CN103221275B - 用于接纳和排放液压流体、尤其用于混合动力车辆或者电动车辆的设备以及用于混合动力车辆或者电动车辆的制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于接纳和排放液压流体的设备（40），所述设备尤其用于混合动力车辆或者电动车辆，所述设备具有：缸（42）；活塞（43），所述活塞为了接纳和排放所述液压流体能够在所述缸（42）中运动；以及驱动装置（46）；其中设有斜面机构（47），所述斜面机构具有至少一个斜面（53、53ˊ），至少一个用于使所述活塞（43）运动的滚动体（51）在所述斜面上滚动，其中所述斜面机构（47）布置在所述活塞（43）的端面（62）与由所述驱动装置（46）驱动的齿轮（61）的端面（63）之间。

Description

用于接纳和排放液压流体、尤其用于混合动力车辆或者电动车辆的设备以及用于混合动力车辆或者电动车辆的制动系统

技术领域

本发明涉及一种用于接纳和排放液压流体、尤其用于混合动力车辆或者电动车辆的设备以及用于混合动力车辆或者电动车辆的制动系统。

混合动力车辆或者电动车辆通过带有再生的制动来回收能量。在此例如车辆的驱动电动机以发电机的方式运行并且将所产生的电能供给到存储器、尤其蓄电池中，所述电能随后能够在有需求时被再重新提取。通过再生降低了车辆在制动时的损耗功率，并且因而所述再生适宜作为减少消耗和减少排放的措施。

背景技术

再生制动对制动系统的产生基于摩擦的制动力矩的组件和产生再生制动力矩的组件的协同作用提出了高要求。因为所述再生制动力矩依赖于多个因素：例如在蓄电池满电时不提供再生制动力矩，从而使得全部制动力矩都必须通过基于摩擦的制动来施加。此外所述再生制动力矩依赖于发电机的转速并且由此依赖于车辆的速度，因此所述再生制动力矩不是恒定的。例如在转速低时几乎不提供再生制动力矩。此外在这种情况下，即例如由于组件故障而不可能进行再生制动，也不允许出现延长的制动距离。

所述再生制动力矩能够，或者总是附加于现有的基于摩擦的制动力矩而使用，或者对所述再生制动力矩和所述基于摩擦的制动力矩如此进行控制，使得其总和始终相当于实际的驾驶员制动愿望。后面的方案被称为CRBS（英语为：CorporativeRegenerativeBreakSystem（合作再生制动系统））。

已知结合踏板力模拟器和外力制动系统实现所述CRBS的各种不同的方案。这些方案确保了借助制动踏板反作用于驾驶员的力能够完全地或者部分地去耦，所述力基于与再生相关联的压力变化（制动压力调整）在制动系统中产生。然而尤其在CRBS应与传统的外力放大器、例如负压制动力放大器结合使用的情况下，明显更加困难的是，控制所述制动系统中的压力使得驾驶员在制动系统的再生运行时完全感觉不到制动踏板上的反作用。问题在于，所述反作用会使驾驶员感到不安。

由文献DE102007030441A1已知一种根据权利要求1的前述部分所述的设备。

所述已知的设备具有缸、活塞以及形式为电动机的驱动装置，所述活塞为了接纳和排放液压流体能够在缸中运动。所述电动机借助螺杆与活塞耦接用于使其运动。所述已知的设备的任务在于，在混合动力车辆或者电动车辆中，不依赖于是否发生再生，为驾驶员提供恒定的制动踏板上的踏板感觉。

发明内容

所述在权利要求1中定义的设备和所述在权利要求9中定义的制动系统同样紧凑并且造价低廉。这是由于，在活塞的端面和齿轮的端面之间布置的斜面机构比由现有技术已知的螺杆构造得短很多。此外相比螺杆，制造根据本发明的斜面机构要更加容易。

在相应的从属权利要求中阐述的特征是本发明的主题的有利的改进和改善。

“再生”在此是指，在制动车辆的车轮期间回收获得形式为电能的车辆动能。

附图说明

在附图的示图中示出本发明的实施例，并且在随后的说明中对其进行详细阐述。

图1示出根据本发明的一个实施例的制动系统的示意图；并且

图2示出根据本发明的一个实施例的设备的剖视图；

图3示出沿图2的A-A剖切的剖视图；并且

图4示出沿图3的B-B剖切的剖视图。

除另有注明外，在附图中相同的附图标记表示相同的或者作用相同的元件。

具体实施方式

图1示意性地示出根据本发明的一个实施例的制动系统1。

优选在未进一步示出的混合动力车辆或者电动车辆中使用制动系统1，所述制动系统尤其构造为助力制动系统。

制动系统1具有带有两个腔室3的制动主缸2，所述腔室借助管路7分别与两个用于制动混合动力车辆或者电动车辆的车轮21的车轮制动缸4、5液压地连接。制动主缸2优选为具有浮动活塞11的双腔室制动主缸（TMC）。所述管路7中的每个管路都借助输入阀12与车轮制动缸4、5连接。所述输入阀12可以构造为无电流时打开的2/2换向阀，如图1所示。此外设置止回阀13使其与输入阀12平行。所述管路7中的每个管路都能够分叉地构造，以便为两个车轮制动缸4、5供给液压流体。

