CN103038110A - 车辆制动***的液压压力发生器、具有这种液压压力发生器的车辆制动***以及操作该液压压力发生器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车轮制动***(100)的液压压力发生器(116)。液压压力发生器(116)包括活塞(136)以及可移动地容纳活塞(136)的缸(134)。活塞(136)在缸(134)中相对的活塞两侧(138，140)限定了第一液压室(142)和第二液压室(144)，其中每个液压室(142，144)都具有液压入口(156，158)和液压出口(152，154)。致动单元(146，148)能使活塞(136)进行前后运动，使得与第一液压室(142)相关的进气冲程对应于与第二液压室(144)相关的排气冲程，并且反之亦然。

Description

车辆制动***的液压压力发生器、具有这种液压压力发生器的车辆制动***以及操作该液压压力发生器的方法
技术领域
本公开涉及用于车辆制动***的液压压力发生器。该液压压力发生器包括其中可移动地容纳有活塞的缸、以及能够使活塞进行前后运动的致动单元。
背景技术
传统的车辆制动***可由驾驶员或独立于驾驶员被致动。由驾驶员启动的制动过程也被称作常用制动。在常用制动或与其独立的范围内，驾驶安全***可独立于驾驶员启动或协助制动过程。这被称为***制动。***制动可与常用制动暂时重叠，或独立于常用制动而暂时地发生。已知的驾驶安全***包括，例如，防抱死制动***(ABS)、制动助力(brake boosting)、电子稳定性控制(ESC或ESP)以及牵引力控制***(TCS)。
在传统的车辆制动***中，在常用制动的情况下，一个或多个制动回路中的液压压力由驾驶员自己产生。为了这个目的，相关制动回路液压地连接到主缸，主缸以已知的方式通过制动踏板被驾驶员致动。在例如再生(“混合”)或电控液压车辆制动***之类的现代车辆制动***中，通过可独立于驾驶员致动的液压压力发生器，液压压力的产生也可在常用制动期间发生。
在电控液压制动***的情况下，根据“线控制动(brake-by-wire)”原理，主缸在常用制动期间断开与每一个制动回路的液压连接。液压压力的产生通过电动液压压力发生器在此发生，其根据制动踏板的致动状态而被控制。在再生车辆制动***的情况下，主缸一般同样的在常用制动期间断开与每一个制动回路的液压连接。在这种情况下，车辆的制动受到为车载电池充电的发电机的影响。如果驾驶员使用制动踏板要求更大的车辆减速，或者例如，牵引力控制干预需要这样的减速，则通过液压压力发生器(或发生了转换为完全液压压力发生)在车轮制动器处产生额外的液压压力。这一过程也被称作“混合”。
根据DE102007047208A1已知一种双回路电控制动***。制动回路包括双回路流体供给泵形式的液压压力发生器。通过流体供给泵，液压压力可在两个制动回路的每一个中产生。传统的流体供给泵被设计为多活塞***。其中每一个活塞在指定的缸中执行进气和排气冲程。在大多数情况下，为了积聚常用制动或***制动的范围内所需的液压压力，需要每一个活塞完成大量的进气和排气冲程。
发明内容
需要一种用于车辆制动***的液压压力发生器，其允许改进的液压压力积聚。还限定一种操作该液压压力发生器的方法。
在本公开的范围内，提供了一种用于车辆制动***的液压压力发生器，其包括活塞、可移动地容纳活塞的缸以及活塞的致动单元。活塞在缸中相对的活塞两侧限定了第一液压室和第二液压室，每个液压室都具有液压流体的进入口(“液压入口”)和液压流体的排出口(“液压出口”)。致动装置被配置用于使活塞进行前后运动，因此与第一液压室相关的进气冲程对应于与第二液压室相关的排气冲程(并且反之亦然)。
液压压力发生器可被用于单回路和多回路车辆制动***。在多回路车辆制动***中，可为多个或全部制动回路提供共用的液压压力发生器。在这种情况下，制动回路的(共用)液压压力可由液压压力发生器集中地产生。如果需要的话，可提供压力调节装置(例如以阀组件的形式)来调节单个制动回路中由液压压力发生器产生的中央液压压力。但是，还可设想为每个制动回路提供单独的液压压力发生器，从而调节单个制动回路中的液压压力。
液压压力发生器可被设置为在常用制动的范围内产生液压压力。对此可替换的或可附加的，液压压力发生器也可被设置为在***制动期间提供液压压力。***制动可与常用制动暂时重叠，或独立于常用制动暂时地发生。***制动在此被理解为一般指独立于驾驶员发生的由驾驶安全***进行的制动干预。驾驶安全***可实现，特别是，以下功能中的一个或多个：制动助力、ABS、ESC/ESP和TCS。
