CN117098704A - 车辆和用于车辆的液压制动设备的制动辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能够借助肌力和/或电动马达驱动的车辆以及一种用于液压制动设备(2)的制动辅助装置(1)。所述制动辅助装置(1)包括发生器(3)、补偿容积(5)、两位两通阀(8)、制动活塞(9)和促动器(11)，所述发生器具有第一活塞(4)，所述补偿容积具有第二活塞(6)和预紧元件(7)，其中，所述预紧元件(7)设置为用于，将压力施加到所述第二活塞(6)上并且因此施加到所述液压制动设备(2)的液压流体上，并且所述促动器(11)设置为用于，使所述第二活塞(6)可选地沿第一方向或者沿第二方向运动，所述第二方向与所述第一方面相反地取向。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆以及一种用于能够借助肌力和/或电动马达驱动的车辆的液压制动设备的制动辅助装置。尤其，本发明涉及一种制动辅助装置，该制动辅助装置用于电动自行车、电动助力车、载重电动自行车(Lasten-E-Bike)以及轻型电动车辆，例如轮椅等。
背景技术
标准ABS实现在驾驶员的手部力与存储腔室之间使用泵。
该实施方案的严重弱点是，存储腔室的设计尺寸受到法定的最小减速限制，使得与该系统的基础制动器的兼容性是非常有限的。
如果在出口阀中的泄漏导致存储腔室在正常制动时无意地被充注，则驾驶员必须借助剩余的制动杆行程仍然能够达到法律规定的最小减速度。这意味着，存储腔室的尺寸必须受到限制，因为否则在过大的存储腔室的情况下制动杆的整个排挤体积将流入到存储腔室中。
在自行车制动器的情况下由于制动杆的有限的排挤体积和能调设的手制动杆位态，该问题是非常明显的。如果驾驶员将杆调设得靠近车把，则该杆可以移动的制动液体的量减小。因此，标准ABS回路与所有传统的基础制动器不兼容，因为存储腔室的尺寸如此受限制，使得不能够确保ABS功能性(由于存储腔室体积小，不充分的制动压力降低是可能的)。
EP 3 124 344 A1公开了一种液压制动系统，该液压制动系统使用具有可移动的活塞的电动马达。
在手杠杆上的活塞直接与存储腔室连接。在存储腔室中的可运动的活塞与电驱动器连接。设置有旁路，以便将油从手杠杆直接引导到制动钳。如果发生轮的抱死，则通过马达力使通过弹簧支承的活塞移动。根据活塞的位置，使手杠杆与制动钳之间的旁路分离。通过活塞的进一步移动可以调制在制动钳上的压力。
因为该方案不使用存储腔室，并且通过活塞对制动杆施加力的方式实现压力降低，因此，始终有充足的制动杆行程可供驾驶员使用，以便达到法定的最小减速，因此确保与基础制动器的兼容性。在此，系统的问题在于，电动马达必须克服由驾驶员产生的手压力来工作。该手压力对于不同驾驶员而言是不同的。如果手压力过大，则可能的是，促动器不再能够施加必要的转矩用于使活塞移动。尤其在松软的地面上制动时，该情况是特别危及的，因为在腔室之间存在大的压力差，促动器必须补偿该压力差。此外，在较高的手压力的情况下，功率需求明显增加。即能量源或蓄电池必须向马达提供更多功率。
WO 2018/083615 A1公开一种不具有入口阀的制动辅助系统。这能够实现被系统占据的结构空间的进一步减小，然而具有如下缺点：不能进行梯度控制，以限制制动压力梯度。由此，驾驶员可以提高制动设备中的压力。制动系统的另一缺点在于，在促动器发生功能故障的情况下，活塞可以将制动管路中的压力降低为小于1bar。通过所产生的负压，促动器可以通过密封件将空气抽吸到液压装置中，并且因此危害该液压装置的功能性。
发明内容
本发明的任务在于，提出一种液压制动辅助系统的机械部件的改进方案和改进设计，所述改进方案和改进设计消除在现有技术中已知的缺陷、至少保持功能并且必要时简化结构。
