CN100577484C - 用于机动车辆的制动设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有踏板行程模拟器的制动设备，该模拟器在“线控制动”的运行模式中给予车辆驾驶员一愉快的踏板感觉。为了即使在控制电子装置或电能供应失效时也能辅助致动力，本发明在第一活塞(2)和第三活塞(5)之间布置一第四活塞(8)，该第四活塞与第三活塞(5)配合以限定一液压室(9)，该液压室具有一与工作液体储存容器(31)的液压连接，通过制动踏板的致动可隔断该液压连接，并且在该液压室中可通过致动力建立压力。本发明还提供了可通过在液压室(9)中建立的液压力来控制的阀组件(10)，通过该阀组件可以改变在间隙(11)中建立的压力。
Description
技术领域
本发明涉及一用于机动车辆的制动设备，该设备包括：一可连接到车轮制动缸的主缸；一通过传递致动力的推杆与制动踏板接合的第一活塞；一致动主缸的第二活塞；一可被第一活塞致动并可与第二活塞形成传递力的连接的第三活塞；至少一个形成踏板行程模拟器的弹性元件，该模拟器在“线控制动”的运行模式中给予车辆驾驶员以一种愉快的踏板感觉；所述设备具有用于使第一和第三活塞的运动耦合的装置，该装置根据第三活塞在一壳体中的移动行程而启动；该设备具有可用液压力作用的位于第二和第三活塞之间的间隙，其中，在间隙中加压会沿相反的方向对第二和第三活塞加载；并且所述设备具有一电控压力供应模块，该压力供应模块既能用工作液体填充间隙，也能将该间隙排空。
背景技术
在机动车辆技术中，“线控制动”的制动系统越来越流行。在此制动系统中，制动器可根据电子信号“外来”致动，不需要驾驶员的主动参与。此电子信号可例如由一电子稳定程序ESP或一距离调节系统ACC发出。如果这类外来致动与驾驶员的致动重叠，则机动车辆的驾驶员会感觉到制动踏板中的反作用。该制动踏板上的反作用效应对于驾驶员可以是意外的和令人不愉快的，以致在紧急道路交通的情况下因为制动器的外来致动引起的制动踏板上的反作用刺激了驾驶员而使该驾驶员不能按符合这种情况的方式致动制动器踏板。
从DE 102004025638A1知道一种前述类型的致动设备。在“线控制动”的运行模式中，通过可电控的压力供应模块借助一同样可电控的阀装置进行现有技术的制动设备的“外来致动”或间隙的加压，该阀装置开通或隔断间隙与压力供应模块之间的液压连接。在现有技术的制动设备中，认为有缺点的是这样的事实，即只有在车辆中的电子装置和能量供应装置(蓄电池)起作用时才有可能辅助/支持由车辆驾驶员产生的致动力。
发明内容
因此，本发明的目的是，公开一种前述类型的制动设备，其中，即使在控制电子装置或电能供应装置失效时也能辅助致动力。
按照本发明，此任务将如此解决，即，提供一种用于机动车辆的制动设备，该设备包括：一主缸，车轮制动缸连接到该主缸上；一第一活塞，该第一活塞通过一传递致动力的推杆与一制动踏板接合；一第二活塞，该第二活塞用于致动主缸；一第三活塞，该第三活塞能够由第一活塞致动，并且能够与第二活塞形成传递力的连接；至少一个形成踏板行程模拟器的弹性元件，该踏板行程模拟器在“线控制动”的运行模式中给予车辆驾驶员一种与平常的制动踏板特征对应的踏板感觉；用于使第一活塞和第三活塞的运动耦合的装置，该装置根据第三活塞在一壳体中的移动行程而启动；位于第二活塞和第三活塞之间的能够用液压力作用的间隙，其中，对间隙的增压会沿相反的方向对第二活塞和第三活塞加载，以及一压力供应模块，该压力供应模块既能用工作液体填充间隙，也能将该间隙排空，其特征在于，在第一活塞和第三活塞之间布置一第四活塞，该第四活塞与第三活塞配合以限定一液压室，该液压室具有一与工作液体储存容器相连的液压连接，通过制动踏板的致动能够隔断该液压连接，并且在该液压室中能够通过致动力建立压力；以及，引入液压室中的液压力能够控制一阀组件，通过该阀组件能够改变引入间隙中的压力。阀组件最好与压力供应模块制成一体。
