CN110799393A - 用于液压操纵系统的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于液压操纵系统的装置，该液压操纵系统尤其是用于混合动力车辆或电动车辆的机动车辆制动器或用于离合器和/或至少一个挡位调节器，其中，在该装置中，以下部件组合在一起以形成一个主模块(MO)、尤其是布置在一个壳体中：至少一个压力供给装置(11)，该至少一个压力供给装置由电动驱动器(M)驱动并且呈活塞泵或双冲程活塞泵形式，以用于改变至少一个液压回路中的压力，其中，该驱动器(M)经由传动机构、尤其是梯形传动机构或循环球式传动机构来调节该活塞泵或双冲程活塞泵的活塞；以及包括至少一个电磁阀的阀设备(HCU)，该至少一个电磁阀用于单独地设置这些液压回路中的液压压力和/或用于将这些液压回路与该压力供给装置(11)和/或该活塞/缸单元(10)分离或相连接；液压端口(AL1‑4)，其用于该液压操纵系统的至少两个液压消耗器、尤其是车辆的车桥的车轮制动器(RB)；ECU(S‑ECU)，尤其是与用于BLDC马达的发动机控制电子器件、阀输出级和传感器一起，用于操控该至少一个电磁阀和该电动驱动器(M)，以便调节该液压操纵系统中的压力，其中，该主模块(MO)电气连接到或电气和液压连接到至少一个另外的系统部件或操纵单元(BE)，尤其是具有操纵踏板和/或中央计算机(M‑ECU)的电动或液压地工作的行程模拟器。

Description

用于液压操纵系统的装置
技术领域
本发明涉及一种用于尤其是机动车辆制动器或离合器的液压操纵系统的装置。
背景技术
鉴于汽车制造商(OEM)的许多新系统，组件尤其在马达或组件隔室中的安装由于受限的安装空间而带来了越来越大的问题。例如，在某些情况下，ABS组件(尤其是在前轮驱动和横向马达配置中)位于马达后面，其结果是在更换ABS组件的过程中必须拆下马达。
因此，需要OEM减小现有组件的尺寸或使得用于制动系统和离合器/挡位调节器的新组件尽可能紧凑。另外，存在右侧驾驶车辆和左侧驾驶车辆，这在制动组件的情况下带来的结果是所谓的封装应该是相同的。
许多组件具有电气功能和传感器，这通常需要多个插接器，这从安装方面来看尤其麻烦。
此外，关于碰撞安全性的要求不断提高，其结果是，系统在组件隔室内的安装长度应尽可能短而窄，尤其是在将这些系统紧固于隔板、并且相邻的组件或控制单元附接到所述安装单元的情况下。汽车制造商(OEM)的理想期望是，没有与驾驶员相关的组件要附接到隔板，这仅在无驾驶员的自动驾驶车辆的情况下是可行的，因为可以省略操纵装置(制动器、加速器踏板)。此外，越来越多地使用自动变速箱换挡器件(双离合器、自动式手动换挡器件)，使得在有驾驶员的车辆中可以省略离合器操纵装置，而制动器致动件和加速器踏板作为强制性装置而保留。
已知，在制动系统的情况下，有一种强烈的趋势是要从目前传统的所谓“3箱式解决方案”转变成集成的“1箱式解决方案”，在“3箱式解决方案”中，制动加力器、ABS/ESP组件和真空泵形成不同的结构单元，这些结构单元尤其也可以在空间上分开布置，在“1箱式解决方案”中，比如压力供给源、液压(阀)单元(HCU)、调节单元(ECU)和主缸等所有部件都集成在一个结构单元中。例如，DE 10 2012 213 216描述了一种所述类型的紧凑的“1箱式制动系统”。其中的主要特征是电动马达的轴线垂直于第一活塞-缸单元的纵向轴线。
在二十世纪八十年代中期，Teves以Mark 2生产了具有此特征的部分集成解决方案，但也作为变体，使得带有泵的电动马达的轴线被布置成平行于操纵轴线。值得注意的是，与所提出的发明不同的是，没有将马达和压力供给源以及ECU集成在一个壳体单元中。在此，带有泵的马达安装至并通过软管管线连接到由阀块(HCU)和缸-活塞单元构成的壳体。也尚未达成非常窄而短的结构单元的目的。
作为用于电动驱动马达的传感器，DE 10 2011 017 436描述了一种机动目标物的齿轮传动机构。在这种情况下，传感器元件布置在传感器模块中，该传感器模块通过插头连接件连接到系统电路板。另外，需要冗余踏板行程传感器以及用于监测制动液容器中的填充水平的传感器。
在DE 10 2012 213 216中描述的制动系统的情况下，由车辆驾驶员致动的第一缸-活塞设备、压力提供装置和阀设备都布置在同一壳体中，其中，压力提供装置的电动马达的轴线被布置成基本上垂直于第一缸-活塞设备的纵向轴线。通过这种解决方案，已经寻求实现一定程度的紧凑性，然而仍然可以进一步改进；DE 10 2012 213 216尤其被设计用于传统的真空加力器的圆形轮廓的空间边界条件，并且没有考虑车辆的总体封装优化。为了获得最佳封装，矩形结构形式比圆形轮廓更合适。同样，尤其针对不同安装情况的适应性还期盼一些东西，例如在马达室中尤其对于安装在隔板上的电动制动加力器以及具有集成ABS的电动制动加力器的安装(所谓的“前螺栓式”)。
趋向具有越来越安静的牵引操作的电动车辆或混合动力车辆的趋势正在不断增加。因此，布置在隔板上的集成式1箱式制动系统(其由于电动马达、传动机构、液压器件以及阀切换而产生噪音)也越来越引人注目，这是因为(尤其是在电动车辆和混合动力车辆的情况下)越来越听不到驱动马达的声音。因此，还需要一种用于电动车辆的制动系统的解决方案，以便使这些制动系统尽可能安静地操作，并且将产生噪音的部件不同地定位并尽可能地减小本体传播的声音的传输。
一些制造商，例如Apple、UBER或Google，正在研究无驾驶员的完全自主驾驶车辆，这些车辆在最终配置水平上趋于不再具有制动踏板。作为解决此问题的一种已知方法，存在EMB或楔式制动器。由于安全问题和高成本，过去并没有建立这些系统。高成本尤其是基于每个车轮制动器都需要电动马达和复杂的机电机构的事实。
对于新型制动系统的需求、尤其是对于越来越强大的电动驱动马达的需求可以概括如下：
-短而窄的结构形式
-安装液压管线(尤其是车轮制动器的制动管线)的良好的可触及性
-插接器(尤其是主线装置的插接器)的良好的可触及性，以及到达机动车辆配电箱(中央电气系统)的短的缆线长度
-不仅在最终组装过程中(具有真空)、而且在维修期间(通过踏板致动进行通流)都具有良好的通流能力
-从插接器到马达控制器的电力部分的电力线的短的线路径
-电力部分(输出级、MOSFET和驱动器)的良好的冷却和散热
-使得来自驱动器和电磁阀的本体传播的噪音传输到隔板的噪音降低
-使得THZ的孔、HCU的压力延迟短；
具体地针对纯电动车辆(电动车辆)以及未来的具有自主驾驶操作或无驾驶员驾驶操作的车辆，适用以下进一步的要求：
-绝对安静的操作，即，没有来自隔板上的组件的烦人的噪音，
-由于采用新的车辆平台概念，甚至具有比传统的乘用机动车辆更短的结构，
-尤其在发电机操作期间通过驱动马达进行的特定于车轮的或特定于车桥的制动干预，其中，牵引马达被定位在一个或2个车桥处或被直接定位在车轮处，
-通过系统冗余、信号传输和供电来提高安全性
-出于进一步缩短制动距离的目的，对调节准确度提出的新的要求。
由于车辆驱动概念的多样性、尤其是具有内燃机的车辆与纯电动车辆共存(内燃机、混合动力马达、纯电动车辆、无人驾驶车辆)，因此系统的模块化(即，相同零件/模块的使用)尤其在压力供给源中具有极其重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种装置，在该装置的情况下，用于车辆的液压操纵系统的主要部件的设计考虑了对在隔板上极其短的结构长度、静音运行、非常高的可靠性/系统可用性以及高调节准确度的要求，以尤其用于电动车辆、具有电动牵引马达(TM)的混合动力车辆以及自主驾驶运行的车辆或无人驾驶车辆。
本发明的目的通过具有专利权利要求1的特征的装置来实现的。
根据本发明的装置的特征尤其有利地在于，主要部件组合在一个模块(以下称为主模块)中，所述主要部件例如包括：压力供给装置，呈具有一个或两个工作腔室的活塞式泵或双冲程活塞式泵的形式、用于至少一个液压回路中的压力改变；其电动驱动器以及介于其间的传动机构尤其是循环球式传动机构或梯形主轴传动机构；还有阀设备，该阀设备具有至少一个电磁阀；用于液压操纵系统的至少两个液压消耗器的液压端口；以及用于操控电磁阀和电动驱动器的电气控制单元(ECU)，并且主模块电连接到至少一个其它系统部件、或者电连接且液压连接到至少一个其它系统部件(以下称为操纵模块或系统部件)，其中，该其它系统部件可以是具有操纵踏板和/或中央计算机的电动或液压地工作的行程模拟器。
