电动液压制动系统、用于制动系统的压力提供装置和用于控制制动系统的方法与流程

1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的电动液压制动系统，以及一种用于这样的制动系统的压力提供装置和一种用于控制这样的制动系统的方法。


背景技术：

2.例如在de 10 2005 024 979 a1中描述了一种所属类型的制动系统。在此，所描述的制动系统具有液压致动的车轮制动器和液压压力提供装置，其中压力提供装置具有与车轮制动器液压连接的压力缸和在压力缸中沿致动方向可移位的压力活塞。在此，压力活塞被设计为用于对位于压力缸中的流体施加压力，其中在压力提供装置上布置有可枢转地支承的手动制动杆，使得作用于手动制动杆上的力至少部分地转换成沿致动方向作用于压力活塞上的力。
3.在这种类型的制动系统中，作用于车轮制动器上的制动压力的调制通常藉由电动泵和一定数量的阀构成的组件来实现。例如，就防抱死制动控制(abs)而言，有针对性地操控这些元件，使得通过对应地适配制动压力来避免被车轮制动器所减速的车轮出现抱死。这种类型的操控伴随有泵和阀的控制方面以及这些元件在同一液压单元中的布置方式方面的一定的复杂性。


技术实现要素：

4.在此背景下，本发明的基本目的在于，提供一种制动系统、一种用于该制动系统的压力提供装置和一种用于控制该制动系统的方法，该制动系统简化了对作用于车轮制动器上的压力的调制。
5.这个目的分别通过根据权利要求1所述的制动系统、根据权利要求17所述的压力提供装置和根据权利要求18所述的方法来实现。优选的设计方案是从属权利要求的主题。
6.在第一方面，本发明涉及一种电动液压制动系统，该电动液压制动系统具有至少一个液压地驱动的车轮制动器和液压压力提供装置，其中该压力提供装置具有与该车轮制动器液压连接的压力缸和在该压力缸中沿致动方向可移位的压力活塞，其中该压力活塞被设计为用于对位于压力缸中的流体施加压力，并且其中在压力提供装置上布置有可枢转地支承的手动制动杆，使得作用于该手动制动杆上的力至少部分地转换成沿致动方向作用于压力活塞上的力。在此，根据本发明提出，该压力提供装置具有电机驱动装置，该电机驱动装置被设计为用于向压力活塞施加沿致动方向的力。
7.本发明基于以下考虑：可控地对在压力提供装置中在任何情况下用于提供压力而设的元件施加额外的力，该力与由驾驶员借助于手杆施加的力进行叠加。通过这种方式，可以实现以简单的方式和方法实现多个驾驶功能。因此，例如可以通过对应地操控电机驱动装置增强由车辆驾驶员作用于手动制动杆上的力，从而可以将所描述的组件用作制动力助力器。此外还可以实现的是，通过电机驱动装置对应地施加给压力活塞的力来调制由压力
活塞产生的制动压力，以防止例如由于过高的制动压力引起的车轮的抱死。
8.还可以实现在斜坡上启动时辅助车辆驾驶员的驾驶功能。因此，在车辆在一定倾斜角的斜坡上时当驾驶员对应地对手杆施加力来对制动器加以致动之后，可以提出的是，即便是车辆驾驶员已经松开手动制动杆也通过对应地操控电机驱动装置来继续对压力活塞在移动方向上施加力。以这种方式保持制动压力，从而避免车辆向后滑动。如果识别到启动期望，那么可以有针对性地通过对应地操控电机驱动装置来降低制动压力，从而能够实现可靠的启动。
9.在此，所有这些功能够在压力提供装置与车轮制动器之间没有中间连接阀的情况下进行，因为所需的制动压力直接通过由车辆驾驶员致动的那个压力提供装置进行设定。因此，藉由制动系统的根据本发明的设计方案能够以非常紧凑且简单的方式实现在车轮制动器中有针对性地设定制动压力。
