车辆制动器及其控制方法

相关申请的交叉引证

本申请要求于2021年11月9日提交的韩国专利申请第10-2021-0153081号的优先权和权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及一种车辆制动器及其控制方法。

背景技术

本文描述的内容仅提供背景信息而不构成现有技术。

电子稳定性控制(ESC)集成制动系统是包括ESC并对其施加主动制动的传统制动系统(CBS)。在车辆行驶时，当车辆的稳定性降低时，ESC集成制动系统执行防抱死制动系统(ABS)功能、车辆动力学控制(VDC)功能、牵引控制系统(TCS)功能等以确保稳定性。

ESC集成制动系统包括主缸、踏板模拟器、马达、螺钉、螺母、液压回路和多个阀。主缸是产生制动车辆所需的液压的构件，并且根据产生液压的方向分成单作用主缸和双作用主缸。

每当活塞向前或向后移动时，双作用主缸产生液压。当活塞的移动方向改变时，双作用主缸需要时间以在活塞后面产生液压，因此当需要紧急制动时，双作用主缸存在制动效率降低的问题。

当使用单作用主缸解决双作用主缸的这种问题时，由于必须制造截面积小且长度长的主缸以产生大约200巴的高压，所以存在增加制动系统的封装尺寸的问题。

发明内容

本公开旨在提供一种车辆制动器，该车辆制动器能够在紧急制动期间使用包括活塞的单作用主缸来增强制动效率，该活塞的加压面积被改变。

本公开旨在提供一种车辆制动器，该车辆制动器允许使用包括活塞的单作用主缸来减小制动系统的封装尺寸，该活塞的加压面积被改变。

本公开所要解决的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员通过以下描述将清楚地理解以上未描述的其他目的。

根据至少一个方面，本公开提供了一种车辆制动器，该车辆制动器包括：储液器，被配置为用于在其中存储流体；液压回路，被配置为将液压传递至车辆的车轮；多个阀，被设置为调节液压回路中的流体的流量；以及主缸，包括缸体、主活塞和中心活塞，该主活塞可移动地设置在缸体内，并且在主活塞的一侧形成有容座；该中心活塞设置在缸体内，并且在中心活塞的至少一部分中形成有穿透孔，其中，该穿透孔形成为具有小于容座的截面积的尺寸，并且随着主活塞移动，中心活塞的至少一部分插入容座中，并因此主活塞的加压面积减小。

根据另一个方面，本公开提供了一种控制车辆制动器的方法，该车辆制动器包括主活塞和中心活塞，在该主活塞的一侧形成有容座，在该中心活塞中形成有穿透孔，该穿透孔的尺寸小于容座的截面积；该方法包括：向前移动主活塞；确定主活塞是否到达中心活塞的一侧端；确定车辆的车轮是否处于滑移状态；当确定车辆的车轮处于滑移状态时，确定是否执行防抱死制动系统(ABS)功能；并且当确定ABS功能未被执行时，打开设置在穿透孔与储液器之间的第一阀并再次向前移动主活塞。

附图说明

通过参照附图详细描述本公开的示例性实施例，本公开的上述和其他目的、特征和优点对于本领域普通技术人员将变得更加明显，其中：

图1是示出根据本公开的一个实施例的主缸的结构的视图；

图2是示出根据本公开的一个实施例的车辆制动器的液压回路图；

图3是示出根据本公开的一个实施例的车辆制动器的低压传统制动系统(CBS)的工作原理的视图；

图4是示出根据本公开的一个实施例的车辆制动器的高压CBS的工作原理的视图；

图5是示出根据本公开的一个实施例的车辆制动器的防抱死制动系统(ABS)的工作原理的视图；

图6是示出当根据本公开的一个实施例的车辆制动器的液压回路泄漏时的工作原理的视图；

图7是示出根据本公开的一个实施例的当由车辆制动器执行备用制动时的工作原理的视图；

图8是示出根据本公开的一个实施例的车辆制动器的主活塞的位移与施加到马达的电流之间的关系的曲线图；以及

图9是示出根据本公开的一个实施例的控制车辆制动器的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开的一些示例性实施例。在下面的描述中，尽管元件在不同的附图中示出，相同的附图标记优选地表示相同的元件。此外，在一些实施例的以下描述中，为了清楚和简洁的目的，将省略对并入其中的已知功能和配置的详细描述。

