具有至少一个用于将制动液再输送到制动增力器的工作室中的输送装置的制动设备

摘要

本发明涉及一种制动设备，其具有用于制动增力器(BKV、3、4、5)的电动的驱动装置，所述制动增力器具有至少一个活塞(3、4)，其中所述至少一个活塞(3、4)由所述驱动装置驱动，以用于在至少一个车轮制动器(RB)中的压力形成和释压，并且仅在驱动装置发生故障时，能够借助于制动操纵装置(1)，尤其是具有制动踏板的形式的制动操纵装置，机械地调节，其中在每个车轮制动器(RB)与所述制动增力器(BKV)的工作室(A

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的制动设备。

背景技术

在传统的系统中，机动车(Kfz)制动设备的主制动缸(HZ)设计成使得所述主制动缸的置换容积相当于车轮制动器的容积容纳以用于达到最大的制动压力。此外，设有用于如衰减的极端情况或者通风不良的制动设备的储备。车轮制动器的容积容纳与机动车有关。原则上，容积相对于机动车重量增加。Hz的置换容积能够通过其活塞直径和行程来确定。在传统的制动系统中制动踏板通过压杆与HZ相连接，以使得踏板行程通过恒定的踏板传动比与主制动缸的压杆活塞(DK)相连接。由于人体工程学的原因，制动设备设计成，使得在约50％的踏板行程时达到锁止压力。因为限定了在机动车中的踏板行程，所以必须通过增大Hz直径来提供用于更高的机动车等级的必要的置换容积。

由活塞表面积可以得出为达到期望的制动压力所需要的活塞力。通过所谓的真空制动增力器(Vak.BKV)来增大踏板力，以使得在制动力辅助装置功能完好时，踏板力是适度的。

对于制动设备的设计还有两个因素是重要的：

●通过所谓的截止点来限定Vak.BKV的增强力。通常，所述截止点略微高于在高的摩擦系数时的锁止压力，所述锁止压力相当于约100bar。然而，在所述制动设备衰减时需要更高的压力，以使得制动力增强趋于饱和并且踏板力显著地增加。为了反作用，在带有电子稳定系统(ESP)设备的机动车中，利用所谓的ESP以便将制动液从HZ泵入制动回路中。在这种情况下，压力增加速度与泵功率有关。在大型的机动车中泵功率约为400W，以使得压力增加速度明显低于在压力范围中直到截止点的压力增加速度。

●在BKV发生故障时，Hz的活塞表面积造成非常高的踏板力。因此，在BKV发生故障时，用于达到确定压力的脚踏力比在制动增力器功能完好时大致大5倍。此外，由于在Hz和Vak.BKV中的复位弹簧和摩擦，踏板初始力非常大。因此，从中等的机动车等级起，普通的驾驶员在BKV发生故障时几乎不能够实现适当的制动。此外，还由于异常高的初始操纵力，使驾驶员变得烦躁。

在带有行程模拟器的系统中，因为踏板行程和活塞行程没有固定地耦联，所以能够更自由地确定Hz的尺寸。通常使用大约大了20％至30％的活塞行程，并且同时整个活塞行程用于在包括衰减在内的高锁止压力时的制动。因此传统设计的仅50％的主制动缸活塞表面积是可能的，从而更小的踏板力足够用于产生必要的制动压力。尤其是电动的制动增力器适合于行程模拟器系统，如在DE 102005018649.19和DE102006059840.7中所描述。在相应的实施方式中，所述解决方案具有附加的优点，即电动机的摩擦力和复位力非常小，这导致约50％的更小的反应力。因此，在电动的BKV发生故障时的踏板的力行程特征曲线与有效的制动力增强相比，没有显著的不同。尽管具有所述优点，但是类似于前述的传统的制动设备的Hz几何尺寸，从小型汽车到重型的SUV(运动型多用途汽车)需要更多的主制动缸大小，以便适用不同的容积容纳。用于重型汽车的大的主制动缸活塞表面积造成非常高的踏板力。

