CN101939198A - 具有改进的脉动缓冲的液压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压系统HCU，该液压系统包括一接纳体(1)，设有电液阀(2，3)、至少一个液压泵(4)以及用于使所述泵(4)与至少一个液压负载连接的通道，其中由于通过所述泵(4)进行的压力介质输送和/或由于通过所述负载进行的压力介质获取而出现脉动情况，设置至少一个缓冲单元(7)，所述缓冲单元具有多个脉动缓冲装置、如特别是缓冲腔(8)、节流器(9，10)。本发明的目的是：进一步发展所述类型的液压系统，以便为情况非常不同的问题提供统一、经济的解决方案，并且不会由于脉动作用而降低舒适性。所述目的以下述方式实现：所述缓冲单元(7)具有至少一个切换装置，以便通过接通或切断一个或多个缓冲装置使所述缓冲单元(7)的作用匹配于改变的脉动情况。

Description

具有改进的脉动缓冲的液压系统
技术领域
本发明涉及一种具有改进的脉动缓冲的液压系统，该液压系统包括一接纳体，设有电液阀、至少一个液压泵以及用于使所述泵与至少一个液压负载连接的通道，其中由于通过所述泵进行的压力介质输送和/或由于通过所述负载进行的压力介质获取而出现脉动情况，设置至少一个缓冲单元，所述缓冲单元具有多个脉动缓冲装置、如特别是缓冲腔、节流器。
背景技术
这种用于机动车制动系统中的液压系统例如从DE 10 2005 028 562 A1已知，其技术特征是：脉动缓冲装置具有不同设计。虽然通过这种措施原则上能实现所提出的目的，但脉动性能仍能被进一步改进。例如在现代机动车车内的隔声被优化，而使得例如触觉反馈、如特别是制动踏板的振动特别不利地突显出来并且令人不适。
原则上，已知的脉动缓冲措施都存在仅在特定点以令人满意的方式工作的缺点。
经常在由驾驶员引起的、例如100bar以上的制动压力下出现ABS控制干涉，ABS控制需要朝向致动单元THZ的回输。其它干涉、例如用于驻车制动功能的液压操作需要为制动钳以加速方式填充较大的体积量、即在较低压力水平下的高体积流量。
另一方面，在尽可能高的NVH(噪声振动和不平顺性)舒适性下的最佳计量能力要求辅助功能，因此所述辅助功能要求较平缓的压力升高梯度和/或压力下降梯度以便提供尽可能高的舒适性。
在体积流传输能力方面，原则上如此设计机动车制动系统，使得根据为满足关乎安全性的重要控制干涉、例如行驶稳定控制(ESP)、防(侧)翻保护(ARP)等所需的最大体积流量输送来确定泵的输送能力。这种干涉原则上基于自主的系统干涉，而不能动用由车辆驾驶员进行的任何支持或预填充。这些边界条件需要较大尺寸的移动体积(大的活塞直径、长的移动行程)。特别是当需要较小的输送体积时，这个尺寸不利地影响脉动评价和噪声性能。
此外，多回路泵大多都具有一公共的集束驱动系，从而在泵工作中，即使在任一泵回路不要求输送流时也持续地带动所有活塞。
例如，当在两个泵回路的仅一个中通过负载获取输送流时以及当不从另一泵回路获取输送体积(零输送)时，在零输送的泵回路中至少在吸入线路的一部分中由于″吸入节流″作用而形成低压/负压(空穴现象)。这是因为泵的吸入线路被持续地封闭。由于所述低压会释放出所溶解的气体成分，这一点导致在制动系统中出现不希望的可压缩性。
发明内容
本发明的目的是：进一步发展所述类型的液压系统，以便为情况非常不同的问题提供统一、经济的解决方案，并且不会由于脉动作用而降低舒适性。
所述目的通过独立权利要求1的特征来实现。本发明具有特别的优点：缓冲单元的物理特性和作用能根据情况匹配地、自动地适应于相应存在的脉动特征。通过使缓冲单元自动匹配于施加的脉动特征，不为缓冲单元限定固定的工作点。结果是：改善了对脉动的降低，因为缓冲措施的作用适应性地扩展到一扩大的工作范围。由此实现了放大的作用范围，该范围不仅涵盖在较小的输送体积下的高压应用，而且涵盖了在低压时的高输送体积。
