CN101341055A - 用于液压车辆制动系统的制动力发生装置、车辆制动系统和操作制动力发生装置的方法 - Google Patents

用于液压车辆制动系统的制动力发生装置、车辆制动系统和操作制动力发生装置的方法 Download PDF

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CN101341055A CN200680048151.8A CN200680048151A CN101341055A CN 101341055 A CN101341055 A CN 101341055A CN 200680048151 A CN200680048151 A CN 200680048151A CN 101341055 A CN101341055 A CN 101341055A
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Abstract

本发明涉及一种用于液压车辆制动系统的制动力发生装置(10)，该装置具有：可连接到或连接到制动踏板的力输入元件(20)；用于产生液压制动力的主缸；腔室结构，其中工作腔室(16)通过活动壁(14)和真空腔室(18)隔开；控制阀装置(22)，其具有控制阀壳体(36)，用于选择性地连通真空腔室(18)与工作腔室(16)或连通工作腔室(16)与大气；以及可电触发的致动装置(26)，其浮动地安装在控制阀壳体(36)中，用于致动控制阀装置(22)。根据本发明，控制阀装置(22)具有第一密封座(40)和第二密封座(48)，其中密封座(40，48)沿纵向轴线(A)布置在致动装置(26)的相对两侧。本发明设置成在正常操作情况下，力输入元件(20)与由致动装置(26)致动的控制阀装置(22)机械解耦。然而，在紧急操作情况下，根据本发明，力输入元件(20)能够与控制阀装置(22)机械连接，并且由于其沿纵向轴线(A)的方向移动而可致动控制阀装置(22)。

Description

用于液压车辆制动系统的制动力发生装置、车辆制动系统和操作制动力发生装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于液压车辆制动系统的制动力发生装置，其带有：可沿着纵向轴线移动、且连接到或者可连接到制动踏板的力输入元件；腔室结构，其中工作腔室通过活动壁和真空腔室隔开；具有控制阀壳体的控制阀装置，该控制阀装置具有用于可选择地将真空腔室连接到工作腔室的第一密封座以及可选择地将工作腔室连接到大气的第二密封座；电触发致动装置，该电触发致动装置浮动地置于控制阀壳体中，用于致动控制阀装置；以及用于产生液压制动压力的主缸结构，第一密封座布置在致动装置的一侧，第二密封座沿纵向轴线布置在致动装置的相对侧。
背景技术
这种类型的制动力发生装置在现有技术中已经存在。例如，申请人的专利文件DE 198 02 847 C2公开了开始描述的那种类型的气压制动助力器。该制动助力器还设有根据力输入元件的致动可触发的致动装置，特别是磁线圈和磁衔铁结构。由于力输入元件的移动，在该现有技术中磁线圈被触发，于是与磁衔铁相连的致动套筒移动来开关控制阀装置。
然而，经证实，通过这种布置，伴随着力输入元件移动的制动踏板的每次致动基本上都被立即转化成对控制阀装置的致动。这尤其是由于力输入元件和阀座之间的直接机械连接造成的。换句话说，特别是当使用制动助力器时，驾驶员通过对制动踏板的致动操作影响作用在车轮制动器上的液压力。通过驾驶员干涉来支持制动的情况都不存在问题。但是一旦驾驶员对实际的制动情况反应不正确时，例如施加过大或者过小的制动压力时，制动行为特别是车辆的停止距离和保持正确车道的能力就可能被削弱，最坏的情况下这有可能导致事故。
近来，现代车辆控制系统(ABS，ESP，TC等等)能够利用车辆的当前行驶状态来检测物理限度内的最优必要制动力，从而优化制动。然而，其前提是要阻止上面提到的由驾驶员直接影响的制动力。同时这也认为是不方便的，因为驾驶员需要感受车辆控制系统对制动踏板的作用，例如，当致动防抱死系统时作用在制动踏板上的反复抖动。
发明内容
