CN104936837A - 用于两轮车的液压防抱死系统 - Google Patents

Abstract

一种用于两轮车（10）的液压防抱死系统（12），所述防抱死系统（12）包括：入口阀（36），所述入口阀用于使得制动操纵装置（16）与车轮制动器（24）之间的液压连接件（42）连接和分离；蓄压器（40），所述蓄压器用于容纳所述入口阀（36）与所述车轮制动器（24）之间的液压连接件（40）的制动液；和出口阀（38），所述出口阀用于使得所述蓄压器（40）与所述车轮制动器（24）连接和分离。所述蓄压器（40）设计用于使得制动液回流到入口阀（36）与所述车轮制动器（24）之间的液压连接件（42）中。

Description

用于两轮车的液压防抱死系统

技术领域

本发明涉及一种用于两轮车的液压防抱死系统以及一种用于控制液压防抱死系统的方法。

背景技术

自行车防抱死系统能够提高驾驶员和其他交通参与者的安全性。例如，通过绳索来机械式地控制制动力的自行车防抱死系统是已知的。

电驱动的自行车（所谓的电动自行车）的日益增大的市场和电能在自行车上的与之相关的持续的可用性为骑自行车的人的主动保护提供了新的可能。此外，原则上电机辅助骑自行车的人提高了平均速度，此外，对于经验较不丰富的骑自行车的人而言，还可以实现设置得更高的目标。

在摩托车领域中，类比于机动车防抱死系统而利用反馈原理工作的防抱死系统是公知的。在这种情况下，制动器的制动液通过泵和马达背对着制动杆的方向地输送。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于两轮车的、简单构造的、低维护的且节能的防抱死系统。

该目的通过独立权利要求所述的主题来实现。本发明的其它实施方式由从属权利要求和以下说明得出。

本发明的一个方面涉及一种用于两轮车、例如用于电动自行车或机动自行车的液压防抱死系统。

根据本发明的一种实施方式，防抱死系统包括用于使得制动操纵装置与车轮制动器之间的液压连接件连接和分离的入口阀；用于容纳入口阀与车轮制动器之间的液压连接件的制动液的蓄压器或者说缓冲器；和用于使得蓄压器与车轮制动器连接和分离的出口阀。

制动操纵装置、例如安装在两轮车的车把上的制动操纵装置可以包括制动杆，利用该制动杆可以提高活塞中的压力。活塞可以通过液压连接件与车轮制动器连接，其中例如制动缸通过液压压力将制动颚板（Bremsbacken）压到制动盘或轮辋上。在液压连接件（该液压连接件可以包括一个或多个液压管路）中布置有入口阀，利用该入口阀可以防止，通过制动操纵装置会进一步提高车轮制动器上的压力。通过打开的出口阀可以将制动液引出到蓄压器中，这样通过出口阀就可以降低车轮制动器上的压力。蓄压器例如利用气缸中的活塞可以提供变化的体积。

蓄压器设计用于通过例如所述蓄压器减小其可变的体积使得制动液回流到入口阀和车轮制动器之间的液压连接件中。例如，可以通过回推活塞而再次排空蓄压器。

一般情况下，蓄压器可以缓存填充时存在的压力，并且用于再次自主排空。

因此，制动液不输送到制动操纵装置与入口阀之间的液压连接件中，而是再次向其从液压连接件提取出的地方回流。以这种方式可以省去额外的管路。

相比于基于绳索的机械式的防抱死系统，采用液压防抱死系统可以带来较短的反应时间点和较小的维护的优点。此外，液压防抱死系统可以与已经存在的液压制动器相匹配。

相比于利用反馈原理的防抱死系统需要更少的电能，因为仅必须连接阀门。可以产生较小的箱体积和较轻的重量。因为可以省去具有所属的马达的泵，所以可以使得成本较低。

入口阀、出口阀和蓄压器可以组成同一调节模块，该调节模块为这些部件提供同一壳体，并且该调节模块例如具有用于液压线路和电线路的接口。具有电子控制器的控制电路板也可以布置在调节模块中。

