CN110466489A - 用于自主行驶的地面车辆的电液式助力-车辆制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在公共道路上自主行驶的载客车辆的电液式助力‑车辆制动系统(1)。本发明提出,将辅助制动总成(3)连接到行车制动总成(2)处,从而使得在行车制动总成(2)失灵时能够利用辅助制动总成(3)操纵所述车辆制动系统(1)。为了能够在制动液体冷且粘稠的情况下也快速地建立制动压力,本发明设置制动液体存储器(27),所述制动液体存储器集成到所述辅助制动总成(3)中并且利用短的管路长度连接到所述辅助制动总成(3)的液压泵(22)处。

Description

用于自主行驶的地面车辆的电液式助力-车辆制动系统
技术领域
本发明涉及一种具有根据权利要求1前叙部分的特征的、用于在公共道路上自主行驶的地面车辆的电液式助力-车辆制动系统和一种具有根据权利要求9前叙部分的特征的方法。
背景技术
为了进行高达级别4(可能要求驾驶员进行干预)和级别5(最高级别;无需驾驶员)的自主行驶,需要具有冗余度的助力-车辆制动系统,该助力-车辆制动系统以接近安全的可能性排除车辆制动系统的完全失灵,而无需驾驶员干预。
公开文献DE 10 2014 220 440 A1公开了一种电液式助力-车辆制动系统,其具有行车制动总成和辅助制动总成。两种制动总成分别具有带有可电控制的压力源的助力-制动压力发生器和用于每个车轮制动器的制动压力调节阀组件。所述辅助制动总成连接到行车制动总成处,并且液压车辆制动器连接到所述辅助制动总成处,从而使得当辅助制动总成无源时,能够通过该辅助制动总成利用所述行车制动总成来操纵所述车轮制动器,并且当该行车制动总成受到干扰或者失灵时,能够利用所述辅助制动总成来操纵所述车轮制动器。相应地有源的制动总成调节在所述车轮制动器中的车轮制动压力。
发明内容
根据本发明的、具有权利要求1的特征的电液式助力-车辆制动系统设置用于在公共道路上的高达级别4和级别5的自主行驶。级别4也被称为高度自动化行驶并且表示:由电子系统长时间地来驾驶车辆并且只有当该系统不再胜任行驶任务时,才要求驾驶员进行干预。级别5也被称为全自动化并且不需要驾驶员。
根据本发明的车辆制动系统具有行车制动总成和辅助制动总成,一个或者多个液压车轮制动器连接到该行车制动总成处。通常利用所述行车制动总成来操纵所述车轮制动器,这也被称为行车制动。为了操纵所述车轮制动器,所述行车制动总成具有用于产生制动压力的制动压力发生器和一个或者多个制动压力调节阀组件,利用所述制动压力调节阀组件调节所述车轮制动器中的车轮制动压力。“调节”也能够理解为控制。优选地,单独地调节每个车轮制动器中的车轮制动压力,然而也能够以车轮制动器组为单位来调节车轮制动压力或者一起调节所有车轮制动器的车轮制动压力。调节车轮制动压力的高度,进而调节所述车轮制动器的制动力。此外,利用所述一个或者所述多个制动压力调节阀组件实现滑动调节、电子稳定程序(口语中通常也称为“防滑调节”)、自动制动、间距调节和类似功能。
所述行车制动总成能够具有作为制动压力发生器的肌肉力主制动缸或者助力主制动缸,其中,助力主制动缸表示具有制动力放大器(例如低压制动力增大器或者机电式制动力放大器)的肌肉力主制动缸。在行车制动总成失灵时,能够将助力制动与具有所述辅助制动总成的辅助制动区分开。附加地或者替代该主制动缸地,所述行车制动总成能够具有助力-制动压力发生器,该助力-制动压力发生器能够具有例如活塞缸单元,该活塞缸单元的活塞例如能够借助于电动机经由旋转平移转换传动机构在缸中移位。助力-制动压力发生器的另一种可能性是液压泵,例如能够利用电动机来驱动该液压泵。