10.在此，尤其可以提出的是，将作用于手动制动杆上的力仅沿一个方向传递到压力活塞上。因此，例如可以提出的是，将作用于手动制动杆上的力传递到压力活塞上，该力将手动制动杆从未致动的休止位置进入致动的位置，而将使手动制动杆返回到休止位置的力不传递到压力活塞上。
11.为了实现将由电机驱动装置引起的力传递到压力活塞上，根据一个优选的实施方式提出，在电机驱动装置与压力活塞之间布置有至少一个传动装置，其中该传动装置被设计为用于将电机驱动装置的驱动轴的转动转换成压力活塞沿致动方向的平移。
12.原则上，在此可以使用各个类型的传动装置，该传动装置适合用于将旋转运动转换成平移运动。在此，尤其电机驱动装置的驱动轴也可以任意地相对于压力活塞或压力活塞的致动方向定向。然而，根据另一实施方式，电机驱动装置的驱动轴被布置成与致动方向垂直，则可以在此特别简单地设计该传动装置。在这种情况下，可以用非常简单的手段将旋转运动转换成平移运动，而无需额外的传动装置元件来进一步偏转驱动轴与压力活塞之间的力流。
13.在驱动轴与压力活塞之间的另一有利的定向在于驱动轴相对于压力活塞的致动方向的平行的布置方式。在该配置中，也仅需要很少的运行元件，以便将作用于驱动轴上的力引导到压力活塞上。
14.在此，根据一个特别优选的实施方式提出，传动装置具有布置在压力活塞上的齿条以及接合到该齿条中的齿轮，其中该齿条的齿垂直于致动方向延伸，并且其中电机驱动装置被设计为用于向齿轮施加转矩。在这种简单的情况下，相应地，仅通过两个传动装置元件(即通过驱动齿轮和接合到齿轮中的齿条)实现驱动轴的旋转运动到压力活塞的平移的转换。在此，通过传动装置的特别简单的设计方案，在将驱动力矩从电机驱动装置传递到压力活塞上时仅产生非常小的摩擦损耗。
15.为了确保参与力传递的元件的尽可能大的稳定性和耐久性，根据另一个实施方式提出，齿条被设计为与压力活塞是一体式的。尤其，齿条可以被铣削到压力活塞中。在此，为了提升元件的耐久性还可以提出的是，压力活塞的设计有齿条的区域被硬化或被涂覆。因此可以减少由于摩擦作用导致的齿条的齿的磨损。
16.此外，根据另一个实施方式提出，传动装置具有减速传动装置，其中该减速传动装置使齿轮的转速相对于电机驱动装置的驱动轴的转速得以降低。以这种方式，可以将性能
较弱但快速旋转的电动机用作电机驱动装置。这样的电机通常小于能够产生高转矩的电动机。因此，通过这样的设计方案可以实现压力提供装置的紧凑构型。在此，减速传动装置尤其也可以被设计为多级的。
17.在此，根据另一个实施方式，传动装置的特别紧凑的结构形式可以通过如下方式实现，即，减速传动装置具有至少一个行星齿轮传动装置。尤其，该传动装置也可以具有行星齿轮传动装置和其他传动装置的组合。
18.此外，根据一个优选的实施方式提出，该传动装置具有离合器设备，其中该离合器设备被设计为用于可控地建立或中断电机驱动装置的驱动轴的转动与压力活塞的平移的联接。在此，驱动轴的转动与压力活塞的平移的联接同样意味着建立从电机驱动装置到压力活塞的力流。在此，原则上可以使用各个类型的设备作为联接设备，该联接设备适合用于可控地在电机驱动装置与压力活塞之间建立运动学上的连接。在本上下文中，表述“可控地”意味着离合器设备不会随机断开或闭合，而是可以通过对该离合器设备有针对性地作用来引起该离合器设备的断开或闭合。例如，可以通过电子执行器实现这样的控制，在执行对应的操控时，该电子执行器引起离合器设备的断开或闭合。