因此，根据本发明的装置可以有利地用于纯压力供给、压力调节以及组件诊断，其中，
-要么不使用任何制动踏板，例如在自主驾驶车辆中，
-或者使用单纯地与该模块电联接的制动踏板或制动杆，如例如在线控制动式电动车辆中可以是的情况，
-或者使用与该模块液压联接和电联接的制动踏板或制动杆，
其中，在后两种变型方案中，也可以分别设置行程模拟器。
如果在主模块与带有例如制动踏板的操纵模块之间存在液压连接，则实现液压后备级，由此例如在主模块的马达发生故障时仍然可以通过制动踏板在至少一个车轮制动器中建立制动压力。根据设计变型方案、车辆类型(两轮车辆、乘用机动车辆，带有电动驱动马达的乘用机动车辆)以及安全要求，可以将操纵模块设计为单回路或双回路制动主缸(HZ或THZ)，并且在系统故障(后备级)的情况下，可以将液压体积导入一个或两个制动回路、或两个或四个车轮制动器，以便产生人为紧急制动功能。
另外，主模块还可以有利地经由冗余数据线、尤其是数据和/或控制总线连接到上级控制装置。
作为操纵装置的制动踏板同样可以布置在附加模块中，其中，行程模拟器也可以可选地布置在附加模块中。然后，根据操纵装置的设计，附加模块通过纯电连接或通过电/液压连接而连接到主模块。
根据本发明的主模块可以在车辆中单个或多个地设置。相应地，主模块可以选择性地在优选地一个车桥的两个车轮制动器或车辆的四个车轮制动器中执行压力调节。
在第一实施例中提出，主模块具有两个液压输出管线，通过这两个液压输出管线在两个单独的车轮制动器或两个液压回路中执行压力调节，例如制动加力和在回收期间的混合制动调节。
实施例1用于两轮车辆或在一个车桥上使用制动加力或混合制动的车辆，例如在具有大功率电动驱动马达的赛车运动中。如果在一个车桥处设置有电动驱动马达，通过其在发电机模式下进行回收，则需要混合制动。在这种情况下，由主模块来对回收进行调节，其中，调节操纵单元中的恒定的驾驶员感觉，即，操纵单元不受压力调节的影响并且脱耦。在这种情况下，操纵单元在正常运行下通过优选地布置在主模块中的常开电磁阀来脱耦。如果在操纵模块中需要电磁阀来实现其他功能(诊断、行程模拟器)(例如本申请人的PCT/EP2015/068693中所述)，则将常开电磁阀布置在操纵单元中也可能是有意义的。仅在主模块发生故障的情况下才打开该阀，并且可以借助于通过操纵单元建立的液压动力而在车轮制动器中建立制动压力。
在这种情况下，在用于2轮车辆的情况下ABS/ESP功能可以不受限制。在实施例1用于具有2个车桥的车辆的情况下，驾驶稳定性功能能通过压力调节仅受限地实现，例如车桥中的制动压力的理想分布取决于在减速和加速期间的重量转移。后一种功能完全适用于简单的车辆，例如城市车辆、新兴国家中的车辆重量小于1吨的便宜的车辆。
在另外的可能的第二实施例和第三实施例中，为了获得更大的动力性或冗余度，在车辆中布置了两个主模块，这些主模块各自具有压力供给单元、电磁阀和控制单元，其中，该系统具有两个带有4个液压消耗器(例如四个车轮制动器)的液压回路，并且每个主模块仅用于具有多个消耗器(例如两个车轮制动器)的一个液压回路的压力调节。
使用此系统，可以通过两个主模块对车轮制动器执行理想的调节，例如制动加力、混合制动、ABS/ESP以及驾驶员辅助功能(例如紧急制动功能、距离控制等)。在此，该系统类似于纯线控制动系统(EMB，楔式制动器)的性能特征。尤其在这个设计变型中，如本申请人的专利EP 1874602中所述，使用多路传输调节可能是有利的。为此，必须分别为主模块中的每个制动回路设置一个电磁切换阀。对于至少一个主模块而言，除了切换阀之外，还可以设置出口阀，如本申请人的PCT/EP2015/081402中所述。以这种方式，尤其可以满足对车辆前车桥的高动力性调节要求。可能有利的是，使用如PCT/EP2015/081403中所述的阀回路和控制装置，以便通过活塞利用进入压力控制实现安静的压力建立并且经由出口阀来降低压力。
另外，该系统具有与通常的2箱系统(电动加力器+ESP)类似的非常高的冗余度，这是因为其具有两个分别带有专用电子器件和电动马达的完全分开的主模块，这样在一个模块发生故障的情况下可以仍然使用2个车轮制动器。由此实现了足够的自主驾驶的安全性。
实施例2还具有操纵单元与主模块的液压连接。为此，在主模块中设置了常开电磁阀。因此，在系统发生故障的情况下，仍然会通过驾驶员的致动力而在制动回路中建立压力，并且除了已有的冗余度之外还通过2个主模块来另外提高系统的安全性。
在第三实施例中，通过M-ECU来纯电地实现控制，并且主模块优选地仅执行压力调整功能。行驶动力性调节于是在M-ECU中执行，其同样优选地具有冗余设计(例如四核)。在本实施例中，可以省略操纵单元。在本实施例中，可能有利的是，一方面是主模块之间的电连接以及另一方面是主模块与控制单元之间的电连接可以是冗余设计的，并且主模块可以冗余地连接到两个电压源，例如12V电池、48V或高电压的第二电压供电网、12V电池和第二电压网的DC/DC转换器。此外，优选地通过2条信号线冗余地执行主模块与控制单元之间的信号传输，其中该线可以是电缆或无线电传输。因此，为冗余度也可以有通过电缆的传输与无线电传输的组合。采用这些扩展的冗余度措施，第三实施例甚至对于自主驾驶或无驾驶员车辆也能充分具备冗余度和安全功能，并且在成本和可靠性方面优于具有四个分别用于一个车轮制动器(楔式制动器，EMB)的致动器的纯电动制动系统。
对于第三实施例而言，尤其是使用梯形主轴，如在主模块设计方案2中更详细地讨论的，是降低成本的另一种可能性。这是可能的，因为需要较低的功率，并且由于不存在结构空间限制而使该系统在主模块的压力供给源的活塞的设计方面具有自由度。因此，该系统可以被设计用于梯形主轴的低轴向力负载以及驱动马达的低扭矩，并且可以非常便宜地实施，使得2个模块的附加成本相对低。
在另外的变型中(实施例4至7)，仅设置一个主模块。主模块具有四个液压输出管线，其中，经由每个输出管线来执行四个车轮制动器中的一个车轮制动器的压力调节。在这种系统的情况下，主模块可以执行所有功能，例如制动加力、混合制动、ABS/ESP以及驾驶员辅助功能，并且相对于第二实施例和第三实施例具有成本优势，同时在性能方面仅有很少限制，并且因此被提供作为乘用机动车辆的系列应用的目标系统设计。作为压力供给源，在此有利地使用具有2个工作腔室的双冲程活塞式泵，以便产生液压冗余度。在图3中更详细地陈述了带有电动马达、主轴传动机构和活塞的压力供给装置的配置。此外，如图7所述，驱动马达的2×3相接触和冗余电源是有利的，以便于提高可用性。除了2×3相接触的冗余度之外，电子电路板、尤其是马达的B6桥的电流隔离设计也是有利的。这也适用于使用2×3相接触的其它实施例。
在第四实施例至第六实施例中，除了主模块之外，还设有操纵模块，其中，该操纵模块在第四实施例中具有与主模块之间的优选的冗余电连接以及一个或两个液压连接，但是在第五实施例和第六实施例中仅具有纯电的、优选地冗余的连接。在第四实施例中，设有优选地集成在主模块中的一个或两个常开阀。具有一个回路的操纵模块需要一个常开阀，而在具有两个液压回路的操纵模块的情况下需要两个常开阀(例如PCT/EP2015/068693)。通过液压连接，设有在主模块发生故障的情况下的后备级，因为在主模块发生故障的情况下，操纵模块将压力介质供应到至少一个制动回路、优选地两个制动回路，或者在至少一个制动回路中建立压力。为了增加冗余度，还可以在主模块与操纵模块之间设置两条液压管线，而不是一条液压管线。
在第五实施例中，在省略液压连接或操纵模块的情况下，迫切需要附加的安全措施，在第四实施例中也建议如此，这些附加的安全措施例如是主模块与两个车载网络的冗余连接、信号线的冗余度、2×3相形式的马达设计、用于液压冗余的系统配置，例如通过具有2个工作腔室的双冲程活塞式泵。