液压压力发生器的致动单元可包括电机和电机的驱动电子装置。驱动电子装置可被配置用于反转电机的旋转方向，用以活塞的前后运动。在这种情况下，致动单元可进一步包括设置于电机和活塞之间的变速器，其具有例如螺母/主轴装置，变速器借助此装置将电机的旋转运动转变为活塞的轴向运动。但是，致动单元可替换的配置同样是可想到的。例如，活塞的前后运动还可由电机驱动的偏心元件产生。致动单元这样的设计不需要电机旋转方向的反转。
可为液压压力发生器进一步提供具有至少两个止回阀的止回阀装置。在这种情况下，第一止回阀可被设置在通往液压流体储液器的液压管线中，并且在进气冲程打开以及在排气冲程关闭。第二止回阀可被设置在通往至少一个车轮制动器的液压管线中，并且在进气冲程关闭以及在排气冲程打开。
根据一种变型，为两个液压室提供共用第一止回阀和共用第二止回阀。根据一种可替换的变型，止回阀装置包括与每一个液压室相应的第一止回阀和相应的第二止回阀。
每个液压室都可具有两个液压连接部，其中之一配置作为液压入口并且另一个配置作为液压出口。可替换的是，两个液压室中的至少一个可具有单一的液压连接部，其既用作液压入口又用作液压出口。在这种情况下，液压流体相应的流动方向可被调节，例如，通过两个止回阀沿相反的方向开关，每个都将至少一个车轮制动器或液压流体储液器连接到到该(单一的)液压连接部。
进一步，可提供至少一个截止阀。截止阀可被配置用于选择性地将至少一个液压室的液压入口和出口彼此液压连接(或者液压短路)。这样，活塞在缸中的位置可在不建立液压压力的情况下被调节。截止阀的更重要的功能可包括能够建立制动回路到液压流体储液器的直接连接，使得液压压力发生器产生的、并且在通往至少一个车轮制动器的所述液压管线中出现在至少一个第二止回阀的液压压力能够再次降低。
还提供了一种车辆制动***，除了液压压力发生器外，其还包括主缸和转换装置。转换装置被配置为选择性地将液压压力发生器或主缸通过流体(fluidically)连通到一组车轮制动器。就双回路车辆制动***而言，转换阀装置可针对每个制动回路包括一个两位三通阀(3/2-way valve)。进一步，车辆制动***可包括牵引力控制***(例如以控制单元的形式)。牵引力控制***可被配置为在牵引力控制干预的范围内启动致动单元。
车辆制动***可为电控液压制动***(“EHB”)和/或再生制动***(“混合”)。在这样的情况下，液压压力发生器(也)可被用于常用制动的范围内。但是，车辆制动***还可为传统制动***，其中仅在***制动的范围内需要液压压力发生器。
进一步，限定了一种操作液压压力发生器的方法。在该方法中，致动单元使活塞进行前后运动，因此与第一液压室相关的进气冲程对应于与第二液压室相关的排气冲程，并且反之亦然。在其起始位置(即，例如在每次常用制动或***制动操作之前或之后)的活塞以这样的方式被设置，即，使得第一液压室和第二液压室具有几乎相等的容积。为了这个目的，两个液压室中的至少一个的液压入口和液压出口可彼此通过流体连通。进一步，可以想到，液压压力发生器产生、并且在通往至少一个车轮制动器的所述液压管线中出现在至少一个第二止回阀的液压压力的选择性地被再次降低。最后提及的两项功能可通过至少一个截止阀实现。
附图说明
此处描述的液压压力发生器以及车辆制动***的更进一步的细节、特征以及优点将通过以下参照唯一的附图对一实例性实施方式的描述得以体现。唯一的附图示出车辆制动***的实施方式。
具体实施方式
车辆制动***以及为其提供的液压压力发生器的实施方式将参照附图阐述如下。但是，本发明并不局限于此处示例性描述的实施方式。
图1示出车辆制动***100。车辆制动***100例如是电控液压车辆制动***或再生车辆制动***(或其结合)。但是，本发明同样可在不根据“线控制动(brake-by-wire)”原理操作的已知的车辆制动***中实施。
图1所示车辆制动***100包括大量部件，其根据需要可被配置为一个或多个单独加工的子部件。在这点上，不同的子部件可被安装在机动车辆彼此隔开的区域中。
如图1所示，车辆制动***100是具有两个沿对角线分割的制动回路102、104的双回路制动***。第一制动回路102配置用于为右前轮制动器106以及左后轮制动器108提供液压流体。第二制动回路104就左前轮制动器110和右后轮制动器112具有相同的任务。除开图中示出的对角线分割，前轮制动器106、110和后轮制动器108、112分别分配给一特定制动回路的前后分割同样是可想到的。