根据本发明的一种实施方式，蓄压器包括弹簧元件，该弹簧元件在填充存储装置时张紧，从而在蓄压器中的压力减小时弹簧元件自主排空蓄压器。弹簧元件例如可以是机械式的弹簧元件，如螺旋弹簧或板簧。弹簧元件也可以是可弹性压缩的物体或气体体积。

根据本发明的一种实施方式，入口阀是电气入口阀，其例如在通电时关闭。一旦不提供给入口阀电流，它就（完全）被打开并且制动液可以自由地在制动操纵装置与车轮制动器之间流动。当向所述入口阀提供电流时，入口阀就（完全）关闭并且制动操纵装置与车轮制动器之间的液压连接中断。

根据本发明的一种实施方式，出口阀是电气出口阀，其例如在通电时关闭。一旦不提供给出口阀电流，它就（完全）被关闭并且制动液不可以从蓄压器流出或者流向蓄压器。当向所述出口阀提供电流时，出口阀就（完全）打开，并且（取决于压力降地）制动液可以从蓄压器流到液压连接件中或者说从液压连接件流入到蓄压器中。

根据本发明的一种实施方式，液压防抱死系统还包括电子控制器，该电子控制器设计用于触发入口阀和出口阀并且根据两轮车的车轮的确定的抱死状态打开或关闭。在车轮未抱死时，两个阀门可以保持不通电。在车轮抱死时可以首先关闭入口阀并且必要时打开出口阀。

根据本发明的一种实施方式，控制器设计用于在液压连接件中接收制动操纵装置的位置传感器的信号和/或液压的压力传感器的信号。利用这些信号可以确定驾驶员是否故意制动车轮。驾驶员例如可以操纵制动操纵装置的制动杆并且改变其位置，所述位置就由位置传感器来检测。由此提高了液压连接件中的制动液的压力，该压力可以由压力传感器来检测。

根据本发明的一种实施方式，控制器设计用于接收车轮上的转速传感器的信号，并且由此确定两轮车的车轮的抱死状态。利用转速传感器可以确定轮缘速度。如果所述轮缘速度偏离于两轮车的参考速度，这就意味着车轮的抱死。

根据本发明的一种实施方式，控制器设计用于向信号灯发送信号，这些信号指示控制器是否已经识别出抱死状态。例如，当车轮没有抱死时可以关闭信号灯，而当车轮抱死时信号灯则闪烁。

根据本发明的一种实施方式，入口阀、出口阀和蓄压器与用于两轮车的第一车轮的第一液压制动回路连接。两轮车可以针对两个车轮具有分开的制动回路。液压防抱死系统可以包括第二入口阀、第二出口阀和第二蓄压器，它们与用于两轮车的第二车轮的第二液压制动回路连接。液压防抱死系统可以用于前轮和/或后轮。在用于两个车轮时，可以使用两个独立的调节模块或者也可以使用一个共同的调节模块。

液压防抱死系统可以具有自给自足的电源（不依赖于两轮车的电源）。该电源可以布置在调节模块的壳体中。液压防抱死系统也可以用在机动化的车轮中，所述车轮直接在液压的调节模块中或在其外具有自给自足的电源。

本发明的另一方面涉及一种具有如同上下文中所述那样的液压防抱死系统的两轮车。除了电驱动的两轮车之外，防抱死系统还可以用于具有内燃机的机动化的两轮车，特别地用于例如最大速度高达40千米/小时的微（schwach）机动化的两轮车（如轻便摩托车或机动自行车）。

本发明的另一方面涉及一种用于控制两轮车的液压防抱死系统的方法。该方法可以利用如同上下文中所述那样的防抱死系统来执行。例如，电子控制器可以执行所述方法。

根据本发明的一种实施方式，所述方法包括以下步骤：在由驾驶员利用制动操纵装置在液压连接件中建立压力之后，确定两轮车的车轮是否抱死，其中所述液压连接件连接用于车轮的制动操纵装置与车轮制动器；当车轮抱死时关闭入口阀，以使得液压连接件分离；当入口阀已被关闭时，确定两轮车的车轮是否抱死；打开出口阀，以便制动液从入口阀与车轮制动器之间的液压连接件容纳到蓄压器中；并且在驾驶员已松开制动操纵装置之后，使出口阀保持开着，用以使得制动液通过蓄压器回流到入口阀与车轮制动器之间的液压连接件中。