在第六实施例中，设置了两个电动马达和2个冗余压力供给源，其中，每个压力供给源分别向一个液压回路或2个车轮制动器提供压力。在这种情况下，压力供给源优选地被设计为带有梯形主轴的单活塞泵(参见图4，带有梯形主轴)。在此可以省略一定程度的冗余度(电动马达的2×3相接触)以及带有2个工作腔室的双冲程活塞式泵。在主模块的每个压力供给源可以并行且相互独立地向液压回路供应压力介质的情况下，该系统还可以实现更高的调节性能。在这种情况下，在实施例6中，具有与实施例2和实施例3类似的性能，即，每个马达操作一个液压回路或2个车轮制动器，因此也可以在(无出口阀的)多路传输方法中在一个制动回路中建立压力，而同时并行地使另一制动回路中的压力消散。这在高动力性的干预(例如在高摩擦系数下制动，特殊的ESP干预)的情况下尤其具有优势，并且在功率非常大的车辆的情况下会导致驾驶稳定并缩短制动距离。为了实现与第二实施例和第三实施例的类似的可靠性，该电子装置冗余地构成有用于每个马达的单独的驱动器、例如2×B6桥、电流隔离的电子电路板，并且主模块的电供给和信号传输同样具有冗余配置。
第七实施例旨在用于无驾驶员的车辆，由此不需要操纵模块，并且因此将其省略。
通过将根据本发明的装置分成多个模块，可以将主模块布置成远离马达室中的隔板，由此有利地由主模块产生的噪音较少进入乘员室，这种噪音是在ABS/ESP运行下由高动力性调节由于液压振动所产生的，以及由于压差而导致的电磁阀切换噪音。主模块实际上可以布置在马达室中的任何位置。
在车辆具有牵引马达的情况下，牵引马达同样可以用于制动辅助。为此目的，必须相应地操控所述牵引马达并且使部件的功能相互协调。因此，在主模块、上级控制器和牵引马达之间经由数据和/或控制总线进行电连接是必要的并且必须相应地提供的。
主模块可以水平和竖直地布置在马达室中。同样可以为了使噪音最小化的目的而设置相应的阻尼元件。
此外，主模块的插接器设计方案有利地在最小的箱体体积和良好的可触及性方面设计。这可以通过将插接器直接连接到主模块的电子电路板并且相对于电子电路板成90°角直立的形式来实现。此外，在上述实施例的可能的改进方案中，插接器安装在储存容器下方，并且尤其是可以平行于马达而水平地拉下。以这种方式，不会浪费在其它情况下安装插接器所需的结构空间。
此外，如以下更详细地讨论的那样，可以有利地将主模块设计成使得所有传感器和电磁阀的阀体都直接定位在ECU电路板上，电动马达的相接触部直接通向电子装置，并且可以很容易地安装电子装置。在此，电磁阀的线圈体连接至电路板，通过插入而使传感器评估元件与传感器目标保持一定距离地安装，并且将电动马达的引线框的3相(6相)接触部插到电路板上(例如Radsok接触部)，或者将相接触部焊接至电路板上的铜元件。
此外，主模块可以通过弯曲杆设计而展现出非常简单的安装以及径向力补偿，其中，弯曲杆优选地通过焊接连接而连接到旋转的主轴。主轴由金属性高强度材料制造，其优选地驱动由塑料构成的梯形主轴。梯形主轴尤其用于最大压力低的系统以及由多个主模块组成的系统。这尤其是在第一实施例、第二实施例、第三实施例和第六实施例的情况下是有利的，但也可以用于具有至少一个辅助制动并因此对体积预算或最大压力要求产生积极影响的大功率驱动马达的系统。梯形主轴也可以用于带有一个马达的系统中，如在第四实施例、第五实施例和第七实施例的情况下那样，其中在梯形主轴中使用了特殊材料或将主模块定位在周围环境温度低且带有主动空气供给的地方例如在车辆的前端区域中。尤其是在电动车辆的情况下，温度显著低于具有内燃发动机的车辆的温度，并且进一步促进了梯形主轴的使用。
作为梯形主轴的替代，可以使用滚珠丝杠传动机构(KGT)。滚珠丝杠传动机构的优点是具有相对高的效率以及相对高的轴向力负载能力，尤其是在总重量超过两吨的大型重型车辆的情况下。此外，滚珠丝杠传动机构简化了调节，这是因为系统具有较小的滞后性。也可以设想将梯形主轴组合在一个模块中，例如在前车桥处为KGT，在后车桥处为梯形主轴。
主模块的压力单元也可以被设计成使得其具有非常简单且便宜的扭矩支撑装置，并且使得可以很容易地通过很少的改动而从单冲程活塞式泵转换为双冲程活塞式泵。
此外，根据本发明的装置具有多种多样的使用可行性，并且模块可以容易地组合以用于不同的系统设计，使得可以用很少的部件来覆盖非常广泛的车辆类别。
附图说明
根据本发明的装置以及其在两轮或四轮车辆中的使用将在下面基于附图进行详细讨论。
附图示出：
图1a：示出了根据本发明的第一实施例，其具有带有两个液压消耗器的操纵系统，尤其是用于两轮车辆或具有车桥式混合制动装置(achsweisen Blending)无ABS/ESP的车辆，其中，主模块和附加模块经由电气数据和/或控制线路和液压管线而相互连接；
图1b：示出了可能的第二实施例，其具有针对非常高的调节需求和灵活定位的两个主模块、以及带有操纵装置的附加模块；
图1c：示出了可能的第三实施例，其没有踏板、具有用于线控制动式制动系统或无制动踏板的自主驾驶车辆的两个独立且冗余的主模块；
图2a：示出了第四实施例，其用于具有液压后备级的乘用机动车辆系列系统概念，其具有用于四个车轮制动器中的压力调节的主模块、并且具有带有操纵装置的附加模块，其中，主模块和附加模块经由电气数据和/或控制线路和液压管线而相互连接；
图2b：示出了第五实施例，其用于不具有对应于图2a的液压后备级的乘用机动车辆系列系统概念，但是其在主模块与附加模块之间没有液压连接；
图2c：示出了第六实施例，其用于不具有液压后备级的乘用机动车辆系列系统概念，其具有两个马达，其中，在主模块中布置了两个分别具有单独的电动驱动器和传动机构的压力供给装置；
图2d：示出了第七实施例，其用于无机械操纵模块的线控制动系统，其具有主模块，用于线控制动式制动系统或不具有用于向四个车轮制动器提供压力的制动踏板的自主驾驶车辆；
图3：是主模块的第一可能实施例的横截面图，该主模块具有马达、传感器，具有电磁线圈的电端子HCU和ECU、具有吸入阀的压力活塞；
图4：是主模块的第二可能实施例的横截面图，其中，在附图的上半部分展示了梯形主轴，并且在附图的下半部分展示了滚珠丝杠传动机构；
图5a示出了所有实施例的主模块中可能的阀回路；
图5b：示出了根据本发明的用于据图5a的主模块和阀回路的入口阀；
图6示出了第二实施例、第三实施例和第六实施例的优选的液压设计；
图7：示出了双冲程活塞式泵的配置，该双冲程活塞式泵具有用于两个工作腔室的压力调节的电磁阀，这两个工作腔室分别配设给一个制动回路。
具体实施方式
图1a示出了根据本发明的装置的第一可能实施例，该装置具有用于两个液压回路或制动回路BK1和BK2中的压力调节的主模块MO、并且具有带有操纵装置的附加模块MO1，其中，主模块MO和附加模块MO1经由电气数据和/或控制线路DS和液压管线HL相互连接。附加模块MO1可以具有操纵装置，例如在车辆的情况下为制动踏板、或在摩托车的情况下为制动杆。行程模拟器可以附加地布置在附加模块MO1中。如果在附加模块中又布置了活塞-缸单元，其活塞可通过操纵装置进行调节，就可以通过可选的液压连接来实现后备级，使得在主模块的一个部件发生故障的情况下仍然可以通过操纵装置在一个或两个制动回路BK1/BK2中建立制动压力。
行程传感器PS和/或物位传感器NG也可以布置在附加模块MO1中。在此，行程传感器PS检测操纵机构(例如呈制动踏板或制动杆的形式)的偏转，其中，其信号经由电气线路DS传输到控制装置S-ECU和M-ECU。
对于所有以下示例性实施例，阀设备HCU可以布置在模块的控制器S-ECU与带有压力供给装置DV的马达M之间。
对于附图中描述和展示的所有实施例而言，类似的基本上同样的情况是，除了控制器S-ECU之外，还可以设置附加的上级控制装置M-ECU。然而，上级控制功能也可以由设置在根据本发明的模块MO中的S-ECU共同执行，使得基本上也可以省去上级控制器。因此，图1a中展示的上级控制单元M-ECU也可以集成在主模块MO中或形成主模块。
在现代系统(例如马达控制器或传动控制器)以及还有ESP功能中，系统控制器S-ECU基本上执行比如I/O、计算、调节元件的操控以及诊断功能等所有功能。将来，将越来越多地使用域处理器或中央计算机M-ECU，在这种情况下，ECU布置在相应组件处或附近，并且尤其是仅执行操控功能和部分诊断功能。
模块MO通过支架DF固定在马达室中，该支架也可以具有阻尼特性。
因此，图1a中展示的系统可以用于向具有两个液压消耗器或制动回路的系统提供压力，并且还用于藉由牵引马达的主动制动系统的情况以及还用于两轮车辆(前轮制动器和后轮制动器)的情况和/或用于具有车桥式混合制动装置的系统和在一个车桥处制动加力/混合制动的系统(在一个车桥处具有驱动马达、并且在一个车桥的车轮制动器处具有液压制动加力和混合制动的赛车运动)、仅在车桥处具有不同制动力分布的无ESP/ABS功能的简易车辆。
