专利名称：用于车辆的制动设备以及包括所述制动设备的车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于车辆的制动设备以及一种包括所述制动设备的车辆(具体是一种包括后车桥的车辆)，该后车桥具有一个传动齿轮，在该传动齿轮周围用于润滑的油量是可变的。
背景技术：
已知的制动系统的一种形式是在车辆的这些车轮处使用摩擦制动器。然而，在某些例子中，例如，大型卡车在下坡的同时尝试减速的情况下，摩擦制动器独自可能不足以提供所要求的减速。具体是，摩擦制动器可能受制于“制动失灵(brake fade) ”，在制动失灵的情况下，这些摩擦制动器所能够施加的制动力由于重复的或长时间的使用(通常是热量积聚的结果)而减小。对于此问题的一种已知的解决方案是为车辆配备一种减速器，这种减速器运行为通过传动系来使车辆减速，并且这种减速器可以在摩擦制动器的基础上使用或者代替摩擦制动器。减速器的多个实例是发动机制动器、压缩释放制动器、排气制动器、液力的减速器、以及电动的减速器(使用电磁感应)。将减速器的控制一体化到车辆制动踏板中是已知的，并且对于由使用者对制动踏板操作而言将导致主要使用减速器，并且然后这些摩擦制动器的使用只是用于偶尔的重度制动。这就使得这些制动器上的磨损最小化，并且通过减少摩擦制动器的使用场合和使用时间来减小“制动失灵”的可能性。然而，一个减速器的使用会将力矩引入传动系中，这可以引起冠齿轮以及小齿轮的磨损、以及差速器的磨损。
发明内容
根据本发明的一个第一方面，在此提供了根据权利要求1所述的用于车辆的一种制动设备。由于该制动操作装置被安排为如果在传动齿轮周围的油位水平低就使这个油位水平开始增加，并且由于该制动操作装置被安排为直至传动齿轮周围的油位水平足够高时才使用这个减速器，就避免了在传动齿轮周围的油不充足时使用这个减速器。因此，就减小了传动齿轮的磨损。如果油位水平在这个制动操作装置被使用者操作时已经足够高，则这个减速器是可以被立即使用的。因此，可以使用这个减速器来代替这些摩擦制动器，因此减少了这些摩擦制动器上的磨损，并且减少了 “制动失灵”的可能性。根据本发明的一个第二方面，在此提供了根据权利要求2所述的用于车辆的一种制动设备。因此，当车辆正以相对高的速度行驶并且这些制动器被相对轻地使用时，则在某些条件(在传动齿轮周围的油位水平为高)下使用该减速器而在某些其他条件(在传动齿轮周围的油位水平为低)下则仅使用这些摩擦制动器。这就在传动齿轮周围的油位水平为低时使得传动齿轮的损伤最小化，而且在传动齿轮周围的油位水平为高时使得这些摩擦制动器上的磨损减小。如果在传动齿轮周围的油位水平低于阈值水平，制动操作装置可以被进一步安排为使得在该传动齿轮周围的油位水平开始增加，并且在传动齿轮周围的油位水平高于阈值水平时，该制动操作装置被安排为使用该至少一个减速器。当增加了油位水平时，这个减速器可以优先于摩擦制动器而被使用，并且结果是这些摩擦制动器上的磨损被进一步减小。根据本发明的一个第三方面，在此提供了根据权利要求4所述的用于车辆的一种制动设备。由于制动操作装置被安排为使得在传动齿轮周围的油位水平开始增加，并且由于制动操作装置被安排为延迟这个减速器的运行直到操作这个制动操作装置之后一个阈值时间，在该减速器被使用之前在传动齿轮周围的油位水平总会增加(除非油位水平在该制动操作装置被使用之前已经处于最高水平)。因此，与使用者操作这个制动操作装置后立即使用减速器的一个系统相比，本发明的这个方面减少了传动齿轮的磨损。优选的，这个制动操作装置被安排为，只有在该传动齿轮周围的油位水平低于一个阈值水平的条件下，使得该传动齿轮周围的油位水平在使用者操作这个制动操作装置时开始增加。因此，避免了在油位水平已经足够高时油位水平不必要地增加。