所述辅助制动总成用于在该行车制动总成出现故障或者失灵时操纵所述车轮制动器,其中,如果所述制动压力调节阀组件能够运转,则能够利用行车制动总成的制动压力调节阀组件来调节车轮制动器中的车轮制动压力。在该行车制动总成出现故障或者失灵时利用所述辅助制动总成进行制动操纵,这被称为辅助制动。由于构造更简单,不设置所述辅助制动总成本身具有制动压力调节阀组件,然而本发明的构型方案是可能的,在本发明的构型方案中,不仅所述行车制动总成而且所述辅助制动总成都具有制动压力调节阀组件。
所述辅助制动总成具有助力-制动压力发生器和制动液体存储器,该制动液体存储器集成到所述辅助制动总成中。“集成”指的不是放置到所述辅助制动总成上的制动液体储备容器(如从主制动缸已知的那样)或者单独的制动液体储备容器,而是例如实施为在该辅助制动总成的液压块中的钻孔或者安置在这样的钻孔中的制动液体存储器。该辅助制动总成的助力-制动压力产生器连接到该辅助制动总成的制动液体存储器处,从而使得该助力-制动压力产生器能够从所述制动液体存储器中抽吸制动液体,用以产生该制动压力。将该制动液体存储器集成到所述辅助制动总成中,使得该助力-制动压力发生器能够以低流动阻力迅速地(kurz)连接到所述制动液体存储器处。这改善了抽吸性能并且能够尤其是在制动液体粘稠和温度低的情况下实现快速的制动压力建立。
本发明的另一个优点在于,该辅助制动总成的制动液体存储器与所述车辆制动系统一起填充有制动液体。取消单独地填充或者再填充单独的或者放置到所述辅助制动总成上的制动液体储备容器。
从属权利要求的内容是在权利要求1中给出的发明内容的有利的构型方案和扩展方案。
优选地,所述行车制动总成和/或所述辅助制动总成分别具有液压块。所述液压块是通常为长方体形的构件,该构件通常由金属制成,然而也能够由别的材料(例如由塑料)制成。在所述液压块中安装盲孔作为用于该车辆制动系统的液压结构元件的接收部。这样的结构元件是电磁阀,所述电磁阀的液压部件通常位于该液压块的相应的接收部中,并且所述电磁阀的机电式部件(例如衔铁和电磁线圈)从所述液压块中伸出。电磁阀的液压部件本身是真正的阀,即例如是闭锁体和具有阀座的阀壳体。其他液压结构元件主要是液压泵、液压存储器、止回阀和泵驱动器的部件。另外,这样的液压块具有用于连接带有螺旋式螺纹接头或者压入式接头(自扣,“self-clinch”)的制动管路的盲孔。形成用于所述液压结构元件的接收部的盲孔大部分是直径分级式的。通过对该液压块进行钻孔,用于所述液压结构元件的接收部对应于该车辆制动系统的或者该行车制动总成的和/或该辅助制动总成的液压管路图相互连接,这能够被称为(液压)互联。通常笛卡尔式地对该液压块进行钻孔,这就是说,钻孔相互平行和垂直,并且在长方体形的液压块中与该液压块的面和棱边平行和垂直。
优选地,该辅助制动总成的助力-制动压力发生器通过短的和/或直的管路(例如通过在该辅助制动总成的液压块中的钻孔)连接到所述制动液体存储器处。由此,该辅助制动总成的助力-制动压力发生器与所述制动液体存储器的连接具有低的流动阻力。“短”在这里能够理解为一毫米或者更少的管路长度和尤其是比用于制动管路与例如制动总成、车轮制动器或者主制动缸的连接的压入式接头或者螺纹接头更短的管路。
该辅助制动总成的制动液体存储器优选是无压力的。这具有下述优点:不必监控所述制动液体存储器中的压力。弹簧加载的或者压缩气体加载的制动液体存储器也是可能的,其中,所述制动液体存储器中的压力必须如此低,使得该压力例如不打开活塞泵的进入阀,该活塞泵的进入阀是该助力压力发生器的部件。通常而言,不允许该辅助制动总成的制动液体存储器中的可能的压力导致该助力-制动压力发生器被制动液体穿流。
根据本发明的、具有权利要求9的特征的方法设置的是,通过填充和检查阀,利用该行车制动总成的助力-制动压力发生器填充该辅助制动总成的制动液体存储器并且可能预先排空该辅助制动总成的制动液体存储器。所述填充和/或排空能够例如用于更换该制动液体,以便保证制动液体存储器被完全填充和/或以便从该辅助制动总成的制动液体存储器中移除可能的气泡。也能够考虑借助于该行车制动总成的助力-制动压力发生器或者主制动缸进行填充和/或排空。
