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CN102256843B - 用于汽车的制动装置及其控制方法 - Google Patents

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CN102256843B CN200980151051.1A CN200980151051A CN102256843B CN 102256843 B CN102256843 B CN 102256843B CN 200980151051 A CN200980151051 A CN 200980151051A CN 102256843 B CN102256843 B CN 102256843B
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Abstract

本发明涉及一种混合制动装置（1），包括液压式工作制动系统（2）和机电式工作制动系统（3）。本发明建议，设计制动力放大器（6）作为踏板模拟器，利用其除了增力外还可以产生与操纵方向反向的踏板力。在液压式工作制动系统（2）停止运行时，用机电式工作制动系统（3）实现制动，并且用制动力放大器（6）产生实现或无论如何简化了制动操纵的配量的踏板力。

Description

用于汽车的制动装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于汽车的制动装置以及一种用于控制该制动装置的方法。
背景技术
本发明设置用于一种所谓的混合车辆制动装置，对此指的是一种制动装置，它具有液压式工作制动系统和另外的例如是机电式工作制动系统。例如液压式工作制动系统作用到汽车的前桥的车轮上以及另外的工作制动系统作用到后桥的车轮上。液压式工作制动系统具有能人力操纵的、带制动力放大器的主制动缸和一个或多个连接在主制动缸上的液压式车轮制动器。若另外的工作制动系统是机电式的，那么它就具有一个或多个机电式车轮制动器。这类混合制动装置在公开文本DE10319663A1中公开。
发明内容
按本发明的用于汽车的制动装置包括液压式工作制动系统和另外的工作制动系统，其中，液压式工作制动系统具有带制动力放大器的能人力操纵的主制动缸和一个或多个连接在主制动缸上的液压式车轮制动器，其特征在于，制动装置具有操纵传感单元，用该操纵传感单元能够测量制动操纵，制动装置还具有制动力放大器，其被设计成踏板模拟器并能够产生踏板力，该踏板力与操纵力反向，并且当在操纵行程中没有达到通常的操纵力时，用该制动力放大器产生与操纵力反向的踏板力，其中，在液压式工作制动系统发生故障时，所述制动力放大器产生与操纵力反向的踏板力。按本发明的制动装置具有制动力放大器，该制动力放大器放大操纵力，亦即为了制动操纵而施加到主制动缸上的人力，还可以生成与由驾驶员施加到主制动缸上的操纵力反向的力。由制动力放大器产生的、与操纵力反向的力在此被称为踏板力，所述踏板力例如作用到（脚踏）制动踏板或（手动）制动杆。当例如由于泄漏而在液压式工作制动系统内无法用主制动缸产生制动压力时，用本发明也可以产生一种踏板力。当由于液压式制动系统的故障而产生过低的压力时，可以用制动力放大器提高踏板力。按本发明的制动装置的制动力放大器同时形成了用于产生或提高踏板力的踏板模拟器，所述踏板力必须由车辆驾驶员为制动操纵而人力施加。通过用制动力放大器产生踏板力的这种可行方案，使本发明在液压式工作制动系统停止运行或故障时实现了配量的制动操纵。另外的工作制动系统在液压式工作制动系统停止运行时应当提供足够的辅助制动作用，但从技术角度看这对本发明而言不是强制性的，而是允许道路交通的一个法定前提。辅助制动意味着在这种情况下，在液压式工作制动系统停止运行时用另外的工作制动系统对汽车制动。本发明的一个优点在于，液压式工作制动系统可以设计成单回路式制动系统，因为如上所述能用另外的工作制动系统实现辅助制动。单回路式制动系统比双回路制动系统更为简单和成本低廉。
下面说明本发明的制动装置的有利的设计方案和扩展设计。
