車輛制動系統的液壓壓力發生器、具有這種液壓壓力發生器的車輛制動系統以及操作該...的製作方法
2023-04-24 13:31:21 1
專利名稱：車輛制動系統的液壓壓力發生器、具有這種液壓壓力發生器的車輛制動系統以及操作該 ...的製作方法
技術領域：
本公開涉及用於車輛制動系統的液壓壓力發生器。該液壓壓力發生器包括其中可移動地容納有活塞的缸、以及能夠使活塞進行前後運動的致動單元。
背景技術：
傳統的車輛制動系統可由駕駛員或獨立於駕駛員被致動。由駕駛員啟動的制動過程也被稱作常用制動。在常用制動或與其獨立的範圍內，駕駛安全系統可獨立於駕駛員啟動或協助制動過程。這被稱為系統制動。系統制動可與常用制動暫時重疊，或獨立於常用制動而暫時地發生。已知的駕駛安全系統包括，例如，防抱死制動系統(ABS)、制動助力(brake boosting)、電子穩定性控制(ESC或ESP)以及牽引力控制系統(TCS)。在傳統的車輛制動系統中，在常用制動的情況下，一個或多個制動迴路中的液壓壓力由駕駛員自己產生。為了這個目的，相關制動迴路液壓地連接到主缸，主缸以已知的方式通過制動踏板被駕駛員致動。在例如再生(「混合」)或電控液壓車輛制動系統之類的現代車輛制動系統中，通過可獨立於駕駛員致動的液壓壓力發生器，液壓壓力的產生也可在常用制動期間發生。在電控液壓制動系統的情況下，根據「線控制動(brake-by-wire) 」原理，主缸在常用制動期間斷開與每一個制動迴路的液壓連接。液壓壓力的產生通過電動液壓壓力發生器在此發生，其根據制動踏板的致動狀態而被控制。在再生車輛制動系統的情況下，主缸一般同樣的在常用制動期間斷開與每一個制動迴路的液壓連接。在這種情況下，車輛的制動受到為車載電池充電的發電機的影響。如果駕駛員使用制動踏板要求更大的車輛減速，或者例如，牽引力控制幹預需要這樣的減速，則通過液壓壓力發生器(或發生了轉換為完全液壓壓力發生)在車輪制動器處產生額外的液壓壓力。這一過程也被稱作「混合」。根據DE102007047208A1已知一種雙迴路電控制動系統。制動迴路包括雙迴路流體供給泵形式的液壓壓力發生器。通過流體供給泵，液壓壓力可在兩個制動迴路的每一個中產生。傳統的流體供給泵被設計為多活塞系統。其中每一個活塞在指定的缸中執行進氣和排氣衝程。在大多數情況下，為了積聚常用制動或系統制動的範圍內所需的液壓壓力，需要每一個活塞完成大量的進氣和排氣衝程。
發明內容
需要一種用於車輛制動系統的液壓壓力發生器，其允許改進的液壓壓力積聚。還限定一種操作該液壓壓力發生器的方法。在本公開的範圍內，提供了一種用於車輛制動系統的液壓壓力發生器，其包括活塞、可移動地容納活塞的缸以及活塞的致動單元。活塞在缸中相對的活塞兩側限定了第一液壓室和第二液壓室，每個液壓室都具有液壓流體的進入口( 「液壓入口 」)和液壓流體的排出口(「液壓出口」)。致動裝置被配置用於使活塞進行前後運動，因此與第一液壓室相關的進氣衝程對應於與第二液壓室相關的排氣衝程(並且反之亦然)。液壓壓カ發生器可被用於單迴路和多迴路車輛制動系統。在多迴路車輛制動系統中，可為多個或全部制動迴路提供共用的液壓壓カ發生器。在這種情況下，制動迴路的(共用)液壓壓カ可由液壓壓カ發生器集中地產生。如果需要的話，可提供壓カ調節裝置(例如以閥組件的形式)來調節單個制動迴路中由液壓壓カ發生器產生的中央液壓壓力。但是，還可設想為每個制動迴路提供単獨的液壓壓カ發生器，從而調節單個制動迴路中的液壓壓力。液壓壓カ發生器可被設置為在常用制動的範圍內產生液壓壓力。對此可替換的或可附加的，液壓壓カ發生器也可被設置為在系統制動期間提供液壓壓力。系統制動可與常用制動暫時重疊，或獨立於常用制動暫時地發生。系統制動在此被理解為一般指獨立於駕駛員發生的由駕駛安全系統進行的制動幹預。