两个制动回路102、104可有选择地通过可由驾驶员致动的主缸114或可由电机致动的液压压力发生器116提供液压流体。通过液压压力发生器116，独立于驾驶员在两个制动回路102、104中产生液压压力因此也是可能的。
转换装置118被功能性地设置在其一侧的轮制动器106、108、110、112与其另一侧的主缸114和液压压力发生器116之间。在本实施方式中，转换装置118包括针对每一个制动回路102、104的一可电致动的两位三通阀120、122。在未被电致动的状态下，阀120、122根据“推动穿过(push-through)”原理将轮制动器106、108、110、112连接到主缸114。这样，在车辆断电或电子故障的情况下，车辆的制动通过由驾驶员在主缸114中产生的液压压力仍得以确保。在如图所示的电致动状态下，两个阀120、122将轮制动器106、108、110、112连接到液压压力发生器116。在这种情况下，通过液压压力发生器116，在由驾驶员启动的常用制动的情况下以及***制动的情况下均能在两个制动回路102、104中实现液压压力的建立。
通过常压储液器124为主缸114提供液压流体。在两位三通阀120、122的电致动状态——即当主缸114断开与轮制动器106、108、110、112的连接时——由常压储液器排出的液压流体从主缸114被传送到踏板感觉模拟器126。当主缸114断开与轮制动器106、108、110、112的连接时，模拟器126就为驾驶员提供常规的制动踏板128致动主缸114的反应行为。主缸114和模拟器126可具有，例如从DE19950862A1、DE19638102A1或DE102007047208A1已知的结构。
从图中可以看出，组合返回/吸入管线130连接到常压储液器124。液压流体可通过管线130从轮制动器106、108、110、112流回到常压储液器124中。进而，液压压力发生器116可通过管线130吸入液压流体，以便其后将其再次供给到制动回路102、104中以产生液压压力。
转换装置118和轮制动器106、108、110、112之间设置有阀装置132，其用于独立于驾驶员在轮制动器106、108、110、112上执行制动干预(***制动)。阀装置132就每一个轮制动器106、108、110、112包括两个设计为(可控制的和不可控制的)两位两通阀(2/2-way valves)的截止阀。通过这些阀，压力的建立、压力的保持以及压力的减小阶段可在***制动操作的范围内根据已知的方式被执行，即，与安全相关的、独立于驾驶员的制动干预。这些制动干预可包括，例如ABS、ESC/ESP和或TCS控制干预。由于这些控制干预本身是已知的，因此它们以及用于它们的控制单元(电子控制单元，ECUs)在此不再详细阐述。压力发生器116包括缸134，其中可移动地容纳有活塞136。活塞136被设计为所谓的“柱塞(plunger)”，并且在缸中相对的活塞两侧138、140限定了第一液压室142和第二液压室144。
压力发生器116进一步包括致动单元，其具有电机146以及布置在电机146输出侧下游的变速器148。进一步，设置有电机146的驱动电子装置150。电机146可为直流电机，例如所谓的“无刷直流(Brushless Direct Current，BLDC)”电机。变速器148包括螺母/主轴装置，其将电机146产生的旋转运动转换成活塞136的平移运动。驱动电子装置150被配置为控制电机146的旋转方向。特别是，驱动电子装置150使电机146的旋转方向能够反转来实现活塞136的前后运动。
两个液压室142、144的每一个都拥有两个液压连接部，分别是液压出口152、154和与之分开的液压入口。两个液压出口152、154分别通过各自的止回阀160、162连接到转换阀装置118的阀120、122的入口侧。在如图所示的开关位置，液压流体因此能从两个液压室142、144中的每一个传送到轮制动器106、108、110、112。与之相反，缸134的液压入口156、158分别通过各自的止回阀164、166连接到组合的返回/吸入管线130。
