CN104995068A - 用于农用拖拉机等的液压制动系统和管理这种系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于农用拖拉机等的液压制动系统，其包括：第一部分和第二部分，该第一部分包括对制动进行启动/调制的部件(10、19)并通过第一液压液体操作，该第二部分包括制动部件(F)并通过与第一液压液体不相容的第二液压液体操作。接口装置(20)介设在两个部分之间，并且被设置为将系统(1)的两个部分隔开，并防止液体在它们之间通过。本发明还提供了一种管理这种制动系统(1)的方法。

Description

用于农用拖拉机等的液压制动系统和管理这种系统的方法
技术领域
本发明一般涉及机动车用制动系统，特别是用于操作例如农用拖拉机等的机器，并且更特别地涉及一种用于这样一种车辆的液压制动系统，配备有基于对车辆的制动部件进行干预的安全功能和辅助功能。
背景技术
在过去几年中，包括如农用拖拉机等，特别是那些能够实现相对高的速度的车辆，都开始配备有基于对车辆的制动部件进行干预的安全功能。在这些功能中，即便对非专业人员来说也是最熟悉的是防抱死制动系统，通常以其缩写ABS而被公知。其他安全功能为，驱动防滑系统(ASR)、稳定性控制或电子稳定程序(ESP)等。用于启动这样的安全功能的单元也可用来启动同样需要对制动部件进行干预的辅助功能，例如转向制动。为简单起见，下文中的术语“ABS”除非特别注明之外将被用来表示这些功能全体。
在一般情况下，因为一些机动车(特别是为了便于进行说明而下文将参考的农用拖拉机)通常具有液压制动系统，显然期望也利用液压ABS系统。用于农用拖拉机等的液压ABS系统的例子在DE 10 2010 056 304和WO 2009/090078中披露。这种已知的ABS系统通过制动液操作，该制动液是一种非矿物液体，尤其是二醇系或硅树脂系液体(制动液DOT 3、4、5)。
DE 10 2010 056 304还公开了使用ABS在具有单个制动踏板的拖拉机中进行转向制动。
在一篇类似的文献FR 2637552中公开了用于后轮的机械制动装置，补充有用于前轮的液压制动装置，通过控制液而操作后者。制动阀门通过不同的控制液将来自后制动器的控制压力传递到前制动器。
在许多拖拉机中，制动系统利用矿物油以操作制动部件。在这些情况下，被设计为使用非矿物制动液来操作的传统液压ABS系统(如上述文献中公开的系统)不能使用，因为如本领域技术人员所知，矿物油会损坏ABS的液压控制单元的部件。因此，传统液压ABS的使用将迫使改变拖拉机的制动系统，以便也可允许使用制动液来操作制动部件。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种装备有ABS的液压制动系统，它解决了上面提到的问题，从而能够使用现有的采用制动液的液压ABS，同时保持拖拉机的制动部件不变。
根据本发明，上述目的是如此实现的：在制动系统的第一部分和第二部分之间，设置接口装置以将系统的两个部分隔开并防止液体在它们之间通过。该第一部分包括管理所述干预并通过第一液压液体(特别地，非矿物制动液)操作的装置，该第二部分包括制动部件并通过第二液压液体操作(特别地，矿物油)。
接口装置包括多个部分，每个部分与能够独立于其它部件而被干预的一个制动部件或一组制动部件相关联，并且，根据本发明的一个有利的特征，每个部分包括液压泵，该液压泵包括：
-第一入口，与启动干预的液压控制单元连通，以便接收第一液体；
-第二入口，与第二液体的储存器连通；
-出口，与和该部分相关联的该制动部件或该组制动部件连通。
由于这样的结构，将液压泵设置为，在制动的情况下，在第一液体的压力的作用下将受到压力的第二液体压缩并传送到出口。
本发明还涉及管理制动系统的方法，该制动系统包括通过相互不相容的第一和第二液压液体操作的两个部分，该方法包括以液压方式将该系统的两个部分隔开的步骤，以防止液体从一个部分流到另一个部分。
附图说明
本发明的上述和其它特征和优点将以非限制性示例的方式通过下文的优选实施例的描述结合附图而变得显而易见，其中：
-图1是包括本发明的制动系统的示意图；和
-图2是实施了本发明中使用的双流体(bifluidic)中继器的各部分之一的装置的纵向剖面图。
具体实施方式
