CN102811895B - 用于控制/调节制动设备的制动力的增强的方法,制动助力器,以及控制单元 - Google Patents

用于控制/调节制动设备的制动力的增强的方法,制动助力器,以及控制单元 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于控制/调节制动设备(1)，尤其是机动车的助力制动设备(1)，的制动力的增强的方法，其中，制动设备(1)包括具有执行元件(130)的制动助力器(100)，通过该执行元件可以为制动设备(1)的主制动缸(200)提供一个可变的附加力(F100)，其中，在要求较高的附加力(F100)的情况下，从制动设备(1)的制动回路(300)中将制动液的一个部分容量这样地放出，使得制动助力器(100)的执行元件(130)可以被较快地带到一个位置上，在该位置上可以给主制动缸(200)提供一个较大的附加力(F100)。此外本发明涉及一种用于增强制动设备(1)，尤其是机动车的助力制动设备(1)，的制动力的制动助力器，其具有可由电动机(110)驱动的传动机构(120)，其中，传动机构(120)具有执行元件(130)，借助于它可以操纵主制动缸(200)的活塞(210)，和其中，传动机构(120)是凸轮传动机构(120)，尤其是不均匀的凸轮传动机构(120)，其具有控制面(125)或控制槽。

Description

用于控制/调节制动设备的制动力的增强的方法,制动助力器,以及控制单元
技术领域
本发明涉及一种用于控制/调节制动设备，尤其是机动车的助力制动设备的制动力的增强的方法。此外，本发明涉及一种用于增强制动设备，尤其是机动车的助力制动设备的制动力的制动助力器。此外，本发明涉及一种控制单元，尤其是ABS和/或ESP控制单元或制动助力器的控制单元，借助于它可实施按照本发明的方法，和/或可控制/调节按照本发明的制动助力器。
背景技术
通常借助于制动助力器来减轻对例如机动车的制动设备的操纵，该制动助力器使由机动车驾驶员施加的制动力提高一定的量和/或一定的倍数，即施加一个附加力。由此得到的总力或制动力被传递到机动车的制动器上，该制动器由此对机动车的一个或多个车轮进行制动。一种广泛使用的类型的制动助力器基于低压（负压）蓄压器进行工作，低压蓄压器由机动车的内燃机的一个抽吸接头抽真空，从而低压蓄压器提供用于增强制动力的能量。不是任何机动车都具有可以被用于对蓄压器抽真空的内燃机。例如在柴油机或电动机动车中，例如这样地应付这种情况，即替代地使用电驱动的低压泵（真空泵）。但是低压蓄压器和基于此的制动助力器笨拙（体积大）并且制动助力器相对于制动系统移动布置由此灵活性小。
DE102007016863A1公开一种用于机动车的机电式制动助力器，具有由电动机驱动的旋转对称的凸轮传动辊。凸轮传动辊具有上升槽，借此在电动机运行中扫描器可以在一个杆的纵向端部处线性地往返运动。在杆的一个与该端部相对置的纵向端部处，杆与主制动缸的活塞连接并且由此可以将由电动机产生的力传递到活塞上。杆在中部处是铰接地支承的，其中，扫描器至中部铰接头和中部铰接头至与活塞的机械连接部的长度比调整出制动助力器的一种杠杆比。在一种用于运行制动助力器的方法中，该杆，凸轮传动辊，和由此上升槽和电动机的轴相对于活塞的一个确定的位置始终具有相同的位置，从而提供的传动比不能够总是得到最佳地利用。
发明内容
本发明的任务是给出一种改进的、用于运行，亦即用于控制和/或调节，制动助力器的方法，以及一种改进的制动助力器。此外给出一种用于该方法和该制动助力器的控制单元。在此，尤其应该可以基本上在任何时候将由制动助力器产生的最大附加力施加到主制动缸的活塞上，其中，应该优选保持维持制动设备的动力性。此外该制动助力器应该是容易维护的，需要很小的空间并且可以灵活安装。
本发明的公开
本发明的任务通过一种用于控制/调节制动设备，尤其是机动车的助力制动设备的制动力的增强的方法；一种用于增强制动设备，尤其是机动车的助力制动设备的制动力的制动助力器；和一种控制单元，尤其是ABS和/或ESP控制单元或制动助力器的控制单元，来解决。本发明的技术方案在于，一种用于控制/调节制动设备的制动力的增强的方法，其中，制动设备包括具有执行元件的制动助力器，通过所述执行元件可以为制动设备的主制动缸提供可变的附加力，其特征在于，在要求较高的附加力的情况下，从制动设备(1)的制动回路中将制动液的一个部分容量这样地放出，使得制动助力器的执行元件可以被较快地带到一个位置上，在该位置上可以给主制动缸提供一个较大的附加力。
