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本发明涉及电子液压制动系统的车辆制动装置，包括连接踏板的输入轴、踏板操作检测器、提供踏板排斥力的踏板模拟器、形成制动力时传递液压至车轮制动器的主缸、邻近主缸的第一活塞传递液压至此的控制活塞、控制主缸压力的控制腔，需要时传递液压至控制腔的液压供应装置，踏板模拟器包括在控制壳内滑动的踏板模拟器活塞、在踏板模拟器活塞内的压力元件、在踏板模拟器活塞内的模拟器活塞和容纳在压力元件内的推杆，推杆从控制活塞穿过踏板模拟器活塞和模拟器活塞到输入轴而离开导向槽底壁，输入轴在正常模式下与第一活塞机械分离，主缸直径大于模拟器活塞直径，控制活塞直径大于主缸直径。该装置能快速形成制动力且在相同踏板力下产生较大的制动力。

1、  一种电子液压制动系统的车辆制动装置，包括：
连接在制动踏板上的输入轴；
检测驾驶员踏板力的踏板操作检测器；
踏板模拟器，其在控制壳内连接在所述输入轴上，用以提供踏板排斥力；
主缸，当所述制动踏板形成制动压力时，该主缸将液压传递至车轮制动器；
控制活塞，其邻近所述主缸的第一活塞，用以将液压传递至所述第一活塞；
在所述控制活塞和所述踏板模拟器之间的控制腔，其控制所述主缸的压力；
液压供应装置，当驾驶员需要时，该液压供应装置将液压传递至所述控制腔，
其中所述踏板模拟器包括：
在所述控制壳内可滑动地移动的踏板模拟器活塞；
在所述踏板模拟器活塞内相应于所述输入轴的往复运动而往复运动的压力元件；
设置在所述踏板模拟器活塞内相应于所述压力元件的移动而可滑动地移动的模拟器活塞；和
容纳在所述压力元件内的推杆，其通过从所述控制活塞穿过所述踏板模拟器活塞和所述模拟器活塞至所述输入轴而与导向槽的底壁间隔开，使得所述输入轴在正常操作模式下与所述第一活塞机械分离，并且
其中所述主缸的直径大于所述模拟器活塞的直径，且所述控制活塞的直径大于所述主缸的直径。

2、  如权利要求1所述的车辆制动装置，其中所述踏板模拟器还包括：
设置在所述模拟器活塞与所述压力元件之间的第二模拟器弹簧，其用以将所述压力元件的操作力传递至所述模拟器活塞；和
在所述模拟器活塞与所述踏板模拟器活塞内壁之间弹性地支撑模拟器活塞的第一模拟器弹簧，其中所述第一模拟器弹簧的弹簧常数小于所述第二模拟器弹簧的弹簧常数。

3、  如权利要求1所述的车辆制动装置，其中连接在所述活塞上的所述推杆在正常操作模式下与所述输入轴分离，且通过所述踏板模拟器形成踏板力。

4、  如权利要求1所述的车辆制动装置，其中所述踏板模拟器活塞在正常操作模式下通过所述控制腔内的压力向所述输入轴移动，且所述踏板模拟器活塞的移动被设置在所述控制壳上的锁定台阶所限制。

5、  如权利要求1所述的车辆制动装置，其中在异常操作模式下所述输入轴移动预定的位移后，所述输入轴通过所述推杆连接至所述控制活塞。

用于电子液压制动系统的车辆制动装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2008年1月10日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请No.10-2008-0002990的优先权，其内容通过参考包含于此。
技术领域
本发明涉及一种用于电子液压制动(EHB)系统的车辆制动装置。尤其是，本发明涉及一种用于电子液压制动(EHB)系统的车辆制动装置，其能够在EHB系统异常操作模式下根据驾驶员所施加的踏板力快速形成制动压力，且适用于在相同的踏板力下产生较大的制动压力。
背景技术
