CN101372225A - 主动制动器脉动控制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及主动制动器脉动控制。提供了一种用于最小化由于制动系统角部部件的表面变化而导致的制动脉动反馈的制动系统。制动系统包括至少一个构造为测量由于制动系统部件的表面变化所导致的压力脉冲的感测设备。控制器模块与至少一个感测设备和液压制动回路连通。控制器模块构造为接收来自至少一个感测设备的输出且调整液压制动回路内的管线压力以大体上最小化制动脉动反馈。

Description

主动制动器脉动控制
技术领域
本发明一般地涉及安装在汽车内和其他车辆内的控制系统，且更特定地涉及用于控制制动管线压力以最小化由制动系统角部部件的表面变化导致的触觉反馈的方法和系统。
背景技术
用于大多数现代车辆的制动系统包括盘式制动器，鼓式制动器或两个系统的组合。盘式制动系统的例子是单活塞浮动钳(SPFC)系统。SPFC盘式制动系统的主制动角部部件是制动垫片、制动钳和转子以及液压制动回路。转子是板状的盘，它构造为接附到车轮的轮毂且与之旋转。制动钳临近转子的外周边沿安装且容纳了制动垫片和单一的活塞，该活塞通过液压制动回路由液压压力促动。当制动踏板被推动时，液压压力增加且促使制动钳的活塞向外延伸。延伸的活塞导致制动垫片挤压在转子的两侧上，因此部件之间的摩擦导致车辆的车轮停止。
鼓式制动系统虽然在功能上类似于盘式制动系统，但鼓式制动系统利用了不同的制动角部部件，包括制动靴作为制动垫片的替代和制动鼓作为转子的替代等。鼓是碗状部件，它接附到车辆的车轮且与之一起旋转。制动靴安装在从鼓的基部大体上垂直地延伸的壁的内侧且邻近该壁。当车辆的制动踏板被推动时，液压制动回路内的液压压力增加。响应于增加的液压压力，活塞将制动靴向外促动以接合鼓壁的内侧表面，因此部件之间的摩擦导致车辆的车轮停止。
制动脉动反馈是由制动转矩的波动导致的结果，制动转矩波动由制动系统角部部件的表面变化引起，该表面变化通常称为转子厚度变化(RTV)和/或鼓圆度变化(DRV)。RTV和DRV经常是机加工过程中的变化的结果，但也可能由于制动垫片或制动靴的不均匀磨损、腐蚀、松动的制动零件和/或制动角部部件的不均匀的热膨胀而导致。制动转矩的波动也可能是制动表面上的不均匀摩擦或摩擦变化的结果(在制动表面上的不均匀传递膜)。
然而，如果车辆装配有防锁死制动系统(ABS)，则在紧急停车期间或当在湿滑表面上制动时，制动脉动反馈和噪声是正常的。但ABS制动脉动反馈在干路面上正常制动时不发生。因此，在装配有ABS的车辆的正常制动期间发生这样的反馈可能指示了角部部件具有RTV或DRV。
如果车辆具有电液制动(EHB)系统，则它可以利用电液控制(EHC)模块而非ABS模块来控制车辆停止。EHB系统消除了制动踏板和液压制动回路之间的物理连接。在此情况中，由于RTV或DRV导致的制动脉动反馈通过车辆部件(例如车辆转向盘、座椅或其他部件)而非通过制动踏板显见。
在任一情况中，制动脉动反馈可能烦扰车辆的驾驶员，从而导致客户不满意且增加质保要求。另外，消除制动脉动反馈的努力可能是昂贵和费时的，这从必须“转动”转子和/或鼓以平滑其表面到与制动垫片和制动靴一起替换这些部件。因此，希望具有用于最小化作为制动系统角部部件的表面变化的结果而发生的制动脉动反馈的制动系统和方法。
发明内容
提供了用于最小化由于例如制动转子或制动鼓的制动系统角部部件的表面变化而导致的制动脉动反馈的制动系统。制动系统包括至少一个构造为测量由于制动系统角部部件的表面变化而导致的压力脉冲的感测设备。
控制器模块与至少一个感测设备和液压制动回路连通。控制器模块构造为增加或减少液压制动回路内的管线压力，增加或减少的量在幅值上等于由制动系统角部部件的表面变化导致的压力脉冲且与之反相，以大体上最小化制动脉动反馈。
附图说明
本发明将在下文中参考如下的附图描述，其中类似的参考数字指示类似的元件，且各图为:
图1图示了车辆制动系统；
图2A图示了图1的盘式制动系统角部的截面视图；
图2B图示了制动靴角部部件的部分分解视图；