例如，控制器可以由制动操纵装置上的位置传感器的信号断定，驾驶员是否已经开始制动。也可以由替代的或附加的压力传感器的信号确定驾驶员是否已经开始制动，所述压力传感器例如确定制动操纵装置与入口阀之间的液压管路中的压力。

由转速传感器的信号，控制器就能够确定车轮是否抱死。当车轮抱死时，控制器就（至少部分地）关闭入口阀，从而可以使得车轮制动器上的压力不增大，并且因此使得制动力也不再增大。

如果在关闭入口阀后车轮仍抱死，控制器就（至少部分地）打开出口阀，并且制动液可以从车轮制动器流到蓄压器中，从而使得车轮制动器上的压力减小并且因此也使得制动力减小。如果蓄压器已满，驾驶员就可以进一步增大制动力并且因此引起车轮的故意抱死。

在蓄压器中例如可以布置弹簧元件，所述弹簧元件在填充蓄压器时收缩，从而吸收能量。所述能量有效地通过制动操纵装置例如已由驾驶员引入到所述系统中，该能量可以被用于再次排空蓄压器。

在驾驶员松开制动操纵装置之后（这也可以再次由控制器利用位置传感器和/或压力传感器确定），出口阀一直保持打开，直到蓄压器例如通过弹簧元件已再次排空。

应当理解的是，如上下文中所述那样的方法的特征也可以是防抱死系统的特征，并且反之亦然。

附图说明

以下参照附图对本发明的实施例进行详细描述：

图1示出了根据本发明的一种实施方式的防抱死系统的示意图；

图2示出了根据本发明的另一种实施方式的防抱死系统的示意图；

图3示出了根据本发明的一种实施方式的防抱死系统的控制器的示意图；

图4示出了根据本发明的另一种实施方式的防抱死系统的控制器的示意图；

图5示出了速度和制动压力随时间的曲线，利用该曲线解释用于控制根据本发明的一种实施方式的液压防抱死系统的方法。

原则上，相同或相似的部件标以相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了具有液压防抱死系统12的两轮车10，该防抱死系统设计用于避免两轮车的前轮14抱死。

制动操纵装置16是防抱死系统12的液压组件，该制动操纵装置通过第一液压管路18与调节模块20相连，所述调节模块通过第二液压管路22与车轮制动器24相连。车轮制动器24包括车轮制动缸，该车轮制动缸通过液压压力将车轮制动器的制动颚板压到制动盘或轮辋上。

制动操纵装置16包括制动杆26、具有密封件30的活塞28和任选的用于制动液的储存器32。

可以连同壳体34中的电气元件一起被安装在两轮车10上的调节模块20包括入口阀36、出口阀38和蓄压器40。

入口阀36被连接在第一管路18和第二管路22之间，并且使得液压连接件42连接或分离，该连接件由制动操纵装置16和车轮制动器24之间的两个管路18和22组成。入口阀36可以包括止回阀，可以是常开的，可以是双向滤过的（befiltert）和/或双向通流的。

出口阀38与第二管路22并且与蓄压器40液压式连接，即与入口阀36和车轮制动器24之间的液压连接件42连接。出口阀38可以是常闭的、双向滤过的和/或双向通流的。

用于制动液的蓄压器40或缓存器40包括弹簧元件44、例如复位弹簧44，该复位弹簧张紧活塞46抵抗管路22中的制动液的压力。

制动操纵装置16可以具有位移传感器48或位置传感器48，采用所述传感器可以确定杆26的当前位置。可以由所述杆26的位置推断出第一液压管路18和/或液压连接件42中的压力。替代地或附加地，还可以使用内部的液压压力传感器50或外部的液压压力传感器52，以便确定第一液压管路18和/或液压连接件42中的压力，并由此可选地推断出杆26的位置。