附图说明
结合说明书借助附图由从属权利要求给出本发明的其它细节。在附图中示出了：
图1部分地示出具有能切换的缓冲单元的机动车制动系统的液压回路的线路原理图，
图2示意性地示出改进的缓冲单元的结构细节的局部放大图，
图3示意性示出类似于图1的线路图，
图4示意性示出一用于表示缓冲单元的适应性匹配的缓冲作用的特征曲线，
图5以放大的剖视图示出根据第一实施例的、具有缓冲单元的液压系统的一部分，
图6示出在根据本发明的液压系统中在缓冲单元上和负载上的压力时间曲线，和
图7示出在传统的液压系统中在缓冲腔上和负载上的压力时间曲线。
具体实施方式
下面将详细讨论图1。图1示意性地、部分地示出一具有接纳体1的液压系统HCU，该接纳体1用于接纳电液阀2，3和泵4、特别是往复活塞泵，所述泵设置在致动单元THZ(具有容器的主缸)和轮制动器B(负载)之间。液压系统HCU特别是实现了压力调制。泵4被机电地驱动。优选使用一转速可变的马达M，以便能够调节输送能力。泵4的吸入线路包括一吸入阀5，该吸入阀5或者被差压控制或者被以电磁方式控制。此外，吸入线路设计成能借助一无流时闭合(常闭)的切换阀(未示出)切换，使得能够或者由致动单元THZ或者由一低压蓄液器(未示出)吸取(介质)，该低压蓄液器原则上连接到轮制动器B的出口上。此外，电液阀2设计成无流时打开(常开)的分隔阀/隔断阀，从而在闭合的切换状态下实现与驾驶员无关的致动，而在打开状态下能实现传统的制动操作。此外，(图中)可见的电液阀3原则上设计成无流时打开的、用于轮制动器B的进入阀。
在泵4的吸入线路中的上述切换使得能够根据切换状态或者朝向致动单元THZ、或者朝向轮制动器B输送压力介质。在泵4的压力线路中设置一压力阀6和一能适应性匹配的缓冲单元7，该缓冲单元包括多个缓冲装置。在示意性示出的布置结构中，设置有一缓冲腔8和一连接在缓冲腔8下游的节流单元。很一般地，节流单元包括一固定安装的节流器9和一能切换的节流器10。由图1可象征性地看出，节流器9具有一较宽的、节流作用低的大节流口，而节流器10具有一较窄的、节流作用高的小节流口。缓冲单元7的适应性匹配通过切换来实现。在本实施例中象征性地通过一由差压控制的止回阀11显示出该切换功能，该止回阀11与节流器10并行地设置在一旁路12中并且在基位中切断该旁路12。通过能适应性匹配于相应脉动特征的所述缓冲单元7，实现了缓冲单元7对相应脉动条件的自动匹配。在这方面，应当区分出至少两个不同的切换状态。
a)如果施加在止回阀11上的压差不足以打开所述止回阀11，则首先总是激活连接在上游的、具有小节流口的节流器10。然后，体积流经过具有大节流口的节流器9。对于这种切换状态，缓冲单元7使缓冲腔8以及两个节流口大小不同的串联节流器9，10级联地、即串联地起作用。然后，压力介质离开缓冲单元7，进入压力线路的压力通道中。
b)由一施加在止回阀11的被弹性预加载的阀体13上的足够大的压差起，阀体13从阀座14抬起，使得脉动的体积流在缓冲腔8后直接穿过具有大节流口的节流器9。在此，如此规定施加到阀体13上的预载力，使得例如较高的脉动作用触发切换过程。由于这种切换措施，所形成的缓冲级联结构(的作用)仅包括缓冲腔8的作用以及具有较大通口的节流器9的作用。
这种适应性地起作用的缓冲单元7的特别的优点是，缓冲单元7能与必要的部件一起被简单地内置在一模块化的大体积装置中，该大体积装置能够借助不同的、模块化配置的实施形式以简单方式实现可变设计的适应性脉动缓冲，而不会例如在电液阀2，3、接纳体1、电子调节装置或其它部件(的更改)方面引起显著的改变费用。这是因为缓冲单元7的部件可以简单地根据需要、以模块式系统的方式被添加或省去。
