机动车的气动制动装置及用于运行气动制动装置的方法与流程

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于机动车的气动制动装置。此外，本发明还涉及一种根据权利要求10的前序部分的用于运行机动车的气动制动设备的方法。

背景技术：

用于机动车的气动制动设备通常针对机动车的每个车轮都具有能气动操纵的车轮制动器，其中，用于车轮制动器的气动运行介质已经在储备压力存储器中在静态压力下准备好。制动装置具有制动信号发送器，制动信号发送器与能由机动车的驾驶员操纵的制动踏板的运动相关联，并且在操纵制动踏板时产生制动要求信号。依赖于制动要求信号，在车轮制动器上调整出制动额定压力。

EP 2 077 215 B1公开了这种用于机动车的气动制动装置，其中，机动车针对每个车轮分别具有能电驱控的车轮制动模块，用于调整出各自的车轮制动器的额定制动压力。在此在考虑到制动信号发送器的情况下，电子控制单元获知用于车轮制动器的额定制动压力的预定值，其中，额定制动压力的预定值被预定给车轮制动模块。公知的气动制动装置不仅规定了针对一个车桥的两个车轮制动器具有共同的车轮制动模块的实施例，而且还规定了一个车桥的车轮分别配备有一个车轮制动模块的实施例。

在此，车轮制动模块包括至少一个进气阀和排气阀，其中，进气阀被操纵用于激活车轮制动器。例如，为了结束制动过程，车轮制动器的制动缸被排气，其中，操纵排气阀并且排空制动缸。为了激活进气阀和/或排气阀，车轮制动模块包括能电操纵的激活机构，其能由控制逻辑单元经由调整信号来驱控。为了操纵车轮制动模块，控制逻辑单元包括用于产生用于激活机构的相应于针对额定制动压力的预定值的调整信号的装置。

公知的制动装置不仅设置用于中继阀的进气还用于中继阀的排气，由此用于操纵阀、尤其是进气阀的控制压力与车轮制动器的运行压力脱联。

技术实现要素：

本发明的任务是：减小具有用于机动车的一个车桥的两个车轮的车轮制动模块的气动制动装置的制造成本和结构大小。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的气动制动装置来解决。此外，该任务还通过具有权利要求11的特征的用于运行气动制动设备的方法来解决。

根据本发明，进气阀和其激活机构被构造成能在进气阀被操纵的状态下将来自储备压力存储器的气动压力直接导通(durchsteuerbar)到各自的车轮制动器上。作为备选或附加，排气阀及其激活机构被构造成使得车轮制动器的制动压力在排气阀被操纵的状态下被直接排气到大气中。如果出于成本原因，代替针对一个车桥的两个车轮的共同的车轮制动模块而设置分开的车轮制动模块，那么根据本发明，用根据本发明的将来自储备压力存储器的气动压力直接导通到各自的车轮制动器来替代其中多个到目前为止所需要的中继阀。通过这种方式，能减小制动装置的结构大小，而且由于减少了构件也能减小制造成本。

对来自储备压力存储器的气动压力的导通可以理解为在进气阀打开的情况下，气动压力从储备压力存储器立即作用到车轮制动器上或作用到构造在车轮制动器中的气动缸上。对进气阀本身的操纵通过能电操纵的激活机构进行。

在有利的实施方式中，进气阀的激活机构包括能电操纵的进气先导控制阀，进气阀能借助该进气先导控制阀来操纵。在本发明的优选的实施方式中，先导控制阀在电操纵的情况下打开并切换使得在储备压力存储器中的气动压力到达进气阀的操纵环节上，由此进气阀以气动操纵的方式打开。进气阀及其能电操纵的进气先导控制阀形成进气阀组件，其中，来自储备压力存储器的气动压力被间接地用于操纵进气阀，但尽管如此，该气动压力仍被立即连通到车轮制动器。在本发明的另一有利的实施方式中，排气阀的激活机构也装备有能电操纵的排气先导控制阀，排气阀能借助该排气先导控制阀来操纵。在有利的实施方式中，进气先导控制阀或者排气先导控制阀构造为能电操纵的电磁阀。