操纵单元BE可以具有单回路主缸HZ或双回路串列主缸THZ、以及至少一个隔离阀TV1、TV2，以便选择性地产生或关闭主缸的工作腔室或操纵装置BE的双回路THZ的两个工作腔室与一个或两个制动回路BK1、BK2之间的液压连接。
图1b示出了与图1a中展示和描述的根据本发明的装置相似的装置，并且在这种情况下，设有两个主模块MO和MO'以用于增加动力性的目的，尤其是用于赛车运动。此外，设有具有操纵装置的附加模块MO1，其中，附加模块MO1通过电气数据和/或控制线路DS连接到上级控制器M-ECU、连接到牵引马达并且连接到主模块MO和MO'。在这种情况下，两个主模块可以通过多路传输器功能与经典的切换阀一起运行、还可以与出口阀一起运行，并且可以因此用作纯制动加力器或具有ABS和/或ESP功能的制动加力器。因此，可以将主模块MO设置为用于轮轴1的车轮制动器的压力调节，并且可以将主模块MO'设置为用于轮轴2的车轮制动器的压力调节。然而，同样可以通过主模块MO和MO'向车轮制动器对角式提供压力。通过附加模块MO1与主模块MO之间的液压连接HL，实现了或可以实现主模块MO的液压后备级。因此可以实现具有高动力性和调节准确度的车桥特定的或车轮特定的压力调节。采用这样的系统，相对于电制动器(EMB，楔式制动器)，可以用更少的部件和更低的成本来实现相同的功能。
图1c示出了根据本发明的装置，该装置具有两个主模块MO和MO'，用于线控制动式制动系统或不具有制动踏板但具有两个牵引马达TM1和TM2的自主驾驶车辆，其中，主模块MO经由连接管线AL1和AL2执行对车桥1的车轮制动器RB的压力调节，并且主模块MO'执行车桥2的车轮制动器中的压力调节。上级控制装置M-ECU控制车轮制动器RB和牵引马达TM1和TM2的制动功能。
在据图1b和图1c的装置的情况下，图5和图6所展示和描述的阀设计和液压回路是便利的。
图2a示出了根据本发明的装置，该装置具有用于四个车轮制动器RB中的压力调节的主模块MO、以及带有操纵装置的附加模块MO1，其中，主模块MO和附加模块MO1经由电气数据和/或控制线路DS和液压管线HL相互连接。如在前面的示例性实施例中所描述的，液压管线HL用作后备级。用于压力供给装置的主模块MO的马达M例如可以是六相马达，由此通过这两乘三个相提供了足够的冗余度。在电子系统发生故障的情况下，电动马达可能仍会产生一半扭矩，并且在系统被设计为160-200巴的情况下仍然可能达到80-100巴。由于80-100巴表示抱死的制动器，因此即使在一个马达发生故障的情况下也可以近乎实现完全制动减速。压力供给装置还可以具有双冲程活塞，该双冲程活塞通过其两个工作腔室同样在液压回路中提供双重冗余。通过主模块MO的压力供给装置，除了制动加力、混合制动和驾驶员辅助功能之外，还可以在车轮制动器中实现ABS和/或ESP功能。在电子系统的一部分发生故障的情况下，由于功率降低，使用剩余的三个相将不能实现完全的ABS性能。然而仍然可以有ESP中的至关安全的干预措施以及性能相对低的受限的ABS性能(例如导致ABS制动距离加长)。
附加模块MO1可以布置在车辆的隔板上，而主模块MO可以实际上任意地布置在马达室中，尤其出于减小噪音目的而远离隔板。由于液压振动是难以通过对机构的安装进行减震来抑制的，因为所述振动经由液体借助本体传播的声音而传递到制动踏板，因此这种布置在使噪音最小化的情景下非常有效。
图2b示出了据图2a的根据本发明的装置，但是在主模块MO与附加模块MO1之间没有液压连接。这个系统例如可以用于自主驾驶的乘用机动车辆的批量生产并且非常安静，其中，主模块MO经由其四个输出管线AL1-4连接到相应的车轮制动器RB。同样可以不将相应制动回路BK1或BK2配设给一个车桥1/2，而是分别配设给两个相对于彼此成对角线布置的车轮制动器。为了获得足够的冗余性和安全性，除了6相马达接触部(参见图2a)之外，在此还可以有冗余信号传输以及主模块MO到两个车载电压网络的冗余连接：(a)连接到12V，以及(b)连接到第二电压水平的DC/DC转换器。
图2c示出了根据本发明的装置，其中，在主模块MO中布置了两个分别具有单独的电动驱动器M和传动机构的压力供给装置。通过设有两个压力供给装置，实现了双重冗余。此外，通过两个马达，可以实现提高性能，参见图1c。在这个系统的情况下，可以便利地使用如图5和图6所展示和描述的阀回路。
图2d示出了根据本发明的装置，该装置具有主模块MO，其用于线控制动式制动系统或不具有用于向四个车轮制动器供应压力的制动踏板的自主驾驶车辆。在此，强制要求图2b中所陈述的冗余(2×3相，冗余信号传输和冗余电压源)以及具有两个工作腔室的双冲程活塞式泵。
图3示出了布置在主模块MO中的马达M、驱动器、压力供给装置DK、阀设备HCU以及控制和调节单元ECU及其主要部件的横截面图。
马达壳体16经由中间件32连接到第一壳体部分GH1，该中间件优选地由隔音材料构成，其中，可以通过突出部14b实现对中。马达壳体16和中间件14以及ECU壳体35例如以矩形的阴影线面来密封，所述面没有对其进行单独描述。四点接触轴承20被压入马达壳体16中，该四点接触轴承承受来自主轴25和转子22的在两个方向上的轴向力并使它们居中。转子22通过轴向固定器件29固定并且在定子区域中承载具有磁体20的常规的转子叠片19。
转子22此外在端侧连接至锥齿轮28，该锥齿轮驱动具有轴41和标靶物38的第二锥齿轮29。标靶物作用在传感器元件37上，该传感器元件评估转子的旋转。在此，传感器元件位于系统电路板PCB上，并且是特别便宜并抗干扰的。作为机械性解决方案的替代方案，可以实施一种未展示出的解决方案，在该解决方案中，转子不是连接到锥齿轮，而是连接到套筒，该套筒包括磁体，并且因此该套筒形成了用于对马达的旋转角度进行评估的标靶物38。在这种情况下，标靶物磁场可以通过将传感器元件相对应地布置在标靶物附近来检测(例如，通过与ECU插接连接)，或者可以通过磁通传导元件而传导到PCB上的远程传感器元件。
锥齿轮29安装在壳体40中，该壳体连接到马达壳体16。齿轮20以径向游隙SR安装在壳体中，以使得具有相对应的夹紧力的挠性驱动轴41不会产生任何齿游隙。在此，该轴安装在支承衬套41中，该支承衬套紧固在中间件14中。轴41例如通过具有抗转动装置的相应轮廓而共同旋转地连接到齿轮29。弯曲杆BS通过螺母23而紧固至转子22。所述弯曲杆例如通过焊接连接部30而共同旋转地连接到主轴25。主轴25作用在KGT螺母26上，该螺母通过例如螺纹27而共同旋转地连接到活塞11。在转子和主轴旋转期间，径向公差引起主轴跳动，这样相应地在活塞上产生高的横向力，这对于密封件DK的运行表面至关重要。弯曲杆BS的弯曲弹性将其减小到小的值。在静态主轴(未展示)和旋转螺母的情况下，也可以应用此原理。在这种情况下，活塞被设计为阶梯式活塞，并且在小冲程的情况下产生短的结构长度。如截面图所示，结构长度由KGT螺母的冲程H1+H2＝2×H1+L构成。由于这在与本申请人的DE 102008 063 772相对应的马达内，对于空心轴马达而言，由定子和轴承构成的实际马达结构长度没有达到该结构长度。冲程分量H1的间隙被用于绕组的与绕组线相连接的引线框31。如已经陈述的，另外还可以在此容纳马达感测器件28-29。
通过三个密封件Dk来对活塞进行密封，以便密封相对应的压力腔室，在此将不会对其进行任何更详细的讨论，中间件14和第一壳体部分(GH1)的为此最优的设计也不详细讨论。
带活塞的KGT螺母需要防旋转器件，该防旋转器件在此安装在端侧。具有四角形或多边形轮廓的相应部分33共同旋转地连接到GH1，并且支撑在滑动衬套34上，该滑动衬套共同旋转地连接到活塞。此滑动引导件由制动液的小的润滑作用而获益。活塞驱动器还可以被设计为具有静态主轴和旋转的KGT螺母。在GH1的一侧容纳了吸入阀SV1和SV2，它们通过相应端口连接到VB。如点划线所指示的，它们可以布置在管状元件的H2平面上。布置在相反侧的是GH2-HCU，如已经阐述的，其容纳MV以及其他具有压力传感器的阀。在此，在顶部和在底部处，可以清楚地看到GH1和GH2的非常短的连接孔。
连接到GH2的是ECU壳体，其容纳具有器件BE的PCB。在此还描述了引线框31到马达接触部KM的、到马达的短的电连接，在马达接触部附近在PCB上布置了插头1到BE的电接触部以用于马达控制。相应的功率损耗经由导热体从PCB消散到HCU的阀块56。ECU壳体35可以相对于马达平行且侧向地形成。采用这种布置，可以花费不多地实现考虑了许多需求的有利的紧凑的解决方案。