另外的工作制动系统同样可以是液压式工作制动系统。但它优选不是液压式工作制动系统，至少不是光是液压的工作制动系统，而是例如为电动液压式、气动式或电动气动式工作制动系统。尤其是规定一种机电式工作制动系统作为另外的工作制动系统，它具有一个或多个机电式车轮制动器。机电式车轮制动器是公知的，它们例如具有电动机，借助该电动机可以经由转动/平移转换传动机构将制动摩擦片按压到制动体上，例如制动圆盘或制动鼓上。在转动/平移转换传动机构和电动机中间可以连接减速器。转动/平移转换传动机构可以例如具有螺杆传动机构或仅具有凸轮。
根据本发明的另一种设计方案限定了一种自增力的机电式车轮制动器。在此也公知各种不同的结构形式。例如，带机电式操纵机构和一个或两个相碰的制动蹄的鼓式制动器是一种自增力的机电式车轮制动器。对盘式制动器而言，公知例如带楔形机构的自增力装置，自增力装置沿着带楔的制动圆盘的转动方向支撑摩擦制动片。转动的制动圆盘将在操纵制动器时已经被压向制动圆盘的摩擦制动片加载到变窄的楔形间隙中，所述楔形间隙按照楔原理提高了盘式制动器的张紧力。公开文本DE10056451A1例如指出了一种自增力的机电式盘式制动器，其有楔形机构以自增力。自增力的制动器的列举并未结束。
例如可以用一种变型后的负压制动力放大器作为制动力放大器，它的负压室可以例如用电磁阀通风。负压室位于制动力放大器的工作薄膜的面朝主制动缸的那一侧上，负压室通常不通风。若负压室例如为了制动力放大而代替工作腔被通风，那么制动力放大器就沿阻碍制动操纵的方向作用。以此方式产生所期望的踏板力。根据本发明的另一种设计方案限定了一种机电式制动力放大器，由于其构造类型而可以电动或电子地控制它的力。作为机电式制动力放大器的范例，引用了公开文本DE10057557A1，它用电磁铁或直线电动机机电地产生一个力。制动力放大器的这个力与由车辆驾驶员为进行制动操纵而施加的人力和操纵力相加。例如带电动机的机电式制动力放大器的另一种设计方案同样是可行的，所述电动机经由传动机构施力。但制动力放大器必须设计成，使在与操纵方向相反的方向上也能生成力。
本发明还涉及一种用于控制如前所述的混合制动装置的方法。用于控制用于汽车的制动装置的方法，包括液压式工作制动系统和另外的工作制动系统，其中，液压式工作制动系统具有带制动力放大器的能人力操纵的主制动缸和一个或多个连接在主制动缸上的液压式车轮制动器，其特征在于，制动装置具有操纵传感单元，用该操纵传感单元能够测量制动操纵，制动装置还具有制动力放大器，其被设计成踏板模拟器并能够产生踏板力，该踏板力与操纵力反向，并且当在操纵行程中没有达到通常的操纵力时，用该制动力放大器产生与操纵力反向的踏板力，其中，在液压式工作制动系统发生故障时，所述制动力放大器产生与操纵力反向的踏板力。“控制”一词在此表示调节。所述方法规定，当在操纵制动装置时，主制动缸不产生制动压力或至少不产生通常的制动压力时，将制动力放大器用作踏板模拟器并产生踏板力。驾驶员在操作制动装置时感受到了反作用力，即使这个反作用力不是或仅部分通过由主制动缸产生的制动压力引起。这在液压式工作制动系统停止运行时，实现了用另一种工作制动系统进行配量的制动操纵。按本发明规定了一种操纵传感单元来进行控制，制动操纵可以用这种传感器来进行测量。在此，涉及踏板行程传感器和踏板力传感器或压力传感器，用这些传感器可以根据踏板行程来测量踏板力和制动压力并且将它们与制动装置运转时的一般值对比。
在液压式工作制动系统停止运行时，可以有意识地用制动力放大器产生不同于通常的操纵力的踏板力，让车辆驾驶员感受到制动装置不正常，但尽管如此可以通过踏板力配量地制动。按照本发明的另一种设计方案，取而代之地规定了在给定操纵路径时生成通常的操纵力，液压式工作制动系统的故障不能被车辆驾驶员感知到，因此应当例如通过光学和/或声学的指示来通知他。
附图说明
接下来借助附图所示实施形式详细说明本发明。附图中：
图1示意性示出了按本发明的、用于汽车的制动装置；并且
图2示出了图1的制动装置的制动力放大器的示意性轴剖面。
具体实施方式
图1所示的按本发明的用于汽车的制动装置1包括一种液压式工作制动系统2和一种机电式工作制动系统3。液压式工作制动系统2例如用于制动前桥的车轮，而机电式工作制动系统3则用于制动后桥的车轮。液压式工作制动系统2包括主制动缸4，它能用借助制动踏板5的人力操纵。主制动缸4具有机电式制动力放大器6。液压式车轮制动器8经由液压总成7连接在主制动缸4上。液压总成7包含一个经常也被称为回输泵的液压泵9和磁性阀10，磁性泵用于对单个车轮的车轮制动压力调节以及用于对单个车轮的制动力控制。这种液压总成7作为公知作为滑动调节装置用于防阻调节、驱动滑动调节和/或行驶动力学调节，公知用于这些调节的有ABS、ASR、FDR和ESP（缩写）。液压总成7对本发明而言不是必要的。
