CN114954406B - 用于制动***的压力供应单元 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种用于制动***的压力供应单元。一种用于制动***的压力供应单元包括限定了轴向延伸的缸体的助力器主体。活塞可在缸体内滑动。活塞限定了容纳主轴的孔。主轴抗旋转地固定且可轴向移动，以提供活塞的轴向移动。马达围绕主轴定位并且被配置成轴向平移主轴和活塞。球窝接头连接活塞和主轴，同时为主轴的枢转运动提供空间。球窝接头包括位于主轴的前端处的球和位于活塞的孔中的容纳球的承窝。

Description

用于制动***的压力供应单元
技术领域
本公开涉及一种用于诸如汽车的车辆的制动***的压力供应单元。
背景技术
压力供应单元与用于诸如汽车的车辆的电液线控制动***结合使用，以代替传统的助力器(booster)、主缸和制动踏板布置来提供制动压力。压力供应单元由电子控制单元(ECU)命令，该电子控制单元通过踏板感觉模拟器中的传感器和/或从自动驾驶仪导出来自驾驶员的信号，该自动驾驶仪可以无需驾驶员干预即自行制动。压力供应单元通常包括由定子和定子内的可旋转转子容器组成的马达，其中转子容纳高效螺杆组件，该高效螺杆组件进一步附接到容纳在助力器主体的缸体中的活塞。转子的旋转实现了主轴(spindle)和活塞的平移移动，从而引起用于实现制动的制动压力变化。
仍然需要对这种压力供应单元进行改进。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种用于制动***的压力供应单元。压力供应单元包括限定了沿轴线延伸的缸体的助力器主体。活塞可在缸体内轴向滑动。活塞限定了沿着轴线的孔。主轴沿着轴线延伸并且由活塞的孔容纳。主轴抗旋转地固定(rotationallyfix)且可轴向移动，以提供活塞的轴向移动。马达围绕所述主轴定位并且被配置成轴向平移所述主轴，以提供活塞的轴向移动。球窝接头联接活塞和主轴，同时为主轴相对于活塞的枢转运动提供空间(accommodate)。球窝接头包括位于所述主轴的前端处的球和位于所述活塞的所述孔中并容纳所述球的承窝(socket)。
球窝接头提供了一种为主轴相对于活塞的枢转运动提供空间的简单方式，从而提供了主轴和活塞的减小的磨损。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于制动***的压力供应单元。压力供应单元包括限定了沿轴线延伸的缸体的助力器主体。活塞可在缸体内轴向滑动。活塞限定了沿着所述轴线的孔。主轴沿着轴线延伸并且由活塞的孔容纳。主轴抗旋转地固定且可轴向移动，以提供活塞的轴向移动。马达围绕主轴定位并且被配置成轴向平移主轴，以提供活塞的轴向移动。该马达包括环形定子和环形转子，该环形转子可响应于流入定子中的电流而在定子内旋转。至少一个齿轮可响应于转子的旋转而旋转，并且被配置成使磁体旋转。设置传感器，以检测所述磁体的旋转，以确定所述转子的转子角度。
至少一个齿轮和传感器的布置提供了一种用于检测转子的转子角度的简单、紧凑且可靠的方法。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于制动***的压力供应单元。压力供应单元包括限定了沿轴线延伸的缸体的助力器主体。马达盖联接到助力器主体并限定了隔室。活塞可在缸体内轴向滑动。活塞限定了沿着轴线的孔。主轴沿着轴线延伸并且由活塞的孔容纳。主轴抗旋转地固定且可轴向移动，以提供活塞的轴向移动。马达在所述马达盖的所述隔室中围绕所述主轴定位并且被配置成轴向平移所述主轴，以提供所述活塞的轴向移动。马达包括环形定子和环形转子，该环形转子可响应于流入定子中的电流而在定子内旋转。防旋转套筒围绕主轴设置并且固定到马达盖。防旋转套筒被配置成阻止主轴的旋转，同时允许主轴的轴向移动。马达盖具有轴向延伸的环形突起，该环形突起在所述马达盖内限定了位于所述隔室内的袋部。防旋转套筒在袋部内旋转地固定到马达盖。