发明内容

本发明的目的是，提供一种制动设备，所述制动设备能够用于多个汽车尺寸，其中在重型的汽车等级中，也仅具有小的踏板力。

根据本发明，所述目的通过具有权利要求1的特征的制动设备得以实现。通过从属权利要求的特征获得另外的有利的实施形式。

本发明基于以下想法，在制动设备中仅使用直径更小的主制动缸，所述主制动缸具有足够例如用于更小的汽车等级并且还用于更大的汽车的主制动缸尺寸。这尤其是在电动的制动设备中是可能的，只要通过再输送在一定程度上增大主制动缸的工作室的容积。在此，当主制动缸的活塞在制动时几乎达到其最终位置，并且进一步的压力形成不再可能时，那么始终发生再输送。在再输送之前，借助于本来存在的阀发生制动回路的分离。然后，主制动缸的活塞驱动器使活塞返回，其中同时附加的制动液从至少一个存储容器中被输送到主制动缸的工作室中。只要再输送过程结束，主制动缸能够再次耦联在制动回路上，并且在制动回路中的压力进一步升高。为此，每个输送装置再次借助于接通的阀与制动回路分离或者脱离耦联。

有利地，本发明提出至少一个由存储容器和阀组成的附加输送装置。只要主制动缸具有一个或者两个工作室，所述一个或者两个工作室就能够通过唯一的输送装置填充。然而为了有利地保证工作室的脱离耦联，有利的是，至少一个再输送装置分别与主制动缸的每个工作室相关联。

因此，带有减小的直径的主制动缸能够用于重型汽车，其中主制动缸容积相对于车轮制动器的容积容纳尺寸过小。在需要时，通过设有用于极端的压力要求的输送装置，能够从存储容器中获得制动液的需要的附加容积，所述附加容积随后由电动驱动的制动增力器再输送到制动回路中。

通过经过的主制动缸行程和增加的压力确认再输送的要求。如果活塞行程例如在140bar时耗尽，那么附加的制动液从再输送室中输送到Hz中，因此压力能够升高至最大压力。

因此，可能的是，从微型汽车到SUV使用同样的主制动缸。从以下机动车等级起开始必须安装附加的输送装置，在该机动车等级中主制动缸容积不再足够用于适用所有的极端情况。通过主制动缸几何尺寸确定，从什么样的汽车等级起需要输送装置。由于小的主制动缸活塞表面积，在BKV发生故障时，高的汽车等级从与在传统的系统中的踏板力相比明显更小的踏板力中受益。因此，踏板感觉和在功能正常的制动力增强时的正常情况差不多，由此更少地使驾驶员变得烦躁。

通过使变型标准化和减少变型，显著地减少制造成本，并且用于采购和备件保存的更少的物流成本是可能的。再输送部件的实现是简单的并且因此也是可靠的。此外能够诊断功能。

有利的是，输送装置直接设置在电动驱动的制动增力器的外壳上或者集成在电动驱动的制动增力器的外壳中。

再输送室还能够用于另外的功能，即用于调节制动衬片间隙。如在DE(E114)中所述，紧靠着的制动衬片造成大量额外的燃料消耗。在本申请中描述了，这如何通过在制动管路和制动活塞中的负压并且通过有针对性的活塞控制和转换阀的控制来实现。如果活塞不能够从初始位置返回，那么在本申请中，控制是非常复杂的，因为这在电动的制动增力器中造成在结构上的更多费用。与此相反，借助于再输送室简单地使得相应的容积短时间内从HZ输送到所述室中，并且通过相应地接通阀使得HZ塞向回运动，以便最好在一个轮缸中产生负压。依次地操纵剩余的轮缸。在此，当通过压力指示器和压杆活塞的相应的行程控制测量负压时，能够在轮缸中产生间隙。所述制动间隙能够在制动时或者在制动前随时再次被消除。因此，由于外部的信号，在开始制动前制动衬片已经能够再次紧靠着制动盘。可能的是，通过所谓的预填充缩短制动行程，尤其是当预填充压力已经达到5bar的压力水平时。