图3图示了图1的车辆制动系统的功能方框图；
图4A图示了制动器转子厚度变化的例子的片段视图；
图4B图示了制动鼓圆度变化的例子的片段视图；
图5图示了用于最小化由于RTV和/或DRV导致的制动脉动反馈的方法的过程图；和
图6图示了根据本发明的压力脉冲幅值、管线压力脉冲和压力脉冲反馈的脉冲信号图的例子。
具体实施方式
如下的详细描述仅在本质上是典型的且不意图于限制本发明或其应用以及本发明的使用。此外，不意图于以任何明确地或隐含地在前述技术领域、背景技术、发明内容或如下的具体实施方式中提出的原理来界定本发明。
图1是用于最小化由于制动系统的角部部件的表面变化所导致的制动脉动反馈的典型的车辆制动系统10的透视图。制动系统10包括盘式制动角部部件11和制动靴角部部件19。
盘式制动角部部件11包括转子12、制动钳14、制动垫片16和轮速传感器38(见图3)。转子12是板状部件，它接附到车辆的车轮且包括相对的平面的接触表面13(见图2A)。制动钳14一般地为U形设备，它包括纵向的分叉通道17和至少一个活塞18。分叉通道17构造为允许制动钳14围绕转子12的外周边沿安装。
制动钳14也容纳了制动垫片16，该制动垫片16布置在分叉通道17内，使得可以在制动情况中与转子12的相对的平面表面13接触。当车辆处于运动时，转子12与车轮旋转。当制动踏板15被压下时，液压制动回路40内的液压压力增加，这导致制动钳14内的活塞18将制动垫片16挤压到转子12的相对的平面表面13上。在制动垫片16和转子12的相对的平面接触表面13之间生成的摩擦导致车辆的车轮停止旋转。
制动靴角部部件19包括制动鼓20、制动靴26和活塞28等。制动鼓20是碗状部件，它具有基部24，壁22大体上垂直于基部24从基部24延伸(见图2B)。制动靴26安装到背板29，使得每个制动靴26的至少一端接合活塞28。制动鼓20安装在制动靴26上，使得每个制动靴26的工作表面处于接合了制动鼓20的壁22的位置。制动鼓20接附到车辆且于车轮一起旋转。当制动踏板15被压下时，在液压制动回路40内的压力增加，这导致活塞28促使制动靴26靠着制动鼓20的壁22。在制动靴26和壁22之间的摩擦导致车辆的车轮停止旋转。
参考图3，用于最小化制动脉动反馈的制动系统10包括控制模块30、微处理器32、压力变换器34、阀36、与制动角部部件(11、19)连通的轮速传感器38和液压制动回路40。
用于制动系统10的控制模块30可以是防锁死制动系统(ABS)控制器，电液控制器(EHC)或根据本发明的任何其他构造为提供用于最小化制动脉动反馈的控制的车辆控制器。在实施例中，控制模块30包括微处理器32、压力变换器34和阀36等。
微处理器32是有时称为逻辑芯片的微芯片上的计算机处理器。微处理器32设计为进行算术和逻辑运算，这利用了称为寄存器的数据存储器区。微处理器构造为从存储在其存储器内的一组编程指令来执行数学运算。这样的运算优选包括但不限制于基于从至少一个与车辆相关的感测设备(例如压力变换器和/或轮速传感器)接收到的输入来计算压力脉冲幅值和相位。
每个角部部件与至少一个构造为测量由RTV和/或DRV导致的压力脉冲的幅值和相位的感测设备连通。适合于测量由RTV和/或DRV导致的压力脉冲的幅值和相位的设备图示中包括压力变换器、轮速传感器、光学传感器、惯性传感器、减速度计和带应变计的钳。
参考图3，压力变换器34典型地构造为输出涉及压力水平的电信号，使得压力等级可以用于将电信号值转化为压力值，例如1mv/1psi。压力变换器的检测元件通常是应变计；应变计即一种电阻元件，其电阻随施加到其上的应变/压力的量而变化。在电阻改变时，从压力变换器输出的电信号也改变。从压力变换器输出的电信号通过微处理器32接收且优选地用于确定由于RTV和/或DRV导致的压力脉冲(电信号)的幅值和相位。如在图3中图示，压力变换器34包含在控制模块30内，但这不意图于是限制性的，因为压力变换器34可以位于紧靠制动角部部件附近或位于制动系统10内的另一个位置处。
