CN1130580A - 用于汽车防抱死系统的制动压力控制装置 - Google Patents

Abstract

一种用于汽车防抱死系统的制动压力控制装置，包括与液压泵连接的引导压力流体流进装置的壳体，一个安装在壳体上表面的用于产生旋转力的步进电机，一个引导压力流体经壳体进入装置的衬套，和一个以可旋转方式安装在衬套中以将压力流体经衬套导入车轮液压缸或流体箱。该装置适宜用于防抱死系统，制造成本低。

Description

用于汽车防抱死系统的制动压力控制装置

本发明涉及一种用于汽车防抱死系统的制动压力控制装置，特别是指一种具有简单结构且容易操作的制动压力控制装置。

通常，防抱死系统(简称ABS)用于防止汽车突然停车时其车轮“锁死”。术语“车轮锁死”的意思是行驶中汽车转动的车轮由于驾驶员突然刹车对其施加的制动压力而停转。当车轮处于这种制锁状态时，由于汽车的惯性力其车轮沿行驶方向滑行，致使车轮与道路表面之间的磨擦力减弱。因此，刹车距离加长，并使车轮转向几乎不可能，从而导致死亡事故。

为避免这类事故，设计出汽车防抱死系统。该防抱死系统快速、重复地对车轮施于增加、稳定和减少的制动压力，以防止车轮抱死，从而避免死亡事故。

防抱死系统(ABS)一般包括：一个由压力源控制的阀系统，例如由电信号控制的一个液压泵，用以增加、保持和减少车轮的制动压力，一个检测车轮RPM值的传感器，和一个根据预定算法操纵ABS的控制系统。

在上述ABS系统中，第一阶段中将对车轮制动压力增加称为压力增加状态，第二阶段对车轮保持不变制动压力称为压力保持状态或稳定状态，而第三阶段对车轮减小制动压力称为压力减小状态。

在现有的ABS中，压力增加状态，压力保持状态和压力减小状态都通过操纵一个电磁阀实现。

附图4A-4C中表示出一个普通的电磁阀。其分别示出电磁阀的压力增加、压力保持和压力减小状态。

如图4A-4C所示，一电磁阀500包括一个柱形电磁阀体510和一个安装在阀体510下部以防止该处泄压的盖520。柱形阀体510有一个连接到一个车轮液压缸(未示)的第一口512，一个压力流体通过其中环流至一个泵(未示)的第二口560，在第二口560上方设有一个第一腔516，在第二口560下方设有一个第二腔518。

具有压力流体输入孔552的一个上阀座550设置在第一腔516上端，具有压力流体输出孔564的下阀座560设置在第一腔516的下端。一个液压缸558设置在上阀座550和下阀座560之间。一个分别与上、下阀座550、560接触的第一球554和第二球562分别设置在液压缸558的上端和下端。第一和第二弹簧556和566以下述方式设置在液压缸558中，即第一和第二弹簧556和566可分别弹性地支持第一和第二球554和562。在第一和第二弹簧556和566之间设置一个可移动柱塞532的头部534，当柱塞532向上移动时，以使柱塞532的头部534推动第一弹簧556。这样，上阀座550的压力流体输入孔552被第一球554关闭。

阀体510的第二腔518包括一个固定连结到柱塞532一端的衔铁530，一个插入第二腔518的上端的而为柱塞532的运动导向的衬套542，一个对衔铁530提供磁力以使该衔铁530向上移动的电磁铁540。在衔铁530和下阀座560下方之间，还设置一个弹性支承衔铁530的第三弹簧576。

具有上述结构的通用电磁阀的操作如下所述。

当司机紧急制动时，车速突然降低。此时，设置于车轮上的速度传感器(未示)检测到降低的车速并向一个电控装置(ECU，未示)发出一个操作信号。然后，电控装置(ECU)根据预定算法操纵ABS。即根据电控装置(ECU)的预定算法，施于车轮上的制动压力连续增加(压力增加状态)，保持不变(压力稳定状态)，和减小(压力减小状态)。

