CN103906661A

CN103906661A - 用于制动系统的补偿设备以及具有这种补偿设备的制动系统

Info

Publication number: CN103906661A
Application number: CN201280032400.XA
Authority: CN
Inventors: M-P·博尔茨
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2032-06-04
Also published as: WO2013000666A1; CN103906661B; DE102011078340A1; EP2726346B1; EP2726346A1

Abstract

本发明涉及一种补偿设备(9)，具有可变的补偿容积(13、22)，用于在制动系统(1)中实施再生运行，包括：-用于提供可变的补偿容积(13、22)的电液致动器(10)；以及-保护阀(15)，其构造用于，当入口容积(31)中的绝对压力超过预先规定的压力阈值时，将所述补偿容积(13、22)与输入侧的入口容积(31)分离以抵抗外部的压力变化。此外，本发明还涉及一种具有这种补偿设备的机动车制动系统。

Description

用于制动系统的补偿设备以及具有这种补偿设备的制动系统

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的制动系统、尤其具有用于在再生运行中容纳制动液的可变补偿容积的制动系统。

背景技术

在用于机动车的混合驱动系统或者纯电动驱动系统中，能够将通过驱动马达产生的动能的一部分转换成电能并且将其回馈到车辆的蓄能器中。但是这类机动车需要这样的制动系统，其允许通过在发电机运行模式中运行的驱动马达的能量吸收实现所提供的制动力矩的一部分，而不会由此提高全部所提供的制动力矩。

因此，在具有摩擦制动的液压制动系统中设置可变的补偿容积，其吸收液压液的压力的一部分并且因此降低通过制动液压力达到的制动效果。同时如此运行驱动马达，从而调用发电机的功率，这通过朝制动力矩的方向起作用的发电机力矩产生效果。总体上，由驱动马达的发电机运行和摩擦制动产生的制动力矩应相当于由机动车的驾驶员通过操作制动踏板所要求的制动力矩。

发明内容

根据本发明提供一种按权利要求1所述的用在制动系统中的补偿设备以及按并列权利要求所述的制动系统。

本发明的其他有利的技术方案在从属权利要求中予以说明。

根据第一方面提供一种补偿设备，其具有可变的补偿容积，用于在制动系统中实施再生运行。所述补偿设备包括：

-用于提供可变的补偿容积的电液致动器；

-保护阀，其构造用于，当入口容积中的绝对压力超过预先规定的压力阈值时，将补偿容积与输入侧的入口容积分离以抵抗外部的压力变化。

在支持再生运行的液压制动系统中，需要用于容纳制动液的、可变的补偿容积，以便削减一部分制动液压力，从而减小液压运行的摩擦制动的制动力矩。同时驱动马达在发电机运行模式中运行，其吸收相对于所希望的制动力矩所缺少的差额力矩，以便总体上获得所希望的制动功率。所述可变的补偿容积借助具有电液致动器的补偿设备提供，该电液致动器也称为柱塞。

补偿设备的故障在电液致动器的自锁或者说自行制动(selbsthemmung)被克服的情况下会导致补偿容积以意外的方式变大并且由此减少制动系统中的压力上升。在这种情况下，制动踏板的踏板行程变长并且制动效果会延迟或者甚至减小。为了在补偿设备故障时保证制动系统中制动液的压力不会使补偿容积的活塞往回运动，要么需要用于禁止对电液致动器的活塞的压力加载的可电控的阀，要么需要带有自锁功能的柱塞。

通过上述补偿设备在达到制动系统中确定的制动液压力时实现补偿容积与其余制动系统的分离。由此实现，限制补偿容积中制动液压力，从而使得作用于补偿设备的电液致动器的活塞的力绝不会大得在电液致动器中能够克服自锁。

上述电液致动器中的保护阀的设置是纯机械的保险设备。其优点在于，与机动车中的电子设备相反，无需借助软件或诸如此类的元件实施监测功能。

此外，通过直接由制动系统的液压的制动液压力产生为了关闭保险阀所需的调整力这种方式能够实现保护阀的大开口横截面。该大开口横截面不会阻碍制动液的流动，从而不会对电液致动器的致动器功率产生不利影响。

此外有利的是，在机动车电子设备出现故障时，液压制动仍始终具备完整的工作能力，因为在制动系统中的压力自保护阀的触发阈值起上升的情况下，电液致动器的补偿容积会被阻断，从而使得该致动器即使在压力继续上升时也绝不会抵抗其自锁进行调整。