按照本发明的制动助力器具有可由驱动装置，尤其是电动机驱动的传动机构，其中，传动机构具有执行元件和/或杆，借此可以操纵主制动缸的活塞。在此处，传动机构是凸轮传动机构，尤其是不均匀的（不对称的）凸轮传动机构，它具有控制面或控制槽。也就是说，制动助力器优选设计成机电式的制动助力器。在本发明的实施方式中，传动机构可以具有凸轮盘，执行元件的扫描器可以在凸轮盘上滑动或滚动，其中，借助于执行元件的操纵段可以操纵主制动缸的活塞。在此，扫描单面地进行，也就是说，扫描器在控制面上移动，扫描器优选通过弹簧力被压向该控制面。当然，按照本发明，也可以使用强制导向机构，例如在导向盘中的控制槽。
尤其是通过不均匀的（不对称的）传动机构，可以较小地并且由此成本更有利地设计制动助力器的驱动装置，尤其是电动机，其中，可以放弃较大的真空制动助力器。这种缩小可以进行到这样的程度，即驱动装置正好例如在主制动缸的活塞的行程的约25%至约33%之后才达到所需要的最大的力，并且驱动装置仅仅在该行程的开始的约30%的行程上显示出所需要的制动动力性。由此形成的具有传动机构的驱动装置被显著地减小，制动助力器的机电设计是简单的并且容易维护并且由此具有结构空间和成本上的优势。
按照本发明的制动助力器在此情况下可以用按照本发明的方法来运行，也就是说，进行控制和/或调节。在此，制动助力器是这样地设计的，即它本身是可以实施的和被相应地实施，或者借助于制动助力器这种方法是可以实施的和被相应地实施。也就是说，一种控制单元，该控制单元控制或调节一种或所述按照本发明的制动助力器，或者是制动助力器的一部分，尤其是它的电动机的一部分，或者该制动助力器可以被外部地进行控制或调节。此时这优选通过ABS和/或ESP控制单元来实施。也就是说，通过该所述的或者另外的控制单元，按照本发明的方法在任何合适的制动助力器中也是可以实施的和被相应地实施。
在按照本发明的方法中，如果要求制动助力器的较高的附加力，那么从制动设备的制动回路中将制动液的一个较小的部分容量这样地放出和/或取出，使得制动助力器的执行元件能够被较快地置于一个位置上，在该位置上可以给予主制动缸一个更大的附加力。从制动回路放出和/或取出制动液的部分容量优选这样地进行，使得制动回路中制动液的压力首先平均地保持恒定和随后优选升高。在此情况下，执行元件跟随（跟踪）主制动缸的活塞，其中，该跟随尤其是通过电动机以助力（力支持）的方式进行。在此情况下可以不考虑由于打开阀以便放出和/或取出部分容量的制动液而造成制动回路中可能的瞬时压力降和再次升高。
通过按照本发明的方法，在突然要求高的制动力，尤其是需要的基本上最大的制动力增强的情况下，可以在一种机电式制动助力器中提供这种制动力增强。也就是说，不均匀的传动机构的凸轮盘或导向盘和由此产生的执行元件和主制动缸的活塞的位置，不是必须花费很大的力才能够实现，而是按照本发明可以非常快速地建立；其中将主制动缸的合适的运行点移动到一个位置上，在该位置上，制动助力器可以施加其总的增强，这优选可以没有压力损失地并且可能时甚至在制动回路中的压力升高下进行。也就是说，可以基本上在任何时候将一个最大的附加力施加到主制动缸的活塞上，其中，制动设备的动力性得到保持。
从制动回路中放出和/或取出部分容量的制动液优选通过可控制的/可调节的阀来实施，该阀将该部分容量排入平衡回路或低压蓄压器中。放出和/或取出部分容量优选通过机动车的ABS和/或ESP系统来进行，其中，ABS和/或ESP系统将该部分容量优选在后轮处放出。在后桥处放出制动液在此情况下起到趋向稳定的作用，因此是有利的。按照本发明，制动助力器的控制单元或用于该制动助力器的控制单元输出一个用于放出部分容量的制动液电控制信号。在此，控制单元将该控制信号优选输出到ABS和/或ESP系统，该系统由此相应地作出反应。如果要求高的直至极其高的制动力增强，那么使用ABS系统是非常可能的，由此具有这样的可能性，即在这样的范围上影响制动踏板的行程，该范围导致增力比的提高。
附图说明
本发明以下借助于实施例和参照附图进行详细说明。在示意图中:
图1显示了一个制动设备上的按照本发明的制动助力器的原理图，借此说明按照本发明的方法；和
图2显示了图1的制动助力器的力-行程图，它示出了在主制动缸的活塞的行程上通过制动助力器可达到的附加力。
具体实施方式
图1显示了制动设备1，优选机动车的制动设备1，尤其是助力制动设备1的一个局部，其中，仅仅示出了制动助力器100，主制动缸200，通过主制动缸200引导的制动回路300或制动液回路300和平衡回路400，以及控制单元500，尤其是ABS和/或ESP控制单元500。控制单元500优选在与尤其是制动助力器100的组成部分的控制单元114共同工作下，控制或调节制动助力器100或它的驱动装置110，该驱动装置优选设计成电动机110。优选地，两个相互分开的制动回路300(在主制动缸200上的接头230)可以借助于主制动缸200来供给，从而每个制动回路300可以操纵至少一个制动器(没有示出)。平衡回路400(在主制动缸200上的接头220)，在该平衡回路中设置平衡容器和/或低压蓄压器(两者都没有示出)，优选ABS组件和/或ESP组件，接纳制动回路300中的过量的制动液和/或泄漏。
