管156和158)流动，并且可以绕过阀150和152的常闭阀座。因此，虽然未将3通阀150和152示意性地示出为指示这种流体流动位置，但是应注意，该阀设计可以准许这样的流体流动。这可以有助于执行制动系统100的自诊断测试。

系统100进一步包括多个不同螺线管致动阀(滑移控制阀装置)，以准许以下受控制动操作：比如ABS、牵引力控制、车辆稳定性控制、动态后配比、再生制动复合、以及自主制动。第一组阀包括与导管160处于流体连通的第一施加阀170和第一倾泄阀172，以将从第一隔离阀150接收到的流体协作性地供应至前车轮制动器120a，并且将经加压流体从车轮制动器120a协作性地释放至与储器136处于流体连通的储器导管173。第二组阀包括与导管160处于流体连通的第二施加阀174和第二倾泄阀176，以将从第一隔离阀150接收到的流体协作性地供应至车轮制动器120b，并且将经加压流体从车轮制动器120b协作性地释放至储器导管173。第三组阀包括与导管162处于流体连通的第三施加阀178和第三倾泄阀180，以将从第二隔离阀152接收到的流体协作性地供应至车轮制动器120c，并且将经加压流体从车轮制动器120c协作性地释放至储器导管173。第四组阀包括与导管162处于流体连通的第四施加阀182和第四倾泄阀184，以将从第二隔离阀152接收到的流体协作性地供应至车轮制动器120d，并且将经加压流体从车轮制动器120d协作性地释放至储器导管173。应注意的是，在正常制动事件中，流体流过断电的打开的施加阀170、174、178和182。另外，倾泄阀172、176、180和184优选地处于其断电关闭位置，以防止流体流动到储器136。

制动踏板单元130连接至制动踏板190，并且在车辆的驾驶员踩压制动踏板190时被驾驶员致动。制动传感器或开关192可以连接至ECU 140以提供指示制动踏板190被压下的信号。如下文将讨论的，制动踏板单元130可以用作经加压流体的备用源，以在制动系统100的某些故障状况下基本上代替来自柱塞组件134的经加压流体的正常供应源。这种情形称为人工促推事件。制动踏板单元130可以根据需要将经加压流体供应至导管156和158(导管156和158在正常制动施加期间在第一隔离阀150和第二隔离阀152处是常闭的)去往车轮制动器120a、120b、120c和120d。

如图3示意性地示出的，制动踏板单元130包括壳体，该壳体具有形成在其中的多台阶孔200，用于将各个圆柱形活塞和其他部件可滑动地接纳在其中。应注意的是，在图3中没有具体示意性地示出壳体，而是展示了孔200的壁。该壳体可以被形成为单一单元，或者包括联接在一起的两个或更多个单独形成的部分。输入活塞202、主活塞204和次活塞206可滑动地设置在孔200内。输入活塞202经由连杆臂208与制动踏板190相连。在某些条件下，输入活塞202、主活塞204和次活塞206的向左移动可以分别引起输入腔室210、主腔室212和次腔室214内的压力增大。制动踏板单元130的各个密封件以及壳体和活塞202、204和206的结构相应地限定了腔室210、212和214。例如，输入腔室210总体上被限定在输入活塞202与主活塞204之间。主腔室212总体上被限定在主活塞204与次活塞206之间。次腔室214总体上被限定在次活塞206与壳体的由孔200形成的端壁216之间。主活塞204和次活塞206限定了制动踏板单元130的一对输出活塞。主腔室212和次腔室214限定了制动踏板单元130的一对输出端。

输入腔室210经由导管218与踏板模拟器132处于流体连通，其原因将在下文解释。输入活塞202可滑动地设置在制动踏板单元130的壳体的孔200中。输入活塞202的圆柱形外壁219与安装在壳体中所形成的凹槽中的唇缘密封件220和密封件222相接合。穿过输入活塞202的壁形成流体通路224(或多个通路)。如图2和图3所示，当制动踏板单元130处于其闲置位置(驾驶员没有压下制动踏板190)时，通路224位于唇缘密封件220与密封件222之间。在闲置位置时，通路224准许输入腔室210与储器136之间经由导管226实现流体连通。

返回参照图1，制动系统100可以进一步包括可选的螺线管致动的模拟器测试阀227，可以在如图2所示的打开位置与用动力实现的关闭位置之间电子地控制该模拟器测试阀。在正常制动施加期间或对于人工促推模式，模拟器测试阀227不是必需的。模拟器测试阀227可以在各种测试模式期间被致动至关闭位置，以确定制动系统100的其他部件的正确操作。例如，模拟器测试阀227可以被致动至关闭位置，以防止经由导管226泄放到储器136，使得在制动踏板单元130中建立的压力可以用于监测流体流动，以确定是否可能发生穿过制动系统100的各个部件的密封件的泄漏。

在制动踏板单元130的初始操作期间，如观察图3时，输入活塞202的充分向左移动将导致通路224移动经过唇缘密封件220，从而防止流体从输入腔室210流入导管226中并流入储器136中。输入活塞202的进一步向左移动对输入腔室210加压，从而使流体经由导管218流入踏板模拟器132中。随着流体被转向到踏板模拟器132中，踏板模拟器132被致动以经由制动踏板190对车辆的驾驶员提供反馈力，该反馈力模拟例如在常规真空辅助液压制动系统中驾驶员在制动踏板190处感受到的力。

现在参照图4，踏板模拟器132的实施例包括限定孔230的壳体。杯形活塞232可滑动地设置在孔230中。活塞232通过密封件234与孔230的壁密封地接合。压力腔室235由孔230和活塞232限定。压力腔室235经由导管218与制动踏板单元130的输入腔室210处于流体连通。踏板模拟器132可以包括第一弹簧236和第二弹簧238，该第二弹簧与第一弹簧236相比具有相对低的弹簧刚度。在所示的示例中，第二弹簧238具有约3N的预载荷值。管状保持架240设置在第一弹簧236与第二弹簧238之间，使得第一弹簧和第二弹簧经由保持架240而彼此作用。踏板模拟器132可以进一步包括弹簧垫圈组件242。弹簧垫圈组件242可以包括具有相对高的弹簧刚度的一个或多个锥形垫圈弹簧。当然，弹簧垫圈组件242可以包括任何合适类型的弹簧设计，比如波形弹簧、贝氏垫圈或(多个)弹性体垫。在所示的实施例中，弹簧垫圈组件242包括一对锥形垫圈243和244。在第一弹簧236充分压缩并且保持架240移动了足够的距离以关闭间隙之后，保持架240的右端将开始压缩锥形弹簧垫圈组件242，同时压缩弹簧236和238。这种布置有助于引起非线性渐变弹簧刚度特性，以获得对驾驶员的期望力反馈。