压力增加状态下，如图4A所示，电控装置(ECU)操纵一个液压泵(未示)，以使压力流体从液压泵流进压力流体输入孔552，同时推动第一球554向下。然后，已流入压力流体输入孔552的压力流体通过第一口512供入与车轮联接的车轮液压缸，使对车轮的制动压力增加。

其后，电力供至电磁铁540以产生电磁力。同时，衔铁530克服第三弹簧576的弹力受电磁阀540的电磁力作用向上移动。

当衔铁530向上移动时，固定地插入衔铁530的柱塞532也向上移动，同时向上推动第一弹簧556。至此如图4B所示，由第一球554封闭压力流体入口552。

此阶段中，压力流体不流入电磁阀500，使得电磁阀500始终处于压力保持状态，对车轮提供不变的制动压力。

另外，当电力连续供给电磁铁540时。如图4C所示，衔铁530向上移动至插入阀体510第二腔518上部的衬套542的下方。柱塞532的颈部536同步地推动设置在下阀座560上的第二球562，使该第二球562向上移动。此时，压力流体通过下阀座560的压力流体输出孔564与柱塞532之间的细小间隙泄放，其后，泄出的压力流体通过第二口514排放至流体箱(未示)。此阶段电磁阀500处于压力减小状态，车轮的制动压力减小。

当司机紧急制动时，普通电磁阀须在短时间内快速重复压力增加、稳定和减小状态以防止车轮锁死。

但是，由于普通电磁阀需要各种原件，其结构复杂化。因此，会增加普通电磁阀的制造成本，还很难控制普通的电磁阀。

还有，为准确实现电磁阀压力增加、稳定和减小状态，须精确加工第一、第二和第三弹簧。致使普通电磁阀的制造变得困难。

本发明的目的在于提供一种汽车防抱死系统的制动压力控制装置，其结构简单、制造成本低、易于操作，能克服上述现有技术的缺点。

本发明的目的是这样实现的，即提供一种汽车防抱死系统的制动压力控制装置。该装置包括：

一个连接到一液压泵上的壳体，以使压力流体从液压泵导入制动压力控制装置；

一个安装在该壳体上表面的步进电机，以根据电控装置的操作信号产生一个旋转力，该步进电机具有一个其一端一体制成花键的电机轴；

一个牢固地插入壳体的衬套，用于引导从壳体流入压力控制装置的压力流体；

一个可转动地安装在衬套中的旋转阀，用于接收来自衬套的压力流体并随后将该压力流体输送到一车轮液压缸或一流体箱中，该步进电机带动旋转阀转动。

根据本发明优选实施例，壳体具有一个连接至液压泵的第一流体通路，以便将压力流体导入衬套，和一个连接至该车轮液压缸的第二流体通路用于导入经衬套流入车轮液压缸的压力流体。

另外，衬套基本上是一个空心柱体，且其外壁的一部分为一平面部分，易于使压力流体返回到流体箱。该衬套外壁还有一个第一切槽部分和第二切槽部分。设置第一切槽部分以与壳体的第一流体通路相对应，按这种方式设置压力流体可以容易地从壳体的第一流体通路流进衬套，设置第二切槽部分以与壳体的第二流体通路相对应，按照这种方式已流过衬套的压力流体能容易地流进壳体的第二流体通路。第一和第二切槽部分具有矩形槽形状，且设置在同一纵平面上。还有，第二切槽部分顺时针偏离第一切槽部分120度地设置，且衬套的平面部分反时针偏离第一切槽部分120度地设置。再有，第一切槽部分底部设有一个用于接收来自壳体的压力流体的输入孔，第二切槽底部设有用于引导提供给车轮液压缸的压力流体的一个输出孔，且平面部分底部设有一个与液压箱连通的通孔。通孔在轴向方向上向上偏离输入、输出孔一预定长度。