图4示出了主模块MO的横截面图，其中，在附图的上半部分展示了梯形主轴TS，并且在附图的下半部分展示了滚珠丝杠传动机构KGT。主模块具有活塞壳体53和马达壳体55。活塞壳体53和马达壳体55可以由金属或塑料制造。在工作腔室中的操作压力超过100巴的情况下，至少活塞壳体53不应再由塑料制造。外定子52和定子绕组51布置在马达壳体中。
活塞壳体53具有工作腔室A，该工作腔室由壳体53和活塞59界定，并且该工作腔室具有用于连接输出管线AL(未示出)的出口61。活塞59通过位于活塞壳体53中的密封件50密封、并且通过在罐形转子R上共同旋转地布置的主轴SP驱动。转子R通过轴承60可旋转地安装在马达壳体55中。
防旋转器件54防止活塞59绕其纵向轴线进行不期望的旋转。在这种情况下，主轴可以是梯形主轴TS(图的上半部分)，或者是滚珠丝杠传动机构KGT的一部分。主轴SP可以紧固于弯曲杆58，该弯曲杆共同旋转地连接到转子R，由此在存在可能的偏心度的情况下实现补偿。
在控制器S-ECU中设有用于马达和电连接部57的旋转编码器56。
如果不存在过高的运行压力，则活塞壳体53和活塞59都可以由塑料制造。马达壳体55同样可以由塑料制造。在另一个可能的实施例中，定子52也可以由塑料制造。
还可能的是，转子R或转子R的部分也可以由塑料制造，其中，将具有磁通传导件的磁体插入到塑料中或被塑料包围。
图5a示出了从WO 2016/146223已知的具有低流动阻力的切换阀的阀回路，其对于多路传输运行而言是重要的，其中，切换阀被布置为使得它们由于车轮制动器中的压力而自动打开。在此，液压介质从制动回路或压力产生器单元经由电枢空间朝阀座流向轮缸。如果出现故障，则车轮压力打开切换阀。然而，磁力还必须对抗130巴实现关闭，然而这在阀最终位置中的电枢气隙小的情况下才实现。因此，切换阀SV的复位弹簧仅需要稍微加强，以便使切换阀在存在相应大体积流量的情况下不会“突然关闭”。由于传统的入口阀必须对抗最高达220巴而关闭(在图5a的情况下为130巴)，可以在不改变磁体尺寸的情况下扩大阀座面积，这导致背压或流动阻力更低并且有利于MUX运行。因此，图1e所展示的阀回路对于根据本发明的制动设备是有利的。
图5b示出了根据本发明的入口阀EV的可能的实施例、以及与制动回路BK和压力供给源DV以及车轮制动器RBi的连接。
入口阀EV具有磁体电枢MA、磁性主体MGK以及励磁线圈ES。如果电磁阀EV通电，则磁力MK使电枢MA从位置SA0移过差动行程SA至位置SA2。磁体电枢MA使柱塞
Figure BDA0002340995800000171
移动相同的行程，从而使柱塞
Figure BDA0002340995800000172
靠在阀座VS上并且关闭电磁阀的出口Ea。在此位置处，电枢MA仍然具有到磁性主体MKG的剩余气隙S0，该气隙被设置为使得当对阀EV的励磁线圈ES的通电停止时，由于铁回路的再磁化损失而不会使电枢MA附着于磁体壳体MGK。当切断阀电流时，复位弹簧RF将电枢MA移回到初始位置。在此，在小气隙的情况下，即随着行程的增加，磁力FM以非线性的方式增加。复位弹簧FRF的尺寸设定成使得在初始位置SA0磁力FM大于弹簧力，以便确保使所述阀可靠地关闭。弹簧力随着行程SA增加而增加，并且在最终位置SA2同样低于磁力FM。优选地使用线性弹簧，以便在最终位置、在存在给定电流的情况下，使得磁力FM显著高于复位力而使得阀可以以低电流保持，并且即使在车轮制动器与压力供给源之间存在大的压差时也确保可靠的关闭。即使在存在大压差的情况下也确保了保持作用，这是因为在关闭的阀位置，磁力以非线性方式大大增加。然而，还必须将复位弹簧的尺寸设定成使得可以确保其作为常开阀的功能，并且该阀始终可靠地打开。
阀的输出端Ea连接到车轮制动器RBi(RB1-RB4)，输入端Ei连接到制动回路BKi或压力供给器单元DV(20)。通过这种连接，入口阀EV既可以被复位弹簧RF和车轮制动器中的压力二者打开，这极其重要，尤其是在制动系统发生故障或失效的情况下(例如阀处的电压失效的情况下)。此外，在制动回路中存在高压、而车轮制动器中存在低压的情况下，也只有入口Ei与出口Ea之间的压差作用在柱塞
Figure BDA0002340995800000173
上。在压力建立期间，阀处的压差相对低，但是在弹簧配置RF中必须考虑压差，以便在将体积从压力供给源DV输送到车轮制动器中时，压差不会导致在压力建立期间将阀推至关闭。大开口截面
Figure BDA0002340995800000174
或低流量损失的阀会降低这种影响。
上述的大开口截面的阀因为调节准确度非常高而尤其可以用于具有压力体积控制或时间控制的、进入压力与车轮制动器中的实际压力之间的压差小的压力建立的情况。这进而具有的优点是，尤其是在快速压力建立(TTL)期间，仅产生低的流量损失，并且驱动马达仅需要小的功率就可以在极短的时间(TTL＝150ms)内快速建立压力。
此外，由于有利地设计的入口阀的低流量损失，可以经由入口阀快速进行压力消散。可以通过相应的对压力供给器单元20的活塞运动的控制来执行经由入口阀EV的精确消散压力。可选地，也可以利用上述阀回路、或利用通过制动回路中的出口阀AV进行压力消散控制来实施已知的MUX方法，尤其是针对具有低体积预算的消耗器，例如后车桥的车轮制动器。换言之，也可以有一种组合，由此仅在两个车轮制动器(例如前车桥)中将MUX方法与新型阀回路配置结合使用，并且在另外两个车轮制动器中常规地执行压力消散。这将意味着设有两个带有入口阀和出口阀(SV1，SV2+AV)的车轮制动器/致动器，以及两个仅带有入口阀或切换阀SV3、SV4的车轮制动器/致动器。在这种情况下，仅前车桥的车轮制动器可以配备有据图1a和图1b的根据本发明的新型阀回路，并且在后车桥处使用标准回路配置/标准阀。
图6示出了具有根据本发明的装置的制动系统，其由两个主模块MO和MO'以及具有操纵单元BE和制动踏板的另一个单独模块MO1构成。
模块MO1中的所述操纵单元BE可以例如液压地作用并且连接到模块MO，或者可以是电制动踏板或启停开关。主模块MO包括马达M、控制单元S-ECU以及由缸和活塞1构成的压力产生单元DE，该活塞1藉由马达M在该缸中移动。活塞1通过主轴S而被驱动，并且与缸一起界定工作腔室3，该工作腔室经由吸入阀SV连接到储存容器R。工作腔室3还经由模块MO的输出管线AL连接到第一制动回路BK1，两个车轮制动器RB1和RB2通过介于其间的切换阀SV1和SV2连接到该第一制动回路。在此，车轮制动器RB2中的压力建立和压力消散是分别经由打开的切换阀SV1或SV2执行的或在两个切换阀均打开的条件下同时执行的。在此，通过前进冲程或回程来控制压力产生器单元MO的活塞1。当切换阀SV1关闭时，车轮制动器中的压力得以保持。如果在车轮制动器RB1的情况下不存在出口阀AV，则通过活塞的前进冲程和回程而借助于其打开的切换阀SV1来执行车轮制动器中的压力建立和压力消散。
车轮制动器RB1中的压力消散可以选择性地经由出口阀AV朝向储存容器R进行、或者经由切换阀SV1到活塞-缸单元的工作腔室3中进行。为了受控的压力消散，出口阀还可以采用时钟运行(打开/关闭)或脉宽调制(即，快速计时或打开和关闭)、尤其是通过被设计用于脉宽调制的共同的出口阀(AV)来进行运行，其中，压力传感器DR用于在压力消散期间控制出口阀的计时。RB2中的压力消散也可以是经由出口阀AV在切换阀SV1和SV2打开的情况下进行的压力消散，其中，同样可以通过利用压力传感器对出口阀进行计时来实现受控的压力消散。在此，活塞-缸单元MO的活塞优选地是静止的。活塞也可以在压力消散期间运动并且由于正被补充的体积而额外地用于控制压力消散和联合地控制压力消散。在这种情况下，两个车轮制动器RB1和RB2中的压力同时消散。不言而喻，也可以为车轮制动器RB2设置相应的未示出的出口阀。如果设有出口阀，则可以在RB2中同时建立压力，而在RB1中同时消散压力。如果在RB2的情况下设有出口阀，则可以在制动回路BK I或BK II的任何车轮制动器中同时建立压力，并且在另一个车轮制动器BK I或BK II中同时消散压力。出口阀的使用尤其是在制动回路为明确分布的情况下(前车桥为BK I，后车桥为BK II)是有利的，以便减轻MUX运行中的压力调节动态中的马达负载。可替代地，也可以在其他车轮制动器(例如RB1和RB3)处设置出口阀。这例如在对角线制动力分配的情况下，RB1和RB3为前车桥的车轮制动器时是有意义的。