另外，诸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等的各种术语仅用于区分一种部件与另一种部件，但不暗示或暗指部件的实质、次序或顺序。在整个说明书中，当零件“包括(includes)”或“包括(comprises)”部件时，该零件意在还包括其他部件，除非有相反的具体说明，否则不排除其他部件。诸如“单元”、“模块”等术语是指用于处理至少一个功能或操作的一个或多个单元，其可以通过硬件、软件或其组合来实现。

图1是示出根据本公开的一个实施例的主缸的结构的视图。

图2是示出根据本公开的一个实施例的车辆制动器的液压回路图。

参照图1和图2，根据本公开的一个实施例的车辆制动器可以包括主缸100、储液器210、液压回路220、多个阀、踏板模拟器260和控制单元(未示出)。

主缸100可以包括缸体110、主活塞120、容座122、中心活塞130、穿透孔132、马达140、螺钉150、螺母160和密封构件170。

主缸100产生制动车辆所需的液压。主缸100连接到储液器210和车辆的车轮FR、车轮FL、车轮RR和车轮RL。主缸100可以使用液压回路220将液压传递至车轮FR、车轮FL、车轮RR和车轮RL。主缸100可以以单作用方式操作。

缸体110可以形成为中空圆柱体。产生液压所需的制动油流入缸体110。主活塞120、中心活塞130、密封构件170等设置在缸体110中。缸体110使用液压回路220连接到储液器210和车轮FR、车轮FL、车轮RR和车轮RL。

主活塞120可移动地设置在缸体110内。容座122形成在主活塞120的一侧。主活塞120可以形成为中空圆柱体。主活塞120连接到螺母160并根据螺母160的移动与螺母160一起移动。主活塞120通过从缸体110的一端朝向另一端的方向上移动(在下文中，被称为向前移动)而产生制动车辆所需的液压。当主活塞120向前移动时，中心活塞130可以插入容座122中。容座122形成为具有比穿透孔132的截面积大的截面积。当中心活塞130的至少一部分插入到容座122中时，主活塞120的加压面积减小。至少一个密封构件170可以设置在主活塞120的外表面与缸体110的内表面之间。

中心活塞130设置在缸体110内侧的另一端。中心活塞130可以形成为中空圆柱体。穿透孔132形成在中心活塞130的至少一部分中。穿透孔132连接到储液器210，第一阀231设置在穿透孔132与储液器210之间。穿透孔132形成为具有比容座122的截面积小的截面积。当主活塞120移动时，中心活塞130可以插入容座122中。当中心活塞130插入到容座122中时，主活塞120的加压面积减小。至少一个密封构件170可以设置在中心活塞130的外表面上。根据制动车辆所需的期望压力，中心活塞130可以形成为具有各种长度中的一种。

马达140产生驱动力。马达140连接到螺钉150并将驱动力传递至螺钉150。位置传感器(未示出)可以安装在马达140的一侧。位置传感器检测主活塞120的位移。

螺钉150连接到马达140的一侧。螺钉150使用从马达140传递的驱动力旋转。螺钉150连接到螺母160。螺钉150可以是滚珠螺钉。

螺母160连接到螺钉150。螺母160根据螺钉150的旋转沿螺钉150的纵向方向移动。螺母160连接到主活塞120以移动主活塞120。

密封构件170可以设置在主活塞120的外表面与缸体110的内表面之间。密封构件170可以设置在中心活塞130的外表面上。密封构件170可以被配置为允许流体通过其单向传递。密封构件170可以设置为多个密封构件170并且形成为“V”形。

储液器210被配置为存储诸如制动油的流体。储液器210使用液压回路220连接到所有车轮FR、车轮FL、车轮RR和车轮RL、踏板模拟器260、缸体110和穿透孔132。

液压回路220被配置为将由主缸100和/或踏板模拟器260产生的液压传递至车轮FR、车轮FL、车轮RR和车轮RL。根据一个实施例，液压回路220连接车辆制动器的部件。被配置为调节流体的流量的多个阀设置在液压回路220中。至少一个压力传感器可以设置在液压回路220中。

