TW202313381A - 用於判定液壓煞車系統之剛性的方法 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種用於判定一液壓煞車系統（10）、尤其用於一電動腳踏車（100）之液壓煞車系統之一剛性（33）的方法，其中該液壓煞車系統（10）具有一防鎖死單元（1），該防鎖死單元具有一活塞（4），該活塞可以一可控制的方式致動以用於一煞車壓力之主動壓力調變，且其中該方法包含在該活塞（4）之致動期間進行的以下步驟：藉由該活塞（4）之致動判定一煞車流體之一體積改變（32）；判定該煞車壓力之一壓力改變（31）；及將該液壓煞車系統（10）之該剛性（33）判定為該壓力改變（31）與該體積改變（32）之一比率，其中該體積改變（32）係基於該活塞（4）之一位置改變來判定。

Description

用於判定液壓煞車系統之剛性的方法

無。

本發明係關於一種用於判定液壓煞車系統之剛性的方法、一種用於操作兩輪車輛之液壓煞車系統的方法、一種兩輪車輛之液壓煞車系統及一種兩輪車輛。

液壓煞車系統已知具有防鎖死單元，該防鎖死單元藉由系統中之液壓煞車壓力的壓力調變而防止或減少車輛之車輪鎖死。舉例而言，此防鎖死單元具有儲存腔室，在防鎖死操作期間煞車流體可流入或流出儲存腔室，以進行壓力調變。為了在防鎖死操作期間達到最佳效能，需要適於液壓煞車系統的基本煞車參數的壓力調變。尤其相關的基本煞車參數係液壓煞車系統的剛性。然而，不同煞車系統之剛性可顯著不同。另外，剛性可在操作煞車系統期間改變，例如因改變之環境條件（諸如溫度）之緣故。

相比而言，具有請求項1之特徵之根據本發明之方法的特徵在於，液壓煞車系統之剛性可尤其精確地判定，且尤其可在液壓煞車系統之操作期間的任何時間判定。因此，舉例而言，可以可靠地監測及/或調適液壓系統在煞車動作方面的所需效能。此係藉由一種用於判定液壓煞車系統（較佳地用於電動腳踏車之液壓煞車系統）之剛性的方法來達成，其中液壓煞車系統具有防鎖死單元，該防鎖死單元具有可以一可控制的方式致動的活塞。藉由活塞之受控致動，可達成液壓煞車系統中之煞車壓力的主動壓力調變。該方法包含以下步驟，該等步驟在活塞之致動期間進行： -判定由活塞之致動引起的煞車流體之體積改變， -判定煞車壓力之壓力改變，及 -將液壓煞車系統之剛性判定為壓力改變與體積改變之比率。

藉此基於活塞之位置改變判定在活塞致動期間之體積改變。

該方法因此允許以簡單方式判定剛性之參數，該參數與煞車功率相關。詳言之，如此判定之剛性可以多種方式使用。舉例而言，在防鎖死操作中防鎖死單元的操作期間，活塞之受控致動可有目的地經調適以便獲得最佳的壓力調變，例如，藉由調適壓力改變梯度及/或最大壓力及/或最小壓力。舉例而言，經判定剛性亦可用以使液壓煞車系統在構造方面之設計最佳化，較佳地亦為了達成適於駕駛員期望之致動行為，諸如所需咬合（bite）。

因為判定了體積改變及煞車壓力，所以可簡單且直接地判定與液壓煞車系統之運行具有特定相關性的參數，而無需例如複雜計算。詳言之，剛性可在液壓煞車系統之組裝及操作狀態下直接判定。在液壓煞車系統中，剛性可受大量影響因素影響，在此狀況下不需要精確瞭解該等影響因素。舉例而言，此類影響因素為例如：諸如煞車線路、煞車缸、煞車卡鉗、煞車片、防鎖死單元之組件的彈性或回彈性，且尤其亦為煞車流體之屬性，諸如可壓縮性。諸如溫度改變的環境影響亦可影響剛性。

