车辆制动系统的制动压力放大装置以及使这种制动压力放大装置工作的方法

摘要

本发明涉及一种车辆制动系统的制动压力放大装置(10)，其具有在制动压力放大装置(10)的输入腔(18)与制动压力放大装置(10)的中间体积(20)之间可调节地布置的输入活塞(16)、在制动压力放大装置(10)的中间体积(20)与输出腔(36)之间可调节地布置的输出活塞(34)、用来将制动力从输入活塞(16)可传递给输出活塞(34)的推杆(44)、以及可用来将制动辅助力施加给输出活塞(34)的施力机构，其中设计所述施力机构，可用来将作为机械力的制动辅助力施加给由施力机构所接触的推杆(44)，并且/或者可在中间体积(20)的至少一个部分体积(48，50)与外部蓄压器(45)之间转移第一制动液体积。此外本发明还涉及一种使车辆制动系统的制动压力放大装置(10)工作的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆制动系统的制动压力放大装置。此外，本发明涉及一种使车辆制动系统的制动压力放大装置工作的方法。 

背景技术

DE 103 16 750A1描述了一种具有制动主缸和液压放大器的液压车辆制动装置。制动主缸在正常情况下应可作为(制动踏板)仿真器。液压放大器具有连接在外部压力源上的具有输入活塞的输入腔，可以利用传递到输入腔中的外部压力源的高压来调整输入活塞。可以通过在输入活塞与输出活塞之间的中间体积中延伸的推杆将外部压力源的力传递给输出活塞。输出活塞与另一个可以一起调整的活塞限定两个输出腔，分别将一个制动回路如此连接在这些输出腔上，从而可以利用外部压力源的力调整输出活塞使得制动回路的车轮制动钳中的制动压力升高。如果外部压力源失灵，则也应当可以开放制动主缸与输入腔之间的液压连接，可以通过该液压连接将驾驶员的制动力传递给输入活塞。 

发明内容

本发明提供一种具有权利要求1所述特征的车辆制动系统的制动压力放大装置，以及一种使具有权利要求14所述特征的车辆制动系统的制动压力放大装置工作的方法。 

采用本发明，除了能够利用施力机构所施加的制动辅助力、还能利用车辆驾驶员施加到制动主缸中的制动力在至少一个车轮制动钳中调整所需的制动压力。以这种方式可以减小施力机构所提供的制动辅助力，由此与现有技术相比可以节省能量。同时采用效能较小的施力机构就能实现足够大的制动辅助力，因此可以减小施力机构的成本和/或者所需结构空间。 

通过给车辆配备所述的制动压力放大装置或者使用本发明所述的方法，即可省去传统的制动力放大器，例如真空制动力放大器。本发明是这类制动力放大器的牢固耐用而且价格低廉的可选替代方案。尤其不需要在车辆上设计真空 供应装置。 

所谓可以利用施力机构施加的制动辅助力，指的是可以施加起到制动放大作用的力(朝向利用推杆可传递的驾驶员制动力的方向)以及/或者可以在与可传递的驾驶员制动力相反的方向上施加的力。尤其可以选择施加起到制动力放大作用的制动辅助力，或者可以在与可转递的驾驶员制动力相反的方向上施加制动辅助力。 

最好可以将制动力与制动辅助力一起传递给输出活塞。这样就能利用驾驶员施加到制动主缸中的制动力，从而减小施力机构所提供的制动辅助力。此外在这种情况下不必给配有制动压力放大装置的制动系统配备仿真器。 

例如施力机构可以包括可由电机驱动的机械传动机构，该传动机构尤其可以包括齿条和/或者电机驱动的齿轮，所述齿轮可以沿着推杆上的齿条滚动。这样就能利用这种成本低廉的施力机构提供制动辅助力，只要给其供应电能即可，与此相反，不需要真空供应装置。 

在一种有益的实施方式中，制动压力放大装置包括间壁，该间壁将中间体积划分成布置在输入活塞上的第一中间腔和布置在输出活塞上的第二中间腔，推杆穿过间壁中的孔伸出，并且被密封圈所包围。因此只要简单控制两个中间腔的体积，就能移动推杆。 