在本发明的一个有利的改进中，形成踏板模拟器的弹性元件在作用上布置在推杆与第四活塞之间。在所示的构型中，弹性元件由一用可压缩材料制成的人造橡胶弹簧和一用几乎不能压缩的弹性材料制成的压缩弹簧组成，其中，压缩弹簧布置在一液压室中。
在本发明主题的另一种构型中，设置一用于使第一活塞和第三活塞的运动耦合的液压隔断装置，该液压隔断装置根据第三活塞在壳体中的移动行程而启动。此时，隔断装置通过一可隔断的液压连接形成，该液压连接在隔断装置处于未启动状态时允许模拟器室与工作液体储存容器连接，该液压连接通过第三活塞在壳体中的移动行程而被隔断。
在本发明主题的一个有利的改进中，(液压)室在踏板未致动时与隔断装置或工作液体储存容器液压连接，其中，该连接可通过第四活塞相对于第三活塞的相对运动而被隔断。由此可以实现，该室在踏板不致动时是未加压的(容器压力)，而在制动踏板致动时，在制动踏板致动力与(液压)室的压力之间有一不断增长的函数关系。
液压连接例如通过一在第四活塞的端壁上形成的开口形成，该开口与一布置在第三活塞上的密封元件共同作用。在另一种构型中，为了实现可通过第四活塞相对于第三活塞的相对运动来隔断的液压连接，最好在第四活塞中设置一流动路径，该路径跨接布置在第三活塞与第四活塞之间的密封件。
包含在隔断装置中的模拟器室与工作液体储存容器之间的液压连接最好也用作对踏板行程模拟器进行液压阻尼的液压节流元件。此时，如果至少一个液压节流元件具有与流动方向有关的性能，则是特别有利的。
在一优选的实施形式中，设置一转角传感器，以检测制动踏板的位置和运动，该转角传感器的输出信号被送至一电子控制单元并用于控制压力供应模块。此外合理的是，设置一压力传感器，以检测由压力供应模块输出的压力，该压力传感器的输出信号被送至电子控制单元。
在另一实施方式的变型中，压力供应模块包括一液压高压蓄能器。
本发明另一有利的改进提出，压力供应模块包括用于向高压蓄能器加载的装置。此外，压力供应模块优选包括可用电控制的阀。
在本发明主题的另一个有利的改进中，电子控制单元属于压力供应模块。
附图说明
在下文中将参考所附的示意图详细说明本发明的一个实施形式，其中：
图1示出按照本发明的制动设备的构造，
图2示出可在制动设备中实现的三个运行模式的图示。
具体实施方式
在图中示出的按照本发明的制动设备具有一制动踏板3，该制动踏板通过一致动杆28与一第一活塞2在作用上连接。制动踏板行程可通过一转角传感器37来检测。第一活塞2布置在一第四活塞8中，其中，在第一和第四活塞8之间形成一模拟器室21，在该室中布置一压缩弹簧6，该弹簧在踏板不致动时使第一活塞2靠置在第四活塞8上。第四活塞8在一第三活塞5中被可移动地引导，并在第三活塞中限定一液压室9，该液压室通过一开口或一通道35与模拟器室21连通。第四活塞8相对于第三活塞5的相对运动会隔断通道35，为此目的，活塞5带有一密封元件36。可以以与活塞行程有关的方式被流体流过的活塞密封件可用作此隔断的替代形式。一弹性元件7例如一人造橡胶弹簧在作用上布置在致动杆28与第四活塞8之间，并且与弹簧6一起形成一踏板行程模拟器，该模拟器在致动设备致动时给予车辆驾驶员以一种习惯的、与平常的制动踏板特征对应的踏板感觉。这意味着，在小的制动踏板行程时阻力缓慢地增加，而在大的制动踏板行程时阻力则超比例地增加。前面提到的压缩弹簧6也可以仅以“干的”方式布置，也就是说在模拟器室21的外面布置，例如与人造橡胶弹簧7并联布置。
此外，设置一第二活塞4，该第二活塞是主制动缸1的一个致动活塞。在所示例子中，主制动缸1构造成串联式主缸，其中，第五活塞19连接在第二活塞4的后面。车辆的车轮制动器通过一可控制的车轮制动压力调制模块29连接到主制动缸1，其中，车轮制动压力调制模块29中包括一电子控制和调节单元30。