如上文所讨论的，踏板模拟器132的模拟压力腔室235与导管218处于流体连通，该导管与制动踏板单元130的输入腔室210处于流体连通。如图2所示，螺线管致动的模拟器阀246被定位在导管218内，用于选择性地防止流体从输入腔室210流动到模拟压力腔室235，比如在制动踏板单元130被用于对车轮制动器120a、120b、120c和120d提供经加压流体源的故障状况期间。

制动系统100可以进一步包括止回阀247，该止回阀与导管118中的限流孔口248处于并联路径布置。止回阀247和限流孔口248可以一体地构建或形成在模拟器阀246中，或者可以与模拟器阀分开地形成。限流孔口248在驾驶员快速且有力地压下制动踏板190的尖峰施加期间提供阻尼。该阻尼提供力反馈，使得压下制动踏板190感觉更像传统的真空助力器，这可能是制动系统100的理想特性。通过大体上避免对于可由制动系统100传递的车辆减速而言太多的制动踏板行程，阻尼也可以在制动踏板行程与车辆减速之间提供更精确的关系。止回阀247提供了容易的流动路径，并且允许制动踏板190快速返回，这允许根据驾驶员的意图快速地降低相关的制动压力。

制动踏板单元130的主腔室212经由导管158与第二隔离阀152处于流体连通。主活塞204可滑动地设置在制动踏板单元130的壳体的孔200中。主活塞104的外壁249与安装在壳体中所形成的凹槽中的唇缘密封件250(主密封件)和密封件252相接合。穿过主活塞204的壁形成一个或多个通路254。与输入活塞202的布置不同，当制动踏板单元130处于其闲置位置(驾驶员未踩压制动踏板190)时，通路254恰好在唇缘密封件250的左侧。如图3所示，通路254与唇缘密封件250间隔开大约相对小的距离D_P。该位置防止了主腔室212与储器136之间经由导管265实现流体连通。注意，关于输入活塞202，通路224与唇缘密封件220间隔开略微更大的距离D_I。应注意的是，图3的示意图未按比例绘制，并且尺寸是为了易于说明而示出的。

制动踏板单元130的次腔室214经由导管156与第一隔离阀150处于流体连通。现在参照图3，次活塞206可滑动地设置在制动踏板单元130的壳体的孔200中。次活塞206的外壁259与安装在壳体中所形成的凹槽中的唇缘密封件260(次密封件)和密封件262相接合。穿过次活塞206的壁形成一个或多个通路264。类似于主活塞204的布置，当制动踏板单元130处于其闲置位置(驾驶员未踩压制动踏板190)时，通路264恰好在唇缘密封件260的左侧。如图3所示，通路264与唇缘密封件260间隔开大约相对小的宽度D_S。该位置防止了次腔室214与储器136之间经由导管266实现流体连通。

唇缘密封件220、250和260可以具有任何适合的密封结构。唇缘密封件250和260可以被设计成使得当腔室212和214内的压力下降到低于大气压力(储器136内的压力)时，流体可以经由导管265和266沿离开储器136的方向分别流入主腔室212和次腔室214中。即使制动踏板单元130处于其闲置位置，这也可能发生。这可能是由车轮制动器中的轻微泄漏或流体体积变化引起的。

在替代性实施例中，类似于唇缘密封件220、250和/或260的唇缘密封件可以相应地安装在活塞202、204和/或206上。然后，类似于通路224、254和264的通路将形成在制动踏板单元的壳体中，并且与储器136处于流体连通。

必要时，主活塞204和次活塞206可以机械地相连而在其间具有有限的移动。主活塞204和次活塞206的机械连接防止主活塞204与次活塞206之间的大的间隙或距离。这通过防止在故障系统事件期间必须使主活塞204和次活塞206在不增大压力的情况下前进相对大的距离来防止踏板行程损失。例如，如果制动系统100处于人工促推模式并且在前回路中(比如在导管156中)相对于次活塞206(次腔室214)损失了流体压力，则次活塞206将由于主腔室212内的更大压力而沿向左方向被强制或偏置。如果主活塞204和次活塞206没有连接在一起，则次活塞206将自由地行进到其最左侧位置，如观察图3时，并且驾驶员将必须压下踏板190一段距离以补偿这种行程损失。然而，由于主活塞204和次活塞206连接在一起，因此防止了次活塞206的这种移动，并且在这种类型的故障中发生的行程损失相对较小。

可以使用主活塞204与次活塞206之间的任何适合的机械连接。例如，如图3示意性示出，次活塞206的右端包括向外延伸的凸缘270，该凸缘延伸到在主活塞204的内壁274中所形成的凹槽272中。凹槽272的宽度大于凸缘270的宽度，由此在主活塞204与次活塞206之间相对于彼此提供相对较小的行程量。

制动踏板单元130进一步包括复位弹簧286，如观察图3时，该复位弹簧使输入活塞202沿向右方向偏置。输入弹簧288围绕形成在输入活塞202中的轴向杆柱290设置，并且与垫圈292相接合，该垫圈与形成在主活塞212的右端中的肩部294直接接触。轴向杆柱290延伸到形成在主活塞212的右端中的孔296中。弹性体垫298设置在孔296中，并且当输入活塞210朝向主活塞212移动足够的距离时，弹性体垫将与形成在轴向杆柱290的末端处的扩大头部300相接合。杆柱290的头部300对弹性体垫298的压缩提供了期望的弹簧刚度特性。扩大头部300与垫圈292和肩部294间隔开某一间隙302。应注意的是，垫圈292实际上与肩部294相接合并且接触肩部，并且没有与肩部间隔开，如图3的示意图所示。为了清楚起见，示出了垫圈292与肩部294之间的示意性示出的非常小的间隙，以使这些线不会彼此重叠地绘制出。该示意图对于制动踏板单元130的实际上彼此接触但又被示出为彼此略微不接触的其他部件是正确的。