再有，旋转阀有一个第一口，一第二口，和一个第三口，一第一长槽从第二口的第一端向下延伸，一第二长槽从第二口的第二端向下延伸，一第三长槽从第三口第一端向上延伸，和一第四长槽从第三口第二端向上延伸。当旋转阀转动时，第一口、第二口和第三口分别交替地与衬套的输入孔、输出孔和通孔连通。另外，旋转阀转动时，其外壁上的油槽可减小旋转阀外壁与衬套内壁之间的摩擦力。旋转阀还包括一个设于其上表面中心的槽并且步进电机的花键轴插入该槽中，以使花键轴转动时带动旋转阀转动。旋转阀的第一和第二口分别设置以与衬套的输入孔和输出孔相对应，设置旋转阀第三口以与衬套的通孔相对应。同时，第一口与第二口在同一平面相互连通。再有，第二口以120度顺时针地偏离第一口设置，第三口以120度顺时针地偏离第二口设置，如平面图所示。第一、第二长槽分别与第三、第四长槽具有相同尺寸，且当旋转阀转动时，该第一、第二、第三、第四长槽分别交替地并连续地与衬套的输入孔、输出孔和通孔连通。

具有上述特征的制动压力控制装置的操作如下所述。

在压力增加状态下，来自液压泵的压力流体通过衬套的第一切槽部分和输入孔导入旋转阀的第一口。其后，导入旋转阀第一口的压力流体流入壳体的第二流体通路。然后，已流入壳体第二流体通路的压力流体流进与车辆车轮连接的液压缸，施于车辆车轮的制动压力增加。

然后，旋转阀在步进电机的作用下顺时针地转动60度，自此压力稳定状态开始。

在压力稳定状态下，来自液压泵流入旋转阀第二口的压力流体保持在旋转阀的第一和第二口，使压力流体不能进入车轮液压缸。另外，由于旋转阀第三口的一端被衬套的内壁封闭，已进入车轮液压缸的压力流体不能回流，即是，不能回流到液压泵或流体箱，使施于车轮的制动压力保持恒定。

其后，步进电机使旋转阀再顺时针旋转60度，压力减小状态开始。

在压力减小状态下，由于旋转阀第三口的一端被衬套的内壁封闭，来自液压缸的压力流体保持在旋转阀的第三口，使压力流体不能进入车轮液压缸。

由于第二口与衬套的通孔连通，流进车轮液压缸的压力流体可以通过衬套通孔流回流体箱。

由于第二口与车轮液压缸连通，流进车轮液压缸的压力流体也流回流体箱，因此施于车轮的制动压力减小。

本发明的制动压力控制装置在短时间快速重复压力增加状态，压力稳定状态和压力减小状态，可使司机紧急制动时防止车轮锁死。

如上所述，本发明的汽车防抱死系统的制动压力控制装置结构简单，易于生产。还有本发明的制动压力控制装置结构紧凑适宜用于ABS系统。

还有，本发明的制动压力控制装置仅需要较少元件，因此降低制动压力控制装置的制造成本。

以下结合附图详细地描述本发明的实施例，其中：

图1为本发明实施例汽车防抱死系统制动压力控制装置的示意图；

图2为图1中旋转阀的旋转剖视图；

图3为本发明一实施例的剖视图，示出压力控制装置的压力增加状态、稳定状态和减小状态。

图4A-4C分别为用于ABS防抱死系统的现有电磁阀的剖视图，示出其压力增加状态、压力稳定状态和压力减小状态。

图1示出本发明一实施例汽车防抱死系统的制动压力控制装置100。

如图1所示，该压力控制装置100具有一个连接至一个液压泵P的壳体110，用于导引来自液压泵P的压力流体至制动压力控制装置100。一步进电机120安装在壳体110的一个上表面以根据电控装置(EUC)的操作信号产生一个旋转力。一衬套130牢固地插进壳体110中，以导引已流过壳体110的压力流体流至制动压力控制装置100。还有，一个旋转阀140可转动地安装在一个衬套130中，以接收来自衬套130的压力流体并由步进电机120带动旋转，以将已流进衬套130的压力流体交替地送至车轮液压缸B或流体箱T。

壳体110具有一个与液压泵P相连的第一流体通路112，以导引压力流体至衬套130，还具有一个与车轮液压缸B连接的第二流体通路114，用以将已流过衬套130的压力流体送至车轮液压缸B。