为了更好地理解，之后的实施方案仅涉及在图1左侧示出的制动回路，但是同样也适用于在右侧示出的制动回路。此外，车轮制动缸4借助输出阀14、低压蓄存器15、泵16和管路17与腔室3连接。输出阀14可以构造为无电流时关闭的2/2换向阀，如图1所示。在制动系统1的防抱死模式中，泵16将液压流体输送到腔室3中。借助制动压力传感器18测量腔室3中的压力。

当车轮制动缸4配属于混合动力车辆或者电动车辆的非驱动轴的车轮21时，设置车轮制动缸5用于制动驱动轴23上的车轮22。驱动轴23例如能够由未示出的内燃机驱动。驱动轴23能够借助离合器24与混合动力车辆或者电动车辆的用于给未示出的蓄电池充电的发电机25耦接。

此外，制动系统1具有制动助力器26，所述制动助力器增强由混合动力车辆或者电动车辆的驾驶员借助制动踏板27施加到制动主缸2的活塞31上的脚踏力。借助对活塞31的操纵使腔室3中的液压流体处于压力中。例如布置在踏板杆32和制动助力器26之间的踏板传感器33感应由驾驶员施加的踏板力，并且由此感应驾驶员的制动愿望。

如果踏板传感器33感应到驾驶员制动愿望，则可以由发电机25施加制动功率的一部分，所述发电机将此时获取的制动能量作为电能存储到未示出的蓄电池中。为此，发电机25借助离合器24耦接到驱动轴23上。然而现在必须相应地减小在车轮制动缸5上存在的液压流体的压力，以使得制动功率总体保持恒定。

为此，制动系统1具有设备40。设备40借助管路41与其中一个腔室3液压地连接。在此涉及与腔室3直接的连接，也就是说未设置中间切换的隔离阀。这与开头提到的现有技术DE2007030441A1不同。

设备40用于接纳来自腔室3的液压流体或者将所述液压流体排放到腔室3中。

接下来根据图2至图4对设备40进行详细地说明，其中图2示出穿过设备40的剖视图，图3示出沿图2的A-A剖切的剖视图，并且图4示出沿图3的B-B剖切的剖视图。

设备1具有缸42，见图3。在缸42中设有为了接纳和排放液压流体可运动的活塞43。活塞43与缸42形成用于所述接纳和排放液压流体的腔室44。腔室44借助接头45与管路41连接，见图1。活塞43能够借助所述尤其构造为电动机的驱动装置46（见图2）运动。活塞43的活塞密封部在图3中用附图标记48标识并且将活塞43和缸42之间的缝隙密封住。

此外，设备40具有斜面机构47。斜面机构47优选具有三个球体51（在附图中仅示出这些球体51中的两个），所述这些球体分别在一对52斜面53、53'之间滚动，见图4。图4仅示出一个这样的具有球体51的斜面对52。但是优选围绕活塞中心轴线54（见图3）布置三个这样的结构（如图4所示）。所述三个斜面对52在此具有围绕中心轴线54沿周向方向相互间隔120°的间距。

替代地，也可以仅使用两个分别具有一个球体51的斜面对52。所述两个斜面对52随后围绕活塞中心轴线54相互偏移180°进行布置。由此有利地产生斜面53、53'相互间更大的摆动角度，由此又可以增大活塞43的冲程。

每个斜面53具有两个凹腔55和56。凹腔55配属于活塞43的第一位置。所述活塞的第一位置相当于在其中缸42被完全排空的位置，也就是说将所有液压流体压入到主缸2的腔室3（见图1）中。凹腔56相当于球体51的用虚线示出的位置。在球体51的该位置中，活塞43处于第二位置中，在所述第二位置中利用液压流体完全充填缸42。

此外，斜面53还可以具有仅指出的凹腔57，所述凹腔布置在凹腔55和56之间。所述凹腔57能够用于设备1的功能扩展，例如用于在“零阻力卡钳（ZeroDragCaliper）”时、也就是当制动系统1为特别低的剩余制动力矩设置特别的车轮制动缸时，补偿空气间隙。