图2以简化的示意性轴剖面图示出了机电式制动力放大器6的一种实施形式。制动力放大器6具有活塞杆11，活塞杆与制动踏板5铰接地连接，借助该活塞杆能将施加到制动踏板5上的人力经由反动式圆盘12传递到压杆13上。压杆13以常规方式加载在图2中未示出的主制动缸4的活塞。此外，制动力放大器6还具有机电式促动器14，借助该促动器同样可以经由反动式圆盘12将由促动器14产生的促动力传递到压杆13上。象征性地示出了用于产生力的电动机15，其中，电动机也可以是一种直线电动机。同样也能用电磁铁产生促动力（未示出）。反动式圆盘12是橡胶弹性体，它将踏板杆11的人力和由促动器14产生的促动力作为压力传递到压杆13上。
制动力放大器6这样改型，使得用它可以将与操纵方向反向的力作用到活塞杆11上以及经由活塞杆将这个力施加到制动踏板5上。这个力在下文中被称为踏板力。为此目的，制动力放大器6具有能切换的离合器，例如磁性离合器16。借助磁性离合器16可以将促动器14和压杆11相连，从而如所述那样能够将与操纵方向反向的、在图2中向右作用的力从促动器14经由磁性离合器16、反动式圆盘12和活塞杆11施加到制动踏板5上。用制动力放大器6可以即使在主制动缸4无压力的情况下产生踏板力，该踏板力抵抗由车辆驾驶员施加到制动踏板5上的人力。由此也无需主制动缸4中的压力而实现了制动踏板5的配量操纵。
磁性离合器16或离合器通常指的是联接元件，当联接元件，在实施例中也就是磁性离合器16，将促动器14与踏板杆11直接或间接地经由其它构件连接起来时，促动器4的与主制动缸4的操纵方向反向的促动力能够经由这种联接元件传递到踏板杆11和制动踏板5上。另一种可以考虑的联接元件是活塞和气缸单元，该活塞和气缸单元将促动器14与活塞杆11连接，其中，气缸内的液体容器例如可以用磁性阀闭锁，从而使活塞和气缸单元将踏板杆11刚性地与促动器14连接。在阀打开时，踏板杆11能够相对促动器14移动。
优选限制能用磁性离合器16或通常为联接元件传递的力，从而在人力操纵主制动缸4时，在磁性离合器16闭合时，可以覆盖一个可能被封锁的促动器14。为了控制或调节，制动力放大器6具有力传感器17，施加到制动踏板5上的人力能够借助该力传感器17进行测量，制动力放大器还具有测量促动器14的运动的行程传感器18和测量活塞杆11相对促动器14的移动的位置传感器19。
制动装置1的机电式工作制动系统3具有机电式制动器20。在实施形式中，选择使用一种象征性地通过制动钳内的双重楔自增力的机电式制动器20。自增力式制动器20对本发明而言不是强制性的。能借助楔形机构机电式自增力的自增力机电式盘式制动器是公知的。例如参考公开文本DE10056451A1。液压式自增力装置也是公知的。此外，使用鼓式制动器作为制动器20，鼓式制动器的制动蹄被机电式地张紧，也就是说为了制动而被压向制动鼓。鼓式制动器通过一个或两个相撞的制动蹄实现自增力。
为了控制或调节机电式制动器20，有一个电子控制器21，该电子控制器也控制或调节制动力放大器6和液压总成7的部件，也就是说实施滑动调节。电子控制器21接收来自制动力放大器6的传感器17、18、19和压力传感器22的信号，主制动缸4内的压力借助该压力传感器测量。在图1中示出了踏板行程传感器23，它测量制动踏板5或活塞杆11的行程。踏板行程传感器23可以踏到制动力放大器6的行程传感器18和位置传感器19的位置上。传感器17、18、19、22、23构成操纵传感器单元，用该操纵传感器单元能够测量制动操纵。因此根据踏板力来求出踏板行程，其中，取代踏板力的是，也可以测量主制动缸4内的压力。也就是测量所谓的踏板特性曲线。传感器局部为冗余的，符合的有，压力传感器22或力传感器17和踏板行程传感器23或行程传感器18和位置传感器19。