本发明的其他有利实施方式通过利用不同的能电操纵的激活机构作为提到的先导控制阀，例如利用电步进马达或不同结构形式的电阀作为电磁阀得到。

当车轮制动模块的控制逻辑单元包括用于产生针对电激活机构、特别是进气先导控制阀的经脉冲调制的调整信号的机构时，实现了在制动缸中的迅速的压力建立。在此，经脉冲调制的信号理解为由数个单个的脉冲组成的时间离散的信号序列，其中，激活机构相应于时间离散的信号序列地针对各个短的时间间隔接通以及断开。在利用激活机构作为先导控制阀的实施方式中，先导控制阀借助控制逻辑单元的经脉冲调制的呈迅速的序列形式的调整信号来接通以及断开，其中，通过调制部的适当的脉冲模式(Pulsschema)实现了在车轮制动器中的迅速的压力建立。在本发明的具有排气阀和能电操纵的激活机构的排气阀组件的实施方式中，排气阀的激活机构相应于对进气阀的驱控地同样利用经脉冲调制的调整信号来控制。

在机动车的制动动作中，很多不同的原因、例如不同的制动衬片均会导致机动车发生倾斜。两个车轮的车轮制动器也可能显现出对制动愿望的不同的响应行为。以气动方式参与的构件的例如仅稍微不同的几何结构、例如已经存在的在生产公差方面的差异可以导致两个车轮的制动系统的不同的响应行为。因此，特别有利的是，为每个车轮制动模块的控制逻辑单元配属提前针对各自的车轮制动模块获知的特性曲线簇，其包括关于针对调整信号的依赖于额定制动压力的时间离散的信号序列。获知针对每个车轮制动模块的个别特性曲线簇考虑到了微小的差异、例如在阀组件(必要时包括制动缸)的总体积上的几何结构的差异，并且包括针对个别的车轮制动模块的优化的、其中建立起最快可能的额定制动压力的信号序列或者脉冲模式。在此，获知针对不同的额定制动压力优化的针对经脉冲调制的调整信号的脉冲模式或者时间离散的信号序列，并且例如存储在控制逻辑单元的存储器元件中供使用。因此，车轮制动模块在首次开始运行之前在获知具有依赖于额定制动压力的最优的时间离散的信号序列的特性曲线簇的情况下进行准自学习。

有利的是，用于激活机构的控制逻辑单元构造为用于调校出额定制动压力的调节回路，其将在进气阀与车轮制动器之间的压力介质线路中的压力传感器的传感器信号考虑为实际制动压力。作为用于将实际制动压力与期望的额定制动压力相匹配的调整参量，经脉冲调制的调整信号的脉冲模式发生改变。特别有利的是，产生经脉宽调制的调整信号，其中，可以通过脉宽的改变来影响压力建立的特性。因此，例如通过延长脉宽，也就是期间对激活机构进行操纵的间隔的持续时间，原则上实现了压力建立的更陡峭的坡度。

在另一有利的实施方式中，设置有叠加式调节回路，用于在考虑到能持续获知的行驶状态参量的情况下计算出以及匹配针对额定制动压力的预定值。叠加式调节回路在此用于将预定的额定制动压力与车辆的具体的行驶行为相匹配，由此抵抗了车辆在制动过程中发生倾斜。车辆发生倾斜的倾向通过考虑到持续获知的车辆状态参量来识别，并且通过针对不同的车轮制动模块相应地调校或者匹配出额定制动压力来抵抗。因此，叠加式调节回路为了计算出以及匹配针对额定制动压力的预定值而将首先已经相应于对制动信号发送器的操纵地获知的额定制动压力与可能倾向于发生倾斜的状况相匹配。

在有利的实施方式中，叠加式调节回路将测得的车轮转速考虑为行驶状态参量。配属有车轮制动模块的两个车轮的被测得的车轮转速彼此有偏差，因此可以推断出有发生倾斜的倾向。叠加式调节回路将针对各自的车轮制动模块的额定制动压力的预定值进行匹配。

在另一有利的实施方式中，设置有如下叠加式调节回路，其将机动车的横摆率考虑为行驶状态参量。在本发明的其他实施方式中，设置有多个叠加式调节回路，用于计算出以及匹配针对额定制动压力的预定值，由其计算出经脉冲调制的调整信号的预定值由此被进一步优化。适当的行驶状态参量例如可以由行驶辅助系统的控制器来提供。