本发明的目的在于提供开始描述的那种类型的制动力发生装置，其能够实现制动力产生与机械致动的制动力踏板之间的可靠的机械解耦，但是又通过立即施加制动踏板上产生的致动力而能在紧急操作情况下有足够的制动力产生。
这个目的由开始描述的那种类型的制动力发生装置实现，其中该装置还设置成：在正常操作情况下力输入元件与由致动装置致动的控制阀装置机械解耦，而在紧急操作情况下，若致动装置发生故障，则力输入元件沿纵向轴线方向移动以致动控制阀装置，从而可与之机械连接。
根据本发明，在正常操作情况下，力输入元件因此可与制动力发生装置的其它部件完全机械解耦，从而驾驶员感觉不到制动力发生装置直接作用在制动踏板上的制动力产生顺序。更进一步说，由制动踏板致动引起的力输入元件的移动不会即刻导致并且不必定导致相应制动力的产生。相反，即使非常强烈地致动制动踏板，在与制动踏板解耦的情况下，监测制动过程的电子控制系统也可能仅仅引起适中的制动力产生，该制动力随其他参数如道路表面特性等而变，例如在现有操作状态的物理和驱动动力限度下恰好可被感知。
然而，在制动系统的个别部件(例如用于触发制动力发生装置的电子控制装置)发生故障的紧急操作情况下，又有可能在这样的紧急操作情况下立刻采用由驾驶员作用在制动踏板上的制动力来实现足够大的制动效果。因此，本制动力发生装置能在上述紧急操作情况下提供一种退守水平(fall-back level)。
此外，可以确定的是根据本发明的制动力发生装置，由于密封座布置在致动装置两侧的设计，因此构造格外紧凑。对于径向方向的构造空间来说尤其如此。与其中两个密封座关于纵向轴线沿径向方向连续布置从而具有“盘状”构造的传统的制动力发生装置不同，本发明中沿纵向轴线方向看，两个密封座可布置在制动力发生装置的不同位置，从而节省了径向构造空间。另一方面，沿纵向轴线方向所需的构造空间有所增大但可忽略。
本发明的进一步改进在于控制阀壳体与活动壁相连。根据本发明，还可设置移位活塞，该移位活塞在紧急操作情况下可通过止动部与力输入元件相连，并设计成在与力输入元件相连时可机械致动控制阀装置。同时移位活塞被活塞复位弹簧相对于控制阀壳体偏压在初始位置。移位活塞可以以这样的方式布置，即，其在制动力发生装置的非致动状态下，距止动部一限定距离s。优选地，在这种情况下，距离s的尺寸大于在正常操作情况下力输入元件相对于控制阀壳体经过的路径。
在紧急操作情况下，如果例如用于触发制动力发生装置的车辆电子设备发生故障，则在根据本发明的足够强的踏板致动下，力输入元件相对于控制阀壳体移动，从而消除距离s。最终，止动部以这样的方式作用在移位活塞上，从而使其机械致动控制阀装置。
在正常操作情况下，由于力输入元件和控制阀装置之间的机械连接被阻止，因而不能消除止动部和移位活塞之间的距离s，这样就能保证在由驾驶员施加的制动踏板致动所引起的力输入元件的移动对由根据本发明的制动力发生装置产生的制动力没有任何直接影响。另一方面，在紧急操作情况下，在经过距离s后，发生这种类型的机械连接，从而能以足够的制动力制动。
根据再一实施方式，本发明的致动装置具有可在控制阀壳体中移动的第一致动元件，和第二致动元件，该第二致动元件可相对于第一致动元件移动。这使得根据本发明的结构设计紧凑，下面将更详细地描述。
第一致动元件可例如包括磁线圈，第二致动元件可例如包括磁衔铁，磁线圈和磁衔铁均分配给不同的密封座。这里优选的是，磁线圈连接到浮动地布置在控制阀壳体中的磁线圈壳体，而磁衔铁与致动套筒连接。如上面已经提到的那样，磁衔铁和磁线圈可彼此相对移动。因此，包括磁线圈和磁衔铁的单个组件可用来开闭两个密封座，这与每个密封座各采用一组磁线圈和磁衔铁的常规应用相比，需要更小的空间。
优选的是，根据本发明，磁线圈壳体设计成用于第一密封座的致动元件，而致动套筒设计成用于第二密封座的致动元件。
尽管在正常操作情况下，力输入元件与控制阀装置并因此与制动力产生装置机械解耦，但为了传递给驾驶员熟悉的“踏板感觉”，力输入元件可以连接到现代车辆中经常采用的踏板反作用力模拟装置。这可纯机械工作，例如通过弹簧装置的压缩，或/和以液压或气压的方式工作。
在本发明的再一实施方式中，第一阀元件分配给第一密封座，第二阀元件分配给第二密封座。它们分别由复位弹簧朝着致动装置的方向偏压。优选地，分配给第一密封座的复位弹簧的弹簧力的大小设定成小于分配给第二密封座的复位弹簧的弹簧力。这能够使制动力发生装置的结构简单而且紧凑，同时在下面描述的操作阶段可靠运行。
