CN117561188A - 用于防死锁制动系统的阀门单元 - Google Patents

Abstract

一种用于防死锁制动系统的阀门单元包括阀门本体(10、110)、可在阀门本体的内部空腔(22)中移动的切断活塞(18、118)、配置于切断活塞与内部空腔之间界面处的多个滑动接触密封件。内部空腔可液压式连接输送端口(14)而至制动卡钳、入口导管(20)、及膨胀室(33)。密封件系连同切断活塞及内部空腔界定可轴向移动液压室(15、115)。切断活塞可在液压室流体连通膨胀室及输送端口且不流体连通入口导管的第一位置、与液压室流体连通输送端口及入口导管且不流体连通膨胀室的第二位置之间移动。

Description

用于防死锁制动系统的阀门单元

技术领域

本发明涉及一种用于控制车辆、特别地诸如自行车等二轮车辆的车轮的防死锁功能的液压制动系统的阀门单元。

背景技术

防死锁制动系统(Anti-Lock Braking Systems，ABS)已装设于具有液压制动的车辆上，以借降低突然停止的效应来防止打滑、或不受控制的滑动。在防死锁制动制动系统中，车辆的所有车轮皆配备有制动碟盘、及与制动碟盘以旋转式整合一体的关联音轮感测器或等效元件。上述感测器侦测其关联车轮的旋转速率，且将指示旋转速率的信号发送至电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)，电子控制单元处理接收到的旋转信号。每一制动碟盘各关联制动卡钳。通过控制装置(自行车中的手杆控制装置)致动的总泵通过各自的液压管路启动制动卡钳，每一液压管路上各装设防死锁制动阀门单元。每一防死锁制动阀门单元皆响应来自电子控制单元的电气控制信号，控制制动流体朝关联制动卡钳的流动及压力。当电子控制单元侦测到指示即将车轮死锁的状态时，其作动各自的防死锁制动阀门，以降低受影响车轮处的制动上的液压，因此降低车轮上的制动力，使得车轮仍被制动，但可旋转。此过程在制动期间连续地每秒重复数次，而防止车辆打滑。

已提出用于车辆的防死锁制动系统的阀门单元，其中阀门单元包括阀门本体，阀门本体具有可液压式连接至制动卡钳的输送端口、可液压式连接至总泵的入口端口、与输送端口流体连通的主要液压室、及第二液压膨胀室。流出通道提供主要液压室与膨胀室之间的流体流通，且旁通通路提供入口端口与输送端口之间的流体连通。活塞可通过电子控制单元所控制的螺线管作动，与弹性元件的力相反而在液压室中可轴向移动。在正常制动状态下，弹性元件的力将活塞固持于一位置中，活塞在位置中封闭流出通道，但不封闭旁通通道。在死锁车轮制动状态下，活塞移动至一位置，其中活塞封闭旁通通道，且同时清除流出通道的障碍，而容许部分制动流体从主要液压室排至流出室中。结果，卡钳上的压力降低，解锁车轮。

在一些近期提出的解决方案中，主要室中的可移动活塞具有纵向空腔，其在活塞的面向输送端口的端面与终结于活塞的一侧表面处的横向通道之间延伸通过活塞。总体上，活塞具有面向输送端口的第一横向表面、及对立于第一横向表面且背对输送端口的第二横向表面，及其中第一横向表面具有小于第二横向表面的面积的面积。

基于可移动活塞中的纵向贯穿空腔，主要液压室中的压力下降也同时地降低从输送端口延伸至制动卡钳的液压管路的分支中的制动流体的压力。通过制动卡钳施加的制动力因此减小、解锁车轮。

发明内容

本发明的主要目的提供一种改良的防死锁制动阀门单元，其可较已知的防死锁制动阀门单元更快速地且有效地启动。特别地，期望提供一种具有较高操作频率的防死锁制动阀门单元，其特征在于，序列具有非常短持续时间的制动致动与释放循环。