附图说明

接下来根据附图详细叙述本发明的两个可能的实施形式。

附图示出：

图1示出根据第一实施形式的制动设备，所述制动设备具有用于主制动缸的每个工作室的各一个输送装置；

图1a示出用于两个机动车的根据图1的制动设备的行程压力图，所述两个机动车具有不同的车轮制动器容积；

图2示出根据第二实施形式的制动设备，所述制动设备具有用于主制动缸的两个工作室的耦联的输送装置；

图3示出根据第一实施形式的制动设备，所述制动设备具有在存储容器和主制动缸的工作室之间的各一个磁阀。

具体实施方式

图1示出如在DE 102005018649.19、DE 102006059840.7和DE102005003648中所述电动的BKV的原理构造，，其中它们的全部公开内容通过参引的方式并入本申请中。在功能正常的BKV中，踏板与Hz脱离耦联。踏板力由未示出的行程模拟器测得，所述行程模拟器产生习惯的踏板感觉。踏板行程传感器11检测踏板行程，所述踏板行程在特性曲线上能够与期望的制动压力相关联。因此，通过操纵制动踏板1激活制动增力器2，所述制动增力器2作用在主制动缸5的压杆活塞3上。浮式活塞4通过容积挤压和压力移动。两个活塞3和4导致在相应的制动回路中的压力产生。在存储容器中提供相应的制动液。有关已知的主制动缸的构造的细节参照DE 1020050 18649.19、DE102006059840.7和DE 102005003648。已知的是，在行程模拟器系统中，踏板行程和活塞行程能够是不同的。在以高摩擦系数制动时，活塞位于踏板之前。如果现在活塞3、4到达行程端部的区域内，那么发生再输送过程。在此，首先关闭控制阀107，并且达到的压力被限定在车轮制动器内。随后打开再输送阀8。同时通过电动的BKV使得压杆活塞3返回，从而在主制动缸中的压力几乎降低到零(0)。借助于弹簧10和活塞9将存储的制动液从已经填充的再输送室20中输送到主制动缸的工作室A1、A2中。在再输送室20中最好存在例如5bar的正压，以使得主动地将制动液输送到主制动缸中。随后关闭再输送阀8并且打开控制阀7。现在通过相应的马达驱动装置，将制动液挤压到制动回路22中，从而根据阀7的位置，在相应的制动回路22中的压力继续增大。因此，在活塞3和4没有到达端部区域中(左边的位置)的情况下，进一步的压力增大是可能的。可选择地，还能够仅再输送到制动回路22中。通过活塞面积和活塞行程的相应的设计，在Hz中的损失的容积能够预先保留在再输送室20中，以用于适用所有极端情况。由于弹簧10的预载，在相应的弹簧设计中，填充压强例如为5至10bar。因此结合带有大的开口横截面的再输送阀8，允许快速地再输送到工作室A1、A2中，例如在50ms内，由此避免了压力增大的显著延迟。

再输送阀8应当在流过时间和切换时间方面是优化的。最好构造为在不通电时关闭的阀8能够具有大的阀座横截面。因此，通过使用常用的线圈能够仅在例如50bar的中等的压强下打开阀8。这对于再输送而言没有缺点，因为在约10bar时发生再输送阀的接通。因此，对于再输送而言，不需要昂贵的压力补偿阀。由于时间的原因也能够有意义的是，在再输送时，没有将所有容积不间断地再输送到再输送室20或者工作室中。如果例如在140bar的情况下，活塞3、4接近端部位置，那么首先能够将用于形成到170bar的压力的容积再输送。如果压力进一步增大，那么在170bar时，在新的再输送步骤中能够再输送用于例如200bar的最大压力的剩余容积。因为第一再输送步骤足够用于大部分情况，因此对于所述制动而言，能够减少在再输送期间在压力形成时的无效时间。