内部的液压压力传感器50可以是调节模块20的组成部分。外部的液压压力传感器52可以布置在调节模块20之外。

在两轮车10的车轮14上安装有转速传感器54，利用该转速传感器可以确定车轮14当前的旋转速度或轮缘速度。转速传感器54可以包括齿盘，所述齿盘可以与制动盘一起设计，但附加地也可以作为单独的部件而存在。

除了制动操纵装置16之外，还可以在两轮车10的车把上安装信号灯56，如下面还要进一步阐述地那样，当调节模块20的控制器识别出车轮14抱死时，所述信号灯告知两轮车10的驾驶员。

当两轮车10的驾驶员操纵杆26时，（在气缸中）通过活塞30减小了体积58，从而使得第一管路18中的制动液流动，并且（如果入口阀36打开的话）从那里流入到第二管路22中、并且流入到车轮制动器24中。当车轮制动器24使得车轮14制动时，会增大管路中的压力。然后，如下面还要进一步阐述地那样，在车轮14抱死的情况下可以关闭入口阀36并打开出口阀38。然后，处于压力作用下的制动液可以从第二管路22进入到蓄压器40中。在这种情况下，通过制动液移动活塞46抵抗弹簧元件44的力使得（气缸中的）体积60增大。采用这种方式和方法，即使驾驶员操纵所述杆26仍然可以降低车轮制动器24上的压力。

图2示出了具有液压防抱死系统的两轮车10，该防抱死系统具有两个制动回路。用于前轮14的制动回路在此可以构造得与在图1中示出的制动回路相同。

用于后轮62的另一制动回路也可以与在图1中示出的制动回路相同。可以采用独立的调节模块20或者采用（在共同的壳体34中的）共同的调节模块为前轮14和/或后轮62转换所述两个制动回路。

图3示出了液压防抱死系统12的其它电控制元件。如图3所示，调节模块20可以包括电子控制器64，所述控制器在例如带有处理器的印刷电路板66上可以具有逻辑电路。

调节模块20可以具有用于信号灯56、转速传感器54、位置传感器48和电源65（如两轮车的电池）的接口68。通过附加的（内部的）按钮电池可以为调节模块20提供自给自足的电源。

用于调节模块20的接口68包括用于位置传感器48接地（GND）的电源引脚和信号引脚（具有外部触点的插头）、用于位置传感器48和用于位置传感器48的信号的电压电源（U+）、以及用于信号灯56的接地（U_BAT2-）和用于信号灯56的电压电源（U_BAT2+）。

从制动操纵装置16到调节模块20的电连接件或管路可以连接到这些接口68上。

用于调节模块20的接口68还包括电源引脚和信号引脚（具有外部触点的插头）、用于转速传感器54的接地（GND）、用于转速传感器54和用于转速传感器54的信号的电压电源（U+）。从车轮14上的转速传感器54到调节模块20的电连接件或管路可以连接到这些接口68上。

调节模块还包括用于调节模块20接地（GND）和用于电源65的接口68。

此外，印刷电路板66经由调节模块20中的内部管路而与入口阀36和出口阀38相连。

图4示出了电子控制器64的替代的实施方式，在该实施方式中，调节模块20具有内部的压力传感器50。替代地或附加地，控制器64可以具有用于外部的压力传感器52的接口68。

图5示出了一图表，其中在上面的部分中绘出了相对于时间t的速度V。上面的部分示出了两轮车10的速度70、由控制器64计算出的参考速度72和轮缘速度74，所述轮缘速度由控制器64从转速传感器54的信号中确定。

在下面的部分中绘出了相对于时间t的蓄压器40的制动压力76和填充体积78。上面的部分和下面的部分示出了同步曲线70、72、74、76和78。

在图5中示出的制动过程通过以下方式开始：驾驶员操纵制动操纵装置16（或杆26）并且在液压连接件42中建立压力（时间点100）。由此激活了车轮制动器24并且减小了两轮车10的速度70。