这种制动设备可以包括一个用于存储油的存储器，该存储器被一个阀门流体地连接到这个驱动车桥上，该存储器相对于该驱动车桥的定位是这样的以便在该阀门打开时，油可以在重力的影响下从存储器流入驱动车桥中，由此使得在该传动齿轮周围的油位水平增加。后车桥中的油位水平可以因此以一种简单的方式来增加。通过在油从传动齿轮上旋落时对其进行收集、或者通过在驱动车桥中对飞溅到周围的油进行收集，油就可以通过安排多个适合的收集器(如多个漏斗)而被传输到这个存储器。可替代地，这种制动设备可以进一步包括一个用于存储油的存储器，这个存储器通过一个泵流体地连接到这个驱动车桥上，这个泵被安排为在被制动操作装置启动时将油从存储器泵送至驱动车桥，由此使得该传动齿轮周围的油位水平增加。当这个驱动车桥中不需要油时，这个泵可以被用来将一些油从驱动车桥泵送至存储器。这种制动设备的第三方面可以进一步包括用来确定该传动齿轮周围的油位水平的装备。因此，可以确保的是达到这个阈值水平，并且尽管这个减速器可以在这个点之前运行，但是由于油位水平在减速器被使用之前已经开始升高，传动齿轮的磨损仍然会被减小。用来确定该传动齿轮周围的油位水平的装备可以是一个传感器。可替代地，用来确定该传动齿轮周围的油位水平的装备可以是一个模型。这种制动设备优选地进一步包括用于限定这个阈值油位水平的装备，这个阈值油位水平取决于以下各项中的至少一项，即由传动齿轮传输瞬时力矩、车辆的斜度、油的历史、油温、空气温度、车重、多个车桥零件的总里程、以及油位水平循环数。因此，这个油位水平可以取决于车辆状态而被优化，即有待施加的力矩、车辆斜度、以及油的状态(例如，油的历史、油温)。优选地，这个制动操作装置包括有待被使用者使用以便输入一个希望的车辆减速的一个输入装备并且该输入装备是一个制动踏板。使用一个单个的踏板来对这些摩擦制动器以及这个减速器二者进行操作对于使用者来说是简单的。
这个传动齿轮优选是下组中的一项，该组包括一个冠齿轮、一个冠齿轮的小齿轮以及一个差动齿轮。根据本发明的一个第四方面，在此提供了根据权利要求15所述的一种车辆。
现在将参见附图来说明本发明的两个实施方案，在附图中图1是根据本发明的一种制动设备的一个第一实施方案的一种在车辆中的示意性表示；并且图2是根据本发明的一种制动设备的一个第二实施方案的一种在车辆中的示意性表示。
具体实施例方式在第一实施方案中，车辆10包括两个前轮2、两个后轮3以及一个发动机4。这两个后轮3被一个后车桥6连接，这个后车桥6是一个驱动车桥。这个后车桥6包括一个传动系8以便将动力从发动机4传输到这些车轮3上。发动机4通过一个的驱动轴(也已知为传动轴7)而连接到这个传动系8上。这个传动系8包括一个差速器18。这个后车桥6包括用于对传动系8的这些齿轮进行润滑的油，包括差速器18、以及一个传感器20，这个传感器被提供在后车桥6中以便确定差速器18周围的油位水平。在差速器18周围的油位水平是可以改变的，并且这个后车桥6通过一个泵M而流体地连接到一个存储器22上。这个泵M可以被用来将油从存储器22泵送至后车桥6，并且从后车桥6泵送至存储器22。在使用中，因为高的油位水平会在传动系8中引起搅油损失，所以在施加到传动系8的这些齿轮上的力矩不是高到足以导致这些传动齿轮过度磨损的情形下，后车桥6中的油位水平一般是被最小化的。当后车桥6中不需要油时，这个存储器22被用来存储多余的油。这个车辆10进一步包括一个制动操作装置12、四个摩擦制动器14 (每个制动器与各自的车轮2、3关联)、以及一个减速器16。这个减速器可以是一个发动机制动器、一个压缩释放制动器、一个排气制动器、一个液力减速器、一个电动减速器或者任何其他类型的已知减速器。这个减速器运行以便通过这个传动系8 (并且具体通过这个差速器18)使得这些后轮3减速。这个制动操作装置12包括一个输入装备，这个输入装备是一个制动踏板沈，这个制动踏板可以被使用者压低来输入希望的车辆减速。