第一阀231设置在穿透孔132与储液器210之间。在中心活塞130的至少一部分插入到容座122的状态下，当第一阀231打开，主活塞120的加压面积减小。

第二阀232设置在缸体110的内部与储液器210之间。当主活塞120向后移动时，随着第二阀232打开，制动油可以平稳地流入缸体110。

踏板模拟器260是向车辆的驾驶员提供踏板感觉的构件，并且连接到储液器210和车轮FR、车轮FL、车轮RR和车轮RL。踏板模拟器260可以包括制动踏板、压力传感器等。

在根据本公开的一个实施例的车辆制动器中，当主活塞120向前移动时，中心活塞130的至少一部分插入到容座122中。截面积比容座122的截面积小的的穿透孔132形成在中心活塞130中。在中心活塞130插入到容座122中的状态下，当第一阀231打开且主活塞120向前移动时，主活塞120的加压面积减小。因此，可以提高车辆在紧急制动期间的制动效率，并且可以使用以单作用方式操作的主缸100来减小制动系统的封装尺寸。

图3是示出根据本公开的一个实施例的车辆制动器的低压传统制动系统(CBS)的工作原理的视图。

图4是示出根据本公开的一个实施例的车辆制动器的高压CBS的工作原理的视图。

参照图3和图4，在低压CBS操作的状态下，控制单元关闭第一阀231并向前移动主活塞120，以便产生制动车辆所需的液压。当主活塞120向前移动时，在缸体110中产生液压。在缸体110中产生的液压使用液压回路220传递至车辆的车轮FR、车轮FL、车轮RR和车轮RL。控制单元使用位置传感器确定主活塞120的位移。根据一个实施例的车辆制动器可以被设计成当主活塞120到达中心活塞130的一侧端时在液压回路220中产生期望压力。在这种情况下，中心活塞130的一侧端是中心活塞130的两端中的插入到容座122中的端部。期望压力是制动车辆所需的液压，或者是设定为执行防抱死制动系统(ABS)功能的压力。

在高压CBS操作的状态下，控制单元关闭第一阀231并向前移动主活塞120。控制单元使用位置传感器确定主活塞120的位移。当液压回路220中产生的压力低于期望压力时，即使主活塞120到达中心活塞130的一侧端，控制单元仍打开第一阀231并再次向前移动主活塞120。当主活塞120的加压面积减小并且主活塞120向前移动时，可以在液压回路220中产生高于期望压力的压力。

图5是示出根据本公开的一个实施例的车辆制动器的ABS的工作原理的视图。

将参照图5描述根据一个实施例的车辆制动器的ABS的工作原理。

当正在执行车辆的ABS功能时，控制单元确定主活塞120的位移。当主活塞120在向前移动最大位移时，控制单元使用入口阀241、入口阀242、入口阀243和入口阀244以及出口阀251、出口阀252、出口阀253和出口阀254控制在车轮FR、车轮FL、车轮RR和车轮RL处产生的液压。控制单元使主活塞120向后移动，使得制动油流入缸体110中。控制单元再次向前移动主活塞120，以在缸体110中产生液压。

当正在执行ABS功能时，控制单元确定车辆正在行驶的地面的状态。控制单元可以使用控制车轮FR、车轮FL、车轮RR和车轮RL所需的压力(在下文中，“车轮控制压力”)来确定地面的状态。控制单元将车轮控制压力与预设压力进行比较。当车轮控制压力低于预设压力时，控制单元确定地面处于低摩擦状态。当控制单元确定地面处于低摩擦状态时，控制单元控制主活塞120向后移动最大位移，并再次向前移动。当车轮控制压力高于预设压力时，控制单元确定地面处于高摩擦状态。当控制单元确定地面处于高摩擦状态时，控制单元向后移动主活塞120到中心活塞130的一侧端，并再次向前移动主活塞120。

图6是示出当根据本公开的一个实施例的车辆制动器的液压回路泄漏时的工作原理的视图。

参照图6，当控制单元确定后车轮一侧的液压回路220的制动油泄漏时，控制单元打开前车轮阀233并关闭后车轮阀234。控制单元向前移动主活塞120以向前车轮FR和前车轮FL提供液压，从而制动车辆。

图7是示出根据本公开的一个实施例的当由车辆制动器执行备用制动时的工作原理的视图。

参照图7，当执行车辆的备用制动时，控制单元关闭第一阀231、前车轮阀233和后车轮阀234，并关闭前车轮备用阀235和后车轮备用阀236。控制单元将踏板模拟器260产生的液压传递至车轮FR、车轮FL、车轮RR和车轮RL以制动车辆。