本发明通过一种用于能够借助肌力和/或电动马达驱动的车辆的液压制动设备的制动辅助装置来解决上述任务。在此，制动辅助装置包括发生器(Geber)，该发生器可以具有第一活塞。为了操纵第一活塞，发生器可以具有手杠杆或与这样的手杠杆共同作用。第一活塞作用到液压制动设备的第一管路区段上。附加地设置补偿容积，该补偿容积具有第二活塞。第二活塞这样地布置在补偿容积中，使得该第二活塞通过预紧元件(例如预紧弹簧)将压力施加到液压液体/制动液体上。为此，补偿容积可以是缸或者具有这样的缸，该缸与第二活塞共同作用。尤其，相对于预紧元件在第二活塞的另一侧布置的容积可以充注以液压液体。两位两通阀关闭第一管路区段。因此，两位两通阀液压地耦合到发生器的第一活塞上。两位两通阀也可以理解为入口阀结构组或者受控制的入口阀，因为两位两通阀根据车轮转速被操控，以便防止车轮持久地抱死。为此，两位两通阀与制动钳中的制动活塞共同作用，该制动钳配属于前述的车轮。根据本发明也设置有促动器，该促动器与补偿容积中的第二活塞共同作用。预紧元件设置为用于将压力施加到第二活塞上并且因此施加到制动设备的液压流体上。尤其，该预紧元件可以设置为用于影响在液压系统的这样的第二管路区段中的压力，该第二管路区段相对于发生器与两位两通阀对置地布置。促动器设置为用于使第二活塞选择式地沿第一方向或者沿与第一方面相反地取向的第二方向运动。换言之，促动器可以增强或者减小通过预紧元件产生的对第二活塞的力作用。也可以说，促动器设置为用于根据力作用方向而定使第二活塞围绕通过预紧元件和液压流体调设的工作点沿不同方向、尤其彼此相反的方向偏移。以这种方式，根据本发明的制动辅助系统也能够调制低于存储腔室预紧力的制动压力。
为了保证根据本发明的制动系统在AV(出口阀)泄漏的情况下确保法律规定的最小减速，一种可能的解决方案是调设存储腔室弹簧预紧。通过详细地分析不同的基础制动器求取对于每个制动器为了达到法定的最小减速所需要的制动压力。该值在约30bar至约50bar之间变化。当以相应于液压上50bar的预紧力来预紧存储腔室弹簧时，保证系统即使在出口阀(AV)泄漏的情况下也始终达到法定的最小减速。
从属权利要求示出本发明的优选扩展方案。
促动器例如可以包括具有螺杆传动装置的电动马达。螺杆传动装置尤其可以与第二活塞的运动方向同轴或与第二活塞的对称轴线同轴。因此，不但保证沿第一方向而且保证沿第二方向的足够强的力作用。
优选地，可以在制动活塞和补偿容积之间设置出口阀。出口阀可以与入口阀或两位两通阀类似地构型。然而，与两位两通阀相比，出口阀设置为用于在缺少施加的信号时截止，而入口阀的两位两通阀在缺少施加的信号时可以设置为用于使液压流体通过。在出口阀发生功能故障的情况下(例如在制动压力降低之后(例如在负的μ跳跃之后)电流中断的情况下，即在轮胎与地面之间的摩擦系数突然减小的情况下)，出口阀将关闭，并且预紧元件将不能从补偿容器中排挤制动液体/液压流体。对于解决方案可以提出，在组件中设置止回阀，该止回阀在一侧布置在出口阀与补偿容积之间，而在另一侧布置在发生器与两位两通阀(第一管路区段)之间。止回阀可以这样取向，使得该止回阀始终允许朝发生器的方向的流动。因此，通过止回阀，在故障情况下即使在出口阀关闭时也可以从补偿容积中排挤液压流体并且提供给驾驶员/发生器用于制动。
可以产生相似的效果，其方式是：止回阀在一侧连接在出口阀与补偿容积之间，而在另一侧连接在两位两通阀与制动活塞之间。在这种情况下，止回阀也能够允许朝制动活塞的方向或者说朝两位两通阀的方向的流动。
为了防止在促动器的错误控制的情况下，活塞可能生成负压并且因此可能将空气吸入到液压系统中，可以在第二活塞与促动器之间设置能分离的连接。该连接可以说能够理解为选择性地刚性的连接或者说选择性地松动的连接。尤其，该连接可以相对于促动器对第二活塞的压力刚性地实施，而促动器为此不能够或仅能够间接地从被液压流体充注的区域中拉出第二活塞。例如可以设置，促动器在仅通过预紧元件受拉力的情况下与活塞耦合，而该促动器在受压力的情况下进行与第二活塞的刚性连接或接触。由于可松开的连接，仅通过液压压力迫使活塞从液压系统中运动出，使得一旦制动压力达到1bar，活塞就从液压系统中不太远地运动出。即始终保证与环境压力的平衡。