根据权利要求10的扩展方案设置的是,评估该辅助制动总成的制动液体存储器的填充和/或排空。例如,能够测量填充和/或排空的持续时间、压力变化曲线、体积流量、到达确定的压力的持续时间和/或填充和/或排空的持续时间,并且由此判断:该辅助制动总成的制动液体存储器是否填满或者在所述填充和/或排空之前是否已填满,和/或该辅助制动总成的制动液体存储器的填充和/或排空是否具有能够预料的曲线或者通常的曲线,或者是否表明出现故障(例如气泡或者未填充的或者仅不完全填充的制动液体存储器)。
在说明书和附图中公开的全部特征都能够各自单独地或者以原则上任意的组合在本发明的实施例中得到实现。原则上,不具有一项权利要求的全部特征的、而仅具有其一个或者多个特征的本发明的实施方案是可能的。
附图说明
在下文中,根据在附图中示出的实施方式详细阐述本发明。唯一的附图示出根据本发明的电液式助力-车辆制动系统的液压管路图。
具体实施方式
在附图中示出的、根据本发明的电液式助力-车辆制动系统1设置用于高达级别4或者5地自主地在公共道路上行驶的地面车辆、即载客车辆。级别4表示下述自主行驶,其中,可能要求驾驶员进行干预,并且级别5是最高级别,其表示无需驾驶员干预的自主行驶。
助力-车辆制动系统1具有行车制动总成2和辅助制动总成3。行车制动总成2设置用于进行制动操纵,并且辅助制动总成3设置用于在行车制动总成2出现故障或者失灵时进行制动操纵。液压车轮制动器4经由制动管路(在本实施例中是四个制动管路)连接到行车制动总成2处。辅助制动总成3经由制动管路如此连接到行车制动总成2处,使得也能够利用辅助制动总成3来操纵车轮制动器4。行车制动总成2和辅助制动总成3分别是自己的组件,所述组件能够布置在例如该载客车辆的马达室中的不同位置处。
根据本发明的车辆制动系统1实施为双回路制动系统,其制动总成2、3实施为双回路制动总成。每个制动回路分别配属有两个车轮制动器4。
行车制动总成2具有活塞缸单元5,能够利用电动机7经由作为旋转/平移转换传动机构的螺旋传动器8使该活塞缸单元的活塞6在缸9中移位。电动机7、螺旋传动器8和活塞缸单元5形成行车制动总成2的助力-制动压力发生器10,用以产生用于行车制动的制动压力。所述行车制动是常见的并且被设置的制动操纵。助力-制动压力发生器10经由行车制动阀11在分离阀12与进入阀13之间连接到所述两个制动回路处。
针对每个车轮制动器4,行车制动总成2都具有进入阀13和排出阀14,利用所述进入阀和排出阀能够单独地调节在每个车轮制动器4中的车轮制动压力。由此,在没有滑动的正常驾驶中能够调节在车轮制动器4中的车轮制动压力,进而能够调节车轮制动器4的制动力。此外,更加可能的是滑动调节、如防抱死调节和驱动滑动调节、行驶稳定性调节(其在口语中也被称为防滑调节)、自动制动、间距调节和类似功能。这样的调节是已知的,并且在这里不详细阐述。进入阀13和排出阀14也能够理解为车轮制动器压力调节阀组件。
除了助力-制动压力发生器10之外,行车制动总成2还具有能够肌肉力操纵的主制动缸15,车轮制动器4经由分离阀12和进入阀13连接到该主制动缸处。在每个制动回路中,行车制动总成2都具有分离阀12,并且针对每个车轮制动器4,行车制动总成2都具有进入阀13和排出阀14。在驾驶员驾驶的情况下,主制动缸15用作用于在行车制动时在车轮制动器4中待调节的车轮制动压力的额定值发生器。不仅在驾驶员驾驶的情况下、而且在自主驾驶的情况下,都利用助力-制动压力发生器10产生所述制动压力。在行车制动时,通过闭合分离阀12而将主制动缸15与车轮制动器4液压地分离。