附屬請求項含有本發明之較佳的進一步發展。

液壓煞車系統較佳地具有煞車缸、煞車卡鉗、煞車線路及主閥。煞車線路連接煞車缸與煞車卡鉗。主閥經整合於煞車線路中。該方法尤其僅在主閥中斷煞車缸與煞車卡鉗之間的流體連接時進行，亦即在主閥關閉時進行。詳言之，因此僅針對液壓煞車系統之一部分，亦即位於主閥與煞車卡鉗之間的部分來判定剛性，防鎖死單元較佳地經整合於該部分中。此部分表示液壓煞車系統之與防鎖死操作相關的部分，使得可藉此尤其簡單且可靠地設置防鎖死操作中之最佳運行。

活塞之位置改變尤其較佳地經判定為活塞在防鎖死單元之腔室內部且沿著軸線的縱向位移。詳言之，腔室內部之流體體積可藉由活塞在腔室內部之縱向位移而以一受控方式改變，以便藉此達成液壓煞車系統中之壓力調變。煞車流體之體積改變藉此基於活塞沿著軸線之縱向位移且基於活塞之活塞表面來判定。活塞表面被視為經由其可對煞車流體施加壓力的活塞之表面。藉由活塞之位移實現的煞車流體之體積改變因此可以尤其簡單之方式尤其藉由幾何關係來判定。

縱向位移較佳地藉由磁感測器判定。可藉此尤其簡單且低成本地判定體積改變。

該方法較佳地進一步包含以下步驟：藉由體積改變及壓力改變之經判定量測值來執行雜訊降低。藉此尤其藉由對應信號來執行雜訊降低，在此基礎上產生體積改變及壓力改變之量測值，以便自不準確或波動信號獲得可更易於處理之經最佳化資料。

尤其較佳地，藉助於低通濾波器來執行雜訊降低，藉此可能實現尤其簡單之信號最佳化。

更佳地，藉助於遞迴最小平方演算法（recursive least squares algorithm）（簡稱為RLS演算法）來執行雜訊降低。可藉此獲得尤其準確的資料。

遞迴最小平方演算法之參數較佳地視經判定之壓力改變而定來調整。該等參數尤其較佳地經調整，使得低壓改變梯度比高壓改變梯度被更大程度地加權。可藉此以簡單方式獲得更準確結果，此係因為例如相比高壓改變梯度，較低壓力改變梯度有較少雜訊。

該方法較佳地進一步包含以下步驟：判定該液壓煞車系統中之瞬時煞車壓力。藉此，該方法僅在經判定煞車壓力至少等於預定最小煞車壓力時進行，該預定最小煞車壓力較佳地為50 bar。亦即，僅在液壓煞車系統至少預負載有預定義最小煞車壓力時判定剛性，如在煞車之狀況下。對於藉由高煞車壓力煞車的相關狀況，可藉此尤其準確地判定剛性。該方法尤其較佳地僅在駕駛員拉動液壓煞車系統之煞車桿時進行。

該方法尤其較佳地用於校準兩輪車輛中、較佳電動腳踏車中之液壓煞車系統。該方法藉此尤其僅在該兩輪車輛、較佳地電動腳踏車靜止時進行。舉例而言，該方法可如此進行以使得兩輪車輛之駕駛員拉動煞車桿，且在拉動煞車桿時，活塞以受控方式致動以便同時判定體積改變及壓力改變，且基於此判定剛性。因此，可進行液壓煞車系統之尤其簡單且方便的校準。

本發明進一步產生一種用於操作液壓煞車系統、較佳地用於電動腳踏車之液壓煞車系統之方法。該用於操作液壓煞車系統之方法包含以下步驟： -藉助於用於判定剛性之所描述方法來判定液壓煞車系統之剛性，及 -在液壓煞車系統之防鎖死單元之防鎖死操作期間，致動液壓煞車系統之活塞，其中活塞之致動係視經判定剛性而定來進行。

液壓煞車系統之所需最佳煞車動作可藉此以尤其精確且有針對性之方式達成。

基於經判定剛性，較佳地在煞車壓力之主動壓力調變期間調適活塞之致動的振幅及/或頻率，尤其縱向位移的振幅及/或頻率。亦即，在防鎖死單元之防鎖死操作期間，活塞之受控致動經調適以便獲得最佳地適於存在的經判定剛性的煞車功能。