在一种成本低廉的实施方式中，制动压力放大装置包括至少一个阀机构，可以通过该阀机构将第一中间腔和/或者第二中间腔与制动液储罐液压连通。这样就能以简单方式可靠控制两个中间腔的体积。 

优选地，施力机构适宜包括制动液供应机构，设计该制动液供应机构以一个用于将第一制动液体积作为中间体积的部分体积压入第一中间腔中和/或者压入第二中间腔中。以这种方式除了制动力之外还可以将制动辅助力与制动力一起传递给输出活塞，驾驶员不会觉察到制动主缸中施加的制动。这样可在操纵制动操纵元件时保证驾驶员有利的(符合标准的)操纵感。 

在一种便于执行的实施方式中，制动压力放大装置包括至少一个转换阀作为至少一个阀机构，并且/或者包括一个具有转换阀功能的阀机构，可以通过所述转换阀选择将所配属的第一中间腔或者第二中间腔与制动液储罐或者制动液供应机构的供给侧液压连通。也可以通过功能类似于转换阀的作为阀机构的其它阀单元提供转换阀的功能。这样就能保证以成本低廉而且所需结构空间很小 的方式，选择将至少一个中间腔连接到制动液储罐或者制动液供应机构的供给侧。 

制动液供应机构可以选择包括可以从制动液储罐(外部蓄压器)进行充注的蓄压器。制动液供应机构同样可以包括泵机构，可以利用该泵机构使用作为外部蓄压器的制动液储罐中的第一制动液体积。可以在配有或者没有蓄压器的情况下使用泵机构。这样就能实现成本低廉的制动液供应机构的实施例。 

在一种有益的改进实施方式中，制动压力放大装置包括控制装置，设计该控制装置以接收传感器所提供的关于操纵制动操纵元件的操纵量以及/或者由自动控制装置(自动制动力矩请求自动控制装置，例如速度自动控制定速装置)所提供的制动规定，在考虑至少所收到的操纵量和/或者收到的制动规定的情况下确定关于制动辅助力的设定量，并且在考虑所确定的设定量的情况下将相应的控制信号输出给施力机构。这样就能根据可以预先设定的有利的特性曲线，提供用以操纵制动操纵元件、例如制动踏板的制动辅助力。 

补充地，此外控制装置还可以用来接收与施加给车辆的至少一个车轮的发电机制动力矩相关的再生量，并且还可以在附加考虑再生量的情况下确定设定量。这样就能掩饰(verblendbar)发电机制动力矩，不会偏离(驾驶员或者自动控制装置)设定的车辆的设定减速度。 

在一种有益的实施方式中，制动压力放大装置还包括可以在输出腔和外部蓄压器(制动液储罐)之间转移的第二制动液体积的液体转移机构，这样可保证便于执行制动压力调节。该实施方式通过制动主缸与车轮制动钳之间的可调制动压力放大装置将例如可用于防抱死系统的制动压力放大与制动压力限制功能融于一身。尤其可以将制动压力放大装置设计成可用来选择产生制动压力升高或者制动压力减小功能的可调单元。这样就不必在制动系统上安装多个相互分开构造的用于制动压力放大和防抱死系统的单元。采用本发明可使得制动过程中的调节(ABS工作模式)和制动力放大不会相互冲突，所谓相互冲突指的是制动力放大器放大制动压力抵消调节系统(例如ABS系统)所产生的压力降低作用。因此也不会对ABS系统施加抵消制动力放大的能量。因此采用本发明可以降低规格要求和组件成本。此外还可以不采用真空并且仅仅通过将纯粹电能转变为液压能的方式进行制动调节和制动力放大。 

对于即使配有相应制动压力放大装置的车辆制动系统，也能保证以上段落 中所述的优点。 

同样也可以利用一种使制动系统的制动压力放大装置工作的相应方法实现上述优点。 

在该方法的一种有益改进实施方式中，通过附加地在由输出活塞限定的输出腔与外部蓄压器之间转移第二制动液体积来执行制动压力调节。由于能够避免抵消(例如为了ABS运行)调节和制动力放大作用，因此能够已经以极小的组件成本实现可安全要求及可靠性要求。无需真空即可执行制动力放大和制动调节，仅需耗用在制动过程中通过使用发电机可再生的电能。同时省去了对组件的规格要求，从而能够减小这些组件的结构空间和重量。 