制动踏板单元2702进一步包括一般设置在次活塞206与主活塞204之间的主弹簧304。主弹簧304设置在孔274内并且与保持架306相接合，该保持架形成笼式弹簧组件构型，其中轴向杆柱308从主活塞204的孔274的底部延伸。保持架306被形成在轴向杆柱308的末端上的扩大头部310限制。

制动踏板单元2702进一步包括一般设置在次活塞206与孔200的底壁216之间的次弹簧312。次弹簧312设置在形成在次活塞206的左端中的孔314内，并且与保持架316相接合，该保持架形成笼式弹簧组件构型，其中轴向杆柱318从次活塞206的孔314的底部延伸。保持架316被形成在轴向杆柱318的末端上的扩大头部320限制。应注意的是，在闲置位置，扩大头部320接触保持架316的末端，使得它们之间基本上没有间隙。

如图2所示，制动系统100可以进一步包括与导管156处于流体连通的压力传感器330，用于检测制动踏板单元130的次压力腔室214内的压力并将指示压力的信号传输至ECU140。制动系统100进一步包括与输出导管154处于流体连通的压力传感器332，用于传输指示柱塞组件134的输出端处的压力的信号。ECU 140利用来自压力传感器330和332的信号在各种制动事件下致动制动系统100。

在制动系统100的优选实施例中，制动踏板单元130包括一对行程传感器340(一个冗余)，用于产生指示输入活塞202的行程长度和/或行程速率的信号并将这些信号提供到ECU 140。

现在参照图5，示意性地展示了柱塞组件134的放大视图。柱塞组件134包括具有在其中形成的多台阶孔400的壳体。应注意的是，在图5中没有具体示意性地示出壳体，而是展示了孔400的壁。孔400包括第一部分402和第二部分404。活塞406可滑动地设置在孔400内。活塞406包括扩大末端部分408，该扩大末端部分连接至直径较小的中央部分410。活塞406具有连接至滚珠丝杠机构(总体上用412指示)的第二端411。滚珠丝杠机构412被提供用于使活塞406沿着由孔400限定的轴线在壳体的孔400内沿向前方向(如观察图5时向左)和向后方向(如观察图5时向右)进行平移或线性运动。在所示的实施例中，滚珠丝杠机构412包括示意性地且总体上用414指示的电动马达，该电动马达电连接至ECU 140以对其进行致动。马达414可旋转地驱动丝杠轴416。马达414一般包括定子415和转子417。在图5所示的示意性实施例中，转子417和轴416一体地形成在一起。活塞406的第二端411包括螺纹孔420，并且用作滚珠丝杠机构412的从动螺母。滚珠丝杠机构412包括多个滚珠422，该多个滚珠被保持在丝杠轴416中形成的螺旋滚道423内和活塞406的螺纹孔420内，以减小摩擦。

虽然滚珠丝杠机构412是相对于柱塞组件134来示出和描述的，但是应理解的是，其他适合的机械线性致动器可以用于致使活塞406移动。还应理解的是，虽然活塞406用作滚珠丝杠机构412的螺母，但是活塞406可以被配置用作滚珠丝杠机构412的丝杠轴。当然，在这种情况下，丝杠轴416被配置成用作在其中形成有内部螺旋滚道的螺母。

活塞406可以包括与在柱塞组件134的壳体中形成的协作结构相接合的结构，以防止活塞406在丝杠轴416围绕活塞406旋转时旋转。例如，活塞206可以包括向外延伸的花键或接片426(参见图5)，这些花键或接片设置在柱塞组件134的壳体中所形成的纵向延伸的凹槽428内，使得这些接片426在活塞406在孔400中行进时在凹槽428内滑动。

如下文将所讨论的，柱塞组件134优选地被配置成在活塞406沿向前或向后方向移动时对输出导管154提供压力。柱塞组件134包括安装在活塞406的扩大末端部分408上的密封件430。当活塞406在孔400内移动时，密封件430与孔400的第一部分402的圆柱形内表面可滑动地接合。密封件434和密封件436安装在孔400的第二部分404中所形成的凹槽中。密封件434和436与活塞406的中央部分410的圆柱形外表面可滑动地接合。第一压力腔室440总体上由孔400的第一部分402、活塞406的扩大末端部分408、以及密封件430限定。总体上位于活塞406的扩大末端部分408后方的环形第二压力腔室442总体上由孔400的第一部分402和第二部分404、密封件430和434、以及活塞406的中央部分410限定。密封件430、434和436可以具有任何适合的密封结构。

虽然柱塞组件134可以被配置成任何适合的大小和布置，但是在一个实施例中，第一压力腔室440的有效液压面积大于环形第二压力腔室442的有效液压面积。第一压力腔室440总体上具有与活塞406的中央部分410的直径(密封件434的内直径)相对应的有效液压面积，因为在活塞406沿向前方向前进时，流体被转向穿过输出导管154以及导管443和454。第二压力腔室442总体上具有与孔400的第一部分402的直径减去活塞406的中央部分410的直径相对应的有效液压面积。一般地，如果环形区域小于中央部分410的直径，则这种构型提供了在活塞406向后移动的后冲程中，马达414需要较少的力矩(或动力)来维持与在其向前冲程中相同的压力。除了使用较少的动力之外，马达414还可以在活塞406的向后冲程期间产生较少的热量。在期望高制动压力的情况下，柱塞组件134可以从向前冲程操作到向后冲程。因此，尽管在大多数制动应用中使用向前冲程，但可以利用向后压力冲程。另外，在驾驶员长持续时间地踩压踏板190的情况下，可以通过将第一柱塞阀450和第二柱塞阀452(如下文将讨论的)控制到关闭位置来操作制动系统10，以维持制动压力(而不是连续地给柱塞组件134通电)，然后关闭马达或柱塞组件134。

柱塞组件134优选地包括传感器(如418示意性所示)以间接检测活塞406在孔400内的位置。传感器418与ECU 140通信。在一个实施例中，传感器418检测转子417的旋转位置，该转子可以具有嵌入其中的金属元件或磁性元件。由于转子417与轴416一体地形成，因此轴416的旋转位置对应于活塞406的线性位置。因此，可以通过经由传感器418感测转子417的旋转位置来确定活塞406的位置。