在主模块MO中，还布置有传感器6、7和8，以用于确定马达的旋转角度α、马达电流i以及温度T。可以通过压力传感器DR来确定制动回路BK1中的压力。
通过传感器，可以改进调节，并且可以仅通过活塞的位置调节和马达的电流调节来执行压力调整。为此目的，温度传感器用于使扭矩常数kt匹配于运行温度。在这个系统中，压力传感器主要用于对目标压力的校正和精细调节，其中，通过电流和位置、根据压力-体积特性曲线的评估，可以实现非常快速的先导控制，并且主要用于高动态压力变化。通过对滞后性进行更确切的建模，还可以完全省略压力传感器，或者仅将制动回路BK I或BK II之一中的一个压力传感器用于校正目的。为了进行校正，打开旁通阀BV1、BV2，以便可以使用压力传感器对相应的压力调节单元进行校正。如果在一个制动回路BK I中使用一个或多个出口阀，则压力传感器应便利地布置在BK I中，以使其可供用于对在制动回路BK I中的压力消散调节计时。
主模块MO的电压源优选地具有冗余配置，这是因为主模块首先直接连接到12V电池的端子、并且其次通过DC/DC转换器连接到第二电源。数据线DS1和DS2也具有冗余配置，并且连接到车载网络的中央控制单元Z-ECU。
第二主模块MO'实际上具有与第一主模块MO相同的设计，并且通过其液压输出管线AL连接到第二制动回路BK2，经由该第二制动回路而在车轮制动器RB3和RB4中进行压力建立和压力消散。与第一主模块MO的唯一区别在于，通过48V电池和DC/DC转换器来实现电压源，由此实现更大的冗余度。同样可以为第二制动回路BK2设置压力传感器DR。
如果一个单元(MO)或MO2发生故障，由于连接管线VL中的旁通阀BV 1和BV 2打开、并且制动回路BK I和BK II相互连接，于是所有车轮制动器都可以通过剩余的压力供给器单元MO2而以MUX运行来运行。由于然后只有一个马达可用，因此限制了ABS/ESP调节运行中的最大动力。在此，出口阀尤其在调节运行期间是有帮助的，其中，在一个或两个车轮制动器(RB1/RB2或RB1/RB3)处、尤其是在前车桥车轮制动器处设有至少一个出口阀。为了防止无缺陷马达的体积挤压或活塞位移，驱动器MO和MO'被设计成具有自锁机构，尤其是自锁式梯形主轴F。可替代地，其可以使用在在其他情况下必须连接在非自锁式压力供给器装置(图6中未展示)上游的截止阀上。
还可以便利地利用旁通回路，使得这些单个车轮制动器(例如前车桥BK I的车轮制动器)中的压力建立是通过两个压力供给器单元藉由打开旁通管线而联合实现的，视在一个车桥(例如BK II)处是否有电动马达(50-200kW)的大功率电动驱动马达可供用于在至少一个车桥处进行制动而定。因此，可以减小模块MO/MO1的马达的尺寸，并且就功率而言，仅需要针对ABS/ESP调节功能进行设计。
为了确定模块MO和MO'的压力调节器DE和DE'的尺寸，还提供以下可能性：
DE：针对大约200巴的高压确定尺寸，其中，容积为DE'容积的50％
DE'：大约是DE压力的50％，即大约100巴，容积为100％
因此，DE和DE'具有相同的功率。DE活塞的尺寸可以确定为DE'活塞的活塞面积的50％，由此仅需要DE'的轴向力的50％。因此，两个马达M具有相同的扭矩。
在后备级(RFE)中在DE失效时，DE'以50％的压力(该压力是足够的)起作用，而DE以100％的压力和较小的容积起作用，并且需要利用其中SV在回程期间关闭的相应的阀回路而通过用于吸入的回程以及用于更多体积的前进冲程来补充DE。
此外，通过补充(即，活塞的回缩)，可以借助于打开ZEA阀而通过打开旁通阀BV1/BV2或旁通阀BV1和BV1来吸入更多体积，并且因此可以减少压力腔室的体积预算。因此，此外可以产生活塞3的端面上的小横截面，由此进而可以减小马达M上的扭矩需求。这对成本具有重大影响。由于压力产生器单元没有布置在隔板上、并且长度不受结构空间的限制(例如碰撞要求)，因此压力产生器单元的工作腔室可以呈横截面面积小的长形设计，即，横截面面积有利地减小30％-50％，并且工作腔室3的长度增加相同的长度。以这种方式，可以进一步减小马达M和主轴传动机构F的扭矩和成本。因此，可以利用物理效应、由此可以通过相对高的马达转速来补偿相对低的马达扭矩，并且因此不会导致驱动单元的功率降低。由于在远离隔板的布置中比在隔板处更容易抑制由于较高转速而引起的致动噪音，因此该参数可以有利地用于降低驱动单元的成本，即，在长形实施例中，驱动单元MO和MO'可以被设计为具有相同的功率、同时显著更为便宜。此外，与已知的2箱式制动系统相比，在ABS/ESP单元发生故障的情况下，模块MO或MO'可以在发生故障的情况下通过使用旁路管线VL而在所有车轮制动器处执行制动加力和调节功能ABS/ESP。
连接管线VL具有一个切换阀BV1和可选的2个旁通阀BV1、BV2以及一个排出阀ZEA，其中，通过打开一个或两个旁通阀，在两个制动回路BK I和BK II之间产生液压连接。旁通阀具有成本优势和低节流阻力，但是对尤其是在调节运行期间的密闭性提出了很高的要求，多个旁通阀BV1和BV2允许进行可靠的密闭性测试并且另外允许在系统中具有更多自由度。旁通阀优选地被设计为是常闭电磁阀。然而，为此目的，为了两个制动回路的紧急运行，必须通过压力供给器单元来确保这些阀即使在压力供给源失效的情况下也仍然供有电流，即，旁通阀有利地由压力供给源MO和MO1的S-ECU操作。
具有两个阀(BV1和BV2)的旁通回路在经由中央出口阀(ZEA)从储存容器中吸入液体的情况下有利于补充其中一个制动回路，尤其是有利于进一步提高压力。可替代地，也可以在同时关闭阀SV的情况下通过DE的活塞的回程而通过经由吸入阀从R或R'吸入体积来实现补充。在前进冲程期间，所述体积随后可用于制动回路BK I和BK II。
旁通阀回路分别由一个旁通电磁阀BV1和BV2以及通到储存容器的中央ZEA电磁阀构成。这通过将相应的体积排放到储存容器中并从储存容器中吸出用于补充来使用。
所述EA电磁阀的横截面可以具有大尺寸(尤其是>5mm2)，这是快速吸入所需要的。所述阀被打开以用于上述功能或用于诊断。如已经提及的，暂时打开旁路电磁阀。在这种情况下，通过压力或马达电流与活塞冲程的已知关联关系来检测可能的泄漏。以已知方式，MUX系统在存储器中具有压力-体积特性曲线。
操纵单元BE可选地经由液压管线HL1和HL2液压连接到这两个制动回路BK1和BK2，其中，可切换的截止阀TV1和TV2布置在液压管线HL1和HL2中。所述截止阀优选地是常开的，使得在故障的情况下，在DE和锁止驱动器发生故障的情况下，阀TV1和TV2打开，并且通过制动踏板以及操纵单元BE的活塞-缸单元可以在制动回路BK1和BK2中建立液压压力，由此实现后备级。在正常运行期间，阀TV1和TV2关闭，并且因此操纵单元BE与制动回路BK1和BK2解除联接。
经由打开的阀BV1，例如通过第二主模块MO'的压力产生单元DE，可以在车轮制动器RB1和RB2中执行压力改变。相反，当阀BV1打开时，也可以通过第一主模块的压力产生单元DE来执行制动回路BK2中的压力改变。
通过压力产生装置，可以时间上错开地和/或同时地执行车轮制动器RB1-4中的压力改变，这通常也被称为多路传输运行MUX。辅助地，可以设置一个或多个出口阀AV。
与带有滚珠丝杠传动机构的系统相比，在带有梯形主轴的压力供给源的配置中，可以在压力供给源的输出端处省去隔离阀(未示出)，这是因为由于自锁而在隔离阀TV1(TV2)打开的后备级中，未调节活塞，并且踏板操纵在车轮制动器中产生制动力。因此，梯形主轴解决方案对于多路传输运行具有特殊优势，因为不会出现节流损失。
可替代地，可以省略主模块的压力供给源与车轮制动器之间的切换阀SV1-4，省略车轮特定的调节，即，ABS/ESP调节不是该功能的一部分。
为了在压力调节中获得更大的动态，可以例如为前车桥或一个制动回路设置如上所述的出口阀AV，这尤其对于缩短制动距离的目的在紧急情况下(高μ制动，即，在沥青上制动)是有利的。
可以通过位置α、电流i和温度T来实现活塞运动的调节。压力传感器DR仅用于匹配或校正目的。原则上只需要一个压力传感器DR，这是因为制动回路BK1和BK2可以通过阀BV1(常闭)相互连接。