所有活塞2、4、5、8、19都安放在一壳体20中，其中，第二活塞、第三活塞和第五活塞在所示的实施形式中具有相同的直径或相同的横截面。在第三活塞5与第二活塞4之间具有一间隙11，该间隙借助一液压连接12与一能向间隙11加压的电液压力供应模块13连接。该压力供应模块13包括一用作液压源的高压蓄能器22、一向高压蓄能器22增压的马达驱动的泵23、压力调节阀15、16、17以及一工作液体储存容器18。一压力传感器24用于监控引入间隙11中的压力，该传感器也可与液压供应模块13制成一体。当泵23由于其转子的惯性而例如不能立即提供突然紧急制动所需要的泵功率时，或当没有电能可用于驱动泵23时，高压蓄能器22就供给用于致动制动器的能量。压力供应模块13包括一电子控制单元25，除其它信号外，转角传感器37及压力传感器24的输出信号输送给该电子控制单元，并且该电子控制单元还用于控制马达驱动的泵23和压力调节阀15～17。
此外，在间隙11与电液压力供应模块13之间的液压连接12中插置一可用液压致动的阀组件10，该阀组件可经由一液压控制管路26通过引入上述室9中的压力来控制。这样，在没有电子部件参与的情况下也能进行制动力的增强。
通过连接12，可以对间隙11施加压力，由此主制动缸1中的第二活塞4被致动并且第三活塞5压向壳体20中的止挡件27，在制动设备致动之前第三活塞5靠置在该止挡件上。此时，止挡件27在壳体20中不一定要如同所示的那样在活塞5的干的一侧形成，而是也可例如布置在填充有工作液体的间隙11中。用于压力调节的可用电控制的阀可以有不同的构型。例如，可以采用滑阀。优选的阀构型为所示的、其中采用三个可分别控制的座阀的构型。第一压力调节阀15控制压力建立，第二压力调节阀16控制压力减少。两者均最好为可无极调节的模拟阀并在未通电状态关闭。第三阀17建立间隙11与工作液体储存容器18之间的连接，该连接对由于温度变化而产生的膨胀过程是必需的。为此目的，阀17最好设计成开关阀，并在不通电的状态打开。该阀17最好电连接在压力供应模块的电子单元25内的一监控单元上。在制动过程中如果监控单元测出电子单元25的调节模块中的一严重的故障，则监控单元将切断电子单元25并因此使压力控制阀15和16处于其关闭位置。同时，使开关阀17通电，并由此保证为此故障规定的间隙11的闭合。此外，在电路停电，其中自然不再能控制电磁阀时，则如同在下面的实施形式中所示的那样，制动设备仍然对驾驶员起作用：工作液体的与温度有关的体积变化进行得比较缓慢，从而阀17的开口截面可保持成非常小。通过这一措施可以保证，在停电的情况下，当所有阀15、16、17都采取所示的未通电的开关位置时，位于间隙11中的工作液体只能非常缓慢地流入工作液体储存容器18中。这样，即使在停电的情况下，也可以防止会刺激驾驶员的突然的踏板行程损失。
前面提到的布置在第四活塞8中的模拟器室21是用于使第一活塞2和第三活塞5或第四活塞8的运动耦合的液压隔断装置的组成部分，该液压隔断装置根据第三活塞5在主缸壳体20中的移动行程而启动。为此目的，在模拟器室21和与主制动缸1相联接的工作液体储存容器31之间设置一液压连接，该液压连接经由第三活塞5中的通道32通入第四活塞8中形成的一区段，该区段通向模拟器室21。在制动踏板致动时，首先，由于合适的弹性作用，第四活塞8在第三活塞5中移动。由此，液压通道35关闭，并且在液压室9中能建立起压力，该压力通过液压连接26传送至压力供应模块13，并使压力供应模块将增强的压力送入间隙11中。这样，一方面主制动缸1被致动，另一方面，第三活塞5压靠在壳体的止挡件27上，由此，液压通道32打开，而踏板行程模拟器则仍然起作用。当间隙11的增压压力不够或缺少时，因为第三活塞5的运动与第一活塞2的运动液压地耦合，所以第三活塞5在壳体20中移动，由此，液压通道32关闭，而踏板行程模拟器不起作用。此时，要容忍在该耦合中由经连接26进入阀组件10中的少量液压液体所产生的小的退让。此时，包含在隔断装置中的液压连接可用作液压地阻尼踏板行程模拟器7的液压节流元件，其中，至少一个液压节流元件可具有与流动方向有关的性能。