駕駛安全系統可實現，特別是，以下功能中的ー個或多個制動助力、ABS、ESC/ESP和TCS。液壓壓カ發生器的致動單元可包括電機和電機的驅動電子裝置。驅動電子裝置可被配置用於反轉電機的旋轉方向，用以活塞的前後運動。在這種情況下，致動單元可進ー步包括設置於電機和活塞之間的變速器，其具有例如螺母/主軸裝置，變速器藉助此裝置將電機的旋轉運動轉變為活塞的軸向運動。但是，致動單元可替換的配置同樣是可想到的。例如，活塞的前後運動還可由電機驅動的偏心元件產生。致動單元這樣的設計不需要電機旋轉方向的反轉。可為液壓壓カ發生器進ー步提供具有至少兩個止回閥的止回閥裝置。在這種情況下，第一止回閥可被設置在通往液壓流體儲液器的液壓管線中，並且在進氣衝程打開以及在排氣衝程關閉。第二止回閥可被設置在通往至少一個車輪制動器的液壓管線中，並且在進氣衝程關閉以及在排氣衝程打開。根據ー種變型，為兩個液壓室提供共用第一止回閥和共用第二止回閥。根據ー種可替換的變型，止回閥裝置包括與每ー個液壓室相應的第一止回閥和相應的第二止回閥。每個液壓室都可具有兩個液壓連接部，其中之一配置作為液壓入口並且另ー個配置作為液壓出口。可替換的是，兩個液壓室中的至少ー個可具有単一的液壓連接部，其既用作液壓入口又用作液壓出口。在這種情況下，液壓流體相應的流動方向可被調節，例如，通過兩個止回閥沿相反的方向開關，每個都將至少一個車輪制動器或液壓流體儲液器連接到到該(単一的)液壓連接部。進ー步，可提供至少ー個截止閥。截止閥可被配置用於選擇性地將至少一個液壓室的液壓入口和出口彼此液壓連接(或者液壓短路)。這樣，活塞在缸中的位置可在不建立液壓壓カ的情況下被調節。截止閥的更重要的功能可包括能夠建立制動迴路到液壓流體儲液器的直接連接，使得液壓壓カ發生器產生的、並且在通往至少一個車輪制動器的所述液壓管線中出現在至少ー個第二止回閥的液壓壓カ能夠再次降低。還提供了一種車輛制動系統，除了液壓壓カ發生器外，其還包括主缸和轉換裝置。轉換裝置被配置為選擇性地將液壓壓カ發生器或主缸通過流體(fluidically)連通到一組車輪制動器。就雙迴路車輛制動系統而言，轉換閥裝置可針對每個制動迴路包括ー個兩位三通閥(3/2-way valve)。進ー步,車輛制動系統可包括牽引力控制系統(例如以控制單元的形式)。牽引力控制系統可被配置為在牽引力控制幹預的範圍內啟動致動単元。
車輛制動系統可為電控液壓制動系統(「EHB」)和/或再生制動系統(「混合」)。在這樣的情況下，液壓壓力發生器(也)可被用於常用制動的範圍內。但是，車輛制動系統還可為傳統制動系統，其中僅在系統制動的範圍內需要液壓壓力發生器。進一步，限定了一種操作液壓壓力發生器的方法。在該方法中，致動單元使活塞進行前後運動，因此與第一液壓室相關的進氣衝程對應於與第二液壓室相關的排氣衝程，並且反之亦然。在其起始位置(即，例如在每次常用制動或系統制動操作之前或之後)的活塞以這樣的方式被設置，即，使得第一液壓室和第二液壓室具有幾乎相等的容積。為了這個目的，兩個液壓室中的至少一個的液壓入口和液壓出口可彼此通過流體連通。進一步，可以想到，液壓壓力發生器產生、並且在通往至少一個車輪制動器的所述液壓管線中出現在至少一個第二止回閥的液壓壓力的選擇性地被再次降低。最後提及的兩項功能可通過至少一個截止閥實現。
此處描述的液壓壓力發生器以及車輛制動系統的更進一步的細節、特徵以及優點將通過以下參照唯一的附圖對一實例性實施方式的描述得以體現。唯一的附圖示出車輛制動系統的實施方式。