具有根据本发明的制动装置的机动车有利的是载重机动车，例如牵引机或公共汽车。

附图说明

接下来借助附图进一步详细阐述本发明的实施例。其中：

图1示出气动制动设备的实施例的电的和气动的接线图；

图2示出车轮制动模块的实施例的电的和气动的接线图；

图3示出经脉宽调制的调整信号的实施例的时间分布曲线；

图4示出经脉宽调制的具有提高的脉宽的调整信号的时间分布曲线；

图5示出经脉宽调制的具有减小的脉宽的调整信号的时间分布曲线；

图6示出在车轮制动器处针对不同的脉宽的压力上升的图形式的分布曲线；

图7示出用于运行气动制动设备的方法的实施例的框图。

具体实施方式

图1示意性示出用于机动车，即双桥载重机动车2的气动制动装置1的一个截段。在示意性图示中，从载重机动车2中示出在前车桥5上的左前车轮3和右前车轮4以及在后车桥8上的左后车轮6和右后车轮7。

气动制动装置1针对每个车轮3、4、6、7包括一气动车轮制动器9。车轮制动器9分别具有制动缸，制动缸能经由压力介质线路10用制动压力加载，以便激活车轮制动器9。为了提供制动压力或者说处于静态压力下的压缩空气，气动制动装置1包括一个或多个储备压力存储器11。在储备压力存储器11与通向各自的车轮制动器9的压力介质线路10之间的流体连接中布置有能电驱控的车轮制动模块12、13，它们以接下来还要进一步详细说明的方式影响在各自的车轮制动器9中的制动压力的建立。在此，前车桥5的每个车轮3、4分别配属有一个车轮制动模块12、13。相应地，第一车轮制动模块12影响左前车轮3的制动行为，而第二车轮制动模块13影响右前车轮4的制动行为。

制动装置1此外还包括制动信号发送器14，其优选具有在机动车2的驾驶室的舱体中的踏板并且能通过驾驶员来操作。在操纵踏板时，制动信号发送器14产生制动信号15(图7)，其代表驾驶员的制动愿望。为了传递制动信号15，制动信号发送器14经由制动信号线路16以传递信号的方式与电子控制单元17连接。电子控制单元17被构造成用于在考虑到制动信号发送器14的情况下获知车轮制动器9的额定制动压力的预定值。电子控制单元17以传递信号的方式既与用于左前车轮3的第一车轮制动模块12连接又与用于右前车轮4的第二车轮制动模块13连接。

每个车轮制动器9均配属有压力传感器18，压力传感器获知在各自的车轮制动器9中的当前的实际制动压力。每个车轮制动模块12、13利用其各自的车轮制动器9的当前的实际制动压力，用于调校出一定的额定制动压力。压力传感器18以传递信号的方式与各自的车轮制动模块12、13连接，并且也可以在结构上与各自的车轮制动模块12、13整合。

图2示出车轮制动模块12的气动接线图。在此，针对各个相同的构件使用与图1相同的附图标记。

车轮制动模块12管控车轮3的车轮制动器9与储备压力存储器11的流体连接，并且具有进气阀19和排气阀20。进气阀19在打开状态下将来自储备压力存储器11的气动压力直接导通到车轮制动器9。进气阀19和排气阀20在示出的实施例中构造为二位二通阀，并且因此能分别在打开和关闭位置之间进行切换。进气阀19具有供应接口21，供应接口在进气阀的打开位置中与工作接口22连接。以相应的构造方式，排气阀包括供应接口23，供应接口为了车轮制动器9的排气而能与通入大气中的工作接口24连接。

进气阀19的供应接口21联接到储备压力存储器11上，也就是说，存在直接的流体连接。进气阀19的工作接口22直接与车轮制动器9连通，由此确保了在进气阀19的打开状态下的直接的导通。

每个车轮制动模块12此外还包括能电操纵的激活机构25，用于激活进气阀19和/或排气阀20。因此，进气阀19能间接地经由电操纵来激活，由此将来自储备压力存储器11的气动压力直接导通到车轮制动器9。为了产生用于激活机构25的相应于针对额定制动压力的预定值的调整信号36，车轮制动模块12配属有控制逻辑单元26。在此，控制逻辑单元26个别地针对每个车轮3的每个车轮制动模块12设置。控制逻辑单元26持续地从压力传感器18预定在通向车轮制动器9的压力介质线路10中的制动压力的实际值。