正如已讲过的那样,在驾驶员驾驶的情况下,主制动缸15用作用于在下述行车制动时的车轮制动压力的额定值发生器,在该行车制动时,利用助力-制动压力发生器10产生所述制动压力。在助力-制动压力发生器10失灵时,能够通过操纵主制动缸15来产生所述制动压力。这是所谓的利用肌肉力的辅助制动,并且因此主制动缸15也能够理解为肌肉力制动压力发生器。
为了在分离阀12闭合时能够从主制动缸15中挤出制动液体并且能够使主制动缸15的活塞和制动踏板16运动,行车制动总成2具有踏板行程模拟器17,该踏板行程模拟器经由模拟器阀18连接到主制动缸15的制动回路处。踏板行程模拟器17是具有弹簧加载的活塞的活塞缸单元。
在本发明的所说明和所示出的实施方式中,分离阀12和进入阀13是在其不流通的初始位置上打开的二位二通电磁阀(2/2-Wege-Magnetventile),并且助力-制动压力发生器10的行车制动阀11、排出阀14和模拟器阀18是在其不流通的初始位置上闭合的二位二通电磁阀。为了获得更好的车轮制动压力的调节品质,进入阀13实施为比例阀,但是这对于本发明而言并非强制性的。
根据本发明的电液式助力-车辆制动系统1的行车制动总成2的液压结构元件,即助力-制动压力发生器10的阀11、12、13、14、18、主制动缸15、踏板行程模拟器17和其他结构元件(例如压力传感器)布置在行车制动总成2的液压块19的接收部中,并且通过对液压块19进行钻孔对应于车辆制动系统1的或者行车制动总成2的绘出的液压管路图地相互连接。
(如从常规的主制动缸中已知的)无压力的制动液体储备容器20放置到液压块19上,主制动缸15和助力-制动压力发生器10连接到该制动液体储备容器处。在所述两个制动回路中的一个制动回路中,在制动液体储备容器20与主制动缸15之间设置有阀21。
辅助制动总成3在其两个制动回路中的每个制动回路中都具有液压泵22,所述液压泵能够利用共同的电动机23来驱动。液压泵22是活塞泵,其中,其他液压泵(例如齿轮泵)同样也是可能的。液压泵22与电动机23形成助力-制动压力发生器24。辅助制动总成3的液压泵22的吸入侧经由抽吸阀25和已经提到的制动管路连接到行车制动总成2的主制动缸15的两个制动回路处,辅助制动总成3借助于所述制动管路连接到行车制动总成2处。同样地,辅助制动总成3的液压泵22的压力侧经由压力阀26连接到行车制动总成2的主制动缸15处。
此外,辅助制动总成3的液压泵22的压力侧经由制动管路在不中间连接阀的情况下连接到行车制动总成2的分离阀12处,辅助制动总成3通过所述制动管路连接到行车制动总成2处。由此能够通过利用辅助制动总成3的液压泵22产生制动压力来操纵车轮制动器4,所述液压泵形成该辅助制动总成的助力-制动压力发生器24。在车轮制动器4中的车轮制动压力能够利用行车制动总成2的进入阀13和排出阀14来调节,所述进入阀和排出阀形成所述制动压力调节阀组件,如果这些阀13、14和其调节能够正常运行的话。在行车制动总成2出现故障或者失灵的情况下,利用辅助制动总成3的形成助力-制动压力发生器24的液压泵22产生所述制动压力。这样的制动被称为辅助制动。
在本发明的所说明和所示出的实施方式中,辅助制动总成3的抽吸阀25实施为在其不流通的初始位置上闭合的二位二通电磁阀,并且压力阀26实施为在其不流通的初始位置上打开的二位二通电磁阀。在辅助制动时打开抽吸阀25,从而使得辅助制动总成3的液压泵22能够通过主制动缸15从行车制动总成2的制动液体储备容器20中抽吸制动液体。另外,闭合压力阀26,以便在所述车轮制动器处产生压力。
辅助制动总成3具有制动液体存储器27,液压泵22的吸入侧连接到所述制动液体存储器处。在本发明的所说明和所示出的实施方式中,制动液体存储器27是活塞缸单元,该活塞缸单元的活塞28既不是弹簧加载的也不是压缩气体加载的。在本实施方式中,活塞28通过节流阀29与周围环境连通,从而使得辅助制动总成3的制动液体存储器27是无压力的。制动液体存储器27的其他实施方案也是可能的,例如波纹膜盒存储器或者膜片式存储器。也能够微弱地弹簧加载或者压缩气体加载或者以别的方式加载制动液体存储器27的活塞28,所述加载如此小,使得无制动液体从制动液体存储器27中通过液压泵22挤出。