这个制动操作装置12还包括一个处理器观。这个处理器观确定了在这个制动踏板沈被压低时应该使用哪种类型的制动(摩擦制动或减速器制动)。这个处理器观可以确定车辆的瞬时速度。这个处理器观还可以确定使用者要求的减速程度(典型地是由制动踏板26被压低的用力程度来指示的)。在使用中，使用者压低制动踏板以便将希望的减速程度输入到制动操作装置12的这个处理器观中。如果车辆速度是相对低的(即，低于阈值速度)并且要求的减速程度也是相对低的(即，低于阈值程度)，那么就仅使用这些摩擦制动器14 (因为某些类型的减速器在低速时工作效率较低。)如果车辆速度是相对高的(即，高于阈值速度)并且要求的减速程度是相对低的(即，低于阈值程度)，那么取决于在差速器18周围的油位水平与一个阈值水平的比较而可以使用减速器16。这个阈值水平是会为差速器18提供充足润滑水平的那个油位水平。在差速器18周围的油位水平是由传感器20来确定的，这个传感器与处理器观联通。如果确定的是这个油位水平足够高(即，这个油位水平高于这个阈值水平)，那么就使用减速器16。然而，如果这个油位水平不够高(即，它低于这个阈值水平)，那么就使用这些摩擦制动器14，并且这个处理器28通过使用这个泵M来开始将油从存储器22泵送至后车桥6而使得在这个差速器18周围的油位水平开始增加。一旦这个油位水平高于阈值水平，这种发生制动的类型将从摩擦制动器制动切换到减速器制动。因此，确保的是，直到在差速器18周围出现一个充足油位水平才使用减速器16。因此，减小了差速器18的磨损。如果，在使用以上这个减速器16的过程中，使用者要求的减速程度中出现一个增加(例如，这个制动踏板被更用力地压低)，除了这个减速器16之外，还会使用这些摩擦制动器14。此外，如果在单独使用这个减速器16进行制动的过程中，车辆速度变低(S卩，它下降低到阈值速度之下)，减速器16将被停止使用并且将会使用这些摩擦制动器14。在存在制动类型变化的所有情况中，即从仅是多个摩擦制动器14变化到仅是减速器16，或者从仅是减速器16变化到减速器16加多个摩擦制动器14，或者从仅是减速器16变化到仅是多个摩擦制动器14，这种变化是以一种交叠的方式发生的，这样使得使用者不会注意到这种改变。例如，在从多个摩擦制动器14变化到减速器16时，当观看减速相对于时间的分布图时，不应该存在由于所使用制动类型的变化而导致的突然的变化，而不论减速是正在增加、保持恒定、或者正在减小这个曲线都应该是平滑的。如果希望的减速程度增加到一种重度制动的情形(即，增加到高于阈值程度)，例如，在一种紧急制动情形的过程中，于是这些摩擦制动器14以及这个减速器16将均被会使用而不考虑当前正在使用的制动器类型，这样使得车辆10可以在最小的时间量内停止。在图2中示出了这个第二实施方案。这个第二实施方案与第一实施方案是类似的，并且因此仅说明不同之处并且将对于相同的特征使用相同的参考号。差速器18不包括传感器。在此不存在泵，但取而代之的是存在一个阀门30，这个阀门在打开时允许流体从存储器22流到后车桥6。这个存储器22被定位为当阀门30被打开时使得油在重力的影响下可以从存储器22流动到这个后车桥6。此外，存储器22与后车桥6的这种安排是如以下的，即如果它们之间的阀门30被打开从而允许了油的自由流动的话，这所导致的油的平衡水平就在差速器18周围提供了能够在使用减速器16时为差速器18提供充足润滑的一个油位水平。在使用中，当使用者将制动踏板沈压低时，初期使用这些摩擦制动器14。同时，这个阀门30被打开，这样使得如果在差速器18内的油位水平还不是已经处于在使用减速器16时为差速器18提供充足润滑的一个适合的水平时，在这个存储器22与这个后车桥6内的油的水平就可以被允许找到其平衡水平，因此导致了在差速器18周围的油位水平增加。在一个设定的延迟(例如，一个5秒的延迟)之后，减速器16被制动操作装置12自动地使用。