液压式工作制动系统2设计成单回路式的，因为在故障时，始终还能用机电式工作制动系统3制动。若在制动操纵时，亦即踏下制动踏板5时，由于故障，例如液压式工作制动系统2内发生泄漏，而不能用主制动缸4形成压力时，则如所述那样用机电式工作制动系统3实现制动。用制动力放大器6产生与操纵方向相反的踏板力并且将这个踏板力施加到制动踏板5上，从而使车辆驾驶员在踏下制动踏板5时会感到受阻，由此实现了制动操纵的配量或肯定要比在制动踏板5完全或几乎不受力的情形下好。如上所述，由此产生与操纵方向反向的踏板力，即，闭合磁性离合器16并这样来给促动器14通电，使得促动力与操纵方向反向。即使主制动缸4内的压力在制动操纵时由于故障而变小，亦即低于一般情况，也可以用制动力放大器6以所述方式提高踏板力。用本发明可以与用主制动缸4的压力形成无关地获得通常的踏板特性曲线，亦即与踏板行程相关的通常的踏板力。也可以在故障情况下产生以能追溯的方式与通常的踏板力不同的踏板力，以便向车辆驾驶员反馈，制动装置1不是完全运行。尽管如此，这个制动力实现了或肯定简化了制动操纵的配量。
基于两种不同的工作制动系统2、3，亦即液压式工作制动系统2和机电式工作制动系统3的结合，所以制动装置1也可以被称为混合制动装置。
基于产生与主制动缸4的操纵方向反向的踏板力的制动力放大器6的改型，制动力放大器6同时也构成了一种踏板模拟器，借助该踏板模拟器可以在即使主制动缸4内没有压力时，也产生踏板力。

Claims (9)

1.用于汽车的制动装置，包括液压式工作制动系统（2）和另外的工作制动系统（3），其中，液压式工作制动系统（2）具有带制动力放大器（6）的能人力操纵的主制动缸（4）和一个或多个连接在主制动缸（4）上的液压式车轮制动器（8），其特征在于，制动装置（1）具有操纵传感单元（17、18、19、22、23），用该操纵传感单元能够测量制动操纵，并且所述制动力放大器（6）被设计成踏板模拟器并能够产生踏板力，该踏板力与操纵力反向，并且当在操纵行程中没有达到通常的操纵力时，用该制动力放大器（6）产生与操纵力反向的踏板力，其中，在液压式工作制动系统发生故障时，所述制动力放大器产生与操纵力反向的踏板力。
2.按权利要求1所述的制动装置，其特征在于，制动装置（1）具有带机电式车轮制动器（20）的机电式工作制动系统（3）作为另外的工作制动系统。
3.按权利要求2所述的制动装置，其特征在于，机电式工作制动系统（3）的机电式车轮制动器（20）是自增力的。
4.按权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述制动力放大器（6）是机电式制动力放大器。
5.按权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述制动力放大器（6）具有活塞杆（11），所述活塞杆与制动踏板（5）铰接地连接并且借助该活塞杆能将施加到制动踏板（5）上的人力经由反动式圆盘（12）传递到压杆（13）上。
6.按权利要求5所述的制动装置，其特征在于，所述制动力放大器（6）具有机电式促动器（14），借助该促动器同样能够经由反动式圆盘（12）将由促动器（14）产生的促动力传递到压杆（13）上。
7.按权利要求6所述的制动装置，其特征在于，所述制动力放大器（6）具有能切换的离合器（16），借助所述离合器（16）能够将促动器（14）和压杆（13）相连，从而能够将与操纵方向反向的力从促动器（14）经由离合器（16）、反动式圆盘（12）和活塞杆（11）施加到制动踏板（5）上。
8.用于控制用于汽车的制动装置（1）的方法，包括液压式工作制动系统（2）和另外的工作制动系统（3），其中，液压式工作制动系统（2）具有带制动力放大器（6）的能人力操纵的主制动缸（4）和一个或多个连接在主制动缸（4）上的液压式车轮制动器（8），其特征在于，制动装置（1）具有操纵传感单元（17、18、19、22、23），用该操纵传感单元能够测量制动操纵，并且所述制动力放大器（6）被设计成踏板模拟器并能够产生踏板力，该踏板力与操纵力反向，并且当在操纵行程中没有达到通常的操纵力时，用该制动力放大器（6）产生与操纵力反向的踏板力，其中，在液压式工作制动系统发生故障时，所述制动力放大器产生与操纵力反向的踏板力。
9.按权利要求8所述的方法，其特征在于，在操作制动装置时，借助于制动力放大器（6）通过产生踏板力达到通常的操纵力。
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