具體實施例方式車輛制動系統以及為其提供的液壓壓力發生器的實施方式將參照附圖闡述如下。但是，本發明並不局限於此處示例性描述的實施方式。圖1示出車輛制動系統100。車輛制動系統100例如是電控液壓車輛制動系統或再生車輛制動系統(或其結合)。但是，本發明同樣可在不根據「線控制動(brake-by-wire) 」原理操作的已知的車輛制動系統中實施。圖1所示車輛制動系統100包括大量部件，其根據需要可被配置為一個或多個單獨加工的子部件。在這點上，不同的子部件可被安裝在機動車輛彼此隔開的區域中。如圖1所示，車輛制動系統100是具有兩個沿對角線分割的制動迴路102、104的雙迴路制動系統。第一制動迴路102配置用於為右前輪制動器106以及左後輪制動器108提供液壓流體。第二制動迴路104就左前輪制動器110和右後輪制動器112具有相同的任務。除開圖中示出的對角線分割，前輪制動器106、110和後輪制動器108、112分別分配給一特定製動迴路的前後分割同樣是可想到的。兩個制動迴路102、104可有選擇地通過可由駕駛員致動的主缸114或可由電機致動的液壓壓力發生器116提供液壓流體。通過液壓壓力發生器116，獨立於駕駛員在兩個制動迴路102、104中產生液壓壓力因此也是可能的。轉換裝置118被功能性地設置在其一側的輪制動器106、108、110、112與其另一側的主缸114和液壓壓力發生器116之間。在本實施方式中，轉換裝置118包括針對每一個制動迴路102、104的一可電致動的兩位三通閥120、122。在未被電致動的狀態下，閥120、122根據「推動穿過(push-through) 」原理將輪制動器106、108、110、112連接到主缸114。這樣，在車輛斷電或電子故障的情況下，車輛的制動通過由駕駛員在主缸114中產生的液壓壓力仍得以確保。在如圖所示的電致動狀態下，兩個閥120、122將輪制動器106、108、110、112連接到液壓壓カ發生器116。在這種情況下，通過液壓壓カ發生器116，在由駕駛員啟動的常用制動的情況下以及系統制動的情況下均能在兩個制動迴路102、104中實現液壓壓
力的建立。通過常壓儲液器124為主缸114提供液壓流體。在兩位三通閥120、122的電致動狀態——即當主缸114斷開與輪制動器106、108、110、112的連接時——由常壓儲液器排出的液壓流體從主缸114被傳送到踏板感覺模擬器126。當主缸114斷開與輪制動器106、108、110、112的連接時，模擬器126就為駕駛員提供常規的制動踏板128致動主缸114的反應行為。主缸114和模擬器126可具有，例如從DE19950862A1、DE19638102A1或DE102007047208A1 已知的結構。從圖中可以看出，組合返回/吸入管線130連接到常壓儲液器124。液壓流體可通過管線130從輪制動器106、108、110、112流回到常壓儲液器124中。進而，液壓壓カ發生器116可通過管線130吸入液壓流體，以便其後將其再次供給到制動迴路102、104中以產生液壓壓力。轉換裝置118和輪制動器106、108、110、112之間設置有閥裝置132，其用於獨立於駕駛員在輪制動器106、108、110、112上執行制動幹預(系統制動)。閥裝置132就每ー個輪制動器106、108、110、112包括兩個設計為(可控制的和不可控制的)兩位兩通閥(2/2-way valves)的截止閥。通過這些閥，壓カ的建立、壓カ的保持以及壓力的減小階段可在系統制動操作的範圍內根據已知的方式被執行，即，與安全相關的、獨立於駕駛員的制動幹預。這些制動幹預可包括，例如ABS、ESC/ESP和或TCS控制幹預。由於這些控制幹預本身是已知的，因此它們以及用於它們的控制單元(電子控制単元，ECUs)在此不再詳細闡述。壓カ發生器116包括缸134，其中可移動地容納有活塞136。活塞136被設計為所謂的「柱塞(plunger) 」，並且在缸中相對的活塞兩側138、140限定了第一液壓室142和第二液壓室 144。