在本发明的再一实施方式中，设计成力输入元件能以传统方式与传动活塞相连。
在根据本发明的制动力发生装置的中立位置时，工作腔室和真空腔室彼此流体连通，没有制动力作用到主缸。在正常操作情况下，驾驶员通过致动制动踏板来移动力输入元件时，致动装置根据该移动被电触发。在这种情况下，分配给第二密封座的致动元件首先朝着第二密封座的方向移动，直到第二密封座和相关的致动元件之间发生接触，且对应的复位弹簧的弹簧力阻止该致动元件进一步运动。通过持续的电触发，力被施加到分配给第一密封座的致动元件，该致动元件在该力的作用下朝着第一密封座的方向运动，直到第一密封座被关闭从而工作腔室和真空腔室之间的连通断开。分配给第一密封座的致动元件将不再进一步朝着第一密封座的方向运动，因此产生反冲力，该反冲力朝着第二密封座的方向作用在分配给第二密封座的致动元件上。在该反冲力的作用下，该致动元件发生移动，这样第二密封座被打开，由此工作腔室和大气或者压力源之间产生连通。这使得在活动壁处在工作腔室和真空腔室之间产生压差。根据该压差，活动壁与控制阀壳体一起运动，从而最终在主缸上产生制动力。如果压差对于必要制动力来说是足够的，则可减小对致动装置电触发的电力供应，以便第二密封座重新关闭。紧接着是一个准稳定状态，这确保了与制动踏板致动或者车辆控制系统的默认需求相对应的制动力。
释放制动踏板的结果是，系统回到其初始位置，其中工作腔室和真空腔室彼此连通，实现压力平衡。
在例如由于电子控制设备出现故障而导致的紧急操作情况下，致动装置不能根据力输入元件的移动而被触发，此时力输入元件和控制阀装置例如通过止动部和移位活塞之间的连接而产生机械连接。在与移位活塞连接后，由于力输入元件相对于控制阀壳体的持续移动，第一密封座被关闭，并且在力输入元件的进一步移动后，第二密封座被打开，从而以相同的方式在活动壁处在工作腔室和真空腔室之间形成压差。通过控制阀壳体的相应移动，制动力被传递到主缸。当释放制动踏板并且力输入元件移动回其中立位置时，以相反方向执行该顺序，由此实现制动力的产生。
本发明还涉及一种用于机动车辆的制动系统，其采用了上述制动力发生装置的其中一种实施方式。
附图说明
接下来利用附图来描述本发明的一个实施方式，其中该附图示出了根据本发明的制动力发生装置的包含轴线的剖视图。
具体实施方式
在附图中，示出了具有制动力发生装置壳体12的制动力发生装置10，该壳体被活动壁14分成工作腔室16和真空腔室18。真空腔室18被连接到未示出的真空源。工作腔室16和真空腔室18能够通过控制阀装置22被触发，接下来将详细阐述。
制动力发生装置10还具有可沿着纵向轴线A移动并与未示出的制动踏板相连的力输入元件20。力输入元件20进一步连接到传动活塞24上。制动力发生装置10进一步连接到主缸上来传递力，该主缸在图中未示出。
制动力发生装置10具有包含磁线圈28和磁衔铁30的电磁致动装置26。磁线圈28连接到磁线圈壳体32。磁衔铁30布置成可相对于磁线圈壳体32移动，并且刚性连接到致动套筒34。磁线圈壳体32在控制阀装置22的控制阀壳体36中浮动布置，其与活动壁14连接并且可在制动力发生装置10的壳体12中移动。
如图中所布置的，在致动装置26的左侧是第一控制阀区域38。其包含密封座40和阀元件44，该阀元件44被复位弹簧42向图中的右侧偏压。
沿着制动力发生装置10的纵向轴线A在致动装置26的相对侧布置有第二控制阀区域46。其包含密封座48和阀元件52，该阀元件52被复位弹簧50向图中的左侧偏压。
复位弹簧50设计成强于复位弹簧42。
在传动活塞24上形成肩状止动部54，在图中所示的中立状态时其位于距移位活塞56的止动面57为距离s处。移位活塞56通过活塞复位弹簧58相对于控制阀壳体36偏压，并且通过面向后的止动台阶60抵抗活塞复位弹簧58的偏压而保持在图中所示的位置。
根据附图的制动力发生装置10还包含使工作腔室16和真空腔室18之间能够形成流体连通的多个进口64、66和中间腔室68、70。