本發明進一步產生兩輪車輛、較佳地腳踏車、尤其較佳地電動腳踏車之一種液壓煞車系統，其包含防鎖死單元、煞車缸、煞車卡鉗、煞車線路、主閥及控制裝置。該防鎖死單元具有：腔室，其用於容納煞車流體；活塞，其定界腔室內部之流體體積且可沿著軸線位移；及致動器，其經調適成以可控制的方式沿著軸線使活塞位移。煞車線路具有：第一線段，其流體地連接至腔室且連接至煞車卡鉗；及第二線段，其連接至煞車缸。主閥經整合於煞車線路中且經調適以阻斷或釋放煞車卡鉗與煞車缸之間的流體連接。控制裝置經調適以進行用於判定液壓煞車系統之剛性的所描述方法或用於操作液壓煞車系統的所描述方法。液壓煞車系統因此具有允許精確判定基礎煞車參數之尤其簡單且低成本的構造。

液壓煞車系統較佳地進一步包含經調適以獲取煞車卡鉗處之煞車壓力的壓力感測器。壓力感測器之量測值較佳地充當用於判定液壓煞車系統之剛性的方法中之壓力改變的基礎。藉此可尤其準確地判定煞車卡鉗處之相關壓力改變。

本發明進一步產生一種包含所描述之液壓煞車系統的兩輪車輛，尤其腳踏車，較佳地電動腳踏車。尤其在腳踏車、較佳地電動腳踏車之狀況下，可提供眾多調整可能性以用於根據騎車人的期望單獨地調適液壓煞車系統的煞車行為。藉由判定液壓煞車系統之剛性，仍然可在任何組態及駕駛情形中尤其在防鎖死操作中確保可靠且最佳的煞車功能。

圖1係根據本發明之較佳例示性具體實例之電動腳踏車100的簡化圖解視圖。電動腳踏車100包含驅動單元105，其經調適以藉助於馬達力來輔助騎車人之踏板力。藉由電能儲存器106向驅動單元105供應電能。電能儲存器106可配置於例如電動腳踏車100之車架下管109內部。

電動腳踏車100包含液壓煞車系統10，分別在電動腳踏車100之前輪107或後輪108處的煞車101、102可藉助於該液壓煞車系統致動。對於各煞車101、102，液壓煞車系統10包含煞車桿19、煞車缸15、煞車卡鉗13、以液壓方式連接煞車缸15與煞車卡鉗13的線路11及經整合於線路11中之防鎖死單元1。

防鎖死單元1可同樣地配置於電動腳踏車100之車架下管109內部，且尤其藉由電能儲存器106經供應有電能。

將參看圖2在下文中詳細地描述具有防鎖死單元1之液壓煞車系統10。為簡單起見，將藉此僅描述單個煞車101，尤其前輪107之煞車。

煞車卡鉗13連接至線路11之第一線段11a。煞車缸15連接至線路11之第二線段11b。第一線段11a與第二線段11b可藉由主閥16以液壓方式彼此分離。主閥16較佳呈常開閥的形式。

防鎖死單元1進一步包含腔室2，煞車流體可容納於該腔室中。腔室2連接至主閥16與煞車卡鉗13之間的線路11。

在腔室2內部，流體體積藉由活塞4定界。活塞4可藉助於致動器5藉由致動沿著軸線50位移，使得腔室2內部之流體體積係可變的。

致動器5尤其呈電動馬達之形式，且可由控制裝置61致動。

防鎖死單元1進一步包含呈螺旋彈簧形式之返回元件6，該返回元件經配置於活塞4之與腔室2相對的側上且在活塞4上施加返回力60。藉此，返回力60與通向腔室2之流體入口70完全相反地定向。