根据本发明的制动系统10包括至少一个阀36以用于位于制动系统10的液压回路40内的每个制动角部部件(11、19)。在实施例中，每个阀36具有三个位置。在位置一处阀打开；来自主缸(未示出)的压力正好通过以到达制动角部部件(11、19)以导致管线压力的增加。在位置二处阀36阻塞了管线从而将制动角部部件与主缸分离。这防止了如果驾驶员进一步加力推动制动踏板时压力的进一步升高。在位置三处阀36调整到从制动角部部件(11、19)释放一些压力以降低管线压力。由微处理器32控制每个阀的独立运行。例如，微处理器32可以打开阀36以增加向左前制动角部部件的管线压力而同时控制另一个阀36以阻塞向右前制动角部部件的管线，以维持恒定的管线压力。
轮速传感器构造为测量车辆的车轮的速度、位置和速度改变，但也可以用于测量车辆的车轮的相位角，例如从0度到360度的角度。典型的轮速传感器包括永磁体和线圈，其中芯材料布置在合适的壳体内。轮速传感器典型地紧靠车辆的车轮处的金属带齿部件(例如，转子)附近安装。因为每个齿在轮速传感器38旁移动，所以在线圈内感应了电脉冲。微处理器32与轮速传感器38连通且构造为接收电脉冲且计算车辆的车轮从零(0)度参考点旋转的相位角。其他适合于确定压力脉冲的速度、位置和相位的传感器可以包括但不限制于变速器车辆速度传感器和全球定位传感器(GPS)。
根据本发明，压力脉冲的相位角确定了管线压力是否将增加或降低。例如，如果压力脉冲的相位角是正值，即在0度至180度之间，则微处理器32将降低管线压力，降低的量等于压力脉冲的幅值，但大体上与之相对或成180度反相。相应地，如果压力脉冲的相位角是负值，即在180度和360度之间，则微处理器32将增加管线压力，增加的量等于压力脉冲的幅值，但大体上与之相对或成180度反相。因此，因为管线压力的改变大体上与压力脉冲同时发生但与之相对或大体上成180度反相，则制定脉动反馈被最小化。认识到的是制动脉动反馈最大程度的最小化的发生与管线压力改变的发生大体上同时，且大体上与压力脉冲成180度反相。然而，也认识到的是在压力脉冲和管线压力之间的其他幅值和相位角关系可以用于导致小于制动脉动反馈的最大程度的最小化的情况，而不超过本发明的范围。
图4A和图4B分别图示了RTV和DRV的例子。如上所述，RTV和DRV经常是机加工过程中的变化的结果，但也可能由于制动垫片或制动靴的不均匀磨损、腐蚀、松弛的制动零件和/或制动角部部件的不均匀热膨胀引起。
在制动情况期间，制动管线压力根据车辆的车轮旋转时制动垫片16和/或制动靴26接触角部部件表面上的RTV和/或DRV而变化。这些压力变化或制动脉动典型地在制动踏板、转向盘、座椅或车辆的其他部件上可觉察到。常规的维修方法包括机加工角部部件的表面以消除变化或简单地替换角部部件。在本发明的实施例中，RTV和DRV的效果被消除而不需要机加工或替换这些角部部件。
根据实施例，用于最小化因连接到制动系统的液压制动回路的角部部件的表面变化而导致的制动脉动反馈的方法100在图5中图示。
在步骤110中，方法开始于确定由于制动角部部件的表面变化导致的压力管线的幅值和相位。方法前进到步骤120。
在步骤120处，制动系统通过增加或降低液压制动回路内的管线压力而响应于压力脉冲，增加或降低的量等于压力脉冲的幅值且与之反相，以大体上最小化制动脉动反馈。
如以上所简述，至少一个传感器用于检测由于角部部件表面上的RTV和/或DRV所导致的压力脉冲。至少一个传感器向微处理器输出电信号以用于确定压力脉冲的幅值和相位。微处理器然后促动阀以通过增加或降低管线压力大体上最小化制动脉动反馈，增加或降低的量在幅值上与压力脉冲相等且与之反相。
图6图示了根据本发明的压力脉冲图的例子，该压力脉冲响应于制动系统内的RTV或DRV而发生。第一、第二和第三脉冲图分别图示了压力脉冲、管线压力和压力脉冲反馈的幅值。
当发生第一压力脉冲(A)时，类似地发生管线压力的改变(A′)和压力脉冲反馈的改变(A＂)。从此发生中控制模块获知了压力脉冲的幅值和相位。当随后发生压力脉冲时，例如脉冲(B)和脉冲(C)，微处理器促动了至少一个阀以大体上同时降低管线压力(B′)和(C′)，降低的量在幅值上等于随后的压力脉冲且与之大体上成180度反相。认识到的是微处理器32独立地控制了对于每个角部部件(11、19)的阀促动。因此，角部部件(11、19)的一个或全部可以具有RTV或DRV，它们被检测到且通过根据本发明的制动系统10被最小化。结果是压力脉冲反馈大体上被最小化而不要求常规的维修方法。