防旋转套筒固定到马达盖的袋部的布置提供了一种用于防止主轴的旋转的紧凑且简单的布置。这种布置进一步允许在马达壳体上没有单独的端盖的情况下构造马达盖。
附图说明
本发明的其它优点将容易理解，因为通过参考下面结合附图考虑的详细描述，本发明的优点将变得更好理解，其中：
图1是压力供应单元的示例实施方式的横截面侧视图；
图2是压力供应单元的分解立体图；
图3是压力供应单元的转子和螺母的剖面立体图；
图4是压力供应单元的防旋转套筒的分解剖面立体图，例示出了其与主轴的连接；
图5是防旋转套筒的立体图，例示出了用于将防旋转套筒固定到马达盖的平坦表面；
图6是马达盖的突起的立体图，例示出了突起容纳防旋转套筒并固定到防旋转套筒；
图6A是接合防旋转套筒的平坦表面的马达盖的一对桩部分的前剖视图；
图7是位于主轴的端部处的球窝接头的球的立体图，例示出了球上的多个划刻部分(scored segment)；
图8是球窝接头的放大剖视图，例示出了相对于承窝的划刻部分；
图9是压力供应单元的立体图，例示出了其中活塞在利用球窝接头连接到主轴之前安装在助力器主体中的布置；
图10是压力供应单元的立体图，例示出了其中活塞和主轴在连接到助力器主体之前与球窝接头预组装的布置；
图11是图9至图10的布置的立体分解图；
图12是压力供应单元的立体剖视图，例示出了转子角度传感器组件的替代布置；
图13是压力供应单元的侧剖视图，例示出了转子角度传感器组件的替代布置；
图14是压力供应单元的立体分解图，例示出了转子角度传感器组件的替代布置的齿轮；
图15是压力供应单元的布置的立体图，其中单个主缸液压控制单元块具有限定了缸体的挤压横向凸台；
图16是图15的剖视图；
图17是包括限定了缸体的简化套筒的压力供应单元的布置的立体图；
图18是图17的剖视图；
图19是压力供应单元的布置的立体图，其中主缸缸体与并联马达布局结合；以及
图20是图19的剖视图。
具体实施方式
参考附图，其中相同的附图标记在若干视图中指示对应的部件，总体上示出了用于汽车的制动***的压力供应单元10。更具体地，如在图1和图2中最佳示出的，题述压力供应单元10与电液线控制动***结合使用，其中马达12、主轴14和活塞16代替传统的助力器、主缸和制动踏板布置来提供制动压力。压力供应单元10由(示意性地示出的)电子控制单元(ECU)18使用来自踏板感觉模拟器中的行进器和/或强制传感器(traveler and/or forcedsensor)和/或来自自动驾驶仪的导出信号来命令，该自动驾驶仪可以独立于驾驶员启动制动。踏板感觉模拟器为驾驶员提供制动踏板感觉和反馈，同时手动备份***与车轮制动电路隔离。
更详细地，压力供应单元10包括助力器主体20，助力器主体20限定了沿轴线延伸的缸体22。马达盖24轴向地接合助力器主体20并限定了隔室26。活塞16由缸体22轴向地容纳，并且可在缸体22和马达盖24的隔室26内轴向地滑动，以响应于活塞16的滑动移动而在缸体22中产生制动压力。活塞16沿着轴线A限定了孔(bore)28，孔28在端部30处轴向终止。助力器主体20进一步包括一对凹部(recess)32，该一对凹部32从缸体22径向向外延伸到助力器主体20中，并且围绕轴线A环形地延伸。凹部32中的每一个容纳一对密封件34中的一个，该一对密封件34被配置成防止流体在助力器主体20与缸体22中的活塞16之间通过。
主轴14在容纳在活塞16的孔28中的前端36与轴向位于马达盖24的隔室26中的孔28外部的后端38之间轴向延伸。主轴14具有螺纹外表面40。球窝接头42(下面进一步详细讨论)在孔28中将主轴14连接到活塞16。