两个节流器9，10的节流口优选具有不同的尺寸。例如节流口很一般地具有几个十分之一毫米的较小直径。节流口的优选梯度例如在约0.2mm至0.5mm的范围内(分别具有直至±0.25mm的偏差)。因此，节流器10的节流口的尺寸仅为节流器9的节流口的尺寸的大致一半。
参见图3，缓冲单元7的物理作用在原理上如下：首先，液压压力介质DM虽然原则上是不可压缩的，但是至少在高压范围内略具有弹性(压力介质的弹性)。一另外的附加弹性E象征性地通过一单独的缓冲装置表示。此外，根据确定的脉动特征将节流器9，10及其各自节流口的尺寸设计成，使得能够在缓冲腔8中建立确定的滞止压力(Staudruck)，以使缓冲腔8通过其中积累的压力介质体积来提供弹性。现在，整个缓冲单元7的目的是：精确地协调其作用，以使与所产生的滞止压力相关的总弹性E引起相对于由泵4(产生)的激励频率(该激励频率与机电驱动装置的转速相对应)的相移，使得该相移消除脉动作用或者至少降低脉动作用。通过本发明的适应性特征，所述目的甚至在较小的驱动频率范围内、例如在(涉及)舒适性功能时也能实现。
由图6可以特别好地看出特别成功的消除或降低(脉动作用)的机理。(该图的)基础是一具有约100mm3压力介质体积的缓冲腔8的级联的、能切换的节流。在两个压力时间图中，上方的曲线分别表示在缓冲腔8中的压力p_D，而下方的曲线表示在轮制动器中的压力p_VR。在图6中位于右侧的图表示出，在缓冲腔压力p_D与轮压p_VR相比显著提高时，轮压曲线p_VR非常平滑。由此能推断出，引起所述相移的滞止压力大大提高。结果，轮压曲线基本上没有展示出不均匀性。
而根据图7的缓冲系统不是基于本发明，而是仅基于肖氏硬度约为60的弹性体膜15的级联节流(不使用缓冲腔)。从图7中位于右侧的图可见不均匀的阶梯状轮压曲线p_VR，其中缓冲腔压力p_D在某些位置下降至轮压p_VR。这表明所使用的缓冲单元的缓冲功能在很宽的范围内不理想。
在根据图4的图中，定性地画出在根据本发明的缓冲单元7中吸纳体积V(以mm3为单位)关于压力p(以bar为单位)的特征曲线。因此，图4示出可分别使用的弹性E。在体积特征曲线中的拐点K清楚地表明：弹性、进而节流作用在高系统压力下通过所述切换过程降低，从而还减小了在缓冲腔8中的吸纳体积。例如，弹性(特征曲线的斜率)在第一部段中约为6mm3/bar，而在第二部段中约为0.5mm3/bar。
很一般地，有利的是：限制最大滞止压力，因为在缓冲腔8中过高的滞止压力会由于作用在活塞和驱动偏心体上的液压反作用而使电流消耗提高和曲柄传动机构的磨损增大。出于这个原因，设置具有止回阀11的旁路12，所述止回阀限定所产生的最大滞止压力。优选地，整个系统的协调(缓冲腔8，节流器9，10和弹性/压力介质的协调)弹性越大，可以将止回阀11的打开压力选择得越小。
相应的部件在图2中标注有相应的附图标记。附加地，在缓冲腔8中设置一弹性膜15，所述弹性膜15将填充液体的缓冲腔8与一气动室16分开。根据一实施例，气动室16可以通过一封闭装置17与周围环境U分开。替代于此，在气动室16与周围环境U之间进行压力平衡。两个节流器9，10和止回阀11设计成能单独控制的组件，并从缓冲腔8的接纳孔起插入压力通道的阶梯孔18中。为了形成节流器10，阀座14具有专门设置的凹槽19，其截面与节流口相应。为了防止阻塞细小的孔，特别是防止阻塞节流口，可在所述孔或节流口上游设置一过滤器20(参见图5)。为形成(该节流器)，也可以与阀座14相对地在壳体22的底部21的中央设置一节流器9(图1)。