19.在此，使用这样的离合器设备有如下优点：在制动系统的正常运行中，电机驱动装置可以与压力活塞脱离联接，从而使得车辆驾驶员在致动制动杆时不会感受到阻力，该阻力可能由电机驱动装置和传动装置中的摩擦造成。更确切地说，当需要调制施加的制动压力时，可以有针对性在电机驱动装置与压力活塞之间建立连接。在此，离合器设备优选地被设计为，使得在制动系统的电气系统发生故障时离合器会自动断开，从而使电机驱动装置与压力活塞脱离联接。
20.此外，离合器设备优选地是单向联接，从而使得压力活塞的运动不必强制引起电机驱动装置的运动，然而电机驱动装置的运动总是会引起压力活塞的运动。这例如可以通过如下方式实现，在电机驱动装置的驱动轴转动时离合器设备会自动闭合。
21.由于使用这样的离合器设备能够通过根据本发明的制动系统实现其他功能。因此例如可以实现的是，在车辆停放时将施加在车轮制动器中的制动压力锁入车轮制动器中，其方式为：通过闭合离合器设备将压力活塞锁定在致动的位置。这尤其与电机驱动装置与压力活塞之间的减速传动装置的组合可以实现，因为在该减速传动装置的对应的设计方案中，可以通过压力活塞的运动产生传动装置部件的运动的强的自锁。此外，还可以提出的是，可以有针对性地在限定的电机位置中锁定电机驱动装置。
22.为了确保可靠且精确地操控电机驱动装置，根据另一个实施方式提出，该电机驱动装置具有旋转角度传感器，其中该旋转角度传感器被设计为用于获取电机驱动装置的转子的旋转角度或驱动轴的旋转角度。由此获得的关于转子位置或驱动轴的旋转角度的信息例如可以用于确定压力活塞在压力缸中的位置并且因此确定设定的制动压力。此外，在压力活塞与用于驱动的电动机之间永久连接的情况下，这样的对于驱动装置的转动的识别可以用于识别手动制动杆的致动。因此，导致压力活塞移位的手动制动器的每次致动也会自动地引起电机驱动装置的驱动轴的转动。通过这个信息进而例如可以省去制动系统的制动灯开关，因为能够以其他方式识别手动制动杆的致动。
23.此外，根据另一个实施方式提出，压力提供装置具有位置传感器，其中该位置传感器被设计为用于获取压力活塞沿致动方向的位置。与上述实施方式类似地，直接获取压力
活塞的位置也可以用于确定制动压力并且用于识别手动制动杆的致动。
24.为了确保压力活塞的限定的且可再现的初始位置，根据另一个实施方式提出，在压力缸中布置有复位设备，其中该复位设备被设计为用于向压力活塞施加朝向未被致动的初始位置的力。该复位设备尤其是可以是螺旋弹簧，该螺旋弹簧一方面支撑在压力缸的底面上并且另一方面支撑在压力活塞的正面上。
25.根据另一个实施方式，通过如下方式确保作用于手动制动杆上的力到压力活塞上的传递，即，在手动制动杆上布置有与手动制动杆的枢转轴间隔开的致动凸轮，其中该致动凸轮放置在压力活塞的端面上并且通过端面将手动制动杆的运动传递到压力活塞上。在此，尤其可以提出的是，致动凸轮和/或压力活塞的放置在该致动凸轮上的端面被涂覆或被硬化，从而减少这两个元件的磨损。在此，手动制动杆的枢转轴优选地垂直于压力活塞的致动方向定向。
26.在此，根据另一个实施方式提出，致动凸轮被实施为与手动制动杆是一体式的。尤其，致动凸轮可以被设计在手动制动杆上。在此，手动制动杆优选地由金属(尤其铝)制成。
27.此外，根据另一个实施方式提出，制动系统具有至少一个电气控制单元，其中该控制单元被设计为用于控制压力提供装置的电机驱动装置。在此，控制单元中不必是统一/单一的设备。更确切地说，该控制单元可以通过多个单独的元件组装而成，这些元件可以被装配在车辆的不同位置。
28.在此，根据另一个实施方式提出，制动系统具有至少一个用于确定指配给车轮制动器的车轮的车轮转速的车轮转速传感器，其中控制单元被设计为用于根据车轮转速传感器测定的车轮转速控制电机驱动装置。尤其，因此可以通过该控制单元例如实现制动系统中的防抱死制动控制。