因此，一旦使用了减速器16，在差速器18周围的油位水平将典型地高于使用者最初压低制动踏板26时的油位水平。因此，与减速器16立即被使用的情形相比较，这个差速器18的磨损将被减小。在这个第一和第二实施方案二者中，油位水平可以由一个传感器亦或一个模型来确定，例如，被安排为基于不同的输入数据来确定油位水平的一种计算机模型。在第一实施方案中，是否使用减速器是取决于车辆速度以及希望的减速程度、连同在差速器周围的油位水平。然而，在此可以没有速度和希望的减速的这类限制，而取而代之的是减速器的使用可以仅取决于在差速器周围的油位水平是否是充足的，即高于阈值水平。以上已经说明了在差速器周围的油位水平。在进一步的实施方案中，在另一种类型的传动齿轮周围的油位水平可以被增加和减小。例如，在一个冠齿轮周围的油位水平或者在与冠齿轮相啮合的一个小齿轮周围的油位水平可以被升高或降低。在以上这些实施方案中，这个阈值水平是一个固定的水平。然而，在另外的实施方案中，这个阈值水平可以是可变的，并且可以考虑多种不同因素来限定这个瞬时阈值水平，包括有待施加的力矩、车辆斜度、油的历史、油温、空气温度、车重、这些车桥零件的总里程、以及在后车桥6与存储器22之间的已经发生的油循环数。在这两个实施方案中，这允许为车辆正在经历的这些瞬时状态定制油位水平，低于这个油位水平会使得油位水平开始增加。因此，油温随着车辆的使用而改变。如果油是热的，它比油是冷的时候要更稀薄，并且因此其润滑能力会较低。因此，在油是热的时候，在差速器周围将需要更多的油以便提供相同水平的润滑，并且因此用于热油的这个瞬时阈值油位水平将比用于冷油的瞬时阈值油位水平更高。由差速器传输的力矩水平随着车辆的使用而改变。与这个差速器正在传输一个低的力矩时相比，当这个差速器传输一个高的力矩时则要求更多的润滑。因此，与由这个差速器正在传输的瞬时力矩相对低的时候相比，当由这个差速器传输的瞬时力矩相对高的时候则这个瞬时阈值油位水平将会更高。尽管，这两个前述实例已经被与存在两个瞬时阈值油位水平(即，一个高的瞬时阈值油位水平以及一个低的瞬时阈值油位水平)相联系地进行了说明，对于普通技术人员将清楚的是，对于一个具体的参数可以存在任何数量的瞬时阈值油位水平。在可变油阈值水平的以上这些实例中，阈值不是固定的这个事实意味着可以确保的是，在减速器被使用时，差速器周围的油位水平对于车辆正在经历的这些瞬时状态是优化的。这减少了在差速器周围没有充足的油(导致差速器更大磨损)的可能性、或者存在过量的油(由于油的搅动而导致动力损失)的可能性。这种车辆可以包括一个3D-GPS系统。提供的数据包括公路斜度以及远至车辆前方300米的弯道半径。公路斜度以及公路弯道半径二者都对施加到差速器上的力矩产生影响并且因此对在差速器周围要求的油量产生影响。在108千米/小时(kmh-1)的车辆平均速度下，在发现有一个特征(这个特征会在这个差速器周围要求一个较高的油位水平)正在接近时，300米的一个超前时间为油位水平先期被增加允许了 10秒。然而，可以使用不同的前方距离。在使用中，当车辆接近一个上坡斜度并且由这个斜度得到的计算负载与速度表明所导致的力矩(除非在增加差速器周围的油位水平)将会使得差速器产生过度磨损时，在后车桥与存储器之间的这个阀门打开以便允许在差速器周围的油位水平增加。类似