参照图1，示出了农用拖拉机等的制动系统1的液压部分的示意图，配备有ABS，其中使用了两种不同的且互不相容的液体，具体而言，在制动部件中使用矿物油，而在ABS和总泵中使用二醇系或硅树脂系制动液。在图示的例子中，拖拉机具有双重制动回路并且是将单一制动踏板通过串联总泵作用在所有四个车轮上。例如转向制动这样的功能(在其他类型的拖拉机中需要提供两个踏板和两个独立的总泵)委托给同时管理安全功能的控制软件。此类软件的功能并非本发明的一部分。
图1仅以非限制性例子的方式给出，这是为了使本发明的原理更容易理解，并且本发明可使用在具有不同制动系统但包括ABS并且使用了第一和第二互不相容的液体的拖拉机或其它车辆中。为简单起见，用于实现与制动系统1相关联的各种功能所需的车辆的电子部分(电子控制单元和相关的软件，不同操作参数的传感器等)未在附图中示出，因为它不是本发明的一部分。
制动系统1包括总泵10和具有备用泵的液压制动辅助系统11(伺服制动器或液压制动助力器)的组件，该组件由制动踏板12通过适当的控制杆进行操作。例如该组件是在总泵10中使用制动液而在制动助力器11中使用矿物油的类型。该类组件一般被用于在此所考虑的类型的车辆。还包括液压压力的附加发生器和蓄能器的一个例子由Robert Bosch GmbH公司制造并以名称Hydro-被商业化。
总泵10接收来自储存器13的制动液，有利的是，为了能够分别供给两个回路14'、14”，储存器具有两个单独的腔室。相反，制动助力器11接收来自储存器15的矿物油，其在示出的例子中是液压驱动器17的储存器，考虑到双回路的存在，它也适于由两个部分制成。标记18'、18”表示用于将矿物油供给到制动助力器11及将油送回到储存器15的管道。
总泵10的出口管道14'、14”连接到ABS的液压控制单元19。在这里示出的例子中，假设该ABS是一个四通道系统，被设置成用于监视并驱动拖拉机的所有四个车轮R。在这种情况下，控制单元19被设置成用于通过由电子控制单元控制的阀门在各自的一对出口21a、21b之间，或21c、21d之间分配来自每个管道14'、14”的液体，用于操作和控制不同的车轮R的制动器F。例如，液压控制单元19的与同一入口关联的两个出口都与拖拉机的同一车轴关联。控制单元19可以制成例如DE 10 2010 056 304中所描述的结构。
根据本发明，用于使对制动进行启动/调制的部件和制动器F相接的接口装置20被连接在液压控制单元19和制动器本身之间。由于制动器需要矿物油进行操作，而液压控制单元19通过与矿物油不相容的制动液进行操作，接口装置20具有将使用两种液体的系统1的各部分隔开的主要任务。
接口装置20包括与ABS通道一样多的部分(或通道)。因此，在此所考虑的例子中，它包括连接到管道21a、21b、21c、21d的四个入口和四个出口22a、22b、22c、22d，每一个出口将致动所需的矿物油传递到相应车轮的制动器。接口装置20的四个部分通过连接到储存器15的相应的腔室的两个另外的入口管道23'、23”而被供给矿物油。
实质上，在制动的情况下，接口装置20在压力下接收来自ABS的控制单元19中的一个或多个通道的制动液并在压力下将矿物油传输到相应车轮的制动器。考虑到这样的操作，接口装置20将在下文中称为“双流体中继器”。
接口装置20的四个部分可以单独建造并以模块方式耦合，或者它们可以被集成为一个单独的块体。不同部分的结构是相同的，而如果车轮制动器彼此不同，它们的尺寸在理论上可以是不同的。然而在实践中，由于标准化和制造经济性的原因，优选的是具有四个相同的部分，尺寸依制动器中最大的来定。
双流体中继器20的各部分之一的结构将参考图2在下文中公开。
在详细示出这样的结构之前，将简要描述所公开的制动系统的操作。通过使踏板12动作，力被施加到制动助力器11的控制杆，由于液压的从动，制动助力器11将这种力放大并将其施加到总泵10。在总泵10中，通过制动助力器11所施加的力被转换成回路14'、14”中(制动液)的液体压力。这样的压力到达ABS的液压控制单元19，该单元在出口21a、21b、21c、21d将入口压力转换成两对压力(通常是制动液的)。如果ABS不干预，两对压力保持不变地到达双流体中继器20，其将压力施加于矿物油并分别通过双流体中继器20的出口22a、22b、22c、22d将矿物油传输到制动器F。如果在一个或多个通道上有ABS的干预，从ABS控制单元中出来的制动液的各自的压力在被传送到双流体中继器20之前相反是由控制单元19调制的，并因此作为调制的矿物油的压力传送到相关车轮。这种调制显然是对上述制动部件的干预。
现在参照图2，其中描述的部分通过相同的附图标记20被表示为整个双流体中继器。入口-出口由图1中相同的附图标记表示，没有前缀或后缀。