尤其能够规定，在上述补偿设备中如此设计保护阀，使其在电液致动器的自锁被克服之前将补偿容积与其余的制动系统分离。由此防止电液致动器的活塞由于液压的制动液压力朝补偿容积增大的方向运动。由此能够防止当补偿设备的电气组件出现故障时的上述缺点。

此外能够将关闭保护阀的触发阈值选择得低于相当于利用发电机产生的制动力矩进行制动以及例如0.3g的确定的减速度的压力。背景是，制动系统功能正常时，电液致动器的任务是防止制动液压力上升。如果在通过驾驶员操作制动踏板时通过电液致动器的活塞移动来防止形成制动液压力，那么关闭保护阀的触发阈值具有例如5bar的相对低的值就足够。

此外，通过保护阀使电液致动器的传动机构不承受高负荷，从而使得该致动器仅需为其工作范围而设计，而不必为制动系统中存在仅在紧急制动或滥用情况下才会出现的明显更高的压力而设计。

根据一种实施方式，电液致动器能够具有带有活塞的缸，其中活塞的位置确定补偿容积，其中致动器马达设置用于使活塞运动。

弹簧设备尤其能够设置用于朝补偿容积减小的方向将持久的力施加到电液致动器的活塞上。

此外，弹簧设备能够包括螺旋弹簧，该螺旋弹簧朝补偿容积减小的方向预紧所述活塞。

能够规定，弹簧设备包括卷绕弹簧(Schlingfeder)，该卷绕弹簧沿一方向将转矩施加到与活塞耦接的主轴上，其朝补偿容积减小的方向将力引到活塞上。

此外能够规定，保护阀具有保护阀瓣，该保护阀瓣与耦接杆连接，其中该耦接杆活塞式可运动地容纳在壳体的空隙中并将入口容积与参考压力、尤其环境压力分离。

此外，保护阀能够具有膜片，该膜片将入口容积与参考压力分离，其中该膜片为了封闭入口容积与补偿容积之间的开口与保护阀瓣耦接。

根据另一方面提出一种用于机动车的制动系统，包括：

-用于引导制动液的制动管路；

-用于根据制动液的制动液压力产生制动力矩的液压制动设备；

-上述补偿设备。

附图说明

下面借助附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。其中：

图1a和1b示出具有补偿设备的制动系统的不同操作状态的示意图，其中所述补偿设备具有用于调整可变补偿容积的电液致动器；

图2示出具有补偿设备的制动系统的示意图，其中所述补偿设备具有用于调整可变补偿容积的电液致动器和保险阀；

图3示出具有用在图2的制动系统中的电液致动器的补偿设备在打开状态下的示例性的实施方式；

图4示出图3的补偿设备在关闭状态下的示图；并且

图5示出用在图2的制动系统中具有复位弹簧的补偿设备的另一种实施方式。

具体实施方式

在图1a和1b中示意示出用于操作机动车的液压制动设备6、例如盘式制动器的制动系统1。制动系统1包括制动踏板2，该制动踏板能够由机动车的驾驶员以踏板力F_踏板进行操作。制动踏板2与制动助力器3机械耦接，该制动助力器以附加的力F_辅助增大在驾驶员操作制动踏板2时施加的制动力。增大的制动力在制动系统1中与通过弹簧力F₁、F₂、F₃象征表示的力相反地作用。这些力能够包括弹簧力、摩擦力或其他力。

所述增大的制动力作用于液压缸4，所述液压缸在操作制动踏板2时减少缸容积并由此提高制动管路5中的制动液压力。制动管路5直接与液压制动设备6连接，以便在那里以公知的方式产生制动力矩。

在用于车辆部分或完全借助电驱动马达驱动的替代的驱动系统的制动系统中，机动车的一部分动能在制动过程期间通过驱动马达以发电机运行模式运行的方式回转成电能。在通过驱动马达的发电机运行模式产生电能时形成发电机力矩，该发电机力矩与制动力矩方向相同。

如果通过操作制动踏板2要求的制动效果仅部分由液压的制动设备6提供并且其他部分通过驱动马达的发电机运行模式提供，那么需要在操作制动踏板2时相应地降低制动管路5中的制动液压力，以便降低液压制动设备6的制动效果。为此设置了提供可变补偿容积的补偿设备9，该补偿容积能够通过具有致动器马达14的电液致动器10调整。电液致动器10为此与活塞12连接，该活塞在缸11中运动以便在那里能够可变地调整缸容积13。在操作制动踏板2的情况下，现在制动管路5中的一部分制动液压力通过补偿设备得到削减，由此降低液压的制动设备6的制动效果。同时制动力矩缺少的份额通过驱动马达的电能的截取和通过驱动马达的发电机运行模式产生的发电机力矩得到补偿。运行补偿设备9和为发电机运行模式驱控该驱动马达由相应的控制单元承担。