马达12在马达盖24的隔室26中围绕主轴14定位。马达12被配置成轴向平移主轴14，以提供活塞16的轴向移动。更具体地，马达12包括环形定子44和环形转子46，环形定子44和环形转子46中的每一个均围绕轴线A定位。环形转子46具有磁性外表面，并且可响应于施加到定子44的电流而在定子44内围绕轴线A旋转。一个或更多个轴承48径向定位在转子46与马达盖24之间，以为转子46相对于助力器主体20的旋转提供空间。如示意性地示出的，马达12连接到ECU 18，以提供马达12的期望致动。
转子46具有限定了沿轴线A的通道52的内壁50。通道52部分地容纳活塞16并容纳主轴14。如在图3中最佳示出的，转子46的内壁50进一步限定了多个凹槽54，该多个凹槽54轴向延伸并且以彼此周向间隔开的关系布置。
螺母56固定到转子46的内壁50，并且被配置成将转子46的旋转移动转换成主轴14的轴向平移。更具体地，螺母56具有螺纹内表面58，螺纹内表面58螺纹连接到主轴14的螺纹外表面40，以响应于转子46和螺母56的旋转而提供主轴14的轴向移动。螺母56与主轴14之间的螺纹连接可包括多个滚珠轴承59，以便于部件之间的旋转。也可以采用仅包括内螺纹和外螺纹的常规螺纹连接。螺母56在第一螺母端60与第二螺母端62之间轴向延伸。保持板64轴向抵靠第一螺母端60固定。多个紧固件66(例如螺栓等)将保持板64轴向地和抗旋转地固定到第一螺母端60。保持板64具有从保持板64的外周边径向向外延伸的多个引导件68。各个引导件68由转子48的凹槽54中的一个容纳，以允许保持板64和螺母56在组装期间相对于转子46轴向移动，同时阻止保持板64和螺母56相对于转子46的旋转移动。
如在图4中最佳示出的，防旋转套筒70围绕主轴14设置并且固定到助力器主体20。防旋转套筒70被配置成阻止主轴14的旋转，同时允许主轴14的轴向移动。防旋转套筒70在轴向接合马达盖24的近端72与轴向接合螺母56的第二螺母端62的远端74之间轴向延伸。防旋转套筒70限定了径向内壁76。防旋转套筒70的内壁76限定了多个凹槽(groove)78，该多个凹槽78轴向地延伸并且彼此周向地间隔开。保持器80在防旋转套筒70内围绕轴线A定位并且键接(key)到主轴14的后端38。大致矩形的突起82在主轴14的后端38处轴向延伸。保持器80限定了具有与突起82基本相同形状的开口84，并且容纳突起82以将保持器80键接到主轴14。保持器80具有从保持器80的外周边径向向外延伸的多个指状部86，各个指状部86均由防旋转套筒70的内壁76的凹槽78中的一个容纳，以阻止保持器80和主轴14的旋转移动，同时允许保持器80和主轴14相对于防旋转套筒70的轴向移动。螺栓88等由突起82沿着轴线A螺纹地容纳，并且将保持器80轴向固定到主轴14。如图1和图2中最佳所示，一个或更多个波形垫圈89或其它弹簧元件轴向地定位在保持器80与马达盖24之间，以为主轴14朝向马达盖24的轴向移动提供空间。
如在图1以及图5、图6和图6A中最佳示出的，马达盖24具有轴向延伸的环形突起90，该环形突起90在马达盖24的隔室26内限定了袋部(pocket)92。防旋转套筒70在袋部92内抗旋转地固定到马达盖24。更具体地，防旋转套筒70具有在其近端72处径向向外延伸的凸缘96。凸缘86沿凸缘86的径向外表面具有至少一个第一平坦表面98。根据示例实施方式，一对第一平坦表面98位于防旋转套筒70的周向相反侧上，然而可以采用任何数量的第一平坦表面98。如图6A中最佳所示，突起90的外表面被径向向内压缩/冲压成与防旋转套筒70的第一平坦表面98中的每一个周向对准，以限定一个或更多个桩部分99，以将防旋转套筒70轴向地和抗旋转地固定到马达盖24。桩部分99可包括一个或更多个第二平坦表面101，该一个或更多个第二平坦表面101覆盖平坦表面98，以进一步帮助防止防旋转套筒70相对于马达盖24旋转。
如图1和图7至图8中最佳所示，球窝接头42包括位于主轴14的前端36处的球102和邻近活塞16的孔28的端部30的承窝(socket)104。承窝104容纳球102以为主轴14相对于活塞16的枢转运动提供空间。球窝接头42包括***件106，该***件106被容纳在活塞16的孔28中并且邻近孔28的端部30固定到活塞16。***件106限定了承窝104。