8地，如果车辆正接近一个下坡斜度，并且计算出的是，当使用这个减速器时，在差速器中导致的力矩(除非增加差速器周围的油位水平)将会使得差速器发生过度磨损，在后车桥与存储器之间的这个阀门打开以便允许油位水平增加。以同样的方式，如果前方公路的一个弯道的半径将会要求使用减速器来产生明显的速度减低，在差速器周围的油位水平将会是不充足的条件下，就可以将传动系与存储器之间的这个阀门打开以便允许油位水平增加。因此，在差速器周围的油位水平可以在车辆到达GPS上指示的一个会在差速器中导致力矩增加的特征之前被优化。这个油位水平还可以与这些巡航控制设置值相联系地改变。例如，如果明显慢于或快于车辆当前速度的一个目标速度被输入，将对应地预测未来的减速或加速，并且可以根据将由这种减速或加速得出的力矩来调节在差速器周围的油位水平。这个制动操作装置的处理器可以监测在这个差速器周围的油的水平和品质，并且因此可以确定这个差速器可以承受的、而没有过度损伤或磨损的力矩的量值。然后这个力矩的数值可以被用于在摩擦制动与减速器制动之间的交叠，以便通过确保在差速器周围没有充足的油的条件下不使用这个减速器来确保差速器的最大寿命，并且通过确保在油位水平充足的任何时候这个减速器被优先于这些摩擦制动器而使用来确保摩擦制动衬块的最大寿命。因此，如果油位水平正在增加，允许的最大力矩将增加并且这个减速器可以被逐渐采用，这样使得其产生的力矩不会增加超过允许的最大力矩，因此避免差速器的损伤或过度磨损。用于确定应该在后车桥内使用的油位水平的这些参数可以分成三种类型基本信息(例如，车轮速度或差速器中的力矩)；支持(预测性)信息；以及保护信息(如，ABS启用性)。如果某些基本信息有异常或丢失，处理器可以停止依赖为了提供一个适合阈值油位水平的细节的那个信息，而取代的是打开在后车桥与存储器之间的这个阀门来实现最大油位水平。如果某些预测或保护信息有异常或丢失，这个系统可以被建立以便提供一种降低有效性的改进。例如，不是像在丢失基础信息的情况下那样简单地打开阀门以便实现最大油位水平，而是可以将这个阀门打开来实现一种比先前使用的更大的最小油位水平，例如，在丢失/异常的预测信息情况下，比先前使用的大出这个最小水平与最大水平之间的差值的三分之一，并且在丢失/异常的保护信息的情况下，比先前使用的大出这个最小水平与最大水平之间的差值大出三分之二。总体而言，车辆后车桥中的油位水平可以被最小化，除非出现表1中示出的这些情形中的一种，在这种情况中，这个控制阀门被打开以便使这种最小化功能停止并且允许后车桥中的油位水平增加。
权利要求
1.一种用于车辆的制动设备，该制动设备包括一个驱动车桥，该驱动车桥具有一个传动齿轮、至少一个摩擦制动器以及至少一个减速器，在该传动齿轮周围用于润滑的油量是可变的，并且该减速器能够运行为通过该传动齿轮使得该车辆减速，该制动设备，包括一个制动操作装置，用于使得该至少一个摩擦制动器以及该至少一个减速器运行，其中，该制动操作装置在被使用者操作时被安排为在该传动齿轮周围的油位水平高于一个阈值水平时使用该至少一个减速器，并且另外，其中，如果该油位水平低于该阈值水平，则该制动操作装置被安排为使得在该传动齿轮周围的油位水平开始增加。
2.一种用于车辆的制动设备，该制动设备包括一个驱动车桥，该驱动车桥具有一个传动齿轮、至少一个摩擦制动器以及至少一个减速器，在该传动齿轮周围用于润滑的油量是可变的，并且该减速器能够运行为通过该传动齿轮使得该车辆减速，该制动设备，包括一个制动操作装置，用于使得该至少一个摩擦制动器以及该至少一个减速器运行，该制动操作装置可以由使用者操作以便产生一种希望的车辆减速，其中，如果车辆速度高于一个阈值速度并且希望的车辆减速程度低于一个阈值程度，该制动操作装置被安排为使用该至少一个减速器，如果在该传动齿轮周围的油位水平高于一个阈值水平，并且该制动操作装置被安排为仅使用该至少一个摩擦制动器，如果在该传动齿轮周围的油位水平低于该阈值水平。
3.根据权利要求2所述的制动设备，其中，如果在该传动齿轮周围的油位水平低于该阈值水平，该制动操作装置被进一步安排为使得在该传动齿轮周围的油位水平开始增加，并且当在该传动齿轮周围的油位水平高于该阈值水平时，该制动操作装置被安排为使用该减速器。