柱塞组件134的活塞406包括在其中形成的通路444。通路444限定延伸穿过活塞406的圆柱形外壁的第一端口446、并且与次腔室442处于流体连通。通路444还限定延伸穿过活塞406的圆柱形外壁的第二端口448并且与位于密封件434与436之间的一部分孔400处于流体连通。第二端口448与导管449处于流体连通，该导管与储器136处于流体连通。当处于闲置位置(如图2和图5所示)时，压力腔室440和442经由导管449、454和443与储器136处于流体连通。这帮助确保适当释放柱塞组件34的输出端处的和压力腔室440和442本身内的压力。在活塞406从其闲置位置初始向前移动之后，端口448移动经过唇缘密封件434，由此断开压力腔室440和442与储器136的流体连通，由此准许随着活塞406进一步移动而使压力腔室440和442建立压力。

返回参照图2，制动系统100进一步包括第一柱塞阀450和第二柱塞阀452。第一柱塞阀450优选地是常闭的螺线管致动阀。因此，在未通电的状态下，第一柱塞阀450处于关闭位置，如图2所示。第二柱塞阀452优选地是常开的螺线管致动阀。因此，在未通电的状态下，第二柱塞阀452处于打开位置，如图2所示。可以在第二柱塞阀452内布置止回阀，使得当第二柱塞阀452处于其关闭位置时，流体仍可以沿从第一输出导管454(从柱塞组件134的第一压力腔室440)到输出导管154的方向流过第二柱塞阀452，从而通向隔离阀150和152。应注意的是，在柱塞组件134的活塞406的向后冲程期间，可以在第二压力腔室442内产生压力以输出到输出导管154中。制动系统100进一步包括止回阀451，该止回阀比如在活塞406的向后压力产生冲程期间准许流体沿离开导管449(离开储器136)的方向流动到导管454并流入柱塞组件134的第一压力腔室440中。

总体上，第一柱塞阀450和第二柱塞阀452被控制用于准许柱塞组件134的输出端处的流体流动并且准许在需要时通过柱塞组件134泄放至储器136。例如，第一柱塞阀450优选地在正常制动事件期间被通电至其打开位置。另外，优选的是，第一柱塞阀450和第二柱塞阀452均保持打开(这可以减少操作期间的噪声)。优选地，第一柱塞阀450几乎始终在发动机运行时在点火循环期间被通电。当然，第一柱塞阀450和第二柱塞阀452可以有目的地操作到它们的关闭位置，比如在柱塞组件134的向后压力产生冲程期间或在坡道防滑制动操作期间。当柱塞组件134的活塞406在其向前冲程中操作来将流量最大化时，第一柱塞阀450和第二柱塞阀452优选地处于其打开位置。当驾驶员释放制动踏板190时，第一柱塞阀450和第二柱塞阀452优选地保持其打开位置。然而，在某些情况下，比如在滑移控制期间以及在受控的低压力期间驾驶员用力推动制动踏板190然后驾驶员对制动踏板190释放一半，可能期望将第一柱塞阀450和第二柱塞阀452操作到其关闭位置。应注意的是，流体可以流过关闭的第二柱塞阀452内的止回阀、以及从储器136穿过止回阀451，这取决于柱塞组件134的活塞406的行进方向以及第一柱塞阀450和第二柱塞阀452的状态。

可能期望的是，第一柱塞阀450在处于其打开位置时被配置成具有穿其而过的相对大的孔口。第一柱塞阀450的相对大的孔口有助于提供穿其而过的简单流动路径。第二柱塞阀452在其打开位置时可以设置有与第一柱塞阀450相比小得多的孔口。这样做的一个原因是帮助防止柱塞组件134的活塞406在由于流体穿过第一输出导管454冲到柱塞组件134的第一压力腔室440中导致的故障事件中被快速反向驱动，由此防止损坏柱塞组件134。由于流体在其流过该相对小的孔口时受到限制，因此由于一些能量被转换成热量，会发生耗散。因此，孔口应具有足够小的大小以帮助在制动系统100故障时、比如像在去往马达414的电力被中断或失去并且输出导管154内的压力相对高时，防止柱塞组件134的活塞406突然灾难性地被反向驱动。柱塞组件134可以包括可选的弹簧构件、比如弹簧垫圈419，以辅助缓冲活塞406的此类快速向后反向驱动。弹簧垫圈419还可以辅助在活塞406接近闲置位置时在孔400内靠近其最缩回位置时缓冲该活塞以任何此类速度移动。应注意的是，尽管在电力故障期间隔离阀150和152可以穿梭到它们在图2所示的位置，但是弹簧垫圈419的存在使得隔离阀150和152能够用较小的螺线管来便宜地制造，其中这些隔离阀可以液压锁定并且不能穿梭，从而允许活塞406快速向后反向驱动。弹簧垫圈419还可以用作停放元件，使得活塞406可以在返回冲程上轻轻地撞击弹簧垫圈419，以确定其归位、开始或闲置位置。当通过撞击弹簧垫圈419检测到活塞406已经停止移动时，可以确定归位位置。

第一柱塞阀450和第二柱塞阀452在正常制动操作期间(在第一柱塞阀450通电的情况下)在柱塞组件134的压力腔室440与442之间提供开放的并联路径。虽然单一开放路径可能足够，但是具有第一柱塞阀450和第二柱塞阀452两者的优点在于，第一柱塞阀450可以提供穿过其相对大的孔口的容易流动路径，而第二柱塞阀452可以在某些故障条件期间(当第一柱塞阀450断电至其关闭位置时)提供限流孔口路径。应注意的是，具有相对大的孔口的单个常开阀可能足以代替两个柱塞阀450和452，但是，单个阀可能需要相对大的螺线管，并且在断电期间，单个阀可能关闭，从而可能导致锁定隔离阀150和152。

现在将描述制动系统100的操作。应注意的是，术语“正常制动”或“正常制动施加”一般是指其中制动系统100的所有部件均正常工作的制动事件。另外，在正常制动事件下，制动系统100不会遭受任何有害的泄漏，这可能会阻碍制动系统100的正常操作。图2和图3展示了处于其闲置位置的制动系统100和制动踏板单元130。在这种条件下，驾驶员没有压下制动踏板190。在非自主制动事件中，车辆的驾驶员压下制动踏板190，以表明其意图为致动制动系统100以使车辆减速。ECU 140通过来自行程传感器340的信号以及还通过来自压力传感器330的信号检测该制动事件。