在一个实施例中，控制逻辑单元26的电子器件安置在车轮制动模块中。在另一实施例中，电子控制单元17(图1)包括用于联接的车轮制动模块12、13的控制逻辑单元26的电子装备。在前面提到的所有实施例中可以实现的是，调整信号和传感器信号经由总线系统(CAN)的相互的信息交换，尤其是传递。

进气阀19和排气阀20构造为能气动操纵的阀。作为激活机构25，在根据图2的优选的实施方式中分别设置有能电操纵的先导控制阀。在进气阀19的气动控制输入端27上联接有进气先导控制阀29的工作接口28。进气先导控制阀29的供应接口30与气动压力储备，在所示的实施例中是储备压力存储器11连通。

进气先导控制阀的电控制输入端31能由控制逻辑单元26经由相应的电调整信号来加载。如果进气先导控制阀29被打开，那么进气先导控制阀29将储备压力存储器11与进气阀19的气动控制输入端27连接，并且提供了对来自储备压力存储器11的气动压力到车轮制动器9的直接导通。

排气阀20的激活机构包括能电操纵的排气先导控制阀32，其工作接口33作用到排气阀20的气动控制输入端55上。排气先导控制阀32的供应接口34以及还有激活机构25的另一先导控制阀联接到储备压力存储器11上。排气先导控制阀32的电控制输入端35能经由控制逻辑单元26驱控。

在其他实施例中，给进气阀19和/或排气阀20配属步进马达作为能电操纵的激活装置以便进行操纵。

控制逻辑单元26产生用于进气先导控制阀29的经脉冲调制的调整信号。在本实施例中，车轮制动模块12、13经由经脉宽调制的调整信号来操纵。例如在图3至图5中示出了针对这种经脉宽调制的调整信号的时间分布曲线。图3在此示出具有预定的脉宽37的经脉宽调制的调整信号36。在图4中示出了相对于图3中的调整信号36具有增大的脉宽37的调整信号38的时间分布曲线。在根据图5的调整信号39的时间分布曲线中，相对于图3中的调整信号36，脉宽37减小。

经脉宽调制的调整信号使得能够以一定的脉宽在各自的车轮制动器中迅速建立压力。在图6的压力建立的时间分布曲线中示出了脉宽37发生改变的影响。与在小脉宽的情况下相比，在具有增大的脉宽的调整信号38中得到了压力建立的更陡峭的坡度和整体上迅速的压力建立。因此，通过在车轮制动模块的调整信号中的脉宽的改变可以影响并且尤其是调节压力建立的时间分布曲线以及还有相应于额定制动压力的制动压力大小。

针对具体的制动状况而言最优的脉宽由控制逻辑单元持续地确定。具有所确定的脉宽的相应于一定的压力上升行为的脉冲模式在制动装置的运行中按如下示出的方式来获知。

图7示出用于运行气动制动装置的框图。电子控制单元12(图1)在预定步骤40中在考虑到制动信号发送器14的情况下获知车轮制动器的额定制动压力的预定值41，该制动信号发送器将其制动信号15输送给控制单元。

针对额定制动压力的预定值41被用于实际值/额定值比较43，其中，利用车轮制动器中的制动压力的由压力传感器18持续地测得的实际值44和制动压力的额定值来获知调节偏差45。调节偏差45被预定给调节器46，其在考虑到对经脉宽调制的调整信号36的调制42的情况下而产生。用于将制动压力的实际值44与额定值进行适配的调节干预通过调整信号36的脉宽的改变来实现。利用调整信号36来驱控各自的车轮制动模块12(图2)的先导控制进气阀29。类似的调节回路被设置用于调节载重机动车的前车桥的另一车轮制动模块13的额定制动压力。