每个部分20包括一个流体静力泵。这种泵是由中空柱塞30形成的，优选具有恒定的横截面面积，例如具有恒定外径，可滑动地安装在泵主体32的轴向腔体31中。一对垫圈33和34(主垫圈)确保柱塞30的外表面30a与腔体31的内表面31a(或孔)之间的液压密封性。
在图2所示的停止条件下，柱塞30通过适当的预装并接纳在柱塞30的腔中的弹性对抗部件36(例如一个弹簧)而保持与主体32的肩部35邻接抵靠。弹簧36搁置成：于一端(为清楚起见其将被称为“前端”)抵靠在柱塞30的内部前壁，而于后端抵靠座37的底部，该座37形成在将主体32的腔体31的后端封闭的塞子38中。塞子38的垫圈39确保主体32的内部和外部环境之间的密封性。与塞子38的突起41配合的止动环40限定了塞子本身的轴向位置并因此限定了柱塞的轴向位置。
用于制动液体的入口21通至前腔室42，该前腔室42具有析出口43并且通过由柱塞30的前端和腔体31的前底部之间所限定的腔体31的部分而形成。用于矿物油的入口23却通至环状室24，该环状室24由可以通过作为阀的垫圈33而封闭的一个或多个通道45与柱塞30的内部腔体连通，其朝向主体32的腔体31的后端开口。从而，柱塞30的内部腔体和包括形成于塞子38内的座37的腔体31的后部形成了后腔体46，与泵出口22连通。
通过排出孔48与大气连通的环形槽47形成在腔体31的内面31a上，围绕柱塞30，处于入口23和该柱塞的前端之间的位置。确保相对于大气的密封性的垫圈49和50(次级垫圈)设置在这样的环形槽47的两侧，在柱塞30的外侧。环形槽47和排出孔48是为了排出可能通过垫圈49和50泄漏到大气中的制动液或矿物油，从而防止一种液体损坏通过其它液体操作的部件。
但应该理解的是，主垫圈是为了确保在压力下对于液体的密封性。在磨损的情况下，尽管设置了次级垫圈和排出室，仍然可能会经常发生少量的制动液或矿物油泄漏到具有其它液体的泵部。为了避免这种情况，次级垫圈49、50可以由弹性材料制成，并可以配备有由与两种液体都相容的材料(例如聚四氟乙烯)制成的刮刀唇，该刮刀唇被设置为将泄漏物(如果有的话)传送到排出槽47。
双流体中继器20的操作可以直接从上述描述中推出。在制动的情况下，来自于ABS的液压控制单元19的制动液(该制动液通过制动踏板12动作在压力下安置，并具有可以通过控制单元19的干预而调制过的压力)作用在柱塞30的前部区域，并且，在克服弹簧36的预载之后使柱塞30在腔体31内向后滑动。垫圈33、34、49、50确保在这样的滑动时的密封性。柱塞30的滑动使得垫圈33关闭了环形腔室24(由此为入口23)和后室46之间的连接45并压缩存在于后室46中的矿物油。受到压力的矿物油通过出口22流出并且使相应的车轮R的制动器F动作，制动调制与否取决于在入口21处的压力是否已通过控制单元19进行调制或未进行调制。作为优选，如果柱塞30具有恒定的截面积，除了由于摩擦和对抗弹簧36的载荷而产生的小的差异，出口压力将基本上与入口压力相同。
本发明实际达到了理想目标。由于双流体中继器，其中，由于其结构，确保在通过矿物油操作的部分与通过制动液操作的部分之间隔开，有可能使用供给了制动液的传统液压ABS，而不需要调整反而需要矿物油的制动元件。
很显然，上面的描述已经仅通过非限制性示例的方式而给出，并且不脱离本发明的范围的改变和修改是可能的。
例如，尽管示出了具有总泵、制动助力器和双回路的系统，本发明还可以应用于较低种类的车辆，其中，总泵-制动助力器组件被替换为一直通过制动液进行操作的常规的或不同的串联制动泵，或应用于具有单回路泵的拖拉机中。
此外，即使在用于管理拖拉机的所有车轮的四个通道的情况下的应用已被公开，本发明也可以使用具有不同数目通道的ABS，例如三个通道(如果对后轮和前轴进行管理)或五个通道(如果除了四个车轮的制动还需管理拖车的制动)。
此外，不言自明的是，本发明与基于对制动系统的干预的任何功能都相兼容，因为它既不影响检测到的参数，也不影响处理这些参数并产生用于调制在液压控制单元19中的液体压力的阀门的启动指令的软件。所以，除了上述实际的ABS、ASR和ESP，装有本发明的拖拉机除了转向制动或拖车制动外也可以具有全部的已知的功能，例如预测安全系统或称PSS(其包括预测制动辅助或称PBA、预测碰撞警示或称PCW、预测紧急制动或称PEB)和车辆动态管理或称VDM。
对于拖车，当其制动系统(未示出)是气动型时也可以使用本发明。在这种情况下，供给控制拖车制动的压缩空气的一个阀可以由接口装置20的一部分以液压方式控制以管理拖车制动器。然而，这种阀也可以通过第一液体直接由控制单元19控制。