在第一(正常的)运行模式中，即在液压增强运行方式中，对压力建立阀15的致动会在间隙11中建立压力；通过所建立的压力的作用，第三活塞5向图中左边移动，而第二活塞4则被向右推动。在图2中该第一运行模式通过区域“A”示出。给压力减少阀16通电，以电子地控制压力减少。间隙11中的压力将如此额定，使得足以对抗通过推杆28传递的踏板力而将第三活塞5保持(靠置)在壳体20中的止挡件27上。在其它情况下，间隙11中的压力可自由选择，以使任何所需要的制动压力与制动踏板致动之间的关系可以编成程序。此时，可防止不希望的踏板反作用。电子地进行致动压力的调节有这样的优点，即其传递性能可在压力蓄能器、压力建立阀和分离阀的技术数据给出的动力学范围内自由选择。因此，可通过软件措施实现所谓的跳入功能，即，如同例如对ASR(驱动打滑调节)、ESP(电子稳定程序)和ACC(自适应巡行控制)必需的那样，在轻触制动踏板3时实现跳至一预先给定的制动压力值、实现制动辅助功能、延迟调节和自主制动。为此，可通过行程传感器、力传感器或其它传感器测得驾驶员的形式为制动踏板致动的指示，并利用一未清楚示出的计算单元采用合适的算法将该指示转换成车轮制动压力，该压力借助压力供应模块中的可电子地开关的阀和接在后面的ABS调节模块实现。
在由图2中的过程“B”示出并对应于第一返回级(Rückfallebene)的第二运行模式中，利用高压蓄能器22中存在的残余压力在间隙11中建立压力。此时，通过前面提到的调节阀组件10用液压控制该压力建立，该阀组件通过由第四活塞8的运动而引入室9中的压力来致动。
在以缺少由液压供应模块13产生的压力为特征并在图2中通过过程“C”示出的第三运行模式中，制动设备可以单纯机械地致动，第三活塞5在制动踏板致动的影响下从止挡件27移开，并通过机械接触移动第二活塞4。主致动缸1的致动只能用肌肉力量来实现。
通过本发明，可以得到一构造简单的制动设备，其中，制动踏板特性与其余制动设备的致动状态无关，从而在驾驶员制动时，无论是同时存在的外来制动，还是制动系统的其它调节动作如反锁调节、牵引控制或行驶稳定控制，都不会干扰踏板感觉。
此外，该制动设备有这样的优点，即它比传统的制动设备的构造简单。具有电子稳定调节功能(ESP)的车辆例如需要一比普通的ABS液压系统复杂的特殊的ESP液压系统，这是因为ESP液压系统必须有建立大于主缸压力的车轮制动压力的能力，这与ABS液压系统不大相同。
在具有按照本发明的制动设备的车辆中，不需要专门的ESP液压装置，这是因为，按照本发明的外来致动液压装置与传统的ABS系统结合可以得到更好的功能。与传统的ESP液压装置相比，(本发明的制动设备)需要较少的可用电磁致动的阀。此外，由于在本发明的制动设备中不需要在ESP运行中所需要的、用于在限压阀上产生动态压力的制动液体的抽吸输送，所以与传统的ESP液压装置相比，按照本发明的制动设备具有较好的能量平衡并产生较小的噪声。还有，与所指出的现有技术水平相比，可以得到噪声性能的改善，这是因为在被壳体8封闭的模块中未布置产生噪声的构件如阀、马达或泵，其中该模块连接到车辆中对固体产生的声音重要的挡板上。
所提出的在电能供应短时有故障时保持制动力增强的任务将如此解决，即只有运行模式A以电能的存在为前提，而运行模式B只需要液压能。
Claims (18)
1.一种用于机动车辆的制动设备，包括：
一主缸(1)，车轮制动缸连接到该主缸上，
一第一活塞(2)，该第一活塞通过一传递致动力的推杆(28)与一制动踏板(3)接合，
一第二活塞(4)，该第二活塞用于致动主缸(1)，
一第三活塞(5)，该第三活塞能够由第一活塞(2)致动，并且能够与第二活塞(4)形成传递力的连接，