附图说明

以下将根据附图解释本发明的其它特征和优点，附图Fig.1A～1D所示为制动压力放大装置的一种实施方式的示意图。 

具体实施方式

附图1A～1D所示为制动压力放大装置的一种实施方式的示意图。 

可以将附图1A～1D示意示出的制动压力放大装置用于车辆的制动系统。配有制动压力放大装置的车辆可以是一种机动车辆，例如汽车或者摩托车。 

制动系统除了包括至少一个制动压力放大装置10之外，还包括一个制动主缸12和至少一个车轮制动钳14。在附图1A～1D中仅仅绘出了一个制动力放大装置10和一个车轮制动钳14，但是需要指出的是，制动系统并非仅限于一确定数量的制动压力放大装置10和车轮制动钳14。例如可以将多个车轮制动钳14布置在制动压力放大装置10的输出侧。制动系统尤其可以将一个中央制动压力放大装置10用于其全部车轮制动钳14。作为替代方案，也可以给每一个车轮的车轮制动钳14分配一个制动压力放大装置。 

制动压力放大装置10具有一个可调节地布置在输入腔18和中间体积20之间的输入活塞16。可以将输入腔18这样液压地连通到制动主缸12，从而借助于制动主缸12中的压力升高可将制动力传递到输入活塞16上。没有阀或者配有阀的管路24尤其可以在安装于制动系统中的制动压力放大装置10的输入腔18和制动主缸12的内部体积22之间延伸。可选择将压力传感器26连接到管路24上。 

所谓制动力指的是可以用来将制动主缸12的至少一个可调节的活塞28 可至少部分地移动到内部体积22中的力。例如制动力可以是驾驶员施加到制动主缸12中的力。在制动主缸12的可调节的活塞28上可以连接/已经连接一个制动操纵元件30，例如制动踏板。但并非仅限于将制动压力放大装置用于装备具有制动操纵元件30的制动系统或者用于制动操纵元件30的一种确定的实施方式，制动压力放大装置10同样也可以与任何类型的制动主缸12(例如串联制动主缸)相互作用。所谓制动主缸12也可以指设计简单的增压缸。 

可以选择在制动主缸12的可调活塞28和/或者制动操纵元件30上布置至少一个用来测定关于操作制动操纵元件30的操纵量的传感器32。传感器32可以是例如制动力传感器、制动压力传感器和/或者制动行程传感器，例如拉杆行程传感器。但制动系统并非仅限于配备传感器32或者一确定类型的传感器32。 

制动压力放大装置10也可以具有一个在中间体积20和输出腔36之间可调节地布置的输出活塞34。可以将输出腔36这样液压连通到至少一个车轮制动钳14上，从而可以借助于输出活塞34的移动改变输出腔36和至少一个车轮制动钳14中的制动压力。至少一个无阀和/或者配有阀(例如车轮进入阀和/或者车轮排出阀)的管路38可以在输出腔36和车轮制动钳14之间延伸。也可选择将压力传感器40与输出腔36液压连通。此外还可以通过液压连接42将至少另一个车轮制动钳14与具有制动主缸12的另一个平行的制动压力放大装置10相连。 

可以通过制动压力放大装置10的推杆44将制动力从活塞16这样传递给输出活塞34，从而至少可以利用制动力来调节输出活塞34。活塞16和34与推杆44有利地以力锁合或者形锁合方式相互连接。输入活塞16、输出活塞34和/或者推杆44优选地采用整体(单件)设计结构。 

此外制动压力放大装置还可以具有施力机构，可以利用该施力机构将制动辅助力这样施加给输出活塞34，从而至少可以利用制动辅助力来调节输出活塞34。如此设计施力机构，从而可以将作为机械力的辅助力施加给施力机构所接触的推杆44，并且/或者可以在中间体积20的至少一部分体积与外部蓄压器45之间转移第一制动液体积。这样就能保证了将制动力与制动辅助力一起传递给输出活塞34的优点。这样就能保证以成本更低廉、更轻巧并且所需结构空 间更少的方式设计施力机构。以这种方式同时还可减小施力机构的能耗。 