通常，如果驾驶员在正常操作模式下踏下制动踏板，那么电子液压制动(EHB)系统通过位移传感器检测所述制动踏板的位移以关闭截止阀，因此切断踏板模拟器的主缸与车轮之间的通道。然后，电子控制单元(ECU)基于从压力传感器传递的压力信号计算车轮压力，以通过使用设置在车轮入口处和排出口的电磁阀调整储压器的压力来反馈控制每个车轮的压力，所述储压器存储由马达泵产生的压力液体。当所述EHB检测到驾驶员想要执行制动操作时，所述EHB提供踏板排斥力。为此，如图1所示，所述EHB系统包括主缸10以及配备有模拟器活塞41和模拟器弹簧42的模拟器40，所述模拟器弹簧42通过开口13弹性地支撑所述模拟器活塞41。
在包括所述模拟器40的所述主缸10中，如果驾驶员在正常操作模式下踏下制动踏板，那么施加到所述制动踏板上的压力通过第一活塞20传递至所述主缸10，接着通过支撑所述第一活塞20的第一弹簧22传递至第二活塞30。此时，在第一腔21和第二腔31与轮缸(未示出)之间的通道被常开(NO)阀阻断，以致于制动液体停滞，所述第一活塞20和第二活塞30不再向前移动。如果驾驶员继续踏在所述制动踏板上，所述第一活塞20向前移动同时挤压所述第一弹簧22，且所述第一腔21的制动液体通过孔型台阶部分11与密封元件36之间的通道流入模拟器腔体43。这样，由于所述模拟器弹簧42的弹力，在所述模拟器腔体43和所述第一腔21中形成压力，使得驾驶员感受到所述制动力。
在所述EHB系统的异常操作模式下，由于所述截止阀处于常开(NO)状态，所以当驾驶员踏下所述制动踏板时，所述主缸10的第一腔21和第二腔31的制动液体流入所述轮缸。随着所述第二腔31的制动液体流入所述轮缸，所述第二活塞30向前移动。如果所述第二活塞30向前移动超过形成于所述孔型台阶部分11的所述通道12，那么在所述第一腔21与第二腔31之间的通道被所述第二活塞30阻塞，以致所述主缸操作与应用于常规制动器上的主缸一样。因此，所述制动操作可通过施加到所述制动踏板上的压力来实现。
然而，通过所述EHB系统的制动装置，在异常操作模式下，随着驾驶员对所述制动踏板施加压力，通过利用在所述主缸内向前移动的活塞阻塞输入所述模拟器活塞的液体，需要花费较长时间。也就是说，通过驾驶员的踏板力形成所述制动压力需要较长时间，以致所述EHB系统不能快速形成所述制动压力。
发明内容
因此，本发明的一方面是提供一种电子液压制动系统的车辆制动装置，其在正常操作模式下能够将踏板的输入轴与主缸活塞完全分离，而在异常操作模式下能够利用较小的踏板力快速形成较大的制动压力。
本发明的其它方面和/或优点将部分地在下面的描述中提及，和，部分地从所述描述中显而易见，或者可从本发明的实践中得到。
本发明上述的和/或其他方面通过提供一种电子液压制动系统的车辆制动装置来实现，所述车辆制动装置包括安装在制动踏板上的输入轴、检测驾驶员踏板力的踏板操作检测器、安装在控制壳内输入轴上用于提供踏板排斥力的踏板模拟器、当所述踏板形成制动压力时将液体压力传递至车轮制动器的主缸、与所述主缸的活塞靠近以传递液体压力至所述第一活塞的控制活塞、控制所述控制活塞和所述踏板模拟器之间的主缸压力的控制腔和当驾驶员需要时将液体压力传递至所述控制腔的液体压力供应装置。所述踏板模拟器包括在所述控制壳内滑动的踏板模拟器活塞、相应所述输入轴在所述踏板模拟器活塞内的往复运动而往复运动的压力元件、在所述踏板模拟器活塞内相应于所述压力元件移动而滑动的模拟器活塞和设置在所述压力元件内的推杆，同时所述推杆通过从所述控制活塞到所述输入轴穿过所述踏板模拟器活塞和所述模拟器活塞而将所述推杆与导向槽的下壁间隔开，使得在正常操作模式下所述输入轴机械地与所述第一活塞分离。所述主缸的直径大于所述模拟器活塞的直径，且所述控制活塞的直径大于所述主缸的直径。
根据本发明的一个方面，所述踏板模拟器还包括设置在所述模拟器活塞和所述压力元件之间的将所述压力元件的操作力传递至所述模拟器活塞的第二模拟器弹簧，和弹性地将所述模拟器活塞支撑在所述模拟器活塞和所述踏板模拟器活塞的内壁之间的第一模拟器弹簧，其中所述第一模拟器弹簧的弹性常数小于所述第二模拟器弹簧的弹性常数。
根据本发明的一个方面，连接至所述控制活塞的所述推杆在正常操作模式下与所述输入轴分离，且通过所述踏板模拟器形成踏板力。