根据一方面，本发明提供一种如权利要求1所界定、用于液压制动系统以控制车辆的车轮的防死锁功能的阀门单元。较佳具体实施例在附属权利要求中界定。

总之，一种用于车辆的防死锁制动系统的阀门单元包括阀门本体、可在阀门本体的内部空腔中移动的切断活塞、及配置于切断活塞与内部空腔之间界面处的多个滑动接触密封元件。阀门本体具有可液压式连接至制动卡钳的输送端口、可液压式连接至总泵的入口导管、可液压式连接至入口导管及输送端口的轴向细长内部空腔。阀门本体还包括可对抗弹性元件膨胀的膨胀室、圆柱形空腔与膨胀室之间的流出通道、及配置于膨胀室与入口导管之间的止回阀。切断活塞可抵抗关联弹性元件的作用而在内部空腔中轴向移动。滑动接触密封元件连同切断活塞及内部空腔界定轴向移动液压室。切断活塞可在两个替代的轴向位置之间移动：

第一轴向位置，其中活塞通过诸如螺线管等致动器推进而压缩关联弹性元件，且通过使液压室与膨胀室及输送端口流体连通、且不与入口导管流体连通而移动液压室，及

第二轴向位置，其中活塞通过螺线管致动器推进、关联弹性元件释放、及因此活塞通过使液压室与输送端口及入口导管流体连通、且不与膨胀室流体连通而移动液压室。

附图说明

为了可清楚地了解本发明，现在将参考附图来说明作为示例提供的几个较佳具体实施例，其中：

图1至图4是依据本发明的第一具体实施例的阀门单元在不同操作状态下的纵向剖面图；

图5至图8是依据本发明的第二具体实施例的阀门单元在不同操作状态下的纵向剖面图。

具体实施方式

首先请参考图1至图4，附图标记10界定出用于车辆的车轮的防死锁制动系统的防死锁制动阀门单元整体，上述车辆特别地为二轮车辆、典型地为自行车。

阀门单元10界定纵向轴x，且具有在此中界定为纵向或轴向的方向上的细长形状。在这背景下，指示位置及方位的诸如「纵向」、「横向」、及「径向」等术语应被解释为参考x轴。

阀门单元10包括本体11，本体11界定出致动的纵向方向。在本示例中，本体11具有沿纵向方向的总体细长形状，设有第一末端12、及对立于第一末端12的第二末端13。

本体11形成输送端口(或出口端口)14及入口端口17，输送端口14可液压式连接至车轮的制动的制动卡钳(未显示)，入口端口17可液压式连接至未显示出的总泵(或主泵)，总泵与车辆上的驱动控制装置以操作式地联结。上述驱动控制装置可典型地为置于自行车的把手上的手杆。

阀门单元包含切断阀，如将在以下解说的，具有中断入口端口与输送端口之间直接流体连通的效果。

切断阀包含在本体11中形成的轴向延伸圆柱形空腔22，可液压式连接输送端口14及入口端口17。圆柱形空腔22以轴向滑动方式容纳活塞18。

入口导管20流体式连接入口端口17与圆柱形空腔22，且以孔口21开至圆柱形空腔22上。

切断活塞18通过驱动杆29而在圆柱形空腔22中沿轴向致动，驱动杆29以本质上已知的方式连接至致动螺线管(未显示)，致动螺线管通过来自电子控制单元(未显示)的电气控制信号启动，电子控制单元接收且处理来自各别旋转感测器的电气信号，各别旋转感测器系与各车轮的制动碟盘关联。讨论中的电子控制单元的结构及作动特点是属已知者，且本质与了解本发明无关，因此将不在本文中说明。