防鎖死單元1進一步具有經調適以在腔室2之進口開口處獲取煞車壓力的壓力感測器35。

在液壓煞車系統10之正常操作中，致動元件51不由致動器5致動，使得返回元件6將活塞4推至靜止位置中。

腔室2及活塞4較佳地經設計以使得當活塞4處於靜止位置中時，流體體積為零或大致為零。亦即，在靜止位置中，活塞4防止煞車流體進入腔室2內部。

藉助於防鎖死感測器系統（圖中未示），可進一步判定車輪107之鎖死狀態。視鎖死狀態，判定防鎖死單元1之防鎖死功能的必要性。若防鎖死功能係必要的，例如，若車輪107鎖死或即將鎖死，則開始防鎖死單元1之防鎖死操作。

在防鎖死操作中，主閥16關閉且致動器5致動活塞4，以便主動地在煞車卡鉗13處調變煞車線路11中之煞車壓力。具體而言，活塞4克服返回力60被拉回，以便允許煞車流體流動至腔室2中，從而降低煞車卡鉗13處之煞車壓力。隨後在相反方向上推動活塞4以便再次增加煞車壓力。

藉助於防鎖死單元1，可判定液壓煞車系統10之剛性33。剛性33對於騎車人之煞車桿感覺至關重要，且另外與防鎖死操作之最佳效能相關。

高剛性33亦可視為煞車之強咬合。此意謂著煞車桿行進之小幅增加會引起煞車壓力明顯增加。相比之下，低剛性33使得煞車桿之大幅行進引起煞車壓力小幅增加。剛性33尤其取決於液壓煞車系統10中之彈性，例如煞車線路11之彈性及煞車流體之可壓縮性。

為了進一步說明，將參看圖3，其展示煞車桿19致動時煞車壓力之壓力曲線24。圖3展示曲線圖20，其中關於煞車流體之壓力21展示液壓煞車系統10中之煞車流體的體積22。

區25展示煞車桿致動，致動之後，煞車片與煞車盤接觸。亦即，使煞車流體位移，但尚未出現較大幅度的壓力增大。在區26中，隨後應用煞車片且煞車桿19之進一步致動引起煞車壓力之顯著增大。

剛性33對應於區26中之壓力曲線24的切線。特定言之，剛性33對應於壓力改變31與體積改變32之比率。

剛性33之判定藉由以下方式進行：藉助於防鎖死單元1，當液壓煞車系統中之至少一預界定最小煞車壓力經由煞車桿19產生時，偵測到體積改變32及壓力改變31。若超出此預界定的最小煞車壓力，則主閥16關閉，且當主閥16關閉時，致動活塞4。在活塞4之致動期間，對應的壓力改變31直接藉助於壓力感測器35獲取。另外，同時判定體積改變32。

體積改變32之判定基於活塞4之位置改變進行。此位置改變藉助於磁感測器8（參見圖2）來判定，該磁感測器可獲取活塞4沿著軸線50之縱向位移。可基於此縱向位移及活塞4之活塞表面40以簡單方式計算體積改變32，活塞4可經由該活塞表面將壓力施加於煞車流體上。

剛性33可因此基於壓力改變31及體積改變32之經判定值來判定。為了獲得尤其準確的結果，一或兩個量測值之雜訊降低可較佳地例如藉助於低通濾波器及/或藉助於RLS演算法來進行。

經判定之剛性33可隨後用於調適活塞4之受控致動。舉例而言，活塞4之致動的頻率及/或振幅及/或致動速度可經調適以便能夠實現最佳所需煞車動作。

無

下文將結合圖式藉助於例示性具體實例來描述本發明。在圖式中，功能上相同之組件始終由相同參考數字識別。在圖式中： [圖1]係根據本發明之一較佳例示性具體實例之電動腳踏車的簡化圖解視圖， [圖2]係圖1之電動腳踏車之液壓煞車系統的簡化圖解視圖，且 [圖3]係圖2之液壓煞車系統在煞車致動期間的壓力曲線的簡化圖解視圖。

Claims (15)