斜面机构47布置在设备1的活塞43的端面62与齿轮61的端面63之间。斜面53可以与活塞43的端面62一体地构造。也就是说，斜面53例如可以由同一种材料并且与活塞43一体地构造。同样，斜面53也可以整体地构造或者分别构造为独立零件，所述独立零件与活塞43固定地连接，例如旋紧。这相应地也适用于斜面53'，所述斜面布置在齿轮61的端面63上。

齿轮61优选具有中央的盘式元件64，所述盘式元件由优选由塑料制成的齿圈65环绕。由于齿圈65优选由塑料制成，实现了低噪音的运转。齿圈65优选喷射到盘式元件64上。由此使得能够方便地制造齿轮61。替代地，齿圈65可以由金属制成，将所述由金属制成的齿圈按压到盘式元件64上。齿圈65优选具有倾斜制齿的圆柱齿轮齿部。

齿轮61优选借助滚动体67关于中心轴线54径向地并且借助支承面71和滚动体72沿中心轴线54轴向地支承在轴颈66上。所述支承面71布置在经由分离位置70连接到缸42上的壳体77上。

弹簧73将活塞43压到球体51、齿轮61、滚动体72、支承面71上并且最终压到壳体77上。由此确保了，斜面53、53'始终贴靠到球体51上。

此外设有抗转动机构74，所述抗转动机构一方面嵌入到壳体77中并且另一方面嵌入到活塞43中，以防止在借助斜面机构47操纵活塞43时所述活塞43发生扭转。

齿轮61与蜗轮75啮合，见图2。蜗轮75优选由金属制成并且在其对置的端部上借助轴承76支承在壳体77中。壳体77与缸42共同形成一空间，在所述空间中布置有设备1的活塞43、齿轮61和此前提到的其他部件。

蜗轮75由电动机46驱动。转子位置传感器78（见图2）识别电动机46的转子的位置，由此能够推测出缸42的液压流体充填度。替代地，也可以由电动机47消耗的功率来确定所提到的充填度，因为当球体51分别与凹腔55、56之一处于嵌合或者在斜面53、53'之间顺沿滚动时，所述功率发生变化。此外，利用所述转子位置传感器78能够简便地发现凹腔55、56、57。

随后还会对设备40的功能和优点进行详细说明。

基于所使用的斜面机构47，能够构造具有相对较大的直径的活塞43。由此又缩短了用于活塞43的操纵冲程，所述操纵冲程例如大约为2至5mm。

斜面机构47与齿轮61以及蜗轮75结合使用产生了良好效率、例如80%至90%。也就是说，由电动机46作的功的大约80%至90%施加到了活塞43上，反之亦然。良好效率的优点在于，电动机46的能源消耗低。

然而良好效率也意味着，当腔室44中存在高压力时，这会造成活塞43的自主调整。因而除了将齿轮64的旋转运动转化成活塞43的冲程运动，斜面机构47还具有避免活塞43在其确定的位置中进行自主调整的功能。为此斜面机构47的斜面53具有凹腔55、56、57。

如果球体51例如位于凹腔55中，则缸42被基本上完全排空。活塞43位于其第一位置中（参见图3）。如果驾驶员当前在制动系统1不进行再生的状态下实施完全制动，则液压管路41中的压力升高，并且由此腔室44中的压力大幅升高。凹腔55使得所述压力升高或者高压力不会引起图3中活塞43自主地向下运动，也就是如此运动使得腔室44中的体积增大。因为腔室44的体积如此增大会不利地减小在车轮制动缸4中存在的制动压力。如果没有凹腔55，则必须由电动机46施加全部反压力，这会导致给电动机46通入过大的电流。借助凹腔55，电动机46能够在制动系统1不进行再生的运行中接通为无电流的。

虽然设备40具有所提到的良好效率并且不必被持续通入电流，但是在此不需要如在开头提到的现有技术中所说明的、在无电流时关闭的隔离阀。

只有当进行具有再生份额的制动时，才给电动机46通入电流，由此球体51从凹腔55中运动出来。为此下斜面53'沿图4中示出的箭头方向相对于上斜面53旋转，并且复位弹簧73向下挤压图3中的活塞43，从而使得缸42经由管路41接纳液压流体。电动机46在此由控制装置81（见图1）操控，所述控制装置与压力传感器18（见图1）连接，并且使得在具有再生的制动时腔室3中的压力保持恒定，从而使得驾驶员在制动踏板27上感觉不到这种令人不安的反作用（制动压力调整）。控制装置81一直控制电动机46，直到腔室3中的过压力或者过量液压流体借助管路41排放到设备40的腔室44中。控制装置81能够持续调节电动机46，以使得腔室3中的压力保持恒定。