在正常操作情况下，制动力发生装置10按限定顺序致动。当供给磁线圈28电时，产生磁力，该力朝阀元件52的方向(也就是说在图1中向右)移动磁衔铁30和与之相连的致动套筒，直到该致动套筒与阀元件52接触，并且最初被复位弹簧50的弹簧力遏制。由于作用在阀元件44上的复位弹簧42设计成比复位弹簧50弱，所以在浮动布置地磁线圈壳体32上作用反冲力，使其朝左运动。这样，磁线圈壳体32作用在阀元件44上，使其朝左运动到密封座40，从而阀元件关闭。这使得工作腔室16与真空腔室18隔开，并防止磁线圈壳体32进一步向左移动。
若继续供电，则磁衔铁30还会克服复位弹簧50的弹簧力，并通过致动套筒34使阀元件52向图中的右侧运动。结果，由于移位活塞56抵靠止动台阶60被遏制，所以密封座48打开。当密封座48打开时，工作腔室16与大气连通。这在活动壁14处产生压差，控制阀壳体36被相应地向左移动并在主缸中产生制动力。通过略微减少电力供应，密封座48重新关闭，这样就可保持压差。
为了中止制动作用，完全中止电力供应，按照相反顺序执行上述次序直到在活动壁14处达到完全压力平衡，并且该布置回到图中所示的初始状态。
在这种正常操作情况下，止动部54和移位活塞56之间的距离s不会消除，与力输入元件20相连的传动活塞24与控制阀装置36未形成机械接触。
在紧急操作情况下，例如，如果车辆的电力供应失效，则制动力发生装置10立即由力输入元件20的移动而致动。同时由于力输入元件20的移动，止动部54和移位活塞56之间的距离s减小，直到实现传动活塞24与移位活塞56并因此实现控制阀装置36的机械连接。伴随着力输入元件20的进一步移动，移位活塞56克服活塞复位弹簧52的弹簧作用力而移动，由此复位弹簧50的压力减小，并且与复位弹簧42相比具有过盈力。该过盈力导致磁线圈壳体32朝左移动并关闭密封座40。如果此时力输入元件20进一步移动，则被带动的移位活塞56打开密封座48，从而使工作腔室16与大气连通。这样，如以上所述，在活动壁14处产生压差，这通过主缸最终导致制动力产生。
根据本发明，还可通过这样的可紧凑制造的制动力发生装置10实现力输入元件和控制阀装置22的机械解耦，该制动力发生装置10的控制阀区域38和46布置在致动装置26的两侧，分别具有密封座40和48。

Claims (19)

1.一种用于液压车辆制动系统的制动力发生装置(10)，该制动力发生装置具有：
力输入元件(20)，该力输入元件可沿着纵向轴线(A)移动，且可连接到或者连接到制动踏板；
腔室结构，其中工作腔室(16)通过活动壁(14)与真空腔室(18)隔开；
具有控制阀壳体(36)的控制阀装置(22)，该控制阀装置(22)具有用于选择性地连通所述真空腔室(18)和所述工作腔室(16)的第一密封座(40)以及用于选择性地连通所述工作腔室(16)和大气的第二密封座(48)；
可电触发的致动装置(26)，该致动装置浮动地置于所述控制阀壳体(36)中，用来致动所述控制阀装置(22)；以及
用于产生液压制动压力的主缸结构，
其中所述第一密封座布置在所述致动装置(26)的一侧，并且其中所述第二密封座(48)沿所述纵向轴线(A)布置在所述致动装置(26)的相对侧，
其特征在于，在正常操作情况下，所述力输入元件(20)与由所述致动装置(26)致动的控制阀装置(22)机械解耦，而在紧急操作情况下，如果所述致动装置(26)发生故障，则所述力输入元件(20)沿所述纵向轴线(A)的方向移动以致动所述控制阀装置(22)，从而可与该控制阀装置机械连接。
2.根据权利要求1所述的制动力发生装置(10)，其特征在于，所述控制阀壳体(36)连接到所述活动壁(14)。
3、根据权利要求1或2所述的制动力发生装置(10)，其特征在于，具有一移位活塞(56)，该移位活塞能在紧急操作情况下通过止动部(54)而与所述力输入元件(20)相连，该移位活塞(56)设计成当与所述力输入元件(20)相连时机械致动所述控制阀装置(22)。
4、根据权利要求3所述的制动力发生装置(10)，其特征在于，所述移位活塞(56)被活塞复位弹簧(58)相对于所述控制阀壳体(36)偏压至初始位置。
5、根据权利要求3或4所述的制动力发生装置(10)，其特征在于，在该制动力发生装置(10)的非致动状态下，所述移位活塞(56)布置在距所述止动部(54)一限定距离s处。
6、根据权利要求5所述的制动力发生装置(10)，其特征在于，所述距离s的尺寸大于正常操作情况下所述力输入元件(20)相对于所述控制阀壳体(36)经过的路径。