虽然已在前述详细描述中给出了至少一个典型的实施例，但应认识到的是存在很多个变化。也应认识到的是典型的实施例或多个典型的实施例仅是例子且不意图于以任何方式限制本发明的范围、可应用性或构造。而是，前述的详细描述将为本领域一般技术人员提供用于实施典型的实施例或多个典型的实施例的方便路线图。应理解的是可以在元件的功能和布置上进行多种改变而不偏离如在附带的权利要求中和法律等价物中阐明的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种用于最小化由于制动系统角部部件的表面变化而导致的制动脉动反馈的制动系统，所述的制动系统包括:
至少一个构造为测量由于表面变化所导致的压力脉冲的幅值和相位的感测设备；和
与所述的至少一个感测设备和液压制动回路连通的控制器模块，所述的控制器模块构造为增加或减少液压制动回路内的管线压力，增加或减少的量在幅值上等于由制动系统角部部件的表面变化导致的压力脉冲且大体上与之相反，以大体上最小化制动脉动反馈。
2.根据权利要求1所述的制动系统，其中所述的至少一个感测设备是压力变换器。
3.根据权利要求1所述的制动系统，其中所述的控制器模块是防抱死制动系统(ABS)模块。
4.根据权利要求1所述的制动系统，其中所述的控制器模块是电液控制(EHC)模块。
5.根据权利要求1所述的制动系统，其中制动系统角部部件是制动器转子。
6.根据权利要求1所述的制动系统，其中制动系统角部部件是制动鼓。
7.根据权利要求1所述的制动系统，其中制动系统角部部件是制动垫片。
8.根据权利要求1所述的制动系统，其中制动系统角部部件是制动靴。
9.根据权利要求1所述的制动系统，其中所述的控制器模块进一步包括至少一个阀以用于调节通过液压制动回路的液压流体流。
10.根据权利要求9所述的制动系统，其中所述的控制器模块开动和关闭所述的至少一个阀，以响应于压力脉冲来调节管线压力。
11.一种用于最小化由于制动系统角部部件的表面变化而导致的制动脉动反馈的制动系统，所述的制动系统包括:
构造为测量压力脉冲的幅值的第一感测设备；
构造为测量压力脉冲的相位的第二感测设备；和
与所述的第一和第二感测设备和液压制动回路连通的控制器模块，所述的控制器模块构造为增加或减少液压制动回路内的管线压力，增加或减少的量在幅值上等于由制动系统角部部件的表面变化导致的压力脉冲且大体上与之相反，以大体上最小化制动脉动反馈。
12.根据权利要求11所述的制动系统，其中所述的第一感测设备是压力变换器。
13.根据权利要求11所述的制动系统，其中所述的第二感测设备是轮速传感器。
14.一种用于最小化由于包括液压制动回路的制动系统内的制动系统部件的表面变化而导致的制动脉动反馈的方法，所述的方法包括如下步骤:
确定由于表面变化导致的压力脉冲的幅值和相位；和
增加或降低液压制动回路内的管线压力，增加或降低的量在幅值上等于压力脉冲且大体上与之相反，以大体上最小化压力脉动反馈。
15.根据权利要求14所述的方法，其中压力变换器用于检测压力脉冲的幅值和相位。
16.根据权利要求14所述的方法，其中轮速传感器用于检测压力脉冲的相位。
17.根据权利要求15所述的方法，其中控制器模块用于响应于接收压力脉冲的幅值和相位来增加或降低液压制动回路内的管线压力。
18.根据权利要求17所述的方法，其中增加管线压力的步骤进一步包括促动与控制器相关的至少一个阀以允许液压流体到液压制动回路内。
19.根据权利要求17所述的方法，其中降低管线压力的步骤进一步包括促动与控制器相关的至少一个阀的步骤以从液压制动回路释放液压流体。
20.根据权利要求14所述的方法，其中增加或降低管线压力的步骤响应于在第一压力脉冲后发生的压力脉冲而发生。
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