如果下斜面53'现在沿图4中的箭头方向一直运动，直到球体51与凹腔56嵌合（在图4中采用虚线示出），则腔室44具有最大的体积。通过此后由于凹腔56防止斜面53、53'进行自主调整，也能够使得在活塞43的第二位置中电动机46接通为无电流的，而不存在活塞43继续移动的危险。

当球体51位于凹腔55和凹腔57之间时，所述球体在电动机46发生故障的情况下与凹腔57嵌合并且不会朝向凹腔56运动。因此，通过在设备40中仅接纳来自腔室3的部分液压流体体积，避免了制动踏板行程过度延长。

虽然根据优选的实施例对本发明进行说明，然而本发明绝不会局限于此，而是能够以多种方式更改。用于根据本发明的设备所说明的改进方案和实施例相应地适用于根据本发明的制动系统，反之亦然。此外需要指出，在此“一个”不排除表示复数。

Claims (13)

1.一种用于接纳和排放液压流体的设备（40），所述设备具有：

缸（42）；

活塞（43），所述活塞为了接纳和排放所述液压流体能够在所述缸（42）中运动；以及

驱动装置（46）；

其特征在于，

设有斜面机构（47），所述斜面机构具有至少一个斜面（53、53'），至少一个用于使所述活塞（43）运动的滚动体（51）在所述斜面上滚动，其中所述斜面机构（47）布置在所述活塞（43）的端面（62）与由所述驱动装置（46）驱动的齿轮（61）的端面（63）之间，

其中，所述活塞（43）与所述缸（42）形成用于接纳和排放液压流体的腔室（44），其中，所述腔室（44）借助接头（45）与管路（41）连接，其中，所述缸（42）能够经由所述管路（41）接纳或者排放液压流体。

2.按照权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个斜面（53、53'）与所述活塞（43）或者所述齿轮（61）一体地构造。

3.按照权利要求1或2所述的设备，其中，设有一对（52）相互对置的斜面（53、53'），其中一个斜面（53）与所述活塞（43）连接，并且另一个斜面（53'）与所述齿轮（61）连接。

4.按照权利要求1或2所述的设备，其中，设有两对或者三对（52）相互对置的斜面（53、53'），其中所述两对或者三对（52）相互对置的斜面（53、53'）围绕所述活塞（43）的中心轴线（54）相互偏移了大约180°或者120°。

5.按照权利要求1或2所述的设备，其中，所述至少一个斜面（53、53'）具有至少一个用于与所述至少一个滚动体（51）嵌合的凹腔（55、56、57）。

6.按照权利要求5所述的设备，其中，设有第一和/或第二和/或第三凹腔（55、57、56），其中所述第一凹腔（55）相当于所述活塞（43）的这种位置：即在该位置中所述缸（42）被基本上排空，其中所述第二凹腔（57）相当于所述活塞（43）的这种位置：即在该位置中所述缸（42）被部分地充填，并且其中所述第三凹腔（56）相当于所述活塞（43）的这种位置：即在该位置中所述缸（42）被基本上充填。

7.按照权利要求1或2所述的设备，其中，所述齿轮（61）具有由金属制成的盘式元件（64），其中所述齿轮（61）由所述驱动装置（46）借助蜗轮（75）驱动。

8.按照权利要求1或2所述的设备，其中，所述驱动装置（46）构造为电动机并且具有转子位置传感器（78），以求得所述缸（42）的充填度。

9.按照权利要求1所述的设备，其中，所述设备（40）用于混合动力车辆或者电动车辆。

10.按照权利要求7所述的设备，其中，所述齿轮（61）具有由塑料制成的齿圈（65）。

11.按照权利要求7所述的设备，其中，所述蜗轮（75）由金属制成。

12.一种用于混合动力车辆或者电动车辆的制动系统（1），其具有按照前述权利要求中任一项所述的设备（40）。

13.按照权利要求12所述的制动系统，其此外具有：

具有腔室（3）的制动主缸（2），其中，所述制动主缸（2）的腔室（3）与用于制动所述车辆的车轮（21、22）的、配属于所述车辆的轴（23）的车轮制动缸（4、5）液压地连接，其中所述轴（23）能够与用于再生的用于产生电流的发电机（25）耦接；其中所述设备（40）与所述制动主缸（2）的腔室（3）直接液压地连接，以接纳来自所述制动主缸（2）的腔室（3）的液压流体或者将其排放到所述制动主缸（2）的腔室中。