再输送室20在装配线的端部上填充后或者在保养时填充后，在每次机动车启动时或者还在加速阶段中填充和诊断。为此通过马达驱动装置，最好以压力调节的方式将在再输送室中的最大压力控制为例如10bar。如果现在打开再输送阀8，那么禁止压杆活塞3移动。但是假如假如压杆活塞移动，那么这预示着在活塞密封件中的泄漏或者未密封的再输送阀8。通过活塞行程sK能够确定容积差。通过容积差和诊断间隔能够确定泄漏以什么程度发生。为此在主制动缸中控制最大的再输送压力。此外，现在能够诊断，是否再输送阀8或者活塞9卡住。一旦再次填充再输送块20，那么活塞3返回。在压力容积特性曲线的分布上则能够确定，再输送活塞9是否一起移动，并且再输送阀8是否被接通。

可替代的是，通过关闭控制阀7的方式，能够检测再输送室20的填充状态，在Hz中再输送室20的最大填充压力调节为例如10bar，活塞位置作为调节量被控制，打开再输送阀8并且通过压力传感器12监测在主制动缸中的压力是否降低。

因此，通过再输送容积的匹配可能的是，使用用于多个机动车等级的同样的基本系统。在由Hz和真空BKV组成的传统的解决方案中，对于每种机动车等级而言，必须使用单独的几何尺寸，这意味着在生产和维修时的用于物流的额外费用。

此外，在缺乏制动力增强的情况下，通过更小的活塞直径产生明显更小的踏板力。

因为在行程模拟器系统中制动设备的通风状态通常能够通过压力容积特性曲线检验，制动操纵的由主制动缸容积和再输送块置换容积组成的总容积总体上相比较于传统的系统减小。不必再设有用于通风不佳的容积的附加的安全容积，如其在传统的系统中的情况。

用于监控再输送室20的填充状态的另一个的可能性是使用可选的传感器24。所述传感器24获取活塞9的位置。传感器24能够构造为行程分辨的传感器或者转换开关，所述传感器或者转换开关获取活塞9的位置。所述传感器能够用于诊断或者用于限定的活塞控制，以便提供足够用于产生负压的功能的容积。

图1a示出在用于微型汽车A和运动型多用途汽车(SUV)B的压杆活塞3的活塞行程sN的压力曲线p。两种机动车使用同样的主制动缸。虚线示出在pMAX和活塞行程终点处的界限。在干燥的柏油路上制动时，微型汽车在40％的活塞行程时已经达到锁止压力p1。与此相比，SUV的曲线B具有明显更高的容积容纳，也就是说活塞行程，因此在例如70％的活塞行程sN时达到pA。再次提到，通过使用行程模拟器2在两种情况下最大的踏板行程限制于例如40％。Hz活塞位于踏板之前，并且真正的活塞行程在踏板上无法识别。通过微型汽车的Hz容积能够在SUV中例如达到140bar。如果在B中，压力例如在衰减时仍进一步升高，那么在达到sN时通过已经所述的再输送过程N提供用于使压力升高到例如200bar的附加容积。在图1a中可以看出，活塞3、4如何返回，并且随后压力能够增加到pMAX。

在制动压力回退时，在压力p2或者在合适的活塞位置中，附加容积再次向回挤压到再输送块20中。所述过程成为回送，并且在图1a中用R1标出。在例如在50bar时的释压期间，当控制阀7打开时，再输送阀8打开。因此，由于在再输送阀8上的高的压力差，再输送室20被快速填充。因此，在车轮上的释压不必为了回送过程而中断。但是这种情况下，在车轮制动器上造成突然的压降，这或许对于驾驶员而言是可感觉到的。为了避免上述情况，能够借助于再输送阀的压力指示器12和PMW(脉宽调制)控制器来改变释压梯度或者再输送室20的填充速度。