1. 一種用於判定一液壓煞車系統（10）、尤其用於一電動腳踏車（100）之液壓煞車系統之一剛性（33）的方法， 其中該液壓煞車系統（10）具有一防鎖死單元（1），該防鎖死單元具有一活塞（4），該活塞可以一可控制的方式致動以用於一煞車壓力之主動壓力調變，且 其中該方法包含以下步驟，該等步驟在該活塞（4）之致動期間進行： 藉由該活塞（4）之該致動判定一煞車流體之一體積改變（32）， 判定該煞車壓力之一壓力改變（31），及 將該液壓煞車系統（10）之該剛性（33）判定為該壓力改變（31）與該體積改變（32）之一比率， 其中基於該活塞（4）之一位置改變判定該體積改變（32）。
2. 如請求項1之方法，其中該液壓煞車系統（10）具有一煞車缸（15）、一煞車卡鉗（13）、連接該煞車缸（15）與該煞車卡鉗（13）之一煞車線路（11），及經整合於該煞車線路（11）中之一主閥（16），且其中該方法在該主閥（16）中斷該煞車缸（15）與該煞車卡鉗（13）之間之一流體連接時進行。
3. 如請求項1或2之方法， 其中該活塞（4）之該位置改變經判定為該活塞（4）在該防鎖死單元（1）之一腔室（2）內部且沿著一軸線（50）的縱向位移，且 其中該體積改變係基於該活塞（4）之該縱向位移且基於該活塞（4）之一活塞表面（40）來判定。
4. 如請求項3之方法，其中藉助於一磁感測器（8）判定該縱向位移。
5. 如請求項1至4中任一項之方法，其進一步包含以下步驟： 藉由用於該體積改變及該壓力改變之經判定量測值而執行一雜訊降低。
6. 如請求項5之方法，其中藉助於一低通濾波器執行該雜訊降低。
7. 如請求項5或6之方法，其中藉助於一遞迴最小平方演算法執行該雜訊降低。
8. 如請求項7之方法，其中視經判定壓力改變（31）而定來調整該遞迴最小平方演算法之參數。
9. 如請求項1至8中任一項之方法，其進一步包含以下步驟： 判定該液壓煞車系統（10）中之一煞車壓力，其中該方法僅在該經判定煞車壓力至少等於一預定最小煞車壓力時進行。
10. 如請求項1至9中任一項之方法， 其中該方法用於校準一兩輪車輛、尤其一電動腳踏車（100）中之該液壓煞車系統（10），且 其中該方法在該兩輪車輛、尤其該電動腳踏車（100）靜止時進行。
11. 一種用於操作一液壓煞車系統（10）、尤其一電動腳踏車（100）之液壓煞車系統的方法，其包含以下步驟： 藉助於一如請求項1至10中任一項之方法判定該液壓煞車系統（10）之一剛性（33），及 在該液壓煞車系統（10）之該防鎖死單元（1）之防鎖死操作期間，視經判定剛性（33）而定來致動該液壓煞車系統（10）之該活塞（4）。
12. 如請求項11之方法，其中基於該經判定剛性（33），在該煞車壓力之一主動壓力調變期間調適該活塞（4）之一縱向位移的一振幅及/或一頻率。
13. 一種一兩輪車輛、尤其一腳踏車、較佳地一電動腳踏車（100）之液壓煞車系統，其包含： 一防鎖死單元（1），其具有： 一腔室（2），其用於容納一煞車流體， 一活塞（4），其定界在該腔室（2）內部之一流體體積且可沿著一軸線（50）位移， 一致動器（5），其經調適成以一可控制的方式沿著該軸線（50）使該活塞（4）位移， 一煞車缸（15）， 一煞車卡鉗（13）， 一煞車線路（11），其具有一第一線段（11a），該第一線段流體地連接至該腔室（2）且連接至該煞車卡鉗（13），且具有一第二線段（11b），該第二線段連接至該煞車缸（15）， 一主閥（16），其經整合於該煞車線路（11）中，及 一控制裝置（61），其經調適以進行一如請求項1至10中任一項之用於判定該液壓煞車系統（10）之一剛性（33）的方法或一如請求項11或12之用於操作該液壓煞車系統（10）之方法。
14. 如請求項13之液壓煞車系統，其進一步包含經調適以獲取該煞車卡鉗（13）處之一煞車壓力的一壓力感測器（35）。
15. 一種兩輪車輛，尤其一種腳踏車，較佳地一種電動腳踏車（100），其包含一如請求項13或14之液壓煞車系統（10）。

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