根据本发明的一个方面，所述踏板模拟器在正常操作模式下通过所述控制腔内的压力向所述输入轴移动，且所述踏板模拟器活塞的移动被设置在所述控制壳内的锁定台阶限制。
根据本发明的一个方面，在正常操作模式下，在所述输入轴移动预定位移后，所述输入轴通过所述推杆连接至所述控制活塞。
如以上所述，根据本发明的一种电子液压制动系统的车辆制动装置在正常操作模式下可将连接至制动踏板的输入轴与主缸的第一活塞完全分离，且在异常操作模式下利用较小的踏板力快速形成较大的制动压力。
附图说明
结合相应的附图，从下面对实施例的描述将清楚并且更容易理解本发明的这些和/或其他方面，其中：
图1是配备有常规踏板模拟器的主缸的剖面图；
图2是根据本发明的电子液压制动系统的液压供应装置和车辆制动装置的剖面图；
图3是根据本发明的电子液压制动体统的ABS液压部件和车辆制动装置的剖面图；
图4是在根据本发明的所述电子液压制动系统的异常操作模式的结构的视图，其中放大了压力。
具体实施方式
现在将详细地描述本发明的具体实施例，其实例在附图中示出，其中相同的附图标记指的是相同的元件。下面参考所述附图描述实施例，以解释本发明。
在下文中，参考附图描述根据本发明的用于电子液压制动(EHB)系统的车辆制动装置的优选实施例。
如图2所示，根据本发明的用于电子液压制动(EHB)系统的车辆制动装置包括输入轴310、踏板操作检测器500、踏板模拟器250、主缸100、储液器110、控制活塞210、控制腔230、液压供应装置600、和防抱死系统(ABS)液压部件700。所述输入轴310连接至驾驶员在制动中操作的制动踏板300，所述踏板操作检测器500包括用于检测驾驶员踏板力的踏板位移传感器510或行程传感器530。所述踏板模拟器250在控制壳200内连接至所述输入轴310以供应踏板排斥力，当所述制动踏板300形成制动压力时，所述主缸100将液体压力传递至车轮制动器800。所述储液器110设置在所述主缸100的上部以储存油，所述控制活塞210将所述液体压力传递至所述主缸100的第一活塞110。所述控制腔230控制在所述控制活塞210与所述踏板模拟器250之间的主缸100的压力，且所述液压供应装置600向所述控制腔230传递相应于驾驶员的制动意向的液体压力。所述防抱死制动系统(ABS)液压部件700设置在所述主缸100与所述车轮制动器800之间以形成各种通道，且包括多个阀、泵和储压器。
连接至所述制动踏板300的所述输入轴310容纳在压力元件260内，所述压力元件可在轴向方向上移动地设置在踏板模拟器活塞251上。另外，为了检测驾驶员的制动意向，所述踏板位移传感器510设置在所述制动踏板300上。
所述压力元件260在它的一侧设置有用于接收所述输入轴310的接收槽261，在它的另一侧设置有允许推杆400滑动的导向槽263，使得所述压力元件260延伸进入所述踏板模拟器活塞251。突起部分265从所述压力元件260的外表面径向突起。此外，所述行程传感器530设置在所述压力元件260上。
模拟器活塞253设置在所述踏板模拟器活塞251内，随着所述压力元件260的移动沿轴向滑动。第二模拟器弹簧257设置在所述模拟器活塞253与所述压力元件260之间，将所述压力元件260的操作力传递给所述模拟器活塞253，第一模拟器弹簧255设置在所述模拟器活塞253与所述踏板模拟器活塞251的内壁之间，以弹性地支撑所述模拟器活塞253。此外，所述第一模拟器弹簧255的弹性常数小于所述第二模拟器弹簧257的弹性常数。这样，当所述压力元件260通过连接至所述制动踏板300的输入轴310向前移动时，弹性地支撑所述模拟器活塞253的所述第一模拟器弹簧255压紧所述踏板模拟器活塞251的内壁，从而形成主要排斥力，且当所述第一模拟器弹簧255被完全压下时，所述压力元件260推动所述第二模拟器弹簧257以将所述第二模拟器弹簧257朝向所述控制活塞210压缩，从而形成第二排斥力。因此，由于两个线性排斥力产生适当的陡变力。