在图1a中用R2示出可替代的回送过程。在释压时，首先关闭控制阀7并且打开再输送阀8。现在能够通过Hz活塞3的相应的运动将再输送的附加容积再次挤压到输送装置中。随后再次打开控制阀7，并且能够继续在车轮制动器中的释压。在所述回送阶段期间，在车轮制动器上没有发生释压。因此，在这里也重要的是，所述过程快速地进行，以便驾驶员没有感觉到释压的中断。

在回送期间，如在再输送时，对于驾驶员而言没有察觉到在踏板上的反作用。通过这个到再输送室20中的被控制的回送能够确保，在压杆活塞3和浮式活塞4的初始位置中的压力几乎相当于环境压力，以使得主套管23以无压力差的方式经由入口孔21滑到存储容器6。所述事实是必要的，以便如图1所示，确保所谓的柱塞缸的足够的使用寿命。因此，能够放弃更贵的且带有中央阀的更大的主制动缸的使用，目前在带有ESP装置的制动设备中必须使用所述主制动缸。

图2示出本发明的可替代的第二实施形式，其中同样从再输送室将容积再输送到主制动缸中。

所述装置由包含两个活塞的缸13组成，所述活塞通过在推杆上方的杆16耦联到活塞3的驱动器上。在向前运动以形成压力时，驱动器直接作用在活塞14上，在向回运动时，通过弹簧17带动杆16。这有助于安全性，以便例如在磁阀功能失常或者杆16带动活塞3时能够达到在初始位置中的完全的释压。

为了再输送两个线路是可能的。在右边的活塞侧上，在这种情况下，在活塞3返回时磁阀18a和控制阀7关闭，其中容积通过打开的磁阀19a经由唇形密封件到达主制动缸5中。在随后的向前运动中，磁阀19a再次关闭并且磁阀18a打开，这导致进一步的压力增加。在左边的活塞侧，在活塞3或者14缩回时，磁阀19和控制阀7关闭，并且磁阀18打开，以用于从存储容器6中再抽吸容积。在向前运动时，容积由活塞14通过用于继续使压力升高的打开的磁阀19和7输送到Hz中。

在根据图1的解决方案中，再输送局限于再输送室20的容积。与此相比，借助根据图2的解决方案一直进行再输送，直到存储容器变空。

在图3中示出，如何能够使用输送装置20，以便在车轮制动器RB上主动地调节衬片间隙。车轮制动器RB的构造通常是已知的，并且在这里没有详细阐述。进一步的信息参见制动器手册第二版，Vieweg 2004。

为了调节在制动盘和制动衬片之间的衬片间隙，在THZ 3、4、5中短时间内产生负压。因此，制动活塞主动地退回车轮制动器中，由此来调节在制动衬片和制动盘之间的距离。这导致能够消除在制动衬片与制动盘之间的剩余摩擦作用。再输送室20能够用于产生负压，所述再输送室20的基本功能已经在图1中阐述。作为相对于图1中的构造的扩展，在图3中每一个转换阀18设置在存储容器6与主制动缸的工作室A1和A2之间。

在正常工作时，再输送室20没有被完全填充。所述再输送室20包含足够多的容积，以便如在图1中所述的情况下能够提供用于高的压力要求的制动液，然而还能够容纳附加的容积。