与液压入口156、158连通的止回阀164、166以这样的方式开关，即，它们在对应的液压室142、144的进气冲程时打开并在排气冲程时关闭。与之相反，与液压出口152、154连通的止回阀160、162以这样的方式开关，即，它们在对应的液压室142、144的进气冲程时关闭并在排气冲程时打开。由于止回阀160、162、164、166如此相反的开关，液压流体的液体流动方向可以这样的方式被适当地控制，即，在两个液压室142、144其中之一的进气冲程，没有液压流体在动回路102、104的方向上传送，而在排气冲程，没有液压流体被传送到返回/吸入管线130。
值得注意的是，在缸134的替换配置中，每个室142、144只设有单一的液压连接部。其后，每个室142、144的该(单一)液压连接部连接到液压室142的两个以相反方式开关的止回阀160、164，以及连接到液压室144的两个以相反方式开关的止回阀162、166。
从图中可以看出，截止阀170被设置在液压室142、144的液压出口152、154和液压入口156、158之间。为了在致动回路102、104中建立液压，截止阀170切换到关闭的位置。与之相反，在如图所示的打开位置，截止阀170在没有建立液压压力的情况下使活塞136能够移动。为了将活塞136移动到期望的起始位置，例如，在液压压力发生器116的压力产生周期之前或在其完成之后，这样的移动是有利的。根据一个变型，处于其起始位置的活塞136在缸134中以这样的方式被设置，即，第一液压室142和第二液压室144具有几乎相等的容积。
但是，截止阀170的主要功能包括能够建立制动回路102、104到液压流体储液器124的直接连接，以使液压压力发生器116产生的、并且在通往两个车轮制动器106、108、110、112中的至少一个车轮制动器的液压管线中出现在第二止回阀160、162的液压压力能够再次降低。图中，尽管只示出设置单一的截止阀170用于中央压力的降低，但可以理解的是，替换地使用两个这样的截止阀170来实现在每个制动回路中压力的降低。当仅在一个车轴的轮制动器处(特别是在前后分割制动回路的情况下)需要混合时，这种方法在被用作再生车辆制动***可为特别有利。
在一种构造中，缸134具有与传统主制动缸大致相同的容积。由于这种与传统多活塞泵相比相对大的缸容积，传统***制动操作所需的液压压力能基本通过活塞136仅沿一个方向的平移运动而建立。换句话说，在许多情况下，在“普通”***制动的范围内不需要电机146旋转方向的反转。如图所示，这样旋转方向的反转仅在***制动后、活塞136被再次移回其起始位置时执行。
如果在常用制动工作或长时间的***制动工作期间，需要比活塞136仅在一个方向上做平移运动所能传递的更多的液压流体来建立压力，则电机146被驱动器150以使其执行前后运动的方式驱动。在此期间，有利的是，可基本没有中断时间的进行连续的压力建立。这是有利的，例如，在牵引力控制干预的情况下，由于压力的反复降低，因此大量液压流体体积需要被传送。
驱动电子装置150，其可例如以控制单元的方式实现，可附加地或替换地操作牵引力控制干预(ABS和/或ESC/ESP)，还与其它控制干预(例如，混合动力车辆的混合)联合作用。进一步，驱动电子装置150可实现为液压制动助力器。为了控制的目的，驱动电子装置150可处理来自一个或更多压力传感器172、174的信号。进一步，在常用制动的范围内，可额外以已知的方式考虑可选踏板行程传感器176的信号。
根据上述描述可知，由于使用了在每个液压室具有一个进口和出口的“双作用”活塞，图中所示实施方式的车辆制动***的一些显著的优点得以体现。但是，在不放弃使用此处的液压压力发生器的所有优点的情况下，车辆制动***可以变化、修改和增加是显而易见的。因此，本发明的保护范围仅由所附权利要求限定。

Claims (15)

1.用于车辆制动***(100)的液压压力发生器(116)，该液压压力发生器(116)包括：
活塞(136)；
可移动地容纳所述活塞(136)的缸(134)，所述活塞(136)在所述缸(134)中相对的活塞两侧(138；140)限定了第一液压室(142)和第二液压室(144)，并且每一个液压室(142，144)都具有液压入口(156，158)和液压出口(152，154)；
致动单元(146；148)，其能使所述活塞(136)进行前后运动，使得与所述第一液压室(142)相关的进气冲程对应于与所述第二液压室(144)相关的排气冲程，并且反之亦然。
2.根据权利要求1所述的液压压力发生器(116)，所述致动单元(146；148)包括电机(146)和用于所述电机(146)的驱动电子装置(150)，并且所述驱动电子装置(150)被配置为反转所述电机(146)的旋转方向，以使所述活塞(136)前后运动。