所述踏板模拟器活塞251包括从所述踏板模拟器活塞251的端部径向向外突起的凸缘，使得所述凸缘的向后运动被设置在所述控制壳200上的锁定台阶290限制。所述踏板模拟器活塞251包括从所述踏板模拟器活塞251的另一端径向向内突起的限位台阶259，以阻止所述压力元件260向所述踏板模拟器活塞251的后部移动。
所述主缸100包括所述第一活塞110、第二活塞130、第一腔140，第一弹簧170、第二腔141和第二弹簧171。所述第一活塞110将驾驶员施加的踏板力传递给所述主缸100，所述第二活塞130通过所述第一活塞110的向前操作而向前移动。所述第一腔140设置成压缩所述第一活塞110与第二活塞130之间的油液。所述第一弹簧170安装在所述第一活塞110与第二活塞130之间，以将所述第一活塞110的操作力传递给所述第二活塞130。所述第二腔压缩所述第二活塞130与所述主缸100的内壁之间的油液。所述第二弹簧171安装在所述第二活塞130与所述主缸100的内壁之间，以弹性地支撑所述第二活塞130。另外，在所述主缸100的下部设置第一端口150和第二端口151，用于将所述主缸100的内部液体压力传递给所述车轮制动器800。
另外，所述主缸100的内径大于所述模拟器活塞253的直径。
所述控制壳200具有设置在所述第一活塞110与所述踏板模拟器活塞251之间的油孔270，用以在正常操作模式下供应储存在储压器630内的制动液体。
所述控制活塞210与所述第一活塞110相邻，以将通过所述油孔270引入的油的液体压力传递至所述第一活塞110。所述控制活塞210在所述控制壳200中沿轴向滑动，且被支撑弹簧弹性地支撑。此外，所述控制活塞210的直径大于所述主缸100的内径。
另外，推杆固定地安装在所述控制活塞210上，以便在异常操作模式下通过所述第一活塞110和所述输入轴310之间的机械接触形成液体压力。
所述推杆400延伸穿过所述踏板模拟器活塞251和所述模拟器活塞253，以致于在所述推杆400的自由端与所述压力元件260的导向槽263之间形成预定的自由空间S。另外，尽管所述推杆400朝向所述输入轴310的运动被所述控制活塞210和突起部213所限制，但是所述推杆400穿过所述踏板模拟器活塞251和所述模拟器活塞253，并没有被所述踏板模拟器活塞251和所述模拟器活塞253所限制，所以所述推杆400可自由移动。
所述控制腔230设置在所述控制活塞210与所述踏板模拟器活塞251之间，以控制所述主缸100的压力。
为所述控制腔230供应制动液体压力的液体压力供应装置600包括由马达610操作的泵620。所述马达610由电子控制单元(ECU)控制。换句话说，所述ECU通过制动压力控制所述马达610，所述制动压力相应于根据踏板行程或踏板力得到的驾驶员制动意向，所述踏板行程或踏板力基于所述行程传感器530或所述踏板位移传感器510的踏板操作检测和踏板操作信号。
所述液体压力供应装置600包括设置在进给阀650与所述泵620的出口之间的储压器630，其临时储存通过驱动所述泵620获得的高压油。压力传感器631设置在所述储压器630的出口处，以测量所述储压器630的油压。因此，将由所述压力传感器631测量的油压与预定油压相比较。如果所述油压低于所述预定油压，那么驱动所述泵620以补充所述储压器630内的油压。
另外，所述液体压力供应装置600其中设有连接所述储压器630出口和排出阀661(将在后面描述)出口的安全通道640，以防止在所述储压器630中充满过高压力，且在所述安全通道640上设置有安全阀641。具体地，所述安全阀641在正常时候保持关闭状态，如果所述储压器630的油压超过所述预定油压，那么所述安全阀641打开，从而防止在所述储压器630中产生过高的压力。