制动助力器100可以依据运行状态操纵主制动缸200的活塞210，由此在活塞210上，除了优选由制动踏板(没有示出)产生的踏板力以外，还可以施加由制动助力器100产生的附加力F100。也就是说，在活塞210上产生的总力Fges或制动力Fges由附加力F100与踏板力相加得出。在此情况下，活塞210移动一个确定的调节行程x；为此也参见图2。制动助力器100本身优选设计成机电式制动助力器100，它的驱动单元由驱动装置110和传动机构120组成。制动助力器100必须能够不仅满足动力性的要求而且满足达到最大附加力F100的要求。通过不均匀的传动机构120可以实现，在调节行程x的一个起点处（图1的位置)，驱动装置110的转动被转换成更大的调节行程并且在所述起点之后或在一个终点处转换成更大的附加力F100。由此在起点处，如通常需要的那样，提供更大的动力性，并且以后，即例如自调节行程x的三分之一或二分之一起，提供最大附加力F100。
在一个按照本发明的实施方式中，传动机构120设计成具有可变的传动比的凸轮传动机构120。也就是说，例如传动机构120具有优选带有外齿部123的驱动盘122，例如蜗轮122，该蜗轮可以由优选设计成电动机110的驱动装置110的电机轴112的，例如蜗杆113的外齿部113驱动。当然也可以应用另外的配置，以便将传动机构120置于均匀的或者也置于不均匀的转动运动中。凸轮盘124或导向盘(在附图中没有示出)与驱动盘122相邻地并且与驱动盘抗扭转地连接地设置，该凸轮盘124或导向盘操纵传动机构120的执行元件130，该执行元件又操纵主制动缸200的活塞210。在此情况下，执行元件130例如设计成杆130，该杆在朝着凸轮盘124的方向上被弹簧预张紧地设置。对于导向盘的情况而言，不需要预张紧，因为在此处执行元件130在控制槽中被强制导向并且不同于凸轮盘124的情况，它在一个控制面125上滑动或滚动。
执行元件130在电动机110运行中借助于在其上构成的或设置的扫描器132扫描控制面125或控制槽。关于执行元件130的枢转点133相对置地，该执行元件具有一个操纵段134，执行元件130借助于该操纵段操纵活塞210。在此情况下，执行元件130可转动地或可枢转地支承在枢转点133上，并且扫描器132以及操纵段134优选设置在或构造在执行元件130的相互相对的纵向末端段上。相应的尺寸在此是这样选择的，使得操纵段134在它的最大的运动轨道（运动轨迹）上主要实施平移运动，或者在执行元件130和活塞210之间的接触几何结构或铰接几何结构是这样地选择的，使得平移运动可以从执行元件130的操纵段134传递到活塞210上。在本情况下，为此活塞210的纵向端构造成鼓凸形或配置可转动的滚子，操纵段134以一个半径表面顶靠在该滚子上。
带有凸轮盘124或导向盘的制动助力器100在此情况下是这样设计的，使得在调节行程x上的传动比是不均匀的，如图1举例而言所示和图2详细示出的那样。也就是说，自在图1中示出的主制动缸200的活塞210或凸轮盘124或导向盘的一个零位置起，导向面125或导向槽被这样地构造，使得活塞210上的附加力F100依赖于活塞210的调节行程x先增加，优选基本上线性地增加，以便然后保持在某个最大的附加力F100下(参见图2)。也就是说，从零位置出发，其外边缘形成导向面125的导向盘124的半径，先强烈地，优选以一个指数增加，以便然后在此之后仅仅还线性地增加。
这可以借助于控制面125的任意的曲线形状来实现。对此适合的例如是抛物线，渐开线和/或渐屈线的部段。导向盘的导向槽以类似的方式作用。
按照本发明，制动助力器100从零位置出发，即在主制动缸200的活塞210的调节行程x的起点处，不具有将全部的增强力F100施加到主制动缸200上的潜能。这一般地也不是问题，因为制动设备1在总体上表现为一个弹簧，它在调节行程x上才建立起全部的反作用力。但是也可能发生的是，制动设备1在很早，即在活塞210的很小的调节行程x时就已经具有大的反作用力，例如当驾驶员辅助系统如例如ACC(自适应巡航控制）已经在制动回路300中建立了压力时。在这种情况下，制动助力器100的控制机构114或500可以确定，在一个很小的调节行程x，例如20%，之后，驱动装置110已经使用了它的可能的扭矩的大部分，例如90%，。制动助力器100然后可以通过合适的信号通道115将这个情况例如通知一个合适的系统，例如机动车的ABS和/或ESP系统。ABS或ESP系统然后可以按照本发明通过放出制动液的一个很小的部分容量，最好从后部的车轮制动缸中放出，来增大活塞210的调节行程x，这导致制动助力器100的更高的制动力（夹紧力）。