在正常制动施加制动操作期间，由制动踏板190的压下产生的来自制动踏板单元130的经加压流体流被转向到踏板模拟器132中。当输入活塞202经由制动踏板190移动时，模拟阀246被致动或通电以使流体从制动踏板单元130的输入腔室210转向穿过模拟阀246。应注意的是，一旦输入活塞202中的通路224移动经过密封件220，流体从输入腔室210到储器136的流动就被阻断。当输入活塞202在输入腔室210内产生流体压力时，经加压流体被转向到踏板模拟器132的压力腔室235中。踏板模拟器132的压力腔室235内压力的建立使活塞232抵抗弹簧236和238的偏置而移动。当驾驶员经由制动踏板190感受到驾驶员脚上的阻力时，弹簧236和238的压缩对车辆驾驶员提供力反馈。

在正常制动施加的持续时间期间，模拟阀246保持打开，优选地处于其通电状态。优选地，模拟阀246在整个点火循环的持续时间内被通电。另外，在正常助力施加制动操作期间，隔离阀150和152被通电至第二位置，以防止流体分别从导管156和158流过隔离阀150和152。在一个实施例中，隔离阀150和152在整个点火循环的持续时间期间、比如在发动机运转时都被通电，而不是被通电和断电。这种持续通电有助于使噪声最小化。

应注意的是，主活塞204和次活塞206分别由于其通路254和264被定位成超过唇缘密封件250和260而不与储器136处于流体连通(与图1所示的现有技术制动踏板单元10不同)。防止流体流过隔离阀152和150液压地锁定了主腔室212和次腔室214，从而防止主活塞204和次活塞206进一步移动。因此，不需要制动踏板190的进一步初始移动来关闭这些腔室，而现有技术制动踏板10则需要。

通常期望在正常制动模式期间维持隔离阀150和152被通电，以确保使流体在必要时穿过柱塞组件134泄放至储器136。如图5所示，柱塞组件134的活塞406包括形成在其中以准许这种泄放的通路444。然而，在隔离阀150和152无法通电(比如电气故障或ECU 140故障)的故障状况期间，来自车轮制动器120a、120b、120c和120d的流体仍然可以在次腔室214和主腔室212内的压力超过预定压力水平时经由导管156和158以及通过制动踏板单元134泄放。在一个实施例中，预定压力水平为约0.65巴，这足以使主活塞204和次活塞206朝右侧方向移动，使得通路254和264分别在唇缘密封件250和260的右侧。在该位置时，流体可以经由导管265和266分别从主腔室212和次腔室214流入储器136中。超过预定压力水平(例如0.65巴)的要求一般仅在某些故障状况期间才需要。在其中驾驶员没有向制动踏板190施加压力的故障条件期间，这种轻微的压力(例如约0.65巴)可能导致车轮制动器120a、120b、120c和120d中的一个或多个车轮制动器发生轻微的制动，直到制动流体由于对其加热而增大的体积可以抵消压力增大，从而将主活塞204和次活塞206移动到准许通过制动踏板单元130泄放的位置。已经发现，这种较小的制动施加和加热不会在车轮制动器处引起过度的制动衰减问题。

在正常制动施加期间，在踏板模拟器132通过制动踏板190的压下而被致动时，ECU140操作制动系统100以提供对车轮制动器120a、120b、120c和120d的致动。ECU 140基于来自行程传感器340的对应于驾驶员意图的信息来致动和调节柱塞组件134，以便对车轮制动器120a、120b、120c和120d提供压力。与驾驶员的意图相关，柱塞组件134被操作以对车轮制动器120a、120b、120c和120d提供期望的压力水平。ECU 140还可以使用来自一般位于柱塞组件134的输出端处的压力传感器332的信息来调节柱塞组件134的马达414，以在输出导管54内获得期望的压力水平。

为了操作柱塞组件134，ECU 140致动马达414以使丝杠轴416沿第一旋转方向旋转。丝杠轴416沿第一旋转方向旋转使活塞406沿向前方向(如观察图2和图5时向左)前进。活塞406的移动致使第一压力腔室440中的压力增大，并且流体从第一压力腔室440流出并进入导管454中。流体可以经由打开的第一柱塞阀450和第二柱塞阀452流入输出导管154中。应注意的是，随着活塞406沿向前方向前进，流体被准许经由导管443流入第二压力腔室442中。来自输出导管154的经加压流体穿过隔离阀150和152分别被引导到导管160和162中。来自导管160和162的经加压流体可以穿过打开的施加阀170、174、178和182被引导到车轮制动器120a、120b、120c和120d，而倾泄阀172、176、180和184保持关闭。应注意的是，第一柱塞阀450在正常制动事件期间被通电至其打开位置，使得第一柱塞阀450和第二柱塞阀452两者均打开。柱塞阀450可以在整个点火循环的持续时间内通电。

当驾驶员抬起或释放制动踏板190时，ECU 140可以操作马达414以使丝杠轴416沿第二旋转方向旋转，从而使活塞406缩回，从而使流体从车轮制动器120a、120b、120c和120d排出。活塞406缩回的速度和距离是基于驾驶员在传感器418的配合下释放制动踏板190的要求。当然，如果驾驶员快速释放制动踏板190，则可以操作柱塞组件134以避免这种瞬时压力下降。在某些条件下，比如在非助力滑移控制事件中，来自车轮制动器120a、120b、120c和120d的经加压流体可以辅助反向驱动滚珠丝杠机构412，从而使活塞406朝其闲置位置返回。应注意的是，当驾驶员释放制动踏板190时，第一柱塞阀450和第二柱塞阀452在非滑移控制事件期间优选地保持其打开位置。

在制动事件期间，ECU 140还可以选择性地分别致动施加阀170、174、178和182以及倾泄阀172、176、180和184，以对车轮制动器120a、120b、120c和120d提供期望的压力水平。车轮制动器120a、120b、120c和120d的这种选择性致动甚至可能与如由行程传感器340感测到的驾驶员的意图冲突。例如，ECU 140可以通过柱塞组件134的一般操作连同选择性致动施加阀170、174、178和182以及倾泄阀172、176、180和184，在ABS、DRP、TC、VSC、再生制动、和/或自主制动事件期间控制制动系统100。在某些驾驶条件下，ECU 140与动力传动系控制模块(未示出)和车辆的其他额外的制动控制器通信，以在这些高级制动控制方案(例如，防抱死制动(AB)、牵引力控制(TC)、车辆稳定性控制(VSC)、以及再生制动复合等等)期间提供协调制动。