步进电机120具有一个电机轴122，其一端有一个一体成型的花键124。花键124插入旋转阀140上表面中心处的一个槽144中，当步进电机120的电机轴122转动时，以使旋转阀140也转动。

衬套130具有基本中空的柱体形状，且其外壁(即与流体箱T相邻部分)形状为一个平面部分132，以容易地使压力流体流至流体箱T。另外，旋转阀140在其外壁上有一油槽142。操作防抱死系统时一些刹车油会渗进该油槽142，因此，当步进马达120转动旋转阀140时可以减小旋转阀140外壁与衬套130内壁之间的摩擦力。

如图2所示，衬套130在其柱体外壁上具有第一和第二切槽部分133和135，用以容易地导入或排出压力流体。设置第一切槽部分133相应于壳体110的第一流体通路112，以这种方式使压力流体可以容易地从壳体110的第一流体通路112流入衬套130。设置第二切槽部分135相应于壳体110的第二流体通路114，以这种方式使已流过衬套130的压力流体容易地流进壳体110的第二流体通路114。第一和第二切槽部分133和135都具有矩形槽形状，并且可以机加工制造，如车床加工。

第一和第二切槽部分133和135设置在同一纵平面上。而第二切槽部分135沿顺时针方向偏离第一切槽部分120度。另外，衬套130的平面部分132沿逆时针方向偏离第一切槽部分120度。

在衬套130的第一切槽部分133的底部开设一个输入孔134以将压力流体导入到旋转阀140，用于导引压力流体至车轮液压缸B的一个输出孔136开设在衬套130的第二切槽部分135的底部。另外，衬套130的平面部分132具有一个将旋转阀140与流体箱T连接的通孔138，衬套130的通孔138在轴线方向上偏离衬套130的输入孔134和输出孔136一个预定长度。

另外，旋转阀具有第一、第二、第三口144、145、146，当旋转阀140旋转时，其第一、第二、第三口144、145、146依次交替地与衬套130的输入、输出、通孔134、136、138连通，以这种方式可使流过衬套130的压力流体被输送到车轮液压缸B或返回流体箱T。

第一、第二、和第三口144、145、146沿伸穿过旋转阀140，该阀140的第一、第二口144、145分别相应于衬套130的输入孔134、输出孔136设置，旋转阀140的第三口146相应于衬套130的通孔138设置。另外，旋转阀140的第一口144和第二口145在同一平面上相互连通，其第三口146沿轴向地从第一口144、第二口145和第三口145偏离一个预定长度。

因此，第二口145顺时针偏离第一口120度地设置，第三口146顺时针偏离第二口120度地设置，尽管第三口146与第一口144和第二口145不在同一纵平面上。

另外，如图所示，旋转阀140被第一口144、第二口145和第三口146分成六个平面。

还有，旋转阀140有一个从第二口145一端向下延伸的第一长槽143和一个从第二口145另一端向下延伸的第二长槽143A；一个从第三口146一端向上延伸的第三长槽147和一个从第三口146另一端向上延伸的第四长槽147A。

第一长槽143和第二长槽143A具有与第三长槽147和第四长槽147A相同的尺寸。旋转阀140旋转时，第一、第二、第三、第四长槽143、143A、147、147A交替地并连续地与衬套130的输入孔134、输出孔136和通孔138连通，以连续实现压力保持状态、压力稳定状态和压力减小状态。

具有上述结构的制动压力控制装置100的操作如图3所示。图中示出本发明实施例制动压力控制装置100也具有施于车轮制动压力增加的压力增加状态，施于车轮的制动压力保持不变的压力稳定状态和施于车轮的制动压力减小的压力减小状态。

在本发明实施例的制动压力控制装置中，相对于车轮的压力增加状态、压力稳定状态和压力减小状态是通过操作旋转阀140而不是通过电磁阀实现的。

以下参见图3，描述本发明压力制动控制装置100的操作。

首先，司机紧急制动时，车速急速降低。此时，连接在汽车车轮上的速度传感器(未示)检测出降低的速度并向电控装置(ECU)发出一个操作信号。然后，电控装置(ECU)根据一个预定算法操纵防抱死系统(ABS)。这样，电控装置(ECU)同步地对步进电机120和一个泵电机(未示出)发出操纵信号，致使压力增加状态开始。