配置于圆柱形空腔22中的是弹簧元件19、较佳地压缩弹簧，其与通过驱动杆29施加的推力作用相反，弹性地朝本体末端13推进切断活塞18。

在切断活塞与圆柱形空腔22之间的界面处，设有数个密封件，在阀门单元的切断活塞18与本体11之间实施滑动接触密封作用。

在图1至图4中显示的具体实施例中，切断活塞18具有横向缩窄或较小直径中间区段28，其与圆柱形空腔22界定出可轴向移动液压室15，可轴向移动液压室15具有两个轴向对立末端，分别通过安装于切断活塞18上的第一O型环密封件及第二O型环密封件23、24界定。

第三O型环及第四O型环25、26在首两个密封件23、24的轴向外部位置中靠近两个密封件地安装于切断活塞18上。

第二圆柱形空腔34形成于本体11中，通过流出通道31而与圆柱形空腔22连通。流出通道31在第二圆柱形空腔34朝入口端口17配置的末端处开放。

第二圆柱形空腔34通过止回阀30而与入口导管20流体连通，止回阀30介于液压膨胀室、与入口导管20上位在入口端口17及圆柱形空腔22中间的接合点之间。

第二圆柱形空腔34收容浮动活塞27及第二压缩弹簧元件32，第二压缩弹簧元件34朝止回阀、及因此朝入口端口推进浮动活塞27。第二圆柱形空腔34与浮动活塞27共同界定液压膨胀室33(图2)。如以下所述，从可轴向移动液压室15通过流出通道31将加压制动流体引进至膨胀室33中，将造成浮动活塞27对抗第二弹簧元件32的推力而移动远离入口端口17及止回阀30。

图1示出在正常制动操作状态下、即未死锁被制动车轮时的防死锁制动阀门单元。防死锁制动致动螺线管未动作。压缩弹簧19固持切断活塞18向右推进、抵靠本体11的右侧末端13处的支座。入口导管的孔口21系与可轴向移动液压室15连通。从入口端口进入的制动流体系穿过导管20至可轴向移动液压室15中且因此通过输送端口14离开，而运送通过防死锁制动阀门单元。环形密封件23系介于可轴向移动液压室15与流出通道31之间，使制动流体无法到达排空的膨胀室33。浮动活塞27系借弹簧32偏压，以抵靠第二圆柱形空腔在止回阀30旁侧的末端。

在死锁车轮制动状态下(图2)，车辆上的电子控制单元从车轮感测器接收到指示车辆的车轮中至少一者上的死锁或打滑情况。在此等状态下，电子控制单元发送启动信号至防死锁制动阀门单元10的致动螺线管。螺线管的杆29将切断活塞18向左移动。由于密封件24现在介于入口导管20的孔口21与可轴向移动液压室15之间，因此入口导管的孔口21不再与液压室15连通。

从总泵到制动卡钳的液压管路因此暂时地中断，且借切断活塞18隔开两个暂时地不连通区段。液压室15现在与制动卡钳及膨胀室33连通(图2)，但不再与其上游的入口端口及总泵连通。

容于切断活塞下游管路的区段中、且现在通过液压室15及流出通道31而与膨胀室33连通的制动流体的高压力，造成浮动活塞27对抗弹簧32的弹性力而向左移动。膨胀室33的体积增加，且结果使位于防死锁制动单元与制动卡钳之间的管路部中的制动流体的压力即刻降低。

制动卡钳接着释放，容许制动碟盘及关联的车轮旋转。螺线管借电子控制单元暂时地停用，借此容许弹簧19将切断活塞18向右推进(图3)，使切断活塞返回至其初始位置，切断活塞在初始位置将再开启从入口导管20通过可轴向移动液压室15而至输送端口14的直接流体连通。

螺线管接着依据已知的操作模式立即再启动，藉由将切断活塞18再次向左移动，切断活塞18关闭制动卡钳与总泵之间的直接流体连通，且再次使制动卡钳与膨胀室33流体连通，而将另外的高压制动流体注入且造成膨胀室进一步增加体积。进一步体积增加将再一次且即刻降低制动卡钳中的流体压力而释放制动卡钳。