在比如相对较大的制动压力需求或延长的滑移控制事件等一些情形下，柱塞组件134的活塞406可以在壳体的孔400内完成其整个冲程长度，并且仍期望额外的助力压力被传递至车轮制动器120a、120b、120c、和120d。柱塞组件134是双作用柱塞组件，使得其被配置用于在活塞406向后(向右)或沿相反方向完成冲程时还对输出导管154提供助力压力。这优于常规柱塞组件的优点是：首先需要将其活塞带回其闲置或缩回位置，然后活塞可以再次前进以在单一压力腔室内产生压力。例如，如果活塞406完成其整个冲程，并且仍期望额外的助力压力，则将第二柱塞阀452通电至其止回阀关闭位置。第一柱塞阀450被断电至其关闭位置。ECU 140将马达414沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向致动，以使丝杠轴416沿第二旋转方向旋转。丝杠轴416沿第二旋转方向旋转致使活塞406沿向后方向(如观察图2和图5时向右)缩回或移动。活塞406的移动致使第二压力腔室442中的压力增大，并且流体从第二压力腔室442流出并进入导管443和输出导管154中。来自输出导管154的经加压流体穿过隔离阀150和152被引导到导管160和162中。来自导管160和162的经加压流体可以穿过打开的施加阀170、174、178和182被引导到车轮制动器120a、120b、120c和120d，而倾泄阀172、176、180和184保持关闭。

以与在活塞406的向前冲程期间相似的方式，ECU 140还可以选择性地致动施加阀170、174、178和182以及倾泄阀172、176、180和184以分别对车轮制动器120a、120b、120c和120d提供期望的压力水平。当在柱塞组件134的经加压向后冲程期间驾驶员完全抬起或释放制动踏板190时，第一柱塞阀450和第二柱塞阀452优选地被操作至其打开位置(如上文所论述的)，但是使阀450和452中的仅一个阀打开一般就足够了。应注意的是，当从滑移控制事件过渡离开时，理想情况是使活塞406的位置和柱塞组件134内的被移位体积几乎与车轮制动器120a、120b、120c、和120d内的给定压力和流体体积确切关联。然而，当相关性不确切时，流体可以从储器136经由止回阀451被抽入柱塞组件134的腔室440中。为了使柱塞组件134泄放，流体可以通过端口448流动到储器136。

在制动系统100的多个部分断电的情况下，提供人工促推或人工施加，以使得由驾驶员经由制动踏板190操作的制动踏板单元130可以将相对高的压力流体供应给主输出导管158和次输出导管156。因此，术语“人工促推”或“人工促推事件或模式”是指这样的情形，其中压下制动踏板190以致动制动踏板单元130，并且制动系统100的至少一部分不正确操作，或者在制动系统100内发生了有害的泄漏。应注意的是，在人工促推事件期间，踏板模拟器132未如正常预期那样被利用。

在电气故障期间，柱塞组件134的马达2414可能停止操作，由此不能从柱塞组件134产生经加压的液压制动流体到达输出导管154。在电气故障期间，ECU 140也可能无法操作，并且可能无法致动柱塞组件134或制动系统100的螺线管阀。在该情形下，隔离阀150和152在其准许流体从导管156和158流动到车轮制动器120a、120b、120c、和120d的位置中穿梭(或保持)。踏板模拟器阀246将穿梭(或保持)到其断电关闭位置，以防止流体从输入腔室210流出到踏板模拟器132。去往踏板模拟器132的导管218的关闭将有助于使输入腔室210液压锁定。在人工促推施加期间，当驾驶员继续踩压制动踏板190时，输入活塞202、主活塞204和次活塞206将向左前进，如观察图2和图3时。该前进将导致通路224移动经过密封件220，以防止流体从流体腔室210流动到储器136。流体从主腔室212和次腔室214分别流入导管158和156中，以致动车轮制动器120a、120b、120c和120d。

现在返回参照图3，制动踏板单元130包括各种特征，这些特征比图1的现有技术制动踏板单元10具有优势。一个优势是与致动制动踏板单元10相比，致动制动踏板单元130所需的力更小。制动踏板单元10中包括弹簧，这些弹簧与制动踏板单元130相比具有更高的预载荷力值。更高的弹簧预载荷值对于制动踏板单元10的正确操作是必需的。已知制动踏板单元10的复位弹簧58具有约40N(牛顿)的预载荷力值。输入弹簧组件52、主弹簧组件54和次弹簧组件56的预载荷力值分别为100N、75N和50N。然而，对于制动踏板单元130的优选实施例，复位弹簧286具有约45N的预载荷力值，并且输入弹簧288、主弹簧304和次弹簧312的预载荷力值分别为约5N、80N和55N。预载荷值一般指示作用在弹簧上以发起弹簧开始偏转所需的力。应当理解，这些值指示制动踏板单元130的期望实施例的仅一些示例，并且不被认为限制本文所公开的本发明。还应注意的是，制动踏板单元10和130的每个密封件一般提供需要克服的约7N的标称摩擦力。

由于与制动踏板单元10相比，关于与储器136切断，制动踏板单元130的主活塞204和次活塞206不需要移动到泄放位置，因此该设计能够实现降低驾驶员作用在制动踏板190上以发起移动所需的力。

由于在制动踏板单元10和130的各个部件的制造和组装中的叠加公差，期望在一些部件之间设计间隙，同时在其他部件之间提供接触或不提供间隙，以使活塞在制动踏板单元10和130的孔内适当地对准。提供间隙和接触的设计方面还可以帮助确定制动踏板单元10和130内的预载荷弹簧力。例如，从制动踏板单元130的设计中消除间隙90(在图1的制动踏板单元10中示出)有助于确保主活塞204和次活塞206的通路254和264的对准。由于在制动踏板单元130中消除了间隙90，因此当在制动踏板单元130的壳体内组装其部件和弹簧时，可能期望包括间隙302(如上所述)以补偿任何制造公差。在设计制动踏板单元130时，典型地首先确定期望的弹簧力和密封件摩擦，然后可以适当地计算期望间隙的位置和间距。由于间隙302与具有最小预载荷力(5N)的弹簧288相关联，因此在制动踏板单元130的初始致动期间该弹簧288的压缩有利地是相对低的。