也就是说，在主制动缸200的活塞210的调节行程x的起点处就已经需要相对较大的或最大附加力F100并且制动助力器100必须提供该附加力F100，按照本发明，制动液的一个部分容量被从制动回路300取出并且优选放出到平衡回路400中。这可以在制动回路300的一个任意的位置上进行，只要存在相应的机构或装置，如例如阀门，尤其是可控制的/可调节的阀门；为此尤其适合的是ABS和/或ESP系统。因此，如果控制单元114或500或另一个控制机构确定，需要一个比在执行元件130的位置上可以实现的制动力更大的制动力，那么它将相应的信号115发送给相应的装置，如例如ABS和/或ESP系统。该信号115然后促使这些装置或ABS和/或ESP系统将一些制动液从制动回路300中释放出来。由此，活塞210移动到一个位置上，一个新的“制动点”，在该处，驱动单元可以通过其不均匀的传动机构120在制动回路300中产生更高的力。
在ABS或ESP的现今常用的规格形式下，在那里的制动回路中的容量降低大多数在ABS和/或ESP系统或组件的一个或多个低压蓄压器中进行。按照本发明，ABS和ESP系统在使用那里的排放阀下将制动液的过量的部分容量排放到在ABS和/或ESP组件内的这个或某个低压蓄压器中。在ABS和/或ESP的一种使用情况下，制动液的部分容量则借助于由马达驱动的回输泵在制动踏板之后再次被输送到主制动缸200中，以防止制动踏板下沉。因此，该马达也不允许被致动，以便非线性的电动制动助力器100的传动机构120进一步下沉，以使附加力F100升高。ABS和/或ESP组件的这个或这些低压蓄压器必要时必须在容量上进行匹配调整，以便保证容纳制动液的要求的部分容量。
优选地，制动回路300中的制动液的压力不下降，而是至少保持相同，尤其是上升；除了在为了放出制动液的部分容量打开阀门时可能的压力降峰值以外。这通过相应地控制驱动装置110来实现，由此执行元件130在制动回路300中打开阀门情况下(参见上面)在制动回路300中至少保持相同的压力下使主制动缸200的活塞210移动。由此仅仅活塞210的“工作窗口”移动，并且移动到一个位置上，在该位置上，制动助力器100可以提供其最大的附加力F100。优选地，在此情况下，执行元件130先被移动到一个位置上，在该位置上，制动助力器100首次可以提供大约100%附加力F100。这在图2中在活塞210的调节行程x的大约33%处是这种情况。
在此情况下，制动助力器100被这样地设计或这样地控制，即该方法当驱动装置110，尤其是电动机110的转动力矩或电流达到在涉及的运行点处可能的转动力矩或电流的约70%至约95%，优选约75%至约90%和尤其是约80%至约85%时候才被启动。在达到该转动力矩或该电流时，优选通过制动助力器100的控制单元114将相应的电控制信号115，尤其是输出到ABS和/或ESP控制单元500。但是也可以通过另一个控制单元实施，其中，ECU(发动机控制单元)也可以承担这个任务。此外，尤其是制动助力器100的设计成凸轮传动机构120的传动机构120被这样地设计，使得从主制动缸200的活塞210的零位置出来，在活塞210的调节行程x的约20%至25%之后，优选在约25%至30%之后，尤其是在约30%至35%之后(参见图2)，特别优选在约35%至40%之后和尤其特别优选在约40%至约45%之后，才达到最大的附加力F100。

Claims (21)

1.用于控制/调节制动设备(1)的制动力的增强的方法，其中，
制动设备(1)包括具有执行元件(130)的制动助力器(100)，通过所述执行元件可以为制动设备(1)的主制动缸(200)提供可变的附加力(F100)，其特征在于，
在要求较高的附加力(F100)的情况下，从制动设备(1)的制动回路(300)中将制动液的一个部分容量这样地放出，使得制动助力器(100)的执行元件(130)可以被较快地带到一个位置上，在该位置上可以给主制动缸(200)提供一个较大的附加力(F100)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，制动设备(1)是机动车的助力制动设备(1)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从制动回路(300)中放出制动液的部分容量这样地来进行，使得制动液制动回路(300)中的压力先至少保持恒定和随后升高，其中，使执行元件(130)跟随主制动缸(200)的活塞(210)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述跟随是以助力的方式进行。