理想地，预紧元件设置为用于与第二活塞结合地(并且没有促动器的力作用)建立液压压力，该液压压力为至少40bar、尤其50bar、优选60bar。换言之，将工作点调设到40或50bar、优选60bar，接下来可以通过促动器调制该工作点。在液压系统中的压力增加的情况下可以减少如下状况的数量，在这些状况中，电动马达必须被激活，以便防止制动液体流入到补偿容积中。然而，液压压力的较高的工作点位置与系统的动态性和功率消耗反作用，使得应避免高很多的值。
预紧元件可以具有螺旋弹簧。换言之，可以借助螺旋弹簧朝液压流体的方向压第二活塞。在能分离的连接的情况下，当促动器努力借助螺旋弹簧将第二活塞从液压系统中拉出时，螺旋弹簧可以在一侧布置在第二活塞上并且在另一侧布置在促动器上，并且因此可选地也能够受拉力负载。
根据本发明的第二方面，提出一种能够借助肌力和/或电动马达驱动的车辆(尤其是电动自行车、电动助力车、载重电动自行车、轻型电动车辆、轮椅、电动三轮车或者电动四轮车)，所述车辆具有根据开头提及的本发明方面的制动辅助装置。特征、特征组合以及由这些特征和特征组合得出的优点这样清楚地相应于结合开头提及的方面上面所阐释的内容，使得为了避免重复而参考本发明的第一方面。
附图说明
下面参照附图详细地描述本发明的实施例。附图示出了：
图1：根据本发明构型的制动辅助装置的根据本发明构型的电动自行车的示意图；
图2：在第一运行状态中的根据现有技术构型的制动系统，该制动系统具有几乎空的补偿容积；
图3：在第一运行状态中的根据现有技术构型的制动系统，该制动系统具有被填充的补偿容积；
图4：根据本发明构型的制动辅助装置的不具有出口阀的第一实施例；
图5：根据本发明构型的制动辅助装置的具有出口阀的第二实施例；
图6：根据本发明构型的制动辅助装置的具有止回阀的第三实施例；
图7：根据本发明构型的制动辅助装置的具有止回阀的第四实施例；和
图8：根据本发明能够使用的促动器的实施例的详细剖视图，该促动器具有与第二活塞的选择性地能够分离的连接。
具体实施方式
图1示出电动自行车10作为根据本发明构型的运输工具的实施例，该电动自行车具有用于液压制动设备2的制动辅助装置1的一个实施例。在电动自行车10的前轮上以及在后轮上，在制动钳中设置对应的制动活塞9。这些制动活塞9经由液压管路16与作为发生器的手杠杆3以及与控制器17液压连接。此外，提供牵引能量的蓄电池18给传感装置和促动装置以及制动辅助装置1的电动阀供电。
图2示出在第一运行状态中的用于液压制动设备2的根据现有技术构型的制动辅助装置1。在此使用泵19，以便将必要时暂存在补偿容积5中的液压流体经由出口阀13和经由止回阀14重新提供给发生器3或者说第一活塞4和两位两通阀8。在所示的运行状态中，补偿容积5是几乎完全排空的。由于相对较空的补偿容积5，呈螺旋弹簧7的形式的预紧元件是松弛的。
图3示出在图2中所示的状况，在该状况中，补偿容积5现在是近似完全充满的。液压管路16闭合在两位两通阀8与出口阀13之间的回路或者说将制动活塞9与液压回路耦合。由于充满的补偿容积5，呈螺旋弹簧形式的预紧元件7强烈地被压缩。
图4示出根据本发明的用于液压制动设备2的制动辅助装置1的第一实施例。通过发生器的手杠杆3和第一活塞4可以使液压流体根据两位两通阀8的控制信号经由液压管路16朝制动活塞9的方向流动。补偿容积5设置为用于暂存流出的液压流体。工作点或者说液压压力通过呈螺旋弹簧形式的预紧元件7调设。通过(未示出的)能分离的连接，呈螺杆马达11形式的促动器与第二活塞6作用连接。因此，螺杆马达11可以引起作用到第二活塞6上的拉力和压力。