3.根据权利要求2所述的液压压力发生器(116)，所述致动单元(146；148)还包括设置于所述电机(146)和所述活塞(136)之间的变速器(148)，并且所述变速器(148)具有螺母/主轴装置，该螺母/主轴装置将所述电机(146)的旋转运动转变为所述活塞(136)的轴向运动。
4.根据前述权利要求之一所述的液压压力发生器(116)，该液压压力发生器(116)还包括具有至少一个第一止回阀(164；166)和至少一个第二止回阀(160；162)的止回阀装置，所述第一止回阀(164；166)被设置在通往液压流体储液器(124)的液压管线(130)中，并且在所述进气冲程打开而在所述排气冲程关闭，并且所述第二止回阀(160；162)被设置在通往至少一个车轮制动器(106；108)的液压管线中，并且在所述进气冲程关闭而在所述排气冲程打开。
5.根据权利要求4所述的液压压力发生器(116)，所述止回阀装置包括每个液压室(142；144)的相应的第一止回阀(164；166)和相应的第二止回阀(160；162)。
6.根据前述权利要求之一所述的液压压力发生器(116)，每个液压室(142；144)都具有两个液压连接部(152，156；154，158)，所述两个液压连接部中的一个(156；158)被配置作为所述液压入口并且所述两个液压连接部中的另一个(152；154)被配置作为所述液压出口。
7.根据权利要求1至5之一所述的液压压力发生器(116)，每个液压室都具有既被配置作为所述液压入口又被配置作为所述液压出口的液压连接部。
8.根据前述权利要求之一所述的液压压力发生器(116)，提供有截止阀(170)，所述截止阀(170)被配置为选择性地使每个液压室(142，144)的所述液压入口(156；158)和所述液压出口(152；154)液压短路，并且/或者降低在通往至少一个车轮制动器(106；108；110；112)的所述液压管线中出现在所述至少一个第二止回阀(160；162)上的液压压力。
9.车辆制动***(100)，该车辆制动***(100)包括：
根据前述权利要求之一所述的液压压力发生器(116)；
主缸(114)；
转换阀装置(118)，其被配置为选择性地将所述液压压力发生器(116)或所述主缸(114)通过流体连通到一组车轮制动器(106，108，110，112)。
10.根据权利要求9所述的车辆制动***(100)，提供有两个制动回路(102，104)，并且所述转换阀装置(118)针对每个制动回路均包括一个两位三通阀(120，122)。
11.根据权利要求9或10所述的车辆制动***(100)，该车辆制动***(100)还包括牵引力控制装置(150)，该牵引力控制装置(150)被配置为在牵引力控制干预的范围内启动所述致动单元(146；148)。
12.用于操作车辆制动***(100)的液压压力发生器(116)的方法，该液压压力发生器(116)具有活塞(136)、可移动地容纳所述活塞(136)的缸(134)、以及致动单元(146；148)，其中所述活塞(136)在所述缸(134)中相对的活塞两侧(138；140)限定了第一液压室(142)和第二液压室(144)，并且每个液压室(142，144)都具有液压入口(156，158)和液压出口(152，154)，
通过所述致动单元(146；148)使所述活塞(136)进行前后运动，使得与所述第一液压室(142)相关的进气冲程对应于与所述第二液压室(144)相关的排气冲程，并且反之亦然。
13.根据权利要求12所述的方法，以使得所述第一液压室(142)和所述第二液压室(144)具有几乎相等的容积的方式来在所述缸(134)中设置所述活塞(136)的起始位置。
14.根据权利要求13所述的方法，为了将所述活塞(136)设置在其起始位置，使所述液压室(142，144)液压短路。
15.根据权利要求12至14之一所述的方法，该方法还包括以下步骤：降低所述液压压力发生器(116)产生的并且在至少一个止回阀(160；162)出现的液压压力，所述至少一个止回阀(160；162)被设置在所述液压压力发生器(116)和至少一个车轮制动器(106；108；110；112)之间的液压管线中，并且在所述进气冲程中关闭而在所述排气冲程时打开。
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