控制器64通过转速传感器54确定两轮车的车轮14是否抱死。为此，控制器64从转速传感器54的信号中计算出轮缘速度74，并且从位置传感器58的信号和/或压力传感器50、52的信号中计算出参考速度74。通过比较参考速度74和轮缘速度74能够确定车轮14的抱死状态。

在制动过程中，其中车轮14进一步转动或者说不抱死（例如在时间点100和时间点102之间），轮缘速度74与计算出的参考速度72相配并且入口阀36和出口阀28不通电。然后打开入口阀36并且然后关闭出口阀28。通过车轮制动器24中的制动压力减小了速度。因为车轮14的抱死还没有被确定，信号灯56在时间点100和时间点102之间没有闪烁。

如果驾驶员松开制动操纵装置16，则制动过程就结束。这例如可以通过位置传感器48来检测并且在调节模块20中进行处理。

当车轮14例如由于高压力或低摩擦而抱死时，控制器64先关闭入口阀36以使得液压连接件42分离（时间点102）。信号灯56闪烁并且可视化地将调节显示给驾驶员。在时间点102与103之间滑移增大并且制动压力得以保持。

于是当车轮14进一步转动（不同于示出的情况）并且轮缘速度74再次与计算出的参考速度72相配时，入口阀36不再被通电并再次被打开。信号灯56停止闪烁并且可视化地向驾驶员显示调节结束。

即使入口阀36已被关闭，控制器还确定两轮车12的车轮14是否抱死。如果一段时间之后车轮14仍抱死（时间点103）或者说轮缘速度74仍未与车轮14的参考速度72相配，控制器64就打开出口阀48，以便制动液从入口阀36与车轮制动器24之间的液压连接件42容纳到蓄压器40中。在车轮制动器24中出现压力降低并且制动回路的制动液容纳在蓄压器40中。蓄压器40的填充体积78得以增大。

因此，在时间点103和104之间在车轮制动器24中出现压力降低。

在时间点104，控制器64再次关闭出口阀38。因为入口阀仍然关闭，所以压力得以保持。在时间点104和196之间，车轮14被再次加速。

当轮缘速度74再次接近参考速度72时，控制器64可以短时间地打开入口阀36，以实现在车轮制动器24上建立压力。这例如可以如在时间点106和108之间所示那样地发生在阶梯形的压力建立中。

在时间点108和110之间示出了新的压力减小，其中，蓄压器40的体积60被完全填充至最大体积80。因为车轮14再次抱死，即使入口阀36被关闭，控制器64仍再次打开出口阀38。控制继续进行，直到蓄压器40中的体积60被完全填充。

液压线路被如此设计，使得制动操纵装置16中的体积58大于蓄压器40中的体积60。因此就保证了，压力减小后可以利用完全填充的蓄压器40进一步制动。于是在相应的驾驶员愿望和摩擦的情况下（例如在结冰的情况下或在碎石的情况下）车轮可以抱死。

于是在时间点110和112之间压力得以保持，并且在驾驶员松开制动操纵装置16之后，制动过程终止。

在驾驶员松开制动操纵装置16之后（时间点112），控制器64保持出口阀48开着，使得制动液回流到入口阀36与车轮制动器24之间的液压连接件42中。这由蓄压器40自主地借助于通过压力张紧的弹簧元件44完成。蓄压器40的弹簧力将在调节期间容纳的体积通过通电的出口阀38再次压入到制动回路中。在时间点114和166之间，其中液压管路中的压力减小到低于蓄压器40中的压力，蓄压器40被完全排空。可选择地存在的制动液容器32中的水位提高。

在出现故障的情况下，例如当蓄电池或者说电源65、控制设备64和/或调节模块20（例如阀26、38）有缺陷时，指示灯56持续发光并通知驾驶员发生了上述缺陷之一。

另外，应当指出的是，“包括”不排除其它组件或步骤，并且“一个”不排除多个。还应当指出，已参照上述实施例之一阐述过的特征或步骤也可以与上述其它实施例的其它特征或步骤组合地使用。权利要求中的附图标记不应被视为限制。