当制动踏板单元10的全部三个活塞(输入活塞14、主活塞16和次活塞18)向左移动时(如观察图1时)，全部三个活塞一般都同时与储器切断。相反，仅制动踏板单元130的输入活塞202需要初始移动以与储液器136切断。与制动踏板单元10相比，制动踏板单元130的主活塞204和次活塞206的移动的消除减小了驾驶员在制动踏板单元130的初始操作期间所需的力。

制动踏板单元130和10之间的另一差异是制动踏板单元10包括邻近密封件34的冗余密封件36。冗余密封件36有助于防止发生少量流体泄漏出邻近输入活塞14的制动踏板单元10以及防止打开壳体的孔。由于从制动踏板单元130消除冗余密封件，因此可以在制动踏板单元130的壳体的孔200的末端处利用密封接口(未示出)来捕获绕过密封件222的任何流体。密封接口可以包括可选的海绵(未示出)，并且被保持架或盖件覆盖。尽管添加冗余密封件36可以帮助防止流体泄漏，但是添加冗余密封件36增加了密封件摩擦阻力，从而增大发起输入活塞14的移动所需的力。冗余密封件36的添加还需添加另外的弹簧力来克服该摩擦阻力，这进一步增大了发起输入活塞14的移动所需的力。

现在将描述比较现有技术制动踏板单元10与制动踏板单元130之间的差异如制动踏板的车辆的驾驶员所感觉到的一般较低的制动事件的操作。如从图6的曲线图将可以看出，与现有技术制动踏板单元10相比，制动踏板单元10和130之间的结构和操作差异(如上所述)一般使对制动踏板单元130提供的踏板力减小。

图6展示了制动踏板单元10和130的正常制动事件的低踏板行程施加和释放发生的图形表示。更具体地，该图形表示是踏板力与踏板行程的关系。踏板行程相应地直接与制动踏板单元10和130内的输入活塞14和202的行程相对应。如上所述，制动踏板190的移动经由制动踏板190的连杆臂208导致相应的输入活塞(14或202)移动。应注意的是，图6所表示的用于踏板行程施加和释放发生的数值数据与具有约3.8的踏板杠杠比的制动踏板结合使用。随着驾驶员操作制动踏板190，来自输入活塞的反作用力提供如驾驶员的脚所经历的反馈。虚线500与图3的制动踏板单元130和图4的踏板模拟器132的操作相关联。实线510与图1的现有技术制动踏板单元10和相应的踏板模拟器(比如类似于踏板模拟器132的踏板模拟器)相关联。图6提供了适当的图形表示，其突出了制动踏板单元10和130之间的差异。然而，应当理解，这些值出于说明的目的指示了制动踏板单元10和130的制动事件的仅一个示例，并且不应被认为是对本文所公开的本发明的限制。

现在参照与制动踏板单元130相关联的折线或虚线500，用近似竖直的路径500a指示的初始预载荷力输入一般对应于克服制动踏板单元130内的弹簧的各种预载荷要求以及克服由制动踏板单元130的各种密封件施加的各种摩擦力所需的力。对于图6所示的示例，克服这些力的力为约16.8N。这是通过以下方式得出的：将复位弹簧286的预载荷弹簧力45N加上输入弹簧288的预载荷弹簧力5N，加上输入活塞202的密封件220和22s各自的标称摩擦力约7N，然后除以约3.8的踏板杠杠比以获得约16.8N。

一旦克服了约16.8N的预载荷力，输入活塞202就开始朝向某个位置移动，以使通路224刚好移动经过唇缘密封件220，如倾斜路径500b所指示的。应注意的是，在路径500b期间，主活塞204和次活塞206并不移动(与制动踏板单元10不同)。沿着路径500b的逐渐上升一般归因于压缩复位弹簧286和输入弹簧288的弹簧刚度。关于图6的图形表示可以假定，全部弹簧具有相同的弹簧刚度，例如约2N/m。

一旦输入活塞202的通路224刚好移动经过唇缘密封件220，从而切断输入腔室210与储器136的流体连通，如在倾斜路径500b的末端处所指示的，则需要另外的力来克服踏板模拟器132的第一弹簧236和第二弹簧238的预载荷力，并且克服踏板模拟器132中的密封件的密封件摩擦。这由几乎竖直的路径500c表示。在另外的力(一般为约20N)足够大时，输入活塞202继续移动(压缩输入弹簧288并致动踏板模拟器132)，如倾斜路径500d所表示的，直到驾驶员停止对制动踏板190施加力为止，如图6中的这个示例所表示的。应注意的是，当驾驶员开始释放制动踏板190时，行程长度(约15mm)一般没有意义，并且该图形表示仅用于说明踏板行程施加相对较低的情况。在路径500d期间，踏板模拟器132被致动，并且其活塞232在其中移动，从而压缩第一弹簧236和第二弹簧238。路径500e、500f和500g表示驾驶员将制动踏板190释放回到闲置状态。路径500e的几乎竖直的下降表示输入活塞202和踏板模拟器132的方向变化和相关联的密封件摩擦变化。

现在参照与现有技术制动踏板单元10相关联的实线510，用近似竖直的路径510a指示的初始预载荷力输入一般对应于克服制动踏板单元10内的弹簧的各种预载荷要求以及克服由制动踏板单元10的各种密封件施加的各种摩擦力所需的力。与制动踏板单元130相比，需要更大的力，这是因为现在必须将全部三个活塞(输入活塞14、主活塞16和次活塞18)都移动，直到它们相应的通路38、44和50分别被阻塞为止。对于图6所示的示例，克服这些力的力为约36.6N。这是通过以下方式得出的：将复位弹簧58的预载荷弹簧力40N加上次弹簧56的预载荷弹簧力50N，加上全部密封件32、24、26、40、42、46和48各自的标称摩擦力约7N，然后除以约3.8的踏板杠杠比以获得约36.6N。

一旦克服了约36.6N的预载荷力，全部三个活塞(输入活塞14、主活塞16和次活塞18)开始朝向它们相应的位置移动，从而切断与储器的流体连通。更具体地，通路38、44和50移动经过唇缘密封件32、40和46，如倾斜路径510b所指示的。沿着路径510b的逐渐上升一般归因于压缩复位弹簧58和次弹簧56的弹簧刚度。沿着路径510b的逐渐上升类似于路径500b。