Claims (10)

1.一种液压制动系统，用于车辆，该车辆具有基于对车辆的制动部件进行的干预的安全功能和辅助功能，其中，所述制动系统(1)包括：第一部分(10、19)和第二部分(F)，所述第一部分(10、19)通过第一液体操作，所述第二部分(F)通过与所述第一液体不相容的第二液体操作，其特征在于：接口装置(20)介设在第一部分(10、19)和第二部分(F)之间，该装置被设置为以液压方式将所述两个部分隔开，并防止液体在它们之间通过。
2.如权利要求1所述的液压制动系统，其中所述车辆为例如农用拖拉机等的操作机器，并且上述制动系统(1)的第一部分(10、19)包括用于启动所述干预的液压控制单元(19)，且所述第二部分包括车辆的制动部件(F)。
3.如权利要求1或2所述的液压制动系统，其中所述第一液体是非矿物制动液而所述第二液体是矿物油。
4.如前述权利要求中任一项所述的液压制动系统，其中，接口装置(20)包括多个部分，每个部分与车辆的能够独立于其它部分而被干预的一个制动部件或一组制动部件关联，且接口装置(20)的每个部分包括液压泵，该液压泵包括：
-第一入口(21)，与所述液压控制单元(19)连通，以便在压力下从其接收所述第一液体；
-第二入口(23)，与所述第二液体的储存器(15)连通；和
-出口(22)，用于将所述第二液体供给到与上述部分关联的制动部件(F)，以使所述制动部件(F)动作；
所述液压泵被设置为，在制动的情况下，在受到压力的第一液体的作用下并以取决于第一液体压力的压力将第二液体压缩并发送到出口(22)。
5.如权利要求4所述的液压制动系统，其中：
-所述液压泵包括：中空柱塞(30)，其安装成能以液体密封的方式在泵主体(32)的轴向腔体(31)中滑动，并且该腔体具有一个端部和一个内部腔体，该端部在泵主体(32)的腔体(31)中限定出第一室(42)，第一入口(21)通至该第一室(42)，该内部腔体与泵主体(32)的所述腔体(31)一起限定出与该出口(22)连通的第二室(46)；
-第三室(24)形成于该柱塞(30)的外表面(30a)和泵主体(32)的腔体(31)的内表面(31a)之间，第二泵入口(23)通至该第三室(24)，并且在泵静止的状态下该第三室(24)与第二室(46)连通；
-第一和第二主垫圈(34、33)设置在所述柱塞(30)的外表面(30a)和泵主体(32)的腔体(31)的内表面(31a)之间，该垫圈分别地提供在压力下相对于所述第一和第二液体的密封性，所述第二主垫圈作为阀并且被设置成：当柱塞(30)在制动的情况下在第一液体的作用下滑动时，所述第二主垫圈关闭第三室(24)和第二室(46)之间的连通通道(45)。
6.如权利要求5所述的液压制动系统，其中，所述柱塞(30)具有恒定的横截面面积。
7.管理车辆的液压制动系统(1)的方法，所述车辆具有基于对车辆的制动部件进行的干预的安全功能和辅助功能，该方法包括以下步骤：
-通过第一液压液体来操作所述制动系统(1)的第一部分；和
-通过与第一液压液体不相容的第二液压液体来操作所述制动系统(1)的第二部分，
并且其特征在于它进一步包括以下步骤：
-以液压方式将所述制动系统(1)的第一和第二部分隔开，以防止液体从一个部分流到另一个部分。
8.如权利要求7所述的方法，其中，将所述制动系统(1)的两个部分隔开的步骤包括以下步骤：
-在制动系统(1)的所述部分之间介设接口装置(20)，该接口装置(20)具有多个部分，每个部分与能够独立于其它部分而被干预的一个制动部件或一组制动部件(F)关联；
-将第一液体和第二液体分别提供到所述接口装置(20)的各部分的第一入口(21)和第二入口(23)；和
-在制动的情况下，在受到压力的第一液体的作用下将第二液体压缩并发送到各个部分的出口(22)，以使所述制动部件(F)动作。
9.如权利要求7或8所述的方法，其中，将第二液体压缩并发送到出口(22)的步骤包括：以与第一液体的压力基本相同的压力将第二液体发送到出口(22)。
10.如权利要求7～9中任一项所述的方法，用于管理农用拖拉机等的液压制动系统(1)，其中所述第一和第二液体分别是非矿物制动液和矿物油，并且所述接口装置(20)介设于用于启动所述干预的液压控制单元(19)和车辆的制动部件(F)之间。
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