7、根据权利要求5或6所述的制动力发生装置(10)，其特征在于，在紧急操作情况下，所述力输入元件(20)相对于所述控制阀壳体(36)移动并且在消除所述距离s后，作用在所述移位活塞(56)上以机械致动所述控制阀装置(22)。
8、根据前述任一权利要求所述的制动力发生装置(10)，其特征在于，所述致动装置(26)具有可在所述控制阀壳体(36)中移动的第一致动元件和可相对于该第一致动元件移动的第二致动元件。
9、根据权利要求8所述的制动力发生装置(10)，其特征在于，所述第一致动元件包括磁线圈(28)，所述第二致动元件包括磁衔铁(30)，每个致动元件被分别分配给一密封座(40，48)。
10、根据权利要求9所述的制动力发生装置(10)，其特征在于，所述磁线圈(28)与浮动地置于所述控制阀壳体(36)中的磁线圈壳体(32)相连。
11、根据权利要求10所述的制动力发生装置(10)，其特征在于，所述磁线圈壳体(32)设计成所述第一密封座(40)的致动元件。
12、根据权利要求9至11中任一项所述的制动力发生装置(10)，其特征在于，所述磁衔铁(30)与一致动套筒(34)相连，该致动套筒(34)设计成所述第二密封座(48)的致动元件。
13、根据前述任一权利要求所述的制动力发生装置(10)，其特征在于，该制动力发生装置还包括踏板反作用力模拟装置，其可连接到或者连接到所述力输入元件(20)。
14、根据前述任一权利要求所述的制动力发生装置(10)，其特征在于，第一阀元件(44)被分配给所述第一密封座(40)，第二阀元件(52)被分配给所述第二密封座(48)，每个阀元件(48，52)分别被一复位弹簧(42，50)朝所述致动装置(26)的方向偏压。
15、根据权利要求14所述的制动力发生装置(10)，其特征在于，分配给所述第一密封座(40)的复位弹簧(42)的弹簧力比分配给所述第二密封座(48)的复位弹簧(50)的弹簧力小。
16、根据前述任一权利要求所述的制动力发生装置(10)，其特征在于，所述力输入元件(20)连接到所述传动活塞(24)上。
17、一种用于机动车辆的制动系统，该制动系统采用根据前述任一权利要求所述的制动力发生装置(10)。
18、一种用于操作根据权利要求1至16所述的制动力发生装置(10)的方法，其特征在于：在正常操作情况下，所述致动装置(26)能够根据所述力输入元件(20)的移位而触发，同时所述力输入元件(20)和所述控制阀装置(22)是机械解耦的，
(i)其中所述致动套筒(34)相对于所述控制阀壳体(36)移动，直到其与第二密封座(48)相互作用，
(ii)其中分配给所述第二阀元件(52)的复位弹簧(50)继而阻碍所述致动套筒(34)的进一步移动，
(iii)其中所述磁线圈壳体(32)继而克服分配给所述第一阀元件(44)的复位弹簧(42)的回复力而相对于所述控制阀壳体(36)移动，由此所述第一密封座(40)被关闭，因此所述工作腔室(16)和所述真空腔室(18)之间的连通断开，
(iv)其中所述磁衔铁(30)继而克服分配给所述第二阀元件(52)的复位弹簧(50)的回复力而移动所述致动套筒(34)，并且打开所述第二密封座(48)，从而在所述工作腔室(16)和大气之间产生连通，以便在所述活动壁(14)处在所述工作腔室(16)和所述真空腔室(18)之间产生压差，这在主缸上产生制动力。
19、根据权利要求18所述的方法，其特征在于：
在所述致动装置(26)不能根据所述力输入元件(20)的移动而触发的紧急操作情况下，
(i)在所述力输入元件(20)的位移超过距离s时，会在所述止动部(54)和所述移位活塞(56)之间产生机械连接，
(ii)其中所述移位活塞(56)继而借助所述力输入元件(20)克服所述活塞复位弹簧(58)的回复力而相对于所述控制阀壳体(36)移动，
(iii)其中由于分配给所述第二阀元件(52)的复位弹簧(50)的压力减小，因此所述第一密封座(40)继而关闭，
(iv)其中由于所述力输入元件(20)的进一步移动，所述第二密封座(48)被所述移位活塞(56)带动继而被打开，从而在所述活动壁(14)处在所述工作腔室(16)和所述真空腔室(18)之间形成压差，这在主缸上产生制动力。
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