在压力增加状态下，旋转阀140的第一口144的一端与衬套130的输入孔134连通，而旋转阀140的第二口145的一端与衬套130的输出孔136连通。

此时，压力流体经壳体110的第一流体通路112、衬套130的第一切槽部分133和输入孔134从液压泵P流进旋转阀140的第一口144。其后，由于第一口144的另一端和第二口145的另一端两者都被衬套130的内壁关闭，已进入旋转阀140第一口144的压力流体经旋转阀140的第二口145、衬套130的输出口136和第二切槽135流进与车轮液压缸B连接的第二流体通路114。其后，已流进壳体110的第二流体通路114的压力流体流进与汽车车轮连接的车轮液压缸B，致使施于汽车车轮的制动压力增加。

另一方面，尽管旋转阀140的第三口146与流体箱T连通，压力流体不能返回流体箱T，因为压力流体不能进入旋转阀140的第三口146。

然后，旋转阀140在步进电机作用下顺时针旋转60度。此时压力稳定状态开始。

在压力稳定状态下，经第四长槽147A使旋转阀140第二口145的一端与衬套130的输入孔134连通，旋转阀140的第三口146的一端与衬套130的输出孔136连通。

然而，由于第二口145的另一端和第一口144的两端都被衬套130的内壁关闭，已从液压泵P流进旋转阀140的第二口145的压力流体保持在旋转阀140的第一口144和第二口145中。这样，压力流体不能进入车轮液压缸B中。另外，由于旋转阀140的第三口146的另一端被衬套130的内壁关闭，已进入车轮液压缸B的压力流体不能回流，使施于车轮的制动压力保持不变。

另一方面，由于旋转阀140的第一口144设置在衬套130的通孔138下方，旋转阀140的第一口144不能与衬套130的通孔138连通，因此压力流体不能流回流体箱T。

此后，旋转阀140在步进电机120作用下再顺时针地旋转60度角，压力减小状态开始。

在压力减小状态下，旋转阀140的第三口146的一端通过长槽147与衬套130的输入孔134连通，旋转阀140的第一口144的一端与衬套130的输出孔136连通。另外，旋转阀140的第二口145的一端经第一长槽143与连接至流体箱T的通孔138连通。

此时，由于第三口146的另一端被衬套130的内壁关闭，来自液压泵P的、已流进旋转阀140的第三口146的压力流体保持在旋转阀140的第三口，致使压力流体不能流进车轮液压缸B。

如上所述，与衬套130的通孔138连通的第二口145也通过旋转阀140的第一口144与车轮液压泵B连通，致使已流进车轮液压泵B的压力流体能通过衬套130的第二切槽135、旋转阀140的第二口145、衬套130的第一长槽143和通孔138流回流体箱T，其原因是旋转阀140的第二口145与流体箱T之间存在压力差。这样，施于车轮的制动压力减小。

另外，由于衬套130在流体箱T附近具有平面部分132，因此如上所述压力流体可以容易地流回流体箱T。

再有，上述的每一种状况下，旋转阀140的第三口146，其以预定长度在纵轴方向上偏离第一口144和第二口145，也交替地与衬套130的输入孔、输出孔和通孔134、136及138连通，使得由于压力流体溢出引起的旋转阀140的脉动减小。

本发明的制动压力控制装置100在短时间内快速重复压力增加状态、压力稳定状态和压力减小状态，因此当司机紧急制动时可避免车轮锁死。

同时，尽管旋转阀140如图所示为顺时针转动，但使用反向电机时，旋转阀也可以逆时针转动，此时，可实现同样的制动效果。

如上所述，本发明的汽车防抱死系统的制动压力控制装置结构简单，制造容易。

还有，本发明的制动压力控制装置尺寸紧凑，可容易地用于防抱死系统。

本发明的制动压力控制装置无需很多元件，因此可降低制动压力控制装置的制造成本。

上面已描述本发明的实施例，应当理解，未脱离本发明原则和范围的各种改动都包括在所附的权利要求书中。

Claims (17)