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从制动回路(300)中放出制动液的部分容量通过可控制的/可调节的阀来进行，该阀将部分容量排放到制动设备(1)的ABS和/或ESP系统内部的平衡回路(400)或低压蓄压器中。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，从制动回路(300)中放出制动液的部分容量通过可控制的/可调节的阀来进行，该阀将部分容量排放到制动设备(1)的ABS和/或ESP系统内部的平衡回路(400)或低压蓄压器中。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，部分容量的放出通过机动车的ABS和/或ESP系统来进行，并且该ABS和/或ESP系统在后车轮处放出该部分容量。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，制动助力器(100)的控制单元(114)输出用于放出制动液的部分容量的电控制信号(115)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该控制单元(114)将控制信号(115)输出到ABS系统和/或ESP系统，该ABS系统和/或ESP系统由此相应地作出反应。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，这样地设计或这样地控制所述制动助力器(100)，即当驱动装置(110)的转动力矩或电流达到在相关的运行点处可能的转动力矩或电流的约70%时，才启动所述方法。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，这样地设计或这样地控制所述制动助力器(100)，当驱动装置(110)的转动力矩或电流达到在相关的运行点处可能的转动力矩或电流的约80%才启动所述方法。
12.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，这样地设计或这样地控制所述制动助力器(100)，当驱动装置(110)的转动力矩或电流达到在相关的运行点处可能的转动力矩或电流的约90%才启动所述方法。
13.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，这样地设计或这样地控制所述制动助力器(100)，当驱动装置(110)的转动力矩或电流达到在相关的运行点处可能的转动力矩或电流的约95%才启动所述方法。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当达到该转动力矩或该电流时，通过制动助力器(100)的控制单元(114)输出相应的电控制信号(115)。
15.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，制动助力器(100)，或者制动助力器(100)的凸轮传动机构(120)，被这样地设计，从主制动缸(200)的活塞(210)的一个零位置出来，在活塞(310)的调节行程(x)的约15%至约50%之后才达到一个最大的附加力(F100)。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在活塞(310)的调节行程(x)的约20%至约40%之后才达到一个最大的附加力(F100)。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在活塞(310)的调节行程(x)的约25%至约33%之后才达到一个最大的附加力(F100)。
18.用于增强制动设备(1)的制动力的制动助力器，其特征在于，制动助力器(100)是这样地设计的，使得制动助力器(100)本身是可实施的和/或被实施，或者借助于制动助力器(100)根据权利要求1至17中任一项所述的方法是可实施的和/或被实施。
19.根据权利要求18所述的制动助力器，其特征在于，制动设备(1)是机动车的助力制动设备(1)。
20.控制单元，其特征在于，借助于该控制单元(500；114)根据权利要求1至17中任一项所述的方法是可实施的和/或被实施，和/或借助于该控制单元(500；114)根据权利要求18至19中任一项所述的制动助力器(100)是可控制/调节的和/或被控制/调节。
21.根据权利要求20所述的控制单元，其特征在于，控制单元是ABS和/或ESP控制单元(500)或制动助力器(100)的控制单元(114)。
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