为了在电液致动器10出现故障时保证在操作制动踏板2时制动管路5中的制动液压力不会使补偿设备9的活塞如此运动，即使得可变补偿容积自动变大，通常首先设置电液致动器10的自锁。所述自锁经常通过设置蜗轮蜗杆传动装置和在那里作用的摩擦效应实现。但设置自锁在操作电液致动器10的情况下也要求提高的致动器力矩。这一般导致必须更大地设计驱动致动器10的致动器马达14。

出于这一原因，如图2所示，设置保险设备，其具有保护阀15，在达到制动管路5中确定的制动液压力时，补偿容积与制动管路5分离，以便使这样高的压力远离可变的补偿容积。由此能够有效防止在致动器马达14出现故障时自锁被克服并且可变补偿容积的上述缺点和风险增大。制动管路5中的制动液压力被确定为与环境压力或者预先规定的参考压力的压差。

如果操作制动踏板2并且一定容积的制动液从主制动缸运动到制动管路5中，那么补偿设备9的活塞12能够这样移动，使可变补偿容积变大。由此能够减少或者说防止制动管路5中的制动液压力上升。但在这种情况下，附加的制动力矩(发电机力矩)必须通过发电机运行的驱动马达提供，其中电能被回储到蓄能器中。

如果驱动马达例如由于车速过低通过发电机运行模式不能再从车辆提取足够量的可转换的能量或驾驶员通过加强操作制动踏板2要求更大的制动力矩，那么补偿设备9的活塞重新朝补偿容积减小的方向移动。于是制动管路5中的制动液压力上升，从而使得液压的制动设备6的制动效果重新提高。当达到压力阈值时，补偿设备9中的保护阀15即使在补偿容积尚未降到最小容积时也关闭。

此外能够设置止回阀16，其将补偿容积与制动管路5连接起来。补偿容积中(缸中)的制动液压力与制动管路5中的制动液压力之间的正压差现在能够通过止回阀16进行补偿，而无需打开保护阀15。以这种方式，补偿设备9的功能即使在切断保护阀15的情况下也能够得到保证。

如果现在补偿设备9的致动器马达14出现故障，那么补偿设备9的活塞12不能再操作。由于其自锁，活塞12保留在最后的位置中并防止了活塞12的运动，如果通过操作制动踏板2形成制动液压力的话。如果制动管路5中的制动液压力继续上升，从而使其超过压力阈值，那么保护阀15关闭并且制动管路5中超出压力阈值的制动液压力不再施加到补偿设备9的活塞12上。

设置具有保护阀15和止回阀16的补偿设备9用于，只要制动管路5中的制动液压力高于补偿压力阈值，补偿设备9的补偿容积就不吸收制动液容积。也就是说，如果制动管路5中的制动液压力超过压力阈值的话，那么在保护阀15重新打开并且制动液能够从补偿容积流量动到制动管路5中之前，必须首先使制动管路5中的制动液压力重新降到压力阈值以下。

压力阈值能够根据补偿设备9的自锁相应进行调整。尤其压力阈值能够这样调整，只要补偿设备9通过主动增大补偿容积能够将制动液压力的上升保持在相对低的程度上，保护阀15就保持打开。

如果在这种调整时操作制动踏板2，那么驱动马达的发电机运行模式承担大部分所需的制动力矩。为此在操作制动踏板2期间通过主制动缸输送到制动管路5中的制动液容积尽可能地以相同的容积流量容纳到补偿设备9中。制动管路5中的压力在补偿设备9中容纳的制动液容积流量低于从主制动缸排出的制动液的容积流量的情况下上升。

在图3中以横截面图示意地示出补偿设备20。所示的补偿设备20具有缸21，缸内有补偿容积22(缸容积)。通过活塞23的移动，补偿容积22能够变化。活塞23通过主轴24与致动器马达25连接。通过致动器马达25的转动，主轴24旋转并且具有内螺纹的活塞23在缸21内这样移动，使补偿容积22的容积变化。