在一个压力供给单元DE发生故障的情况下，另一主模块的压力供给单元DE可以在紧急运行中经由打开的连接阀BV1而在两个制动回路中都执行压力改变。如果压力供给单元DE的主轴驱动器是自锁式设计的，则不调节故障的压力供给单元DE的活塞。如果使用滚珠丝杠传动机构，则为此功能而在DE与切换阀SV/隔离阀SV之间的另一个制动回路的输入管线上游需要附加隔离阀。
如果未使用自锁式滚珠丝杠传动机构，则可以通过马达M中的所产生或切换的短路来产生自锁。
由于温度引起的梯形主轴的滞后性，在不同温度下会出现不同的压力-体积/行程关联关系。通过对温度进行测量，有利的是为校准的目的仅需要测量范围最高达80巴的压力传感器。
为了获得压力变化的更高的动力性，可以将闭合的制动回路中的动力性要求较高的主模块MO(即，无AV)连接到例如48V电池或连接到DC/DC转换器的48V输出端。
图7示出了具有压力供给单元DE的制动装置，该压力供给单元的活塞1由马达M调节，其中，活塞1将两个工作腔室3a和3b相互密封地隔开，其中，每个工作腔室经由液压管线H3、H4连接到一个制动回路BK1和BK2。通过附加切换阀PD1和PD2，工作腔室可以选择性地连接到储存容器5。通过在两个方向上的活塞控制以及PD1/PD2阀的打开/关闭来实现压力建立和压力消散。通过连接阀BV，制动回路BK1和BK2可以相互液压连接。另外，阀VKF可以连接在压力供给器单元上游。因此，有可能在双冲程活塞的两个冲程方向上(前进冲程和回程)建立和消散两个制动回路BK I和BK II中的压力。这种冗余尤其是在3级到5级自主驾驶运行的车辆中是必需的，在这种情况下，不仅马达必须冗余地设计，例如具有2×3相连接，即，在一个3相连接故障的情况下以一半的扭矩运行，而且液压器件也必须是冗余的，尤其是两个工作腔室，即，两个制动回路可能仅以双冲程活塞的一个腔室来运行。主模块通过12V和/或48V车载网络供电。通过相应的DC/DC转换器另外实现了冗余能量源。马达M的励磁线圈通过冗余馈线EL1和EL2进行连接。

Claims (44)

1.一种用于液压操纵系统的装置，所述液压操纵系统尤其是用于混合动力车辆或电动车辆的机动车辆制动器的液压操纵系统或者用于离合器和/或至少一个挡位调节器，其中，在所述装置中，以下部件组合在一起形成主模块(MO)，尤其是布置在一个壳体中：
-至少一个压力供给装置(11)，该至少一个压力供给装置由电动驱动器(M)驱动并且呈活塞式泵或双冲程活塞式泵的形式，用于改变至少一个液压回路中的压力，其中，所述驱动器(M)经由传动机构、尤其是梯形传动机构或循环球式传动机构来调节所述活塞式泵或双冲程活塞式泵的活塞，以及
-具有至少一个电磁阀的阀设备(HCU)，所述电磁阀用于单独设定所述液压回路中的液压压力和/或用于使所述液压回路与所述压力供给装置(11)和/或活塞-缸单元(10)分离或连接，
-液压端口(AL1-4)，用于所述液压操纵系统的至少两个液压消耗器、尤其是用于车辆的车桥的车轮制动器(RB)，
-ECU(S-ECU)，尤其是与用于BLDC马达的马达控制电子器件、阀输出级和传感器一起，用于操控所述至少一个电磁阀和所述电动驱动器(M)，以便调节所述液压操纵系统中的压力，
其中，所述主模块(MO)电气连接到或电气和液压连接到至少一个另外的系统部件或操纵单元(BE)，尤其是具有操纵踏板和/或中央计算机(M-ECU)的电动或液压地工作的行程模拟器。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，活塞-缸单元是另一个系统部件的构成部分并且布置在另一个单独模块(MO1)中，尤其是布置在操纵模块(BE)中，所述单独模块尤其在空间上与所述主模块(MO)分开布置，并且所述活塞-缸单元的至少一个活塞能通过操纵装置、尤其是制动踏板进行调节，其中，所述活塞-缸单元经由至少一个、尤其是刚性或挠性的液压管线(HL)连接到所述主模块(MO)，尤其是连接到输出管线(AL)、液压回路和/或所述阀设备。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述操纵单元(BE)具有单回路的主缸(HZ)或双回路的串列主缸(THZ)，并且具有至少一个隔离阀(TV1，TV2)，以便选择性地产生或关闭所述主缸的工作腔室或所述操纵装置(BE)的双回路THZ的两个工作腔室与一个或两个制动回路(BK1，BK2)之间的液压连接。
4.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，在正常运行期间通过常开阀关闭所述液压管线(HL)，和/或在紧急情况下(后备级)，能够通过所述操纵装置经由所述液压管线(HL)将压力传送到液压回路(BKi)中或用于调节车轮制动器(RB)、离合器、或挡位调节器。
5.如权利要求2至4中任一项所述的装置，其特征在于，另外，在一方面是上级控制装置(M-ECU)和/或至少一个牵引马达(TM)与另一方面是所述主模块(MO)和/或所述另一个模块(MO1)之间存在电连接。
6.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，在另一个模块(MO2)之中或之上，布置了电子踏板或杆，能够通过电驱动器或致动器在所述电子踏板或杆上施加力并且确定施加在所述电子踏板上的力，并且能够经由传输路径、尤其是呈电连接线或无线电传输的形式的传输路径、尤其是在所述主模块与所述另一个模块(MO2)之间传输控制信号。
7.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述主模块(MO)具有两个液压输出管线(AL1，AL2)，经由这些液压输出管线在尤其是两轮车辆的两个分开的车轮制动器或两个液压回路中执行压力调节。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，经由这些输出管线(AL1，AL2)执行用于制动加力的压力调节，和/或在混合制动调节时在通过至少一个以发电机模式运行的电动马达进行回收的情况下，经由这些输出管线(AL1，AL2)辅助地执行制动作用。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，由所述主模块的ECU执行所述回收和所述混合制动调节。
10.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有多于一个的主模块(MO)，尤其设有两个主模块(MO，MO')以便增加动力性或冗余度，其中，每个主模块(MO，MO')分别具有压力供给单元、电磁阀以及ECU。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，每个主模块(MO，MO')用于一个液压回路或两个液压回路或制动回路中的压力调节，其中，分别在每个液压回路中布置有至少一个消耗器、优选地两个消耗器，尤其是车轮制动器。
12.如权利要求10或11所述的装置，其特征在于，这些主模块(MO，MO')用于制动加力、混合制动、ABS/ESP和驾驶员辅助功能的压力调节。
13.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在两个或更多个消耗器的情况下，至少一个主模块以多路传输运行同时和/或时间上错开地执行压力调节。
14.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，除了主模块(MO)的切换阀之外，尤其在所述主模块中还设有至少一个出口阀，通过所述至少一个出口阀能够在至少一个消耗器，尤其车轮制动器、离合器或挡位调节器中进行压力消散。
15.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，由上级控制装置(M-ECU)执行所述装置的控制，并且所述至少一个主模块(MO)仅执行压力调整功能，其中，在所述上级控制装置(M-ECU)中计算并执行行驶动力调节。
16.如权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置只有一个主模块(MO)，该主模块分别具有四个液压的输出管线(AL1-4)，并且经由每个输出管线在四个车轮制动器之一中执行压力调节，其中，所述主模块(MO)承担或执行制动加力、混合制动、ABS/ESP和/或驾驶员辅助的功能。