如在图7和图8中最佳示出的，球102限定了至少一个划刻部分108，以提供球102相对于承窝104的横向移动，同时球102仍然阻止从承窝104轴向自由地拉动主轴14。根据示例实施方式，球102限定了彼此间隔开的多个划刻部分108。四个划刻部分108可以围绕球102等距地沿周向间隔开，以提供在垂直和水平方向上的横向移动。由于划刻部分108，球窝接头42有助于补偿活塞16与主轴14之间的任何角度未对准，以通过最小化侧向载荷来最小化滚珠丝杠的过早磨损。球窝接头42和活塞16的布置还消除了对具有防旋转特征的单独套筒的需要，从而显著地降低了成本和组装复杂性。此外，通过仔细确定球102的尺寸和/或形状，在***之后可以保持小的间隙。这允许额外的横向自由度以确保消除主轴14在球102处的约束(bind)。由于球102主要由***制动压力单向加载，因此球102的起始位置处的少量行进可容易地补偿。
应当理解，由于防旋转套筒70和球窝接头42的位置和布置，活塞16和主轴14之间的侧向载荷实际上不存在。
如图9和图10所示，由于活塞16和球窝接头42的前述布置，可以采用两种不同的组装操作来安装活塞16和球窝接头42。更具体地，根据图9所例示的第一操作，活塞16可以首先安装在助力器主体20中，并且球窝接头42可以在安装活塞16之后卡扣在一起。另选地，如图10所例示，球窝接头42和活塞16可以预先组装，并且活塞16可以随后***助力器主体20的缸体22中。图11示出了这两种布置的分解组装视图。
如在图1和图2中最佳示出的，电容式转子角度传感器组件110可以围绕转子46定位并且轴向地定位在定子44与助力器主体20之间。电容式转子角度传感器组件116包括马达支撑板110，马达支撑板110在马达盖24的隔室26中轴向地抵靠助力器主体20定位并且围绕活塞16定位。至少一个传感器轴承114位于马达支撑板110与转子46之间，以允许马达支撑板110与转子46之间的相对旋转。电容式转子角度传感器组件116包括将电容式转子角度传感器组件116电连接到ECU 18以传输转子角度数据110的多个电连接器118。
根据图12中最佳呈现的转子角度传感器组件120的替代实施方式，第一齿轮122可与转子46一起旋转。第二齿轮124与第一齿轮122啮合。轴向延伸的杆126可与第二齿轮124一起旋转并且连接到磁体128。磁体传感器130被配置成检测磁体128以确定转子角度数据并将转子角度数据传输到ECU 18。图13例示出了根据该布置，第一齿轮122可以具有比传感器轴承114更小的直径。因此，传感器轴承114可以与马达盖24一起设计为“半进/半出”设计，并且用于将马达12引导到助力器主体20中。图14例示出了根据该实施方式的第一齿轮122与转子46的连接。
如图15至图20所示，题述压力供应单元10的设计优点在于，马达12和活塞16不需要缸体22中的外部特征来限制活塞16的旋转。因此，即使马达12的总长度可能相对较长，缸体22的长度的节省也可以对此进行补偿。为此，在图15至图20中示出了用于包装该***的三个不同实施方式。更具体地，图15至图16示出了第一设计，其中单个主缸HCU块(防抱死制动***控制器)132具有限定了缸体22的挤压横向凸台136。凸台与助力器主体20一体地形成。此外，图17和图18示出了简化的套筒138，其限定了与助力器主体20联接的缸体22(不需要旋转约束)，其中挤压的矩形主缸/HCU块132设计有横向马达12。此外，图19和图20示出了一种设计，其中机加工或铸造和机加工的主缸块134与平行马达12布局相结合。
应当理解的是，题述压力供应单元10的整体设计的简单组装提供了成本节省优势、消除了关键的构建公差以及适于大量生产的组装工艺。