壓カ發生器116進ー步包括致動單元，其具有電機146以及布置在電機146輸出側下遊的變速器148。進ー步，設置有電機146的驅動電子裝置150。電機146可為直流電機，例如所謂的「無刷直流(Brushless Direct Current，BLDC) 」電機。變速器148包括螺母/主軸裝置，其將電機146產生的旋轉運動轉換成活塞136的平移運動。驅動電子裝置150被配置為控制電機146的旋轉方向。特別是，驅動電子裝置150使電機146的旋轉方向能夠反轉來實現活塞136的前後運動。兩個液壓室142、144的每ー個都擁有兩個液壓連接部，分別是液壓出ロ 152、154和與之分開的液壓入口。兩個液壓出口 152、154分別通過各自的止回閥160、162連接到轉換閥裝置118的閥120、122的入口側。在如圖所示的開關位置，液壓流體因此能從兩個液壓室142、144中的每ー個傳送到輪制動器106、108、110、112。與之相反，缸134的液壓入口156、158分別通過各自的止回閥164、166連接到組合的返回/吸入管線130。與液壓入口 156、158連通的止回閥164、166以這樣的方式開關，即，它們在對應的液壓室142、144的進氣衝程時打開並在排氣衝程時關閉。與之相反，與液壓出口 152、154連通的止回閥160、162以這樣的方式開關，即，它們在對應的液壓室142、144的進氣衝程時關閉並在排氣衝程時打開。由於止回閥160、162、164、166如此相反的開關,液壓流體的液體流動方向可以這樣的方式被適當地控制，即，在兩個液壓室142、144其中之一的進氣衝程，沒有液壓流體在動迴路102、104的方向上傳送，而在排氣衝程，沒有液壓流體被傳送到返回/吸入管線130。值得注意的是，在缸134的替換配置中，每個室142、144隻設有單一的液壓連接部。其後，每個室142、144的該(單一)液壓連接部連接到液壓室142的兩個以相反方式開關的止回閥160、164，以及連接到液壓室144的兩個以相反方式開關的止回閥162、166。從圖中可以看出，截止閥170被設置在液壓室142、144的液壓出口 152、154和液壓入口 156、158之間。為了在致動迴路102、104中建立液壓，截止閥170切換到關閉的位置。與之相反，在如圖所示的打開位置，截止閥170在沒有建立液壓壓力的情況下使活塞136能夠移動。為了將活塞136移動到期望的起始位置，例如，在液壓壓力發生器116的壓力產生周期之前或在其完成之後，這樣的移動是有利的。根據一個變型，處於其起始位置的活塞136在缸134中以這樣的方式被設置，即，第一液壓室142和第二液壓室144具有幾乎相等的容積。但是，截止閥170的主要功能包括能夠建立制動迴路102、104到液壓流體儲液器124的直接連接，以使液壓壓力發生器116產生的、並且在通往兩個車輪制動器106、108、110,112中的至少一個車輪制動器的液壓管線中出現在第二止回閥160、162的液壓壓力能夠再次降低。圖中，儘管只示出設置單一的截止閥170用於中央壓力的降低，但可以理解的是，替換地使用兩個這樣的截止閥170來實現在每個制動迴路中壓力的降低。當僅在一個車軸的輪制動器處(特別是在前後分割制動迴路的情況下)需要混合時，這種方法在被用作再生車輛制動系統可為特別有利。在一種構造中，缸134具有與傳統主制動缸大致相同的容積。由於這種與傳統多活塞泵相比相對大的缸容積，傳統系統制動操作所需的液壓壓力能基本通過活塞136僅沿一個方向的平移運動而建立。換句話說，在許多情況下，在「普通」系統制動的範圍內不需要電機146旋轉方向的反轉。