图8是示出根据本公开的一个实施例的车辆制动器的主活塞的位移与施加到马达的电流之间的关系的曲线图。

参照图8，当主活塞120向前移动时，施加到马达140的电流和在缸体110中产生的压力增加。当主活塞120到达中心活塞130的一侧端时(活塞位移＝x)，当第一阀231打开，主活塞120的加压面积减小。当主活塞120的加压面积减小，产生具有相同大小的压力所需的力减小，因此施加到马达140的电流减小。当主活塞120再次向前移动，施加到马达140的电流和在缸体110中产生的压力增加。因此，根据本公开的一个实施例的车辆制动器具有使用低电流产生高压的效果。

图9是示出根据本公开的一个实施例的控制车辆制动器的方法的流程图。

控制单元向前移动主活塞以产生制动车辆所需的液压(S910)。

控制单元确定主活塞是否到达中心活塞的一侧端(S920)。控制单元使用安装在马达140中的位置传感器确定主活塞120的位移。主活塞120是否到达中心活塞130的一侧端可以基于主活塞120的位移来确定。

当控制单元确定主活塞到达中心活塞的一侧端时，控制单元确定车辆的车轮是否处于滑移状态(S930)。控制单元可以基于车辆的车轮FR、车轮FL、车轮RR和车轮RL是否旋转以及车辆是否行驶来确定车轮FR、车轮FL、车轮RR和车轮RL是否处于滑移状态。

当控制单元确定车辆的车轮处于滑移状态时，控制单元确定是否执行了车辆的ABS功能(S940)。控制单元可以通过比较液压回路220中产生的压力与设定为执行ABS功能的压力来确定是否执行了ABS功能。

当控制单元确定未执行车辆的ABS功能时，控制单元打开第一阀(S950)。当第一阀231打开，主活塞120的加压面积减小。

控制单元向前移动主活塞以执行ABS功能(S960)。在第一阀231打开的状态下，当主活塞120向前移动，在液压回路220中产生高于设定为执行ABS功能的压力的压力，并且执行车辆的ABS功能。

当控制单元确定车辆的ABS功能执行时，控制单元确定车辆行驶的地面的状态(S970)。控制单元可以使用车轮控制压力来确定地面的状态。控制单元比较车轮控制压力和预设压力。当车轮控制压力低于预设压力时，控制单元确定地面处于低摩擦状态；当车轮控制压力高于或等于预设压力时，控制单元确定地面处于高摩擦状态。

当控制单元确定地面处于低摩擦状态时，控制单元向后移动主活塞最大位移(S982)。当控制单元确定地面处于低摩擦状态时，控制单元向后移动主活塞120最大位移，以便将较高的液压传递至车轮。

当控制单元确定地面处于高摩擦状态时，控制单元移动主活塞到中心活塞的一侧端(S984)。当地面处于高摩擦状态时，控制单元向后移动主活塞120到中心活塞130的一侧端，以便将液压快速地传递至车轮。

控制单元再次向前移动主活塞(S990)。当执行ABS功能时，控制单元向前移动主活塞120，以便连续地向车辆的车轮提供液压。

根据一个实施例，由于车辆制动器使用包括加压面积改变的活塞的单作用主缸，因此在紧急制动期间存在增强制动效率的效果。

根据一个实施例，由于车辆制动器使用包括加压面积改变的活塞的单作用主缸，因此存在减小制动系统的封装尺寸的效果。

在本公开的流程图中，顺序地执行操作，但这仅是用于描述本公开的一个实施例的技术精神的示例。换言之，由于包括本公开的一个实施例的本领域技术人员可以通过改变流程图中描述的操作并执行改变的操作而对本公开进行各种改变、修改和应用，而不脱离本公开的实施例的基本特征或并行地执行一个或多个操作，因此流程图不限于时间顺序。

虽然为了说明的目的已经描述了本公开的示例性实施例，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所要求保护的本发明的思想和范围的情况下，各种修改、添加和替换是可能的。因此，为了简洁和清楚起见，已经描述了本公开的示例性实施例。本实施例的技术思想的范围不受图示的限制。因此，本领域普通技术人员将理解，所要求保护的发明的范围不受以上明确描述的实施例的限制，而是受权利要求及其等同物的限制。