在开始调节衬片间隙时，活塞3通过马达驱动器2向前移动。为此活塞4以类似的方式移动。因此，当再输送阀8打开时，制动液挤入仅部分填充的再输送室20中。随后关闭再输送阀8。现在关闭磁阀18并且打开控制阀7中的一个。始终位于伸展位置上的活塞3通过马达螺杆传动装置朝着初始位置的方向略微缩回。由此产生负压，所述负压通过制动管路22传递到相应的车轮制动器RB上，并且打开所述车轮制动器RB的控制阀7。现在，剩余的三个车轮制动器通过连续地打开相应的控制阀的方式缩回。活塞3的行程通过与制动活塞的面积比例而与制动活塞的行程成比例。在所述阶段评估负压，以使得直到低于压力水平或者低于随时间变化的压力曲线，才评估活塞运动。随时间变化的压力曲线是指，如果通过活塞摩擦的负压是恒定的，那么这同样相当于制动活塞的运动。随后再次打开磁阀18。因此消除在THZ 5中的负压。磁阀18的作用是，阻止在THZ中的负压阶段期间制动液从容器通过THZ密封件进入THZ工作室A1和A2中。还可能的是，通过在负压阶段时打开所有控制阀7的方式，同时拉回车轮制动器RB的所有制动活塞。

如前面所述，在正常工作时再输送室没有完全填充，因此再输送室能够容纳用于衬片间隙调节的容积。通过传感器24能够监控填充状态。可替代地还可能的是，首先完全填充再输送室，并且在活塞3返回时，关闭的控制阀7和打开的磁阀18短时间内打开再输送阀8，以便允许限定的容积从再输送室中漏出。另一个可能性是，完全清空再输送室，并且通过活塞行程3引入限定的容积。在此有利的是，两个再输送室20以彼此相互分开的方式填充，以使得一个室20始终为满的，并且提供用于在图1所述的紧急情况的容积。

由于被调节的衬片间隙在制动衬片和制动盘之间存在增大的距离。在制动时，所述距离受到妨碍，因为这造成附加的容积容纳，并且因此造成活塞3的损失行程。因此在可能的是，在可能的制动前使得制动衬片再次紧贴制动盘。在这种情况下，称为预填充。

为此能够利用来自再输送室20的制动液。首先关闭磁阀18，打开控制阀7并且随后打开再输送阀8。因此，弹簧10通过活塞9将来自再输送室20的制动液挤压到车轮制动器RB中。经由活塞9的由传感器24提供的位置，能够控制需要的容积。可替代的是，基于再输送阀的打开时间和再输送室20的填充压力能够调节预填充容积。一旦衬片间隙被消除，那么能够通过压力传感器12检测到。一旦制动衬片紧靠着制动盘，那么在制动回路中的压力增大。在制动行程缩短方面更有效的是预填充到约5bar，这需要外部的传感器，例如踏板接近度传感器。

一种当在被调节的衬片间隙中例如由于泄漏而清空再输送室20时可应用的方法，其设有以下步骤：再输送阀8首先保持关闭，打开控制阀7。由马达驱动器操纵活塞3，以使得将相应的制动液容积输送到制动回路中，直到制动衬片紧贴。随后关闭控制阀7并且活塞3再次返回。因此，在工作室A1和A2中产生负压。一旦活塞到达初始位置，那么由于负压的原因从存储容器中抽吸相应的容积差。

附图标记列表：

1   制动踏板

2   带有行程模拟器的马达驱动器

3   压杆活塞DK

4   浮式活塞

5   主制动缸Hz

6   存储容器

7   控制阀

8   再输送阀

9   活塞

10  弹簧

11  踏板行程传感器

12  压力传感器

13  缸

14  双活塞

15  推杆

16  杆

17  弹簧

18  磁阀

18a 磁阀

19  磁阀

19a 磁阀

20  再输送室

21  入口孔

22  制动回路

23  主套管

24  传感器

p_max最大制动压力

p₁  用于μ＝1.0(干燥的柏油路)的锁止压力

A₁、A₂HZ的工作室

A   用于微型汽车的压力行程特征曲线

B   用于SUV的压力行程特征曲线

F   输送装置

L   管路

N   再输送

R1、R2回送

S_K  HZ的活塞行程

S_N  再输送位置

p₂  用于再输送室的填充

BL  制动管路

ZL  输送管路