缸21的端面上设置有开口26，开口内布置有保护阀瓣27。保护阀瓣27借助耦接杆32操作，该耦接杆连接在保护阀瓣27所操作的空隙中。保护阀瓣27通过具有膜片29和复位弹簧30的操作元件28操作。复位弹簧30用于朝打开状态的方向预紧保护阀15。膜片29与耦接杆32连接并且帮助入口容积31与环境压力分离，从而使得膜片29根据入口容积31中的压力P_内(相当于所连接的制动管路5中的压力)和环境压力P_环境逆着复位弹簧30运动。入口容积31是补偿设备20的一部分并且与制动管路5通过连接口33连接。

此外能够设置例如能够以球阀的形式构造的止回阀35(复位阀)。止回阀35将补偿容积22与入口容积31连接起来并且在补偿容积22中制动液的压力P_比较与入口容积31中制动液的压力P_内之间出现正压差时打开。止回阀35包括球体36，该球体通过弹簧37压向与补偿容积22对置的阀孔38。

在图4中示意示出图3的补偿设备20连同关闭的保护阀27。能够看出，通过入口容积31中的压力P_内与环境压力P_环境之间的压差，膜片29逆着复位弹簧30运动并且由此关闭保护阀瓣27。

在图5中以横截面图示出补偿设备40的另一种实施方式。与图3和4实施方式的区别在于，以弹簧力对活塞23进行加载，例如直接通过螺旋弹簧41(如图5所示)实现或者间接地通过由卷绕弹簧对主轴24进行加载这种方式实现，其中通过所述螺旋弹簧将持久的力施加到主轴24上。弹簧力如此定向，使活塞23经受朝补偿容积22减小的方向的其他力。按照这种方式，能够进一步提高补偿设备30的自锁，从而能够设计具有更小功率的致动器马达25，因为在活塞23返回时，也就是在最大可能的补偿容积时，弹簧力最大并且相应地辅助致动器马达25。

Claims

1.补偿设备(9)，具有可变的补偿容积(13、22)，用于在制动系统(1)中实施再生运行，包括：

-用于提供可变的补偿容积(13、22)的电液致动器(10)；以及

-保护阀(15)，其构造用于，当入口容积(31)中的绝对压力超过预先规定的压力阈值时，将所述补偿容积(13、22)与输入侧的入口容积(31)分离以抵抗外部的压力变化。

2.按权利要求1所述的补偿设备(9)，其中复位阀(35)构造用于将所述补偿容积(13、22)与所述输入侧的入口容积(31)连接起来并且当所述补偿容积(13、22)与所述输入侧的入口容积(31)之间为正压差时打开。

3.按权利要求1或2所述的补偿设备(9)，其中所述电液致动器(10)具有带有活塞(23)的缸(21)，其中所述活塞(23)的位置确定所述补偿容积(13、22)，其中致动器马达(25)设置用于使所述活塞(23)运动。

4.按权利要求3所述的补偿设备(9)，其中弹簧设备设置用于朝补偿容积(13、22)减小的方向将持久的力施加到所述电液致动器的活塞上。

5.按权利要求4所述的补偿设备(9)，其中所述弹簧设备包括螺旋弹簧(41)，所述螺旋弹簧朝补偿容积(13、22)减小的方向预紧所述活塞(23)。

6.按权利要求4或5所述的补偿设备(9)，其中所述弹簧设备包括卷绕弹簧，所述卷绕弹簧沿一方向将转矩施加到与所述活塞(23)耦接的主轴(24)上，其朝补偿容积(13、22)减小的方向将力引到所述活塞(23)上。

7.按权利要求1到6中任一项所述的补偿设备(9)，其中所述保护阀(15)具有保护阀瓣(27)，所述保护阀瓣与耦接杆(32)连接，所述耦接杆活塞式可运动地容纳在壳体的空隙中并且将所述入口容积(31)与参考压力、尤其环境压力分离。

8.按权利要求7所述的补偿设备(9)，其中所述保护阀(15)具有膜片(29)，所述膜片将所述入口容积(31)与所述参考压力分离，其中所述膜片(29)与保护阀瓣(27)耦接用于封闭所述入口容积(27)与所述补偿容积(13、22)之间的开口(26)。

9.按权利要求1到6中任一项所述的补偿设备(9)，其中如此设计所述保护阀(15)，使其在所述电液致动器(10)的自锁被克服之前将所述补偿容积(13、22)与其余的制动系统(1)分离。

10.用于机动车的制动系统(1)，包括：

-用于引导制动液的制动管路(5)；

-用于根据制动液的制动液压力产生制动力矩的液压制动设备(6)；

-按权利要求1到8中任一项所述的补偿设备(9)。