所述进给阀650设置在所述储压器630的出口处。所述进给阀650是常闭型阀，如果驾驶员踏下所述制动踏板那么该进给阀650打开，从而将储存在所述储压器630内的制动油液传递至所述控制腔230。
此外，返回通道660设置在所述液压供应装置600中，以将所述控制腔230与所述泵620的进口相连，且所述排出阀661设置在所述返回通道660的中间，以将所述控制腔230的油液排出至所述泵620的入口。
所述液压供应装置600通过液压线路670连接至所述油孔270，以允许油液输入/输出至所述控制腔230。
图3是根据本发明的ABS液压部件700的示意图。所述ABS液压部件700包括多个电磁阀710a、710b、730a和730b，第一和第二低压储压器750a和750b，泵770，和第一和第二油液通道790a和790b。所述电磁阀710a、710b、730a和730b控制传递至第一和第二车轮制动器800a和800b的制动液压。在ABS的压力减小模式下，所述第一和第二低压储压器750a和750b临时储存来自所述第一和第二车轮制动器800a和800b的油液。所述泵770吸入和排出储存在所述第一和第二低压储压器750a和750b中的油液。所述第一和第二油液通道790a和790b将所述主缸100的第一和第二端口150和151与所述泵770的入口连接。所述电磁阀分为设置在所述第一和第二车轮制动器800a和800b上游部分的NO型电磁阀710a和730a以及设置在所述第一和第二车轮制动器800a和800b下游部分的NC型电磁阀710b和730b。所述ECU(未示出)根据车辆速度控制所述电磁阀710a、710b、730a和730b的开/关。
在下文中，将描述根据本发明实施例的所述电子液压制动系统的车辆制动装置的操作。
参考图2，在EHB系统的正常操作模式下，如果驾驶员踏下制动踏板，连接至所述制动踏板300的所述输入轴310沿轴向方向向左移动。同时，所述压力元件260在所述踏板模拟器活塞251内向左移动。所述压力元件260的移动通过所述行程传感器530检测，且关于所述压力元件260的移动的检测信号被传递至所述ECU。因此，为了产生制动液压，所述ECU驱动所述马达610以运转所述泵620。由泵620产生的高压油储存在所述储压器630内。换句话说，所述液压供应装置600通过所述踏板位移传感器510或者所述行程传感器530来检测驾驶员的制动意向，并传递检测信号至所述ECU，所述ECU通过打开所述进给阀650将相应于所述制动意向的液体压力从所述储压器630经由所述液压线路670传递至所述控制腔230，其中所述存储器630储存由所述泵620加压的油液。
参考图2，引入所述控制腔230的制动液体被施加至位于所述控制腔230左部的控制活塞210和位于所述控制腔230右部的踏板模拟器活塞251。然而，由于所述踏板模拟器活塞251由设置在所述控制壳200上的锁定台阶290支撑，所以所述踏板模拟器活塞251向右方向的移动被限制。此外，所述控制活塞210被所述控制腔230的液体压力向左移动，以将液体压力传递至与所述控制活塞210相邻的所述第一活塞110。此外，所述第一活塞110在向左的方向上向前移动，以致所述第二活塞130向前移动。因此，油液被所述第一和第二腔140和141挤压，然后通过所述第一和第二端口150和151流入所述ABS液压部件700。
此外，尽管所述压力元件260随着所述输入轴310向左移动而向左移动，但是当所述控制活塞210向左移动时，连接至所述控制活塞210的推杆400随着所述控制活塞210向左移动。因此，所述推杆400与所述输入轴310分离，使得通过输入轴310传递至所述压力元件260的力不会传递至所述第一活塞110。换句话说，由于所述控制活塞210的左移程度大于所述输入轴310和所述压力元件260的左移程度，所以在正常操作模式下，所述推杆400的一侧没有容纳在所述压力元件260的导向槽263中，超出所述自由空间S。因此，由连接在所述制动踏板300上的输入轴310施加的沿轴向方向的力由于所述自由空间S没有传递给所述第一活塞110。