在附图所示的实施方式中，间壁46将中间体积20划分为布置在输入活塞16上的第一中间腔48和布置在输出活塞34上的第二中间腔50。需要指出的是，不过制动压力放大装置10并非仅限于将中间体积20划分为两个中间腔48和50。推杆44最好穿过隔壁46中的孔伸出。推杆44可选择被布置在孔中的(图中没有绘出的)密封圈所包围。在这里所述的实施方式中，输入活塞16支撑于布置在第一中间腔48中的弹簧52上。作为替代或补充方案，输出活塞34也可以支撑于布置在第二中间腔50中的弹簧上。 

可以在同一个外壳54中形成腔室18、36、48和50，从而可以将制动压力放大装置10设计成紧凑的单元。这样有助于将制动压力放大装置10安装在制动系统中。 

在一种有益的实施方式中，也可以在集成制动系统的一个孔中形成腔室18、36、48和50，这样配有制动压力放大装置10的集成制动系统所需的结构空间就会比较小。 

制动压力放大装置10更优选包括至少一个阀机构56和58，第一中间腔48和/或者第二中间腔50可以通过所述阀机构与外部蓄压器45液压连通，所述外部蓄压器可以具有比较低的内压力，尤其是与大气压相同的内压力。例如通过利用第一阀机构56开放外部蓄压器45与第一中间腔48之间的液压连接，就能允许改变第一中间腔48的体积。相应地可以利用第二阀机构58开放第二中间腔50与外部蓄压器45之间的液压连接，从而可以根据制动力和/或者制动辅助力选择增大或者减小第二中间体积50。同样也可以通过控制致动至少一个阀机构56或58来停止改变中间腔48和50中至少一个中间腔的体积。阀机构56和58在断电情况下最好处在将所配属的中间腔48或50与外部蓄压器45液压连通的状态。在一种简单的实施方式中，将制动液储罐用作外部蓄压器45。 

按照附图所示的实施方式，施力机构包括一个用来将第一制动液体积压入第一中间腔48或者第二中间腔50中的制动液供应机构。更优选的是，这样设计制动液供应机构，从而可以选择将第一制动液体积转移到第一中间腔48或者第二中间腔50中。因此就可以利用制动液供应机构选择增大第一中间腔48或者第二中间腔50，其中可以相应地减小两个中间腔48和50中的另一个 中间腔。这样就能产生可作为压力60提高的制动辅助力，可选择从中间体积20将制动辅助力施加给输入活塞16或输出活塞34。可以利用从中间体积20指向输出活塞34的制动辅助力适当这样调节输出活塞34，从而升高输出腔36与至少一个车轮制动缸14中的制动压力。相反，而从中间体积20指向输入活塞16的制动辅助力则会使得第一中间腔48增大，同时相应地减小第二中间腔50，由此增大输出腔36的体积。这样就可以通过从中间体积20指向输入活塞16的制动辅助力来减小输出腔36与至少一个车轮制动钳14中的制动压力。这尤其可以限制至少一个车轮制动钳14中的压力，抵消制动主缸12中升高的内压力。例如可以这种方式执行ABS调节。同样可以利用这种方式掩饰(verblendet)发电机制动力矩，以下还将对此进行详细描述。 

附图所示的制动压力放大装置10包括第一泵机构62(例如至少一个泵)作为制动液供应机构的组件，可以利用所述第一泵机构将第一制动液体积泵送到外部蓄压器45。补充地，所述制动液供应机构也可以具有一个例如可以利用第一泵机构62从外部蓄压器45进行充注的蓄压器。在所示的实施方式中，第一泵机构62通过吸入管64与外部蓄压器45相连。可以选择将蓄压器腔室68连接在从第一泵机构62的供给侧延伸的供给管路66上。此外还可以从供给管路66引出一个带泄压阀72的排出管70，从而当供给管路66中出现过压时，可通过排出管70将制动液移动到外部蓄压器45中。但是制动系统并非仅限于配备这里所需的组件。 