Claims (11)

1.用于两轮车（10）的液压防抱死系统（12），所述防抱死系统（12）包括：

入口阀（36），所述入口阀用于使得制动操纵装置（16）与车轮制动器（24）之间的液压连接件（42）连接和分离；

蓄压器（40），所述蓄压器用于容纳所述入口阀（36）与所述车轮制动器（24）之间的液压连接件（40）的制动液；和

出口阀（38），所述出口阀用于使得所述蓄压器（40）与所述车轮制动器（24）连接和分离；

其特征在于，所述蓄压器（40）设计用于使得制动液回流到所述入口阀（36）与所述车轮制动器（24）之间的液压连接件（42）中。

2.根据权利要求1所述的液压防抱死系统（12），

其中所述蓄压器（40）包括弹簧元件（44），所述弹簧元件在填充所述蓄压器（40）时张紧，从而在所述蓄压器中的压力减小时所述弹簧元件（44）自主地排空所述蓄压器。

3.根据权利要求1或2所述的液压防抱死系统（12），

其中所述入口阀（36）是电气入口阀，所述电气入口阀在通电时关闭。

4.根据前述权利要求中任一项所述的液压防抱死系统（12），

其中所述出口阀（38）是电气出口阀，所述电气出口阀在通电时打开。

5.根据前述权利要求中任一项所述的液压防抱死系统（12），所述防抱死系统还包括：

电子控制器（64），所述电子控制器设计用于触发所述入口阀（36）和所述出口阀（38），并且根据所述两轮车的车轮（14）的确定的抱死状态打开或关闭。

6.根据前述权利要求中任一项所述的液压防抱死系统（12），

其中所述控制器（64）设计用于在所述液压连接件（42）中接收所述制动操纵装置（16）的位置传感器（48）的信号和/或液压的压力传感器（50、52）的信号。

7.根据前述权利要求中任一项所述的液压防抱死系统（12），

其中所述控制器（64）设计用于接收所述两轮车（10）的车轮（14）上的转速传感器（54）的信号，并且由此确定所述车轮（14）的抱死状态。

8.根据前述权利要求中任一项所述的液压防抱死系统（12），

其中所述控制器（64）设计用于向信号灯（56）发送信号，所述信号指示所述控制器（64）是否已经识别出抱死状态。

9.根据前述权利要求中任一项所述的液压防抱死系统（12），

其中所述入口阀（36）、出口阀（38）和蓄压器（40）与用于所述两轮车的第一车轮（14）的第一液压制动回路连接；

其中所述液压防抱死系统（12）包括第二入口阀（36）、第二出口阀（38）和第二蓄压器（40），这些器件与用于所述两轮车的第二车轮（62）的第二液压制动回路连接。

10.两轮车（10），其具有根据前述权利要求中任一项所述的液压防抱死系统（12）。

11.用于控制两轮车的液压防抱死系统（12）的方法，该方法包括以下步骤：

在由驾驶员利用制动操纵装置（16）在液压连接件（42）中已建立压力之后，确定所述两轮车（10）的车轮（14）是否抱死，其中所述液压连接件将所述制动操纵装置（16）与用于所述车轮（14）的车轮制动器（24）连接起来；

当所述车轮（14）抱死时关闭入口阀（36），以使得所述液压连接件（42）分离；

当所述入口阀（36）关闭时，确定所述两轮车（10）的车轮（14）是否抱死；

打开出口阀（36），以使得制动液从所述入口阀（36）与所述车轮制动器（24）之间的液压连接件（42）容纳到所述蓄压器（40）中；并且

在所述驾驶员已松开制动操纵装置（16）之后，使所述出口阀（38）保持打开，以便使得制动液通过所述蓄压器（40）回流到所述入口阀（36）与所述车轮制动器（24）之间的液压连接件（42）中。