液压泵22通过制动液体存储器27以低流动阻力获得制动液体,所述液体泵形成辅助制动总成3的制动压力发生器24,由此,即使在制动液体冷且粘稠的情况下也能够实现快速的制动压力建立。
为了进行填充和/或排空,辅助制动总成3的制动液体存储器27通过填充和检查阀31连接到行车制动总成2的助力-制动压力发生器10处。在本发明的所说明和所示出的实施方式中,辅助制动总成3的制动液体存储器27通过填充和检查阀31、在辅助制动总成3与行车制动总成2之间的制动管路,辅助制动总成3的液压泵22的压力侧利用所述制动管路连接到行车制动总成2的分离阀12处并且行车制动总成2的行车制动阀11利用所述制动管路连接到行车制动总成2的助力-制动压力发生器10处,从而使得能够通过打开提到的阀11、12、31利用行车制动总成2的助力-制动压力发生器10来填充和排空辅助制动总成3的制动液体存储器27。为了填充和排空辅助制动总成3的制动液体存储器27,闭合辅助制动总成3的压力阀26,并且抽吸阀25保持闭合。优选同样闭合行车制动总成2的进入阀13。为了更换该制动液体,为了确定制动液体存储器是否被完全填充,以便完全填充所述制动液体存储器和/或以便保证所述制动液体存储器27被完全填充,为了移除气泡,能够利用行车制动总成2的助力-制动压力发生器10填充和(必要时)预先排空制动液体存储器27。在本发明的所说明和所示出的实施方式中,填充和检查阀31是在其不流通的初始位置上闭合的二位二通电磁阀。
也能够利用行车制动总成2的主制动缸15和/或利用辅助制动总成3的液压泵22来填充和排空辅助制动总成3的制动液体存储器27,所述液压泵形成辅助制动总成3的助力-制动压力发生器24。为了利用主制动缸15进行填充,优选闭合分离阀12,其余阀保持在其绘出的、不流通的初始位置上。为了利用辅助制动总成3的助力-制动压力发生器24进行填充,打开抽吸阀25,从而使得助力-制动压力发生器24能够通过主制动缸15从制动液体储备容器20中抽吸制动液体,闭合压力阀26,打开填充和检查阀31,并且优选同样闭合分离阀12。
能够评估辅助制动总成3的制动液体存储器27的填充和/或排空的曲线是否像往常一样或者能够预料到,或者是否有偏差并且能够推断出故障(例如未填充的或者未完全填充的制动液体存储器27或者气泡)。例如,能够评估在填充和/或排空制动液体存储器27时的压力曲线、体积流量、持续时间和/或在确定的持续时间之后达到的压力。
辅助制动总成3的液压结构元件,即液压泵22、阀25、26、31、制动液体存储器27和其他结构元件(例如压力传感器),布置在辅助制动总成3的液压块30中,并且通过对液压块30进行钻孔对应于绘出的液压管路图地相互连接,这也能够被称为液压结构元件22、25、26、27的互连。将辅助制动总成3的制动液体存储器27布置在其液压块20中也能够被理解为将制动液体存储器27集成到辅助制动总成3中或者集成到其液压块30中。制动液体存储器27能够完全沉没在液压块30中,或者也能够部分地从液压块30中伸出。
辅助制动总成3的制动液体存储器27与形成助力-制动压力发生器24的液压泵22的吸入侧之间的连接(即在辅助制动总成3的液压块30中的钻孔)是短的,在大约1mm与5mm、6mm或者少于10mm之间,并且优选是直的,以便在制动液体存储器27与液压泵22之间实现低的流动阻力。

Claims (10)