附图所示的制动系统有利地包括至少一个转换阀作为阀机构46和48，可通过该转换阀选择将配属的中间腔48或50与外部蓄压器45或第一泵机构62的供给侧液压连通。因此，可以如此相互对应地切换阀机构56和58，从而可通过从第一阀机构56通向第一中间腔48的管路74对第一中间腔48进行充注，而第二中间腔50的制动液则通过从第二阀机构58通向第二中间腔50的管路76流入外部蓄压器45中。这样即可产生从中间体积20指向输入活塞16的制动辅助力。也可以如此相应致动阀机构56和58，从而可利用第一泵机构62对第二中间腔进行充注，而制动液则从第一中间腔48流出。这样就会产生从中间体积20指向输出活塞34的制动辅助力。 

设计成转换阀形式的阀机构56和58可以各自通过管路78或80与储液罐管路82相连，制动主缸12的内部体积22也连接在该储液罐管路上。但 是制动系统的组件12、56和58的这种连接方式仅为参考示例。 

需要指出的是，制动压力放大装置10并非仅限于将施力机构设计成制动液供应机构。作为替代或者补充方案，也可以采用机械地构造施力机构。例如施力机构可以包括一个可由电机驱动的机械传动机构，尤其是利用齿条和/或者电机驱动的、可以沿着在推杆44上构造的齿条滚动的齿轮。在这种情况下，施力机构与推杆44接触。 

按照附图1A～1D所示的制动压力放大装置10的改进实施方式，制动系统还包括由组件84～88构成的制动液转移机构，借助于该制动液转移机构可在输出腔36和外部蓄压器45之间转移第二制动液体积。例如可以利用第二泵机构84(例如至少一个泵)将第二制动液体积从外部蓄压器45泵送到输出腔36中。为此第二泵机构84可以通过供给管路路径90与输出腔36相连。通过管路92与供给管路路径90相连的排出阀86控制从输出腔36流向外部蓄压器45的制动液。第二泵机构84和排出阀86可以各自通过管路94或96与储液罐管路82相连。 

优选地将第一泵机构62和第二泵机构84布置在电机100的同一个轴98上。为了在利用电机100驱动第一泵机构62时防止意外带动第二泵机构84，可以将一个进给阀88布置在从储液罐管路82通向第二泵机构84的管路94中。但是本段落中所述的制动液转移机构的实施方式仅为参考示例。 

可以将第一泵机构62作为主泵，而将第二泵机构84作为辅助泵。可以将第一泵机构62作为可调节的组件16、34和44的调节泵，将第二泵机构84作为车轮调节泵。换句话说，可以利用第一泵机构62控制可调节的组件16、34和44的运动，主要目的是放大制动力和限制制动压力；可以利用第二泵机构84和排出阀86控制输出腔36与外部蓄压器45之间的体积运动，主要目的是车轮调节。 

此外也可以将车轮所独有的进压阀布置在泵机构84的排出侧(附图所示的安装位置)来替代进给阀88。从而在这种情况下，也可以使用第一泵机构62替代用于车轮调节的第二泵机构84。同样也可以将一个限压阀使用到蓄压器腔室68与第一泵机构62的连接中，以便即使当蓄压器腔室68排空时也能通过关闭限压阀的方式防止主要充注与中间腔48或50相对的蓄压器腔室68。 

附图1A～1D中所示的制动系统利用电能作为用于制动力放大和调节的 唯一能源。尤其可以使用电机100作为唯一的能量转换器。由于电能可以再生，因此可以很方便地产生用于调节和制动力放大的电能消耗。 

除了减小制动系统的结构空间和重量之外，同样也能保证制动系统牢固耐用的系统设计和低廉的制造成本。因为按照附图所示的制动系统，即使当制动系统的能源供应受到妨碍时，驾驶员还能通过制动主缸12直接对至少一个车轮制动钳14施加制动力，因此可保证较高的安全标准。此外还可以对于制动系统调整有利的(符合标准的)踏板力和踏板行程特性曲线。 