至少一个形成踏板行程模拟器的弹性元件(6，7)，该踏板行程模拟器在“线控制动”的运行模式中给予车辆驾驶员一种与平常的制动踏板特征对应的踏板感觉，
用于使第一活塞和第三活塞的运动耦合的装置，该装置根据第三活塞(5)在一壳体(20)中的移动行程而启动，
位于第二活塞(4)和第三活塞(5)之间的能够用液压力作用的间隙(11)，其中，对间隙(11)的增压会沿相反的方向对第二活塞和第三活塞(4，5)加载，以及
一压力供应模块(13)，该压力供应模块既能用工作液体填充间隙(11)，也能将该间隙排空，
其特征在于，在第一活塞(2)和第三活塞(5)之间布置一第四活塞(8)，该第四活塞与第三活塞(5)配合以限定一液压室(9)，该液压室具有一与工作液体储存容器(31)相连的液压连接，通过制动踏板的致动能够隔断该液压连接，并且在该液压室中能够通过致动力建立压力；以及，引入液压室(9)中的液压力能够控制一阀组件(10)，通过该阀组件能够改变引入间隙(11)中的压力。
2.如权利要求1的制动设备，其特征在于，阀组件(10)与压力供应模块(13)制成一体。
3.如权利要求1或2的制动设备，其特征在于，弹性元件(6)布置在推杆(28)与第四活塞(8)之间。
4.如权利要求1的制动设备，其特征在于，所述用于使第一活塞(2)和第三活塞(5)的运动耦合的装置是液压隔断装置。
5.如权利要求4的制动设备，其特征在于，液压隔断装置通过一由第四活塞(8)和第一活塞(2)限定的模拟器室(21)形成，该模拟器室填充有工作液体并在液压隔断装置的未启动状态与工作液体储存容器(31)连接。
6.如权利要求5的制动设备，其特征在于，液压室(9)借助通道(35)与模拟器室(21)连接，该通道能够通过第四活塞(8)相对于第三活塞(5)的相对运动而被隔断。
7.如权利要求5的制动设备，其特征在于，在制动踏板未致动时流体能够流过与液压室(9)配合的密封件，并且通过第四活塞(8)在第三活塞(5)中的相对移动而实现密封。
8.如权利要求6的制动设备，其特征在于，所述通道(35)是第四活塞(8)的端壁上形成的开口，该开口与一布置在第三活塞(5)上的密封元件(36)共同作用。
9.如权利要求4至8之一的制动设备，其特征在于，液压隔断装置中的液压连接用作对踏板行程模拟器(7)进行液压阻尼的液压节流元件。
10.如权利要求9的制动设备，其特征在于，至少一个液压节流元件具有与流动方向有关的节流性能。
11.如权利要求1的制动设备，其特征在于，设置一转角传感器(37)，以检测制动踏板的位置和制动踏板的运动，该转角传感器的输出信号被输送至一电子控制单元(25)并用于控制压力供应模块(13)。
12.如权利要求11的制动设备，其特征在于，设置一压力传感器(24)，以检测由压力供应模块(13)输出的液压力，该压力传感器的输出信号被输送至电子控制单元(25)。
13.如权利要求12的制动设备，其特征在于，压力供应模块(13)包括一液压的高压蓄能器(22)。
14.如权利要求13的制动设备，其特征在于，压力供应模块(13)包括用于向高压蓄能器(22)加载的装置。
15.如权利要求11至14之一的制动设备，其特征在于，压力供应模块(13)包括用电控制的阀(15，16，17)。
16.如权利要求11至14之一的制动设备，其特征在于，电子控制单元(25)属于压力供应模块(13)。
17.如权利要求11至14之一的制动设备，其特征在于，压力供应模块(13)的电子控制单元(25)和车轮制动压力调制模块(29)的电子控制单元(30)形成一组合部件或组成一共同的控制单元。
18.如权利要求17的制动设备，其特征在于，压力供应模块(13)与车轮压力调制模块(29)形成一组合部件。
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