4.一种用于车辆的制动设备，该制动设备包括一个驱动车桥，该驱动车桥具有一个传动齿轮，至少一个摩擦制动器，以及至少一个减速器，在该传动齿轮周围用于润滑的油量是可变的，并且该减速器能够运行为通过该传动齿轮使得该车辆减速，该制动设备，包括一个制动操作装置，用于操作该至少一个摩擦制动器以及该至少一个减速器，该制动操作装置可以由使用者操作以便产生一个希望的车辆减速，其中，如果由使用者产生的该希望的车辆减速程度低于一个阈值程度，该制动操作装置被安排为使得该传动齿轮中的油位水平在使用者操作该制动操作装置时开始增加；并且该制动操作装置被安排为使得该至少一个减速器的运行延迟一个预定的时间量。
5.根据权利要求4所述的制动设备，其中，该制动操作装置被安排为，只有在该传动齿轮周围的油位水平低于一个阈值水平的条件下，使得该传动齿轮中的油位水平在使用者操作该制动操作装置时开始增加。
6.根据以上任何权利要求所述的制动设备，进一步包括一个用于存储油的存储器，该存储器被一个阀门流体地连接到该驱动车桥上，该存储器相对于该驱动车桥的定位是这样的以便在该阀门打开时，油可以在重力的影响下从该存储器流入该驱动车桥中，由此使得在该传动齿轮周围的油位水平增加。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的制动设备，进一步包括一个用于存储油的存储器，该存储器通过一个泵而流体地连接到该驱动车桥上，该泵被安排为将油从该存储器泵送至该驱动车桥，由此使得在该传动齿轮周围的油位水平增加。
8.根据以上任何权利要求所述的制动设备，进一步包括用来确定在该传动齿轮周围的油位水平的装备。
9.根据权利要求8所述的制动设备，其中，用来确定在该传动齿轮周围的油位水平的装备是一个传感器。
10.根据权利要求8所述的制动设备，其中，用来确定在该传动齿轮周围的油位水平的该装备是一个模型。
11.根据以上任何权利要求所述的制动设备，其中，该制动设备进一步包括用于限定该阈值油位水平的装备，该阈值油位水平取决于以下各项中的至少一项，即由该传动齿轮传输的瞬时力矩、车辆的斜度、油的历史、油温、空气温度、车重、多个车桥零件的总里程、以及油位水平循环数。
12.根据以上任何权利要求所述的制动设备，其中，该制动操作装置包括有待被使用者使用以便输入一个希望的车辆减速的一个输入装备并且该输入装备是一个制动踏板。
13.根据以上任何权利要求所述的制动设备，其中，该传动齿轮是下组中的一项，该组包括一个冠齿轮、一个冠齿轮的小齿轮以及一个差动齿轮。
14.一种车辆，包括根据以上任何权利要求所述的制动设备。
15.一种实质上如在此说明的并且参见图1或图2的制动设备。
16.一种实质上如在此说明的并且参见图1或图2的车辆。
全文摘要
本发明涉及一种用于车辆10(具体是一种重型货车)的制动设备，该制动设备包括一个驱动车桥(如后车桥6)，该驱动车桥具有一个传动齿轮18(如一个差速器18)、至少一个摩擦制动器14以及至少一个减速器16，在该传动齿轮周围用于润滑的油量是可变的，并且该至少一个减速器16能够运行为通过该传动齿轮使车辆减速。这种制动设备包括用于使得该至少一个摩擦制动器以及该至少一个减速器运行的一个制动操作装置12、以及用于确定在该传动齿轮周围的油位水平的装备20。这个制动操作装置在被使用者操作时被安排为在该传动齿轮周围的油位水平高于一个阈值水平时使用该至少一个减速器；并且，如果该油位水平低于该阈值水平，该制动操作装置被安排为使得在该传动齿轮周围的油位水平开始增加。
文档编号A47H19/00GK102556016SQ201110343758
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者乔恩·赫尼格, 克莱门特·马尼亚戈, 切萨雷·邦法, 卡西克·卡亚尔, 基亚拉·塞萨里, 拉尔夫·莱特, 朱基尔·帕克, 法比奥·圣蒂纳托, 罗伯托·贾诺内, 马可·巴西, 马可·弗拉泰利 申请人:美驰技术有限责任公司