以上序列将持续数秒，每次更向左移动浮动活塞27，逐渐地增加膨胀室33的体积。在制动作用末尾，使用者释放制动控制装置，使入口导管20内的制动流体压力下降且到达较膨胀室33内制动流体压力低的数值。此压力差造成止回阀30(图4)开启，使得弹簧32可延伸且使浮动活塞27朝入口导管20偏压，而排空膨胀室33且使已累积于膨胀室33中的制动流体返回至制动管路中。

如将理解到的，防死锁制动阀门单元的作动涉及薄、低质量切断活塞的交替变换的短长度及快速运动，以快速地排放至膨胀室中的制动流体的微小体积随着时间的准确位移，而容许非常快速的作动。

在图5至图8中显示依据本发明的防死锁制动阀门单元10的第二具体实施例。图5至图8中描绘的阀门单元的大体构架被视为相似于图1至图4的具体实施例，除了切断活塞及关联密封件的配置以外。因此，以下说明几乎完全结合第二具体实施例相对于第一者的差异所作。应了解到，未说明的部件被视为，与已结合图1至图4说明的部件完全相同或大致完全相同。

第二具体实施例的切断阀提供轴向延伸圆柱形空腔22，圆柱形空腔22与输送端口14、入口端口17、及膨胀室33流体式连通。圆柱形空腔22以轴向滑动方式接收切断活塞118。

切断活塞118提供横向缩窄或较小直径中间区段128，其上安装可移动唇型密封件123，实施紧靠圆柱形空腔22的滑动接触。

至少一个横向通道130a、130b形成于切断活塞118中、延伸至活塞内部中，且以至少两个沿轴向间隔开口131、132开启：第一开口131配置于活塞的狭窄区段上、较靠近流出通道31，及第二开口132配置于活塞的圆柱形表面129上、较远离流出通道31。

较佳地，如图5至图8中的示例显示，设置多个互通横向通道130a、130b，在切断活塞内延伸，且开至狭窄中间区段上、及活塞的侧向圆柱形表面129上沿轴向与狭窄区段128间隔的一个或多个位置处。

横向通道130a、130b可包含至少一个通道，其具有多个倾斜区段130a及至少两个径向区段130b，倾斜区段130a开至活塞的狭窄区段128上且在活塞的中心区域处接合，至少两个径向区段130b在切断活塞的内区域处接合倾斜区段130a。替代已显示者的各种配置皆属可能。多个内部通道可配置在关于x轴呈斜角地间隔的轴向平面中，以提供在活塞的狭窄区段、及其圆柱形表面上的复数个周围间隔开口。倘达成活塞的狭窄区段与其圆柱形表面之间的流体连通，则可依据各种布局作出包括数个横向通道的数个区段的径向或倾斜配置、以及其数量及大小。

静态唇型密封件124安装于本体11上、空腔22的径向扩大部122中，且配置于流出信道31与入口导管20之间的轴向中间位置。

切断活塞118使圆柱形空腔22与可轴向移动、或可轴向延伸液压室115密切相关，液压室115具有两个借唇型密封件123、124定界的轴向对立末端，唇型密封件滑动接触而在切断活塞118与圆柱形空腔22之间的界面处作用。

第三O型环密封件及第四O型环密封件125、126分别安装于切断活塞118上及本体11上、靠近唇型密封件123、124、相对于唇型密封件123、124的轴向外部位置处。密封件125滑动接触而紧靠圆柱形空腔22作用，而密封件126滑动接触而紧靠切断活塞118的圆柱形表面129作用。

在图5中，显示防死锁制动阀门单元处在正常制动操作状态、即未死锁正在制动的车轮。防死锁制动致动螺线管未启动。压缩弹簧19固持切断活塞118向右偏压、抵靠本体11的右侧末端13处的支座承件。入口导管20的孔口21经由通道130而与液压室115连通。从入口端口17进入的制动流体自入口导管20经由通道130b及130a前进至液压室115且接着通过输送端口14离开，而运送通过防死锁制动阀门单元。可移动唇型密封件123使液压室115与流出通道31分隔，使得制动流体无法到达排空的膨胀室33。浮动活塞27通过弹簧32推进，以抵靠第二圆柱形空腔在止回阀30旁侧的末端。