附图1B～1D所示为制动系统的一些可执行的工作模式： 

附图1B示出了制动系统，尽管驾驶员没有操纵制动操纵元件30，也可通过车辆自身的(速度)自动控制装置预先设定不等于零的总制动力矩。当制动主缸12、输入腔18和第一中间腔48的内部体积22中存在外部蓄压器45的压力p0、优选大气压力时，就可以利用第一泵机构62升高第二中间腔50中的压力p1。输出腔36中的压力p2也会通过可调节的组件16、34和44的移动而相应升高。可以利用液体转移机构的组件84～88精细调节输出腔36中的压力p2。 

附图1C所示为通过驾驶员操纵制动力输入元件30时的制动系统。通过操纵制动力输入元件30升高制动主缸12的内部体积22和输入腔18中的压力p3。借助相应切换/致动第一阀机构56就能保证第一中间腔48中的压力p0等于外部蓄压器45中的压力p0。因此，可以朝向输出腔36对可调节的组件16、34和44进行调节。同时可以利用第一泵机构62将由驾驶员通过驾驶员制动力施加的制动压力放大，方法是升高第二中间腔50中的压力p4。这样就会使得输出腔36和至少一个车轮制动钳14中的压力p5升高。 

附图1D示出在抵消驾驶员对制动操纵元件30的操纵的限制制动压力时制动压力放大装置的可适用性。当制动主缸12的内部体积22与输入腔18中存在压力p3时，可以利用第一泵机构62在第一中间腔48中建立起反压p6。同时可以通过相应致动第二阀机构58将第二中间腔50中的压力p7减小到小于压力p4的一个值。作为补充方案，还可以通过排出阀86进一步减小输出腔36中的压力p8。例如可以减小输出腔中的压力p8来执行ABS功能。 

可以优选地如此设计腔室18、36、48和50的尺寸，从而可以利用可调节的组件16、34和44抵消较大的制动力或者实现较大的体积流量。尤其可以 如此调节中间腔48和50中的压力，使得可调节的组件16、34和44尽管操纵了制动操纵元件30也“保持”在一位置中。这样就能在可调节的组件16、34和44所在的位置中将较大的体积压入到至少一个制动钳14中，或者从中向外吸出。与此相比，可以如此匹配输出腔36的尺寸，从而输出腔可车轮所独有地使用，尤其可用于ABS功能。 

制动系统保证将液压泵系统同时用于车轮调节和制动力放大。可以使用所述泵系统作为所有制动回路的中央泵系统、作为制动回路专用的泵系统和/或者作为车轮所独有的泵系统。也可以将可调节的组件16、34和44的机械控制与液压的车轮调节分开。 

由于可以很简单地实现单独的车轮压力调节，因此附图所示的制动系统有利地适合于在制动过程中再生电能。在一种改进实施方式中，制动压力放大装置10或者配备有该制动压力放大装置的制动系统可以包括控制装置，设计所述控制装置，使得所述控制装置可接收传感器33提供的关于操纵制动操纵元件30的操纵量以及/或者由自动控制装置所提供的制动规定，在考虑至少所收到的操纵量和/或者收到的制动规定的情况下确定设定量或者说制动辅助力，并且在考虑确定的设定量的情况下将相应的控制信号输出给组件56、58、62、68、84、86和88中的至少一个组件。此外也可以接收所提供的与施加给车辆的至少一个车轮的发电机制动力矩有关的再生量。在这种情况下可以在附加考虑再生量的情况下来确定设定量。 

在所示的制动系统中，可以很方便地补偿漏油效应，例如推杆44/活塞杆上的漏油效应，因此不需要提高公差要求。 

在一种补充方案中，还可以将(图中没有绘出的)阀布置在中间腔48和50之间。即使制动系统的电流供应受到妨碍，还能够利用驾驶员制动力通过该优选常开阀在输出腔36中实现升压。如果要求改变压力，还可以通过该阀控制中间腔48和50之间的压力平衡。这样只有在压力平衡之后才会需要使用制动液供应机构，从而可以减小制动液供应机构的能耗。 

在以上段落中已经描述了使制动系统的制动压力放大装置工作的有益方法的方法步骤。因此这里不再重新描述这些方法步骤。