显然，根据上述教导，对本发明的许多修改和变型是可能的，并且这些修改和变型可以以与具体描述不同的方式来实施，同时在所附权利要求的范围内。值得注意的是，本文描述的实施方式的特征可以以各种组合彼此结合使用。

Claims (19)

1.一种用于制动***的压力供应单元，所述压力供应单元包括：
助力器主体，所述助力器主体限定了沿轴线延伸的缸体；
活塞，所述活塞能够在所述缸体内轴向滑动，所述活塞限定了沿着所述轴线的孔；
主轴，所述主轴沿着所述轴线延伸并且由所述活塞的所述孔容纳，并且抗旋转地固定且能够轴向移动以提供所述活塞的轴向移动；
马达，所述马达围绕所述主轴定位并且被配置成轴向平移所述主轴，以提供所述活塞的轴向移动；以及
球窝接头，所述球窝接头将所述主轴联接到所述活塞，所述球窝接头包括位于所述主轴的前端处的球和位于所述活塞的所述孔中并容纳所述球的承窝，以为所述主轴相对于所述活塞的枢转运动提供空间，
其中，所述球限定了至少一个划刻部分，所述至少一个划刻部分用于提供所述球相对于所述承窝的横向移动，同时允许所述球阻止所述球在所述承窝外的轴向移动。
2.根据权利要求1所述的压力供应单元，其中，所述球限定了多个彼此间隔开的划刻部分。
3.根据权利要求1所述的压力供应单元，其中，所述活塞的所述孔终止于一端部，并且其中，所述承窝位于所述孔的所述端部附近。
4.根据权利要求3所述的压力供应单元，其中，***件容纳在所述孔或所述活塞中并且邻近所述孔的所述端部固定到所述活塞，并且其中，所述***件限定了所述承窝。
5.根据权利要求1所述的压力供应单元，所述压力供应单元进一步包括固定到转子的内壁的螺母，所述螺母具有螺纹内表面，所述螺纹内表面螺纹连接到所述主轴的螺纹外表面，以响应于所述转子和所述螺母的旋转而提供所述主轴的轴向移动。
6.根据权利要求5所述的压力供应单元，其中，所述转子具有内壁，所述内壁限定了多个凹槽，所述多个凹槽沿轴向和周向彼此间隔开地延伸，其中，保持板轴向抵靠所述螺母的端部固定，并且其中，所述保持板具有多个引导件，所述多个引导件从所述保持板的外周边径向向外延伸，并且所述多个引导件中的各个引导件由所述转子的所述凹槽中的一个容纳，以允许所述保持板和所述螺母在组装期间相对于所述转子轴向移动，同时阻止所述保持板和所述螺母相对于所述转子旋转移动。
7.根据权利要求6所述的压力供应单元，其中，多个紧固件将所述保持板轴向地和抗旋转地固定到第一螺母端。
8.根据权利要求1所述的压力供应单元，所述压力供应单元进一步包括防旋转套筒，所述防旋转套筒围绕所述主轴设置且固定到马达盖，并且被配置成阻止所述主轴的旋转同时允许所述主轴的轴向移动。
9.根据权利要求8所述的压力供应单元，其中，马达盖联接到所述助力器主体并且限定了隔室，其中，所述马达和所述防旋转套筒位于所述隔室中，并且其中，所述马达盖具有轴向延伸的环形突起，所述环形突起在所述马达盖内限定了位于所述隔室内的袋部，并且其中，所述防旋转套筒在所述袋部内抗旋转地固定到所述马达盖。
10.根据权利要求9所述的压力供应单元，其中，所述防旋转套筒沿着所述防旋转套筒的径向外表面具有至少一个平坦表面，并且其中，所述马达盖限定了桩部分，所述桩部分径向地接合所述至少一个平坦表面，以相对于所述马达盖抗旋转地固定所述防旋转套筒。
11.根据权利要求1所述的压力供应单元，其中，至少一个齿轮能够与转子一起旋转并且被配置成使磁体旋转，并且其中，传感器检测所述磁体的旋转以确定转子角度。
12.根据权利要求11所述的压力供应单元，其中，所述至少一个齿轮包括连接到所述转子的第一齿轮和与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，并且其中，杆与所述第二齿轮连接，并且其中，所述磁体与所述杆的定位成与所述第二齿轮相反的端部联接。
13.一种用于制动***的压力供应单元，所述压力供应单元包括：