替代的，如图5所示在阀体13和阀座14之间设置一通道状或切口状的节流口(凹槽19)，而通过使阀体13抬离阀座14(图5)实现扩大的节流口。这种构造方式的特征在于：能与作用的压差相关地、甚至可变地设定节流器9的截面，而根据图2总是确定一固定值。换句话说，完全可以将节流器9或节流器10设计成可变的。
此外，可以以不同的方式实施切换逻辑，其中，例如在图1中因为止回阀11打开旁路12而切断节流器10，或者以切换节流器的方式根据压力打开节流器10(图2)。
缓冲单元7可以具有自洁特性，其中细小的节流器孔在工作中在压力/驱动转速较高的阶段中被冲洗干净。如果污物颗粒在低压阶段中完全阻塞任何一个节流口，则在缓冲腔8中的压力自动升高，止回阀11打开。由此防止了泵4过载，此外确保了可靠的功能性，细小的节流器9在高压阶段中被净化(自恢复性能)。
图5示出本发明的另一种变形实施例。为了根据需要形成缓冲腔8的体积压力性能，在缓冲腔8中容置有多个金属弹性体23。弹性体23例如设计成气密密封封闭的、可压缩的气压单元(Barometerdose)。弹性体23用于影响和产生希望的弹性E。另一优点是：由于吸纳体积而仅需要将较小体积的制动液引入接纳体中，同时提供确定的弹性。
附图标记列表
1  接纳体
2  电液阀
3  电液阀
4  泵
5  吸入阀
6  压力阀
7  缓冲单元
8  缓冲腔
9  节流器
10 节流器
11 止回阀
12 旁路
13 阀体
14 阀座
15 膜
16 室
17   封闭装置
18   孔
19   凹槽
20   筛
21   底部
22   壳体
23   弹性体
HCU  液压系统
K    拐点
M    马达
THZ  致动单元
B    轮制动器
DM   压力介质
E    弹性
U    周围环境
P    压力
V    体积
p_D  缓冲腔压力
p_VR 轮制动器压力
t    时间

Claims (8)

1.一种液压系统(HCU)，该液压系统包括一接纳体(1)，设有电液阀(2，3)、至少一个液压泵(4)以及用于使所述泵(4)与至少一个液压负载连接的通道，其中由于通过所述泵(4)进行的压力介质输送和/或由于通过所述负载进行的压力介质获取而出现脉动情况，设置至少一个缓冲单元(7)，所述缓冲单元具有多个脉动缓冲装置、如特别是缓冲腔(8)、节流器(9，10)，其特征在于，所述缓冲单元(7)具有至少一个切换装置，以便通过接通或切断一个或多个缓冲装置使所述缓冲单元(7)的作用匹配于改变的脉动情况。
2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述切换装置设计成阀和/或切换节流器；所述阀和/或切换节流器与一脉动缓冲装置并联。
3.根据权利要求2所述的液压系统，其特征在于，所述切换装置设计成以电磁方式切换的阀。
4.根据权利要求2所述的液压系统，其特征在于，所述切换装置设计成以液压方式切换的阀。
5.根据权利要求3或4所述的液压系统，其特征在于，所述阀设计成止回阀(11)，所述止回阀(11)具有集成的节流器(9，10)，通过对一阀体(13)施加一确定的预应力使所述止回阀(11)具有预定的打开压力。
6.根据权利要求2和5所述的液压系统，其特征在于，所述止回阀(11)在基态下闭合；协调所述预定的打开压力以使所述并联的脉动缓冲装置被绕过或被切换成不起作用。
7.根据前述权利要求中一项或多项所述的液压系统，其特征在于，将一节流器(10)设计成阀座(14)中的通道或凹槽(19)。
8.根据前述权利要求中一项或多项所述的液压系统，其特征在于，所述缓冲腔(8)容置有一个或多个弹性体(23)。
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