一旦通路38、44和50移动经过唇缘密封件32、40和46，如在倾斜路径510b的末端处所指示的，则需要另外的力来克服踏板模拟器132的弹簧和制动踏板单元130的输入弹簧288的预载荷力(由几乎竖直的路径510c表示)。在另外的力(一般为约44N)足够大时，输入活塞14继续移动(压缩输入弹簧52并致动踏板模拟器)，如倾斜路径510d所表示的，直到驾驶员停止对制动踏板施加力为止。在路径510d期间，踏板模拟器被致动。

在释放时，路径510e和510f类似于路径500e和500f，直到踏板模拟器排空流体并且全部三个活塞(输入活塞14、主活塞16和次活塞18)开始它们的去往其闲置位置的向后移动至约5.7mm为止，如路径510g所表示的。三个活塞返回到其闲置位置的移动用路径510h指示，并且返回到闲置状态，用路径510i表示。

如从图6的曲线图可以看出，与制动踏板单元10相比，制动踏板单元10和130之间的差异一般使对制动踏板单元130提供的踏板力要求降低。制动踏板单元10的输入活塞弹簧52(100N预载荷)比制动踏板单元130的输入活塞弹簧288(5N预载荷)具有更大的预载荷值，因为在同时切断期间，在主活塞16和次活塞18的初始移动期间利用了弹簧52。关于制动踏板单元130，输入弹簧288并不用于移动主活塞204和次活塞206。输入弹簧288可以提供作用在主活塞204和次活塞206上的小得多的力，以防止由车辆的颠簸或运动引起的移动，这种移动会在制动踏板单元130的活塞的意外移动之后增加在下一次制动施加中的切断行进。

关于制动系统10的各种阀，本文(包括权利要求)中使用的术语“操作”或“在操作”(或“致动”、“移动”、“定位”)可以不一定是指对阀的螺线管通电，而是指将阀置于或准许阀处于期望的位置或阀状态。例如，可以通过简单地准许螺线管致动常开阀保持在其未通电的常开状态，来将该阀操作到打开位置。将该常开阀操作到关闭位置可以包括对螺线管通电以移动该阀的内部结构来阻塞或防止穿其而过的流体流。因此，术语“操作”不应被解释为意指将阀移动到不同位置，也不应意指始终对阀的相关螺线管通电。

已经在本发明的优选实施例中解释和展示了其原理和操作方式。然而，必须理解，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，以与具体解释和展示的方式不同的其他方式实践本发明。

Claims (18)

1.一种连接至制动踏板并且与流体储器处于选择性流体连通的制动踏板单元，所述制动踏板单元包括：

壳体，所述壳体限定形成于所述壳体中的孔；

输入活塞，所述输入活塞能够滑动地设置在所述孔中，其中所述输入活塞连接至所述制动踏板，使得所述制动踏板的接合导致所述输入活塞在所述制动踏板单元的所述壳体的所述孔内移动，并且其中所述制动踏板单元被限定成当所述制动踏板未接合导致所述输入活塞移动时处于闲置位置；

主活塞，所述主活塞能够滑动地设置在所述孔中，以对主腔室进行加压；

主通路，所述主通路准许所述主腔室与所述储器之间实现流体连通，其中当所述制动踏板单元处于所述闲置位置时，穿过所述主通路的流体流被阻塞；

次活塞，所述次活塞能够滑动地设置在所述孔中，以对次腔室进行加压；以及

次通路，所述次通路准许所述次腔室与所述储器之间实现流体连通，其中当所述制动踏板单元处于所述闲置位置时，穿过所述次通路的流体流被阻塞。

2.根据权利要求1所述的单元，其中，所述输入活塞的移动对与踏板模拟器处于选择性流体连通的输入腔室进行加压。

3.根据权利要求2所述的单元，进一步包括输入通路，当所述制动踏板单元处于所述闲置位置时，所述输入通路准许所述输入腔室与所述储器之间实现流体连通。

4.根据权利要求3所述的单元，其中，所述输入活塞预定行程长度的移动导致所述输入通路阻塞，从而切断与所述踏板模拟器的流体连通。

5.根据权利要求1所述的单元，其中，所述输入腔室总体上被限定在所述输入活塞与所述主活塞之间，并且其中，所述次腔室总体上被限定在所述主活塞与所述次活塞之间。

6.根据权利要求1所述的单元，其中，当所述制动踏板单元处于所述闲置位置时，穿过所述主通路的流体流被密封地接合在所述主活塞与所述壳体的所述孔之间的主密封件阻塞。

7.根据权利要求6所述的单元，其中，所述主密封件是唇缘密封件。

8.根据权利要求6所述的单元，其中，所述主密封件安装在所述壳体的所述孔中所形成的凹槽内，并且与所述主活塞的外壁密封地接合。

9.根据权利要求1所述的单元，其中，当所述制动踏板单元处于所述闲置位置时，穿过所述次通路的流体流被密封地接合在所述次活塞与所述壳体的所述孔之间的次密封件阻塞。

10.根据权利要求9所述的单元，其中，所述次密封件是唇缘密封件。

11.根据权利要求9所述的单元，其中，所述次密封件安装在所述壳体的所述孔中所形成的凹槽内，并且与所述次活塞的外壁密封地接合。

12.根据权利要求1所述的单元，其中，所述主通路形成为穿过所述主活塞，并且其中，所述次通路形成为穿过所述次活塞。

13.根据权利要求1所述的单元，其中，在压下所述制动踏板的正常制动事件期间，所述主活塞和所述次活塞的移动受到抑制。

14.根据权利要求13所述的单元，其中，在压下所述制动踏板的人工促推事件期间，准许所述主活塞和所述次活塞的移动。

15.根据权利要求14所述的单元，其中，在人工促推事件并释放所述制动踏板之后，在所述主腔室和所述次腔室中保持略高于大气压力的压力。

16.根据权利要求1所述的单元，其中，所述输入活塞和所述主活塞通过第一笼式弹簧组件而彼此分离，并且其中，所述主活塞和所述次活塞通过第二笼式弹簧组件而彼此分离。

17.根据权利要求16所述的单元，其中，所述第一笼式弹簧组件的预载荷力小于所述第二弹簧组件的预载荷力。

18.根据权利要求17所述的单元，其中，当所述制动踏板单元处于所述闲置位置时，所述第一笼式弹簧组件被略微压缩。

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