1、用于汽车防抱死系统的制动压力控制装置包括：

一个连接到一液压泵上将压力流体从液压泵导入制动压力控制装置的壳体；

一个根据电控装置操作信号产生旋转力的第一装置，该装置设置在壳体的上表面上；

一个导引已流进壳体的压力流体进入制动压力控制装置第二装置，该装置牢固地插入壳体中；

一个接收来自第二装置的压力流体并交替地将其送至一个车轮液压缸或一个流体箱的第三装置，该第三装置可转动地装置在第二装置中并被第一装置带动转动。

2、如权利要求1所述的装置，其中，其第一装置包括一个具有一电机轴的步进电机。

3、如权利要求2所述的装置，其中，该步进电机电机轴的一端一体地制有一花键轴。

4、如权利要求3所述的装置，其中，其第二装置包括一个衬套，该衬套具有基本中空的圆柱形状，其外壁上具有一其形状能容易地使压力流体流入流体箱的平面部分。

5、如权利要求4所述的装置，其中，该壳体具有一个导引压力流体至衬套的连接于液压泵第一流体通路，和一个导引已流过衬套的压力流体流进与车轮连接的车轮液压缸的第二流体通路。

6、如权利要求5所述的装置，其中，衬套外壁具有一个第一切槽部分和一个第二切槽部分，该第一切槽部分以能容易地将来自壳体第一流体通路的压力流体导入衬套的方式而相应于壳体的第一流体通路设置，该第二切槽部分以能容易地将已流进衬套的压力流体导入壳体的第二流体通路的方式而相应于壳体的第二流体通路设置。

7、如权利要求6所述的装置，其中，该第一、第二切槽具有矩形槽形状，并设置在同一纵平面上。

8、如权利要求6所述的装置，其中，第二切槽部分顺时针地偏离第一切槽部分120度。

9、如权利要求6所述的装置，其中，衬套的平面部分逆时针地偏离第一切槽部分120度。

10、如权利要求6所述的装置，其中，该第一切槽部分在其底部设有一个用于接收来自壳体的压力流体的输入孔，第二切槽部分在其底部设有一个用于引导压力流体至车轮液压缸的输出孔，该平面部分在其底部设有一个用于与流体箱连通的通孔，该通孔以一预定长度沿轴向向上偏离输入和输出孔设置。

11、如权利要求10所述的装置，其中，该第二装置包括一个旋转阀，该旋转阀具有一个第一口、第二口、第三口，一个从该第二口的第一端向下延伸的第一长槽，一个从该第二口第二端向下延伸的第二长槽，一个从该第三口第一端向上延伸的第三长槽，和一个从该第三口第二端向上延伸的第四长槽，该第一口、第二口和第三口于旋转阀转动状态交替地与输入孔、输出孔和通孔连通。

12、如权利要求11所述的装置，其中，旋转阀在其外壁上设有一个油槽，用于在旋转阀转动状态减小旋转阀外壁和衬套内壁之间的摩擦力。

13、如权利要求11所述的装置，其中，旋转阀在其上表面中心位置还设有一个槽，步进电机的花键轴插入该槽中，该花键轴转动可带动旋转阀转动。

14、如权利要求13所述的装置，其中，旋转阀重复地按60度转动。

15、如权利要求11所述的装置，其中，旋转阀的第一、第二口相应于衬套的输入孔和输出孔设置，并且旋转阀的第三口相应于衬套的通孔设置，第一口和第二口在同一平面上相互连通。

16、如权利要求11所述的装置，其中，在一平面上，第二口顺时针地偏离第一口120度设置，及第三口顺时针地偏离第二口120度地设置。

17、如权利要求11所述的装置，其中，第一、第二长槽具有与第三、第四长槽相同的尺寸，第一、第二、第三和第四长槽在旋转阀转动状态依次交替地并连续地与衬套的输入、输出和通孔连通。

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