在死锁车轮制动状态下(图6)，车辆的电子控制单元从车轮感测器接收到指示车轮中至少一者上的死锁或打滑状态。在此等状态下，电子控制单元发送启动信号至防死锁制动阀门单元110的致动螺线管。螺线管的杆29将切断活塞118朝流出通道移动(向左，箭头A)。由于唇型密封件124现在介于孔口21与切断活塞118通道130b之间，因此入口导管20不再与液压室115连通。

从总泵延展到制动卡钳的液压管路因此暂时地中断，且借切断活塞118隔开两个暂时地不连通区段。液压室115现在与制动卡钳及膨胀室33连通(图6)，但不再与其上游的入口端口及总泵连通。

容于切断活塞下游管路的区段中、且现在通过液压室115及流出通道31而与膨胀室33连通的制动流体的高压力，造成浮动活塞27对抗弹簧32的弹性力而向左移动。膨胀室33的体积增加，且结果使容于防死锁制动单元与制动卡钳之间的管路部中的制动流体的压力即刻降低。

制动卡钳接着释放，容许制动碟盘及关联的车轮旋转。螺线管借电子控制单元短暂地停用，借此容许弹簧19将切断活塞118向右偏压(图7，箭头B)，使切断活塞118返回至其初始位置。通道130b的开口132已前进越过唇型密封件124，使得从入口导管20通过可轴向移动液压室115而至输送端口14的直接流体连通恢复。

螺线管接着依据已知的操作模式立即再启动，藉由将切断活塞118再次向左移动，切断活塞118将开口132带回至唇型密封件124左侧，借此关闭制动卡钳与总泵之间的直接流体连通，且再次使制动卡钳与膨胀室33流体连通。因此，额外量的高压制动流体注入室中，进一步增加膨胀室33的体积。进一步体积增加将再一次立刻降低制动卡钳中的流体压力而释放制动卡钳。

以上序列将持续数秒，每次更向左移动浮动活塞27，使膨胀室33的体积逐渐增加。在制动作用末尾，使用者释放制动控制装置，使入口导管20中的制动流体的压力下降且到达较膨胀室33内制动流体压力低的数值。此压力差造成止回阀30开启，使得弹簧32可释放且使浮动活塞27朝入口导管20偏压，而排空膨胀室33且使已累积于膨胀室33中的制动流体返回至制动管路中。

请理解到，图5至图8的具体实施例导致切断活塞118的极短致动冲程，致动冲程将通道区段130b的开口132从唇型密封件124的一侧端移动至另一侧所需的。唇型密封件沿着具有非常短轴向长度的接触区施加滑动接触密封作用，使得切断活塞的致动冲程可相应地非常短，以快速地排放至膨胀室中的制动流体的微小体积及时的准确位移，而容许非常快速的作动。

尽管已说明本发明的特定具体实施例，然应了解到，已仅仅为了解说目的提供本公开，且本发明在任何情形下皆不应借本公开限制。熟悉此技术者将考虑到前述示例而显见各种修饰。本发明的范畴仅借后附申请专利范围限制。

Claims (9)

1.一种用于车辆的防死锁制动系统的阀门单元，包括：

阀门本体(11、110)，具有可液压式连接至制动卡钳的输送端口(14)、可液压式连接至总泵的入口端口(20)、可液压式连接至所述入口端口(20)及所述输送端口(14)的轴向细长内部空腔(22)、能够与弹性元件(32)相反地膨胀的膨胀室(33)、所述内部空腔(22)与所述膨胀室(33)之间的流出通道(31)、配置于所述膨胀室(33)与所述入口端口(20)之间的止回阀(30)；