图5示出在图4中所提及的布置，其中，在补偿容积5与制动活塞9或者说两位两通阀8之间设置有能控制的出口阀13。根据控制信号可以打开出口阀13；在没有控制信号的情况下，该出口阀关闭。
图6示出在图5中所提及的布置，其通过在一侧在出口阀13与补偿容积5之间和在另一侧在第一活塞4与两位两通阀8之间引入止回阀14来布置。因此，液压流体从补偿容积5朝两位两通阀8的方向的回流在任何时间是可能的，而止回阀14朝补偿容积5的方向截止。
图7示出相对于图6如下修改的布置：止回阀14不连接到第一管路区域上，而是连接到两位两通阀8与制动活塞9之间的第二管路区段上。此外，传感器20布置在制动活塞9的区域中，该传感器求取轮转速并且给两位两通阀8输出相应地生成的控制信号。
图8示出促动器11的详细剖视图，该促动器具有螺杆传动装置12，该螺杆传动装置经由选择性地能分离的连接15与第二活塞6耦合。如果螺杆传动装置12压到第二活塞6上，则螺杆传动装置12和第二活塞6的位置直接相互耦合。如果螺杆传动装置12从第二活塞6移开，则螺杆传动装置12和第二活塞6仅通过螺旋弹簧7相互耦合。为此，促动器11可以通过弹簧盘21和螺杆12压缩大弹簧7。小活塞6具有另外的小弹簧22并且不具有与弹簧盘21的固定连接。如果弹簧盘21和螺杆12向上运动，则该弹簧盘和螺杆向上挤压小活塞6。如果弹簧盘21和螺杆21向下运动，则液压压力使活塞6向下运动。如果在制动管路中不存在压力，则活塞6不能向下运动，并且活塞与螺杆12/弹簧盘21之间的连接打开。
Claims (9)
1.一种用于能够借助肌力和/或电动马达驱动的车辆(10)的液压制动设备(2)的制动辅助装置，所述制动辅助装置(1)包括：
-发生器(3)，所述发生器具有第一活塞(4)，
-补偿容积(5)，所述补偿容积具有第二活塞(6)和预紧元件(7)，
-两位两通阀(8)，
-制动活塞(9)，和
-促动器(11)，其中，
所述预紧元件(7)设置为用于将压力施加到所述第二活塞(6)上和因此施加到所述制动设备(2)的液压流体上，和
所述促动器(11)设置为用于使所述第二活塞(6)选择式地沿第一方向或者沿与所述第一方向相反地取向的第二方向运动。
2.根据权利要求1所述的制动辅助装置，其中，所述促动器(11)包括电动马达，所述电动马达具有螺杆传动装置(12)。
3.根据权利要求1或2所述的制动辅助装置，其中，所述发生器(3)包括手杠杆。
4.根据前述权利要求中任一项所述的制动辅助装置，其中，
-在所述制动活塞(9)和所述补偿容积(5)之间设置有出口阀(13)，并且此外，
-一侧在所述出口阀(13)与所述补偿容积(5)之间并且另一侧在所述发生器(3)与所述两位两通阀(8)之间设置有止回阀(14)。
5.根据前述权利要求1至3中任一项所述的制动辅助装置，其中，
-在所述制动活塞(9)与所述补偿容积(5)之间设置有出口阀(13)，并且此外，
-一侧在所述出口阀(13)与所述补偿容积(5)之间并且另一侧在所述两位两通阀(8)与所述制动活塞(9)之间设置有止回阀(14)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的制动辅助装置，其中，在所述促动器(11)与所述第二活塞(6)之间设置有选择式地能分离的连接。
7.根据前述权利要求中任一项所述的制动辅助装置，其中，所述预紧元件(7)设置为用于建立液压压力，所述液压压力为至少40bar、尤其50bar、优选60bar。
8.根据前述权利要求中任一项所述的制动辅助装置，其中，所述预紧元件(7)包括螺旋弹簧。
9.一种能够借助肌力和/或电动马达驱动的车辆(10)、尤其是电动自行车或者电动助力车，所述车辆包括根据前述权利要求中任一项所述的制动辅助装置(1)。
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