29.根据另一个实施方式，制动系统的部件的特别紧凑的实施方式通过如下方式实现，在压力提供装置控制单元上布置有控制单元。为此，该控制单元优选地被设计为统一/单一的块，该块例如被布置在直接装配在压力提供装置上的壳体中。
30.在另一方面，本发明涉及一种用于上述制动系统的压力提供装置，其中该压力提供装置具有能够与车轮制动器液压连接的压力缸和在该压力缸中沿致动方向可移位的压力活塞，其中该压力活塞被设计为用于对位于压力缸中的流体施加压力，并且其中在压力提供装置上布置有可枢转地支承的手动制动杆，使得作用于该手动制动杆上的力至少部分地转换成沿致动方向作用于压力活塞上的力。在此，根据本发明提出，该压力提供装置具有电机驱动装置，该电机驱动装置被设计为用于向压力活塞施加沿致动方向的力。
31.在另一方面，本发明涉及一种用于控制上述制动系统的方法，其中该方法包括：获取指配给所述车轮制动器的车轮的车轮转速；基于获取的车轮转速来获取所述车轮的车轮滑移；当所述车轮的测定的车轮滑移在所述车轮滑移的公差值之外时，操控所述电机驱动装置，从而通过所述电机驱动装置引起逆所述致动方向作用于所述压力活塞上的力；并且一旦所述测定的车轮滑移在所述车轮滑移的公差值之内，操控所述电机驱动装置，从而减小通过所述电机驱动装置作用于所述压力活塞上的力。
32.在此，该方法优选地通过制动系统的电气控制单元来执行。
附图说明
33.下面将根据附图详细阐述本发明的优选的设计方案。在附图中：
34.图1示出了示例性的制动系统的示意图，
35.图2示出了示例性的压力提供装置的细节视图，
36.图3示出了示例性的减速传动装置的细节视图，
37.图4示出了示例性的压力提供装置的立体图，以及
38.图5示出了用于控制制动系统的示例性方法的流程图。
具体实施方式
39.在下文中，彼此相似或相同的特征用相同的附图标记表示。
40.图1示出了示例性制动系统100的示意图，其中制动系统100包括压力提供装置102、车轮制动器104、控制单元106和传感装置108，该传感器装置用于确定使用了制动系统100的车辆的被车轮制动器104施加制动力矩的车轮的转速。
41.车轮制动器104是液压车轮制动器，其中车轮制动器具有可移位地支承在壳体112内的制动活塞110。在制动活塞110上布置有摩擦衬片114，该摩擦衬片在制动活塞110移位时可以与制动盘116接触。在制动盘116的与摩擦衬片114相反的一侧上布置有另一个摩擦衬片118。例如，车轮制动器104可以是浮动卡钳。在制动活塞110的背离摩擦衬片114的一侧设计有流体填充的压力腔120，该压力腔与压力提供装置102液压连接。如果现在通过压力提供装置102给压力腔120施加制动压力，则该制动压力引起在朝向制动盘116的方向上作用于制动活塞110上的力，从而首先使摩擦衬片114并且随后使摩擦衬片118与制动盘116接触。然后，通过进一步引起在制动盘116的方向上作用于摩擦衬片114和摩擦衬片118上的力可以引起作用于制动盘116上的制动力，该制动力产生作用于与制动盘116防旋转地连接的车轮上的制动力矩。
42.为了提供这样的制动压力，压力提供装置102具有与车轮制动器120液压连接的压力缸122和在压力缸122中沿致动方向124可移位的压力活塞126。在此，该压力缸122例如被设计在压力提供装置102的壳体128中。在压力活塞126与压力缸122的端面130之间设计有流体填充的空腔132，其中在空腔132中的流体(优选液压液、尤其制动液体)在压力活塞126运动时沿致动方向124被施加压力。这个压力由于空腔132与压力腔120之间的液压连接134而被传递到车轮制动器104，从而使得与该压力对应的制动力作用于制动盘116上，进而作用于车辆的对应车轮上。