17.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述ECU、尤其是其至少一个电路板布置在所述压力供给装置旁边，尤其是与其平行，其中，尤其是呈至少一个马达传感器、至少一个阀体以及相接触件的形式的至少一个电气部件直接布置在所述至少一个电路板上和/或经由紧固于ECU或紧固于其一个电路板的电接触件而与ECU电连接。
18.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，设有弯曲杆(BS)，主轴(25)经由所述弯曲杆连接到所述驱动器的转子(22)。
19.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述弯曲杆(BS)在所述主轴(25)内在轴向方向上延伸，并且通过其一端紧固于罐形的所述转子(22)的底壁，并且通过其另一端紧固于尤其所述主轴的端部。
20.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述压力供给器装置具有带有主轴传动机构的电动马达(M)，可选地具有滚珠丝杠传动机构(双冲程活塞式泵或活塞式冲程泵)或梯形主轴传动机构(活塞式冲程泵)。
21.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，由主轴驱动的螺母(26)共同旋转地连接到压力供给器装置的活塞(11)。
22.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述主轴传动机构自锁地构成，尤其构成为梯形主轴的形式。
23.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，布置在所述输出管线(AL)与所述主模块(MO)的压力供给装置之间的电磁阀具有低流动阻力，尤其通过车轮制动器中的高压力与所述压力供给器单元或输出管线(AL)中的压力之间的压差而自动打开。
24.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在仅存在一个或两个主模块(MO，MO')的情况下，所述一个或两个主模块通过两个单独的电路冗余地馈电，尤其是直接由电池和再经由DC/DC转换器馈电，或者通过两个电压不同的电池来执行冗余的能量馈送。
25.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，各个部件之间的信号传输、尤其是所述主模块(MO，MO')与所述操纵模块(MO1)以及如果存在的话上级控制装置(M-ECU)之间的信号传输冗余地构成。
26.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，转动锁止机构(33)防止所述活塞(11)绕其纵向轴线旋转。
27.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述主模块(MO)的壳体由塑料制造。
28.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，活塞壳体(53)、马达壳体(55)和/或转子(R)由塑料制造。
29.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，连接元件、尤其是用于连接到车辆的车载网络的插接器(1)侧向地安装在所述控制单元(ECU)傍边或安装在所述控制单元的端侧、尤其是部分地安装在所述控制单元ECU的凸出部和/或储存容器(VB)的下方。
30.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述连接元件、尤其是所述插接器(1)在水平插入方向上插入或能够插入所述控制单元(ECU)中，和/或是具有尤其是直角的电缆出口的插接器，其中，尤其所述插入方向被选择或设置成指向车辆外侧而不是车辆中心。
31.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述驱动器的马达具有2×3相，并且所述压力供给装置的活塞-缸单元具有带有两个工作腔室的双冲程活塞，其中，在每个工作腔室上分别连接一个制动回路，并且因此实现电气和液压冗余。
32.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，为两个液压回路设置压力传感器(DR)，其中，所述液压回路能通过阀进行液压连接。
33.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，设置两个主模块(MO，MO')和一个单独模块(MO1)，其中，每个主模块(MO)分别经由其一个液压输出管线(AL)连接到制动回路(BK1，BK2)。
34.如权利要求33所述的装置，其特征在于，所述制动回路(BK1，BK2)能够通过连接管线(VL)选择性地相互连接，能够通过至少一个连接阀(BV1，BV2)关断所述连接管线。
35.如权利要求33或34所述的装置，其特征在于，所述单独模块(MO1)的操纵单元(BE)能够经由至少一个液压管线(HL1，HL2)连接到一个或两个制动回路(BK1，BK2)，其中，能够通过尤其是常开的阀(TV1，TV2)关断所述液压管线(HL1，HL2)。
36.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在考虑活塞体积特性曲线或活塞体积特性曲线族的情况下，通过测量马达电流和马达角度来执行对活塞位置的调节，其中，使用压力传感器(DR)进行(调节级联压力-行程-电流的外部调节回路的)校正或精细调节。
37.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述压力供给单元(DE)具有带有双冲程活塞的活塞-缸单元，所述双冲程活塞使两个工作腔室(3a，3b)相互分开，并且每个工作腔室分别连接到一个液压回路或液压输出管线(H3，H4，BK1，BK2)。
38.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述压力供给单元(DE)的一个或两个工作腔室(3a，3b)能够通过可切换的阀(PD1，PD2)连接到储存容器(5，R)。
39.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，当关闭所述连接阀(BV，BV1，BV2)时，能够在制动回路BK1和BK2中执行分开的压力改变，尤其是，在一个制动回路中执行压力消散，并且在另一个制动回路中执行同时的或时间上错开的压力建立。
40.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，分别通过3相或2×3相来执行所述马达(M)的励磁线圈的接触，其中，单独的桥接电路尤其以电流隔离的方式供给所述控制装置(S-ECU)和/或设有到其它系统模块、尤其是控制单元(M-ECU)和/或单独模块(MO1)的冗余的信号线(DS1，DS2)。
41.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在制动压力快速建立的情况下，使用两个模块(MO，MO')用于压力建立，并且所述制动回路通过连接管线(VL)和打开的阀(BV1，BV2)相互连接。
42.如权利要求41所述的装置，其特征在于，一个模块(MO')的一个马达(M)仅具有足以用于ABS和/或ESP调节功能的驱动功率。
43.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，为了在两个制动回路(BK I，BKII)中建立压力、尤其是在制动作用减弱时，打开连接阀(BV1，BV2)，两个模块(MO，MO')同时调节或力加载其活塞(1)以建立压力。
44.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，每个模块(MO，MO')能够用于每个制动回路(BK I，BK II)中的压力改变，尤其是能够用于冗余或在一个模块(MO，MO')发生故障时使用。
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