1.用于在公共道路上自主行驶的地面车辆的电液式助力-车辆制动系统,该地面车辆具有行车制动总成(2)和辅助制动总成(3),至少一个液压的车轮制动器(4)连接到所述行车制动总成处,并且所述行车制动总成具有用于产生制动压力的制动压力发生器(10、15)和用于调节加载所述至少一个车轮制动器(4)的车轮制动压力的制动压力调节阀组件(13、14),所述辅助制动总成连接到所述行车制动总成(2)处,从而使得在所述行车制动总成(2)失灵时能够利用所述辅助制动总成(3)操纵所述至少一个车轮制动器(4),所述辅助制动总成(3)具有用于产生加载所述至少一个液压的车轮制动器(4)的制动压力的助力-制动压力发生器(24),其特征在于,所述辅助制动总成(3)具有制动液体存储器(27),所述制动液体存储器集成到所述辅助制动总成(3)中,并且所述辅助制动总成(3)的助力-制动压力发生器(24)连接到所述制动液体存储器处,从而使得所述辅助制动总成(3)的助力-制动压力发生器(24)能够从所述制动液体存储器(27)中抽吸制动液体,用以产生所述制动压力。
2.根据权利要求1所述的电液式助力-车辆制动系统,其特征在于,所述辅助制动总成(3)具有液压块(30),在所述液压块中布置有所述制动液体存储器(27)。
3.根据权利要求1或者2所述的的电液式助力-车辆制动系统,其特征在于,所述辅助制动总成(3)的助力-制动压力发生器(24)通过短的和/或直的管路连接到所述制动液体存储器(27)处。
4.根据权利要求1至3中任一项或者多项所述的电液式助力-车辆制动系统,其特征在于,所述制动液体存储器(27)是无压力的。
5.根据上述权利要求中任一项或者多项所述的电液式助力-车辆制动系统,其特征在于,所述辅助制动总成(3)具有活塞缸单元、用作制动液体存储器(27)的波纹膜盒存储器或者膜片式存储器。
6.根据上述权利要求中任一项或者多项所述的电液式助力-车辆制动系统,其特征在于,所述辅助制动总成(3)的助力-制动压力发生器(24)和/或制动液体存储器(27)连接到所述行车制动总成(2)的制动压力发生器(15)和/或制动液体储备容器(20)处。
7.根据上述权利要求中任一项或者多项所述的电液式助力-车辆制动系统,其特征在于,所述辅助制动总成(3)的助力-制动压力发生器(24)的吸入侧能够通过阀(25)与所述行车制动总成(2)的制动压力发生器(15)和/或制动液体储备容器(20)连接,和/或,所述辅助制动总成(3)的助力-制动压力发生器(24)的压力侧能够通过阀(26)与所述行车制动总成(2)的制动压力发生器(15)和/或制动液体储备容器(20)分离。
8.根据上述权利要求中任一项或者多项所述的电液式助力-车辆制动系统,其特征在于,所述辅助制动总成(3)具有填充和检查阀(31),所述辅助制动总成(3)的制动液体存储器(27)通过所述填充和检查阀连接到所述辅助制动总成(3)的助力-制动压力发生器(24)处和/或连接到所述行车制动总成(2)的制动压力发生器(10、15)处,从而使得所述辅助制动总成(3)的助力-制动压力发生器(24)和/或所述行车制动总成(2)的制动压力发生器(10、15)能够将制动液体输送到所述辅助制动总成(3)的制动液体存储器(27)中。
9.用于填充和/或排空辅助制动总成(3)的制动液体存储器(27)的方法,其特征在于,打开填充和检查阀(31),并且利用行车制动总成(2)的制动压力发生器(10、15)或者利用所述辅助制动总成(3)的助力-制动压力发生器(24)填充和/或排空所述辅助制动总成(3)的制动液体存储器(27)。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,评估利用所述行车制动总成(2)的制动压力发生器(10、15)或者利用所述辅助制动总成(3)的助力-制动压力发生器(24)对所述辅助制动总成(3)的制动液体存储器(27)进行的填充和/或排空。
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