助力器主体，所述助力器主体限定了沿轴线延伸的缸体；
活塞，所述活塞能够在所述缸体内轴向滑动，所述活塞限定了沿着所述轴线的孔；
主轴，所述主轴沿着所述轴线延伸并且由所述活塞的所述孔容纳，并且抗旋转地固定且能够轴向移动以提供所述活塞的轴向移动；
马达，所述马达围绕所述主轴定位并且被配置成轴向平移所述主轴，以提供所述活塞的轴向移动，所述马达包括环形定子和环形转子，所述环形转子能够响应于流入所述定子中的电流而在所述定子内旋转；
传感器和至少一个齿轮，所述至少一个齿轮能够响应于所述转子的旋转而旋转并且被配置成使磁体旋转，所述传感器用于检测所述磁体的旋转以确定所述转子的转子角度；以及
球窝接头，所述球窝接头将所述主轴联接到所述活塞，所述球窝接头包括位于所述主轴的前端处的球和位于所述活塞的所述孔中并容纳所述球的承窝，以为所述主轴相对于所述活塞的枢转运动提供空间，
其中，所述球限定了至少一个划刻部分，所述至少一个划刻部分用于提供所述球相对于所述承窝的横向移动，同时允许所述球阻止所述球在所述承窝外的轴向移动。
14.根据权利要求13所述的压力供应单元，其中，所述至少一个齿轮包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮围绕所述转子定位并且能够与所述转子一起旋转，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合并且被配置成使所述磁体旋转。
15.根据权利要求14所述的压力供应单元，其中，杆与所述第二齿轮连接，并且其中，所述磁体与所述杆的定位成与所述第二齿轮相反的端部联接。
16.一种用于制动***的压力供应单元，所述压力供应单元包括：
助力器主体，所述助力器主体限定了沿轴线延伸的缸体；
马达盖，所述马达盖联接到所述助力器主体并限定了隔室；
活塞，所述活塞能够在所述缸体内轴向滑动，所述活塞限定了沿着所述轴线的孔；
主轴，所述主轴沿着所述轴线延伸并且由所述活塞的所述孔容纳，并且抗旋转地固定且能够轴向移动以提供所述活塞的轴向移动；
马达，所述马达在所述马达盖的所述隔室中围绕所述主轴定位，并且被配置成轴向平移所述主轴以提供所述活塞的轴向移动，所述马达包括环形定子和环形转子，所述环形转子能够响应于流入所述定子中的电流而在所述定子内旋转；
防旋转套筒，所述防旋转套筒围绕所述主轴设置并且固定到所述马达盖，并且阻止所述主轴的旋转同时允许所述主轴的轴向移动；并且
所述马达盖具有轴向延伸的环形突起，所述环形突起在所述马达盖内限定了位于所述隔室内的袋部，并且所述防旋转套筒在所述袋部内抗旋转地固定到所述马达盖，
其中，所述压力供应单元进一步包括球窝接头，所述球窝接头将所述主轴联接到所述活塞，所述球窝接头包括位于所述主轴的前端处的球和位于所述活塞的所述孔中并容纳所述球的承窝，以为所述主轴相对于所述活塞的枢转运动提供空间，
其中，所述球限定了至少一个划刻部分，所述至少一个划刻部分用于提供所述球相对于所述承窝的横向移动，同时允许所述球阻止所述球在所述承窝外的轴向移动。
17.根据权利要求16所述的压力供应单元，其中，所述防旋转套筒沿着所述防旋转套筒的径向外表面具有至少一个平坦表面，并且其中，所述马达盖限定了接合所述至少一个平坦表面的至少一个桩部分，以将所述防旋转套筒抗旋转地固定到所述马达盖。
18.根据权利要求17所述的压力供应单元，其中，所述防旋转套筒的所述至少一个平坦表面是一对平坦表面，所述一对平坦表面定位在所述袋部的周向相反侧，并且其中，所述至少一个桩部分包括一对桩部分，所述一对桩部分中的每一个接合所述平坦表面中的一个。
19.根据权利要求17所述的压力供应单元，其中，所述马达盖的所述至少一个桩部分限定了与所述防旋转套筒的所述至少一个平坦表面对准的内平坦表面，以进一步防止所述防旋转套筒相对于所述马达盖旋转。
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