如圖所示，這樣旋轉方向的反轉僅在系統制動後、活塞136被再次移回其起始位置時執行。如果在常用制動工作或長時間的系統制動工作期間，需要比活塞136僅在一個方向上做平移運動所能傳遞的更多的液壓流體來建立壓力，則電機146被驅動器150以使其執行前後運動的方式驅動。在此期間，有利的是，可基本沒有中斷時間的進行連續的壓力建立。這是有利的，例如，在牽引力控制幹預的情況下，由於壓力的反覆降低，因此大量液壓流體體積需要被傳送。驅動電子裝置150，其可例如以控制單元的方式實現，可附加地或替換地操作牽引力控制幹預(ABS和/或ESC/ESP)，還與其它控制幹預(例如，混合動力車輛的混合)聯合作用。進一步，驅動電子裝置150可實現為液壓制動助力器。為了控制的目的，驅動電子裝置150可處理來自一個或更多壓力傳感器172、174的信號。進一步，在常用制動的範圍內，可額外以已知的方式考慮可選踏板行程傳感器176的信號。根據上述描述可知，由於使用了在每個液壓室具有一個進口和出口的「雙作用」活塞，圖中所示實施方式的車輛制動系統的一些顯著的優點得以體現。但是，在不放棄使用此處的液壓壓力發生器的所有優點的情況下，車輛制動系統可以變化、修改和增加是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍僅由所附權利要求限定。
權利要求
1.用於車輛制動系統(100)的液壓壓力發生器(116)，該液壓壓力發生器(116)包括活塞(136)；可移動地容納所述活塞(136)的缸(134)，所述活塞(136)在所述缸(134)中相對的活塞兩側(138 ；140)限定了第一液壓室(142)和第二液壓室(144)，並且每一個液壓室(142， 144)都具有液壓入口(156，158)和液壓出口(152，154)；致動單元(146 ;148)，其能使所述活塞(136)進行前後運動，使得與所述第一液壓室 (142)相關的進氣衝程對應於與所述第二液壓室(144)相關的排氣衝程，並且反之亦然。
2.根據權利要求1所述的液壓壓力發生器(116)，所述致動單元(146；148)包括電機 (146)和用於所述電機(146)的驅動電子裝置(150)，並且所述驅動電子裝置(150)被配置為反轉所述電機(146)的旋轉方向，以使所述活塞(136)前後運動。
3.根據權利要求2所述的液壓壓力發生器(116)，所述致動單元(146；148)還包括設置於所述電機(146)和所述活塞(136)之間的變速器(148)，並且所述變速器(148)具有螺母/主軸裝置，該螺母/主軸裝置將所述電機(146)的旋轉運動轉變為所述活塞(136)的軸向運動。
4.根據前述權利要求之一所述的液壓壓力發生器(116)，該液壓壓力發生器(116)還包括具有至少一個第一止回閥(164;166)和至少一個第二止回閥(160;162)的止回閥裝置，所述第一止回閥(164 ；166)被設置在通往液壓流體儲液器(124)的液壓管線(130)中， 並且在所述進氣衝程打開而在所述排氣衝程關閉，並且所述第二止回閥(160;162)被設置在通往至少一個車輪制動器(106;108)的液壓管線中，並且在所述進氣衝程關閉而在所述排氣衝程打開。
5.根據權利要求4所述的液壓壓力發生器(116)，所述止回閥裝置包括每個液壓室 (142 ；144)的相應的第一止回閥(164 ；166)和相應的第二止回閥(160 ;162)。
6.根據前述權利要求之一所述的液壓壓力發生器(116)，每個液壓室(142;144)都具有兩個液壓連接部(152，156 ; 154，158)，所述兩個液壓連接部中的一個(156 ；158)被配置作為所述液壓入口並且所述兩個液壓連接部中的另一個(152 ；154)被配置作為所述液壓出口。