用于将制动压力的实际值44与额定值进行适配的调节回路是各自的车轮制动模块12、13的控制逻辑单元的组成部分。各自的车轮制动模块12、13的每个逻辑控制单元(图2)配属有提前针对各自的车轮制动模块获知的特性曲线簇47，特性曲线簇包括关于用于调整信号36的依赖于额定制动压力的时间离散的信号序列的信息。特性曲线簇47是车轮制动模块的自学习过程(Einlernvorgang)的结果，其在首次系统初始化之前例如通过测试台试验来获知。在此，针对经脉宽调制的调整信号，各自的车轮制动模块12、13获知针对一定的额定制动压力而言最优的脉冲模式。不同车轮制动模块的脉冲模式在此通常彼此不同，这是因为在自学习中考虑到了几何结构上的影响因子，例如缸大小或管路布设，并且个别地自学习针对车轮制动模块而言最优的特性曲线簇。针对各自的额定制动压力的最优的脉冲模式作为预定参数存储为特性曲线簇，例如存储在EEPROM中。

在各自的车轮制动模块的首次初始化时，也就是在制动过程开始时，脉冲模式48从车轮制动模块的各自的特性曲线簇47中读出并且产生相应的经脉宽调制的调整信号36。如果在制动压力调校中确定了调节偏差45，那么通过脉宽的改变调校出期望的额定制动压力。

通过调节额定制动压力，高效地抵抗了机动车在制动过程中发生倾斜的倾向。

为了也补偿两个车轮制动模块的制动干预的时间上的偏移，设置有至少一个调节回路48，用于在考虑到能持续地获知的行驶状态参量49的情况下计算并匹配针对额定制动压力的预定值。持续地获知的行驶状态参量49在此是表征载重机动车的运动的参数。在本发明的实施例中，设置有叠加式调节回路48，其将测得的车轮转速作为行驶状态参量来考虑。车轮转速在此通过传感器装置50(图1)来提供，传感器装置由环绕前车轮4的磁极转子51和与磁极转子51协同作用的传感器52构成。作为备选或附加，设置有将机动车的横摆率考虑为行驶状态参量的叠加式调节回路。在其它的事实例中，设置有多个具有不同的车辆行驶状态参量的叠加式调节回路，由此几乎排除了出现机动车发生倾斜的倾向。

在叠加式调节回路48中或在其中每个所设置的叠加式调节回路中，由车辆状态参量49的预定的测量值和额定值形成调节偏差或者修正因子53，利用该调节偏差或者修正因子可以使预定值41匹配于分别存在的动态行驶状况。被用于与测得的行驶状态参量49进行比较的额定值54可以由存储器元件预定，或者通过与相应另一车轮制动模块的对应的测量参量的比较推导出。

针对不存在制动压力的测得的实际值44(图7)的情况，来自另一车轮的车轮制动模块的实际压力被用于制动压力的调节。为此，各自的车轮制动模块12、13的压力传感器18彼此以传递信号的方式互连。在由机动车的任一车轮3、4均不能检测到制动压力的实际值的情况下，例如在所有压力传感器18均失灵的情况下规定，车轮制动模块12、13基于额定制动压力的预定值控制在其各自的车轮制动器中的制动压力。即使在对各自的车轮制动器的制动压力进行控制的情况下，通过叠加式调节回路48也抵抗了可能发生的倾斜倾向。

附图标记列表(说明书的组成部分)

1 -制动装置

2 -载重机动车

3 -左前车轮

4 -右前车轮

5 -前车桥

6 -左后车轮

7 -右后车轮

8 -后车桥

9 -车轮制动器

10 -压力介质线路

11 -储备压力存储器

12 -第一车轮制动模块(左)

13 -第二车轮制动模块(右)

14 -制动信号发送器

15 -制动信号

16 -制动信号线路

17 -电子控制单元

18 -压力传感器

19 -进气阀

20 -排气阀

21 -供应接口

22 -工作接口

23 -供应接口

24 -工作接口

25 -激活机构

26 -控制逻辑单元

27 -控制输入端

28 -工作接口

29 -进气先导控制阀

30 -供应接口

31 -电子控制输入端

32 -排气先导控制阀

33 -工作接口

34 -供应接口

35 -电子控制输入端

36 -调整信号

37 -脉宽

38 -调整信号

39 -调整信号

40 -预定步骤

41 -预定值

42 -调制

43 -实际值/额定值比较

44 -制动压力的实际值

45 -调节偏差

46 -调节器

47 -特性曲线簇

48 -叠加式调节回路

49 -行驶状态参数

50 -传感器装置

51 -磁极转子

52 -传感器

53 -修正值

54 -额定值

55 -气动控制输入端