切断活塞(18、118)，能够与关联弹性元件(19)的作用相反而在所述内部空腔(22)中轴向移动；

多个滑动接触密封元件(23、24、123、124)，配置于所述切断活塞与所述内部空腔(22)之间的界面处，连同所述切断活塞(18、118)及所述内部空腔(22)界定可轴向移动液压室(15、115)；

其中所述切断活塞能够在两个替代的轴向位置之间移动：

第一轴向位置，其中所述活塞压缩所述关联弹性元件(19)，且移动所述液压室(15、115)而使所述液压室与所述膨胀室(33)及所述输送端口(14)流体连通、且不与所述入口端口(20)流体连通，及

第二轴向位置，其中所述弹性元件(19)释放且所述活塞使所述液压室(15、115)与所述输送端口(14)及所述入口端口(20)流体连通、且不与所述膨胀室(33)流体连通。

2.如权利要求1所述的阀门单元，其中所述可轴向移动液压室(15)通过以下特征限定：

两个环形密封件(23、24)，沿轴向间隔地安装于所述切断活塞(18)上且滑动接触紧靠所述内部空腔(22)的圆柱形表面作用；

在所述切断活塞(18)上的两个环形密封件(23、24)之间组成的所述切断活塞(18、118)的横向受约束中间区段(28)；及

所述内部空腔(22)的圆柱形表面。

3.如权利要求2所述的阀门单元，其中所述两个环形密封件(23、24)是O型环环形密封件。

4.如权利要求2或3所述的阀门单元，还包括第三环形密封件及第四环形密封件(25、26)，安装于所述切断活塞(18)上，在相对于所述两个环形密封件(23、24)的轴向外部位置中邻近所述两个环形密封件。

5.如权利要求1所述的阀门单元，其中所述可轴向移动液压室(115)能够轴向延伸且通过以下特征界定：

所述切断活塞(118)的横向受约束中间区段(128)；

可移动环形唇型密封件(123)，安装于所述切断活塞(118)的受约束中间区段(128)中且滑动接触紧靠所述内部空腔(22)的圆柱形表面作用；

所述切断活塞(118)的圆柱形表面(129)的一部分；

静态环形唇型密封件(124)，安装于所述内部空腔(22)的横向扩大部(122)，且配置于所述流出通道(31)与所述入口端口(20)之间的轴向中间位置，且滑动接触紧靠所述切断活塞(118)的圆柱形表面(129)作用；及

所述内部空腔(22)的区段。

6.如权利要求5所述的阀门单元，其中在所述切断活塞(118)中形成有至少一个横向通道(130a、130b)，所述横向通道延伸至所述活塞中，且所述横向通道以至少两个沿轴向间隔的开口(131、132)开启：第一开口(131)配置于所述活塞的受约束中间区段(128)上、沿轴向较靠近所述流出通道(31)的位置处，及第二开口(132)配置于所述活塞的圆柱形表面(129)上、沿轴向较远离所述流出通道(31)的位置处。

7.如权利要求6所述的阀门单元，包括多个互通的横向通道(130a、130b)，延伸于所述切断活塞内侧，且在所述活塞的受约束中间区段(128)上、及所述圆柱形表面(129)上沿轴向与所述受约束区段(128)间隔的一个或多个位置中开启。

8.如权利要求6所述的阀门单元，包括至少一个所述横向通道，所述至少一个横向通道具有倾斜部(130a)及至少一个径向部(130b)，其中所述倾斜部(130a)与所述径向部(130b)在所述切断活塞的内部区中接合。

9.如权利要求5至8中任一项所述的阀门单元，包括第三O型环密封件及第四O型环密封件(125、126)，分别安装于所述切断活塞(118)上及所述本体(11)中，在相对于这些唇型密封件(123、124)的轴向外部位置中邻近所述唇型密封件，其中所述第三O型环密封件(125)滑动接触紧靠所述内部空腔(22)作用，且所述第四O型环密封件(126)滑动接触紧靠所述切断活塞(118)的圆柱形表面(129)作用。