7.根據權利要求1至5之一所述的液壓壓力發生器(116)，每個液壓室都具有既被配置作為所述液壓入口又被配置作為所述液壓出口的液壓連接部。
8.根據前述權利要求之一所述的液壓壓力發生器(116)，提供有截止閥(170)，所述截止閥(170)被配置為選擇性地使每個液壓室(142，144)的所述液壓入口(156 ；158)和所述液壓出口(152 ；154)液壓短路，並且/或者降低在通往至少一個車輪制動器(106 ；108 ； 110 ；112)的所述液壓管線中出現在所述至少一個第二止回閥(160 ；162)上的液壓壓力。
9.車輛制動系統(100)，該車輛制動系統(100)包括根據前述權利要求之一所述的液壓壓力發生器(116)；主缸(114)；轉換閥裝置(118)，其被配置為選擇性地將所述液壓壓力發生器(116)或所述主缸 (114)通過流體連通到一組車輪制動器(106，108，110，112)。
10.根據權利要求9所述的車輛制動系統(100)，提供有兩個制動迴路(102，104)，並且所述轉換閥裝置(118)針對每個制動迴路均包括一個兩位三通閥(120，122)。
11.根據權利要求9或10所述的車輛制動系統(100)，該車輛制動系統(100)還包括牽引力控制裝置(150)，該牽引力控制裝置(150)被配置為在牽引力控制幹預的範圍內啟動所述致動單元(146 ；148)。
12.用於操作車輛制動系統(100)的液壓壓力發生器(116)的方法，該液壓壓力發生器(116)具有活塞(136)、可移動地容納所述活塞(136)的缸(134)、以及致動單元(146 ； 148)，其中所述活塞(136)在所述缸(134)中相對的活塞兩側(138 ；140)限定了第一液壓室(142)和第二液壓室(144)，並且每個液壓室(142，144)都具有液壓入口(156，158)和液壓出口(152，154)，通過所述致動單元(146 ；148)使所述活塞(136)進行前後運動，使得與所述第一液壓室(142)相關的進氣衝程對應於與所述第二液壓室(144)相關的排氣衝程，並且反之亦然。
13.根據權利要求12所述的方法，以使得所述第一液壓室(142)和所述第二液壓室 (144)具有幾乎相等的容積的方式來在所述缸(134)中設置所述活塞(136)的起始位置。
14.根據權利要求13所述的方法，為了將所述活塞(136)設置在其起始位置，使所述液壓室(142,144)液壓短路。
15.根據權利要求12至14之一所述的方法，該方法還包括以下步驟降低所述液壓壓力發生器(116)產生的並且在至少一個止回閥(160 ；162)出現的液壓壓力，所述至少一個止回閥(160 ；162)被設置在所述液壓壓力發生器(116)和至少一個車輪制動器(106 ；108 ； 110 ；112)之間的液壓管線中，並且在所述進氣衝程中關閉而在所述排氣衝程時打開。
全文摘要
本發明涉及車輪制動系統(100)的液壓壓力發生器(116)。液壓壓力發生器(116)包括活塞(136)以及可移動地容納活塞(136)的缸(134)。活塞(136)在缸(134)中相對的活塞兩側(138，140)限定了第一液壓室(142)和第二液壓室(144)，其中每個液壓室(142，144)都具有液壓入口(156，158)和液壓出口(152，154)。致動單元(146，148)能使活塞(136)進行前後運動，使得與第一液壓室(142)相關的進氣衝程對應於與第二液壓室(144)相關的排氣衝程，並且反之亦然。
文檔編號B60T8/40GK103038110SQ201180030026
公開日2013年4月10日 申請日期2011年5月23日 優先權日2010年6月15日
發明者C·林登 申請人:盧卡斯汽車股份有限公司