当所述踏板模拟器活塞251向右方向的移动由于所述控制腔230的流体压力和所述锁定台阶290而被限制，并且驾驶员踏下所述制动踏板300时，如果所述压力元件260通过与所述制动踏板300连接的输入轴310向前移动，弹性地支撑所述模拟器活塞253的所述第二模拟器弹簧257压向所述模拟器活塞253，以形成方向与所述输入轴310的前进方向相反的主要排斥力。此外，当所述第二模拟器弹簧257被完全压下时，所述模拟器活塞253推动所述第一模拟器弹簧255。于是，所述第二模拟器弹簧257沿所述压力元件260的前进方向被完全压下以形成第二排斥力。因此，两度形成线性排斥力，使得驾驶员可在所述盘式踏板上感觉到适当的踩踏力。
在所述EHB系统的异常操作模式下，尽管所述制动液体压力没有施加至所述控制腔230，但是所述输入轴310和所述压力元件260在所述制动踏板300的操作下向左移动。于是，所述第一模拟器弹簧255在前进方向被压下。在所述第一模拟器弹簧255被完全压紧近乎与所述踏板模拟器活塞251接触后，所述第二模拟器弹簧257被压紧。因此，所述踏板模拟器活塞251近乎与所述控制活塞210接触，同时压入所述控制腔230。此外，推杆400容纳在所述压力元件260的导向槽263中的一侧滑入所述自由空间S，以接近所述导向槽263的内壁，推杆400与所述控制活塞210互锁的另一端接近所述第一活塞110。于是，所述推杆400与所述输入轴310和所述第一活塞110连接。因此，当所述第一活塞110向左移动时，所述第二活塞130向前移动，使得所述第一和第二腔140和141中的油液被挤压。接着，所述油液通过所述第一和第二端口150和151被引入所述ABS液压部件700，并传递至所述车轮制动器800。因此，可快速形成制动压力。
参考图4，在这样一种异常操作模式下，由于所述控制活塞210的直径大于所述主缸100的直径，且所述主缸100的直径大于所述模拟器活塞253的直径，所以即使所述踏板力没有增加，制动压力也增加。于是，可更加有利地保证驾驶员的安全。换句话说，当驾驶员以预定的踏板力F_in踏下所述制动踏板300时，所述模拟器活塞253与所述踏板模拟器活塞251的内壁一端之间的压力Pc施加至所述控制活塞210，且所述控制活塞210通过所述第一活塞110将力F_out传递至所述主缸100内部。于是，施加在所述控制活塞210上的力F_out等于施加在所述主缸100内部的力F_out。换句话说，所述控制腔230内的压力Pc由以下等式表示。
Pc = F _ in As = F _ out Ac ]]>
因此，施加在所述主缸100内的力F_out与所述控制活塞210的截面积Ac成正比，且与所述模拟器活塞253的截面积As成反比。这在以下等式中表示。
F _ out = Ac As × F _ in ]]>
因此，通过所述主缸100传递至所述车轮制动器800的油压Pm由以下等式表示。
Pm = F _ out Am = F _ in Am × Ac As ]]>
换句话说，所述主缸100的截面积Am是根据车辆规格(例如制动操作需要的油量)而确定的变量。假定在相同的踏板力F下使用相同的车辆类型，那么尽管通过所述主缸100传递至所述车轮制动器800的油压Pm与所述控制活塞210的截面积Ac成正比，但是所述压力Pm与所述模拟器活塞253的截面积As成反比。
因此，根据本发明，由于所述控制活塞210的直径大于所述模拟器活塞253的直径，所以在相同的踏板力下增大了所述制动压力。于是，即使在较小的踏板力下也可形成较大的制动压力。
尽管示出和描述了很少本发明的实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不偏离本发明的原理和实质、和由权利要求及其等效物所定义的范围的情况下，可对这些实施例进行改变。