43.为了沿致动方向124对压力活塞126施加力，在压力提供装置102的壳体128上布置有手动制动杆136。在此，手动制动杆136可绕轴138枢转地支承，其中轴138被定向成与致动方向124垂直。此外，在手动制动杆136上设计有致动凸轮140，该致动凸轮放置在压力活塞126后侧的端面142上。在此，致动凸轮140被设计为与手动制动杆136是一体式的，即并非作为单独的部件紧固在手动制动杆136上。
44.在车辆驾驶员致动手动制动杆136时，引起向下作用于图1的图示中的手动制动杆136上的力。这个力通过致动凸轮140传递到压力活塞126的端面142上，从而引起沿致动方向124作用于压力活塞126上的力。由此，空腔132中的压力以及因此车轮制动器104中的制动压力得以增加。虽然可以通过手动制动杆136将制动方向上的力124传递到压力活塞126
上，但是由于力从手动制动杆136传递到压力活塞126的方式，因此不可能借助于手动制动杆136将逆致动方向124的力作用于压力活塞126上。
45.然而，为此在压力提供装置102中设有电机驱动装置144，该电机驱动装置被设计为用于向压力活塞126施加逆致动方向124的力。为此，电机驱动装置144具有带齿轮148的驱动轴146，其中齿轮148接合到压力活塞126的被设计为齿条150的区段中。在此，驱动轴146被布置成垂直于致动方向124并且因此也被布置成垂直于压力活塞126的运动方向。因此，齿轮148与齿条150作为传动装置共同作用，使得驱动轴146的转动转换为压力活塞126的平移。因此，藉由电机驱动装置144不仅可以引起逆致动方向124、而且可以引起沿致动方向124作用于压力活塞126上的力。
46.在此，制动系统100的控制单元106与电机驱动装置144连接，使得通过控制单元106可以有针对性地操控该电机驱动装置144，从而使得可以引起沿或逆致动方向124作用于压力活塞126上的限定的力。因此，例如能够实现驾驶功能(如防抱死制动控制)，或者电机驱动装置144可以用作制动助力器，因此通过对应地操控电机驱动装置144来对车辆驾驶员对手动制动杆136的致动加以助力。
47.为了实施防抱死制动控制，控制单元106与用于获取被车轮制动器104施加制动力矩的那个车轮的车轮转速的传感装置108连接。通过获取车轮的车轮转速可以提早地探测车轮抱死，其中在识别到抱死的车轮时，控制单元106操控电机驱动装置144，使得引起逆致动方向124作用于压力活塞126上的力。由此，减小作用于制动盘116上的力，从而可以减小车轮的滑移。
48.图2再次示出了压力提供装置102的截面图或细节视图，其中压力活塞126的尺寸设定和电机驱动装置144的位置以及因此齿轮148的位置与图1的图示不同。
49.如在图2中可以很好地看到，齿条150的齿被设计为与压力活塞126是一体式的。尤其齿条150的齿能够被铣削到压力活塞126中。为了减少齿条150与齿轮148之间的连接处的磨损，优选地至少压力活塞126的被实施为齿条150的区域被硬化、或被涂覆有减少摩擦的涂层。出于类似的考虑，还可以提出的是，致动凸轮140和/或压力活塞126的端面142被涂覆或被硬化。
50.在图2中还可以很好地看到，在压力缸122中布置有复位设备152，该复位设备被设计为用于对压力活塞126施加逆致动方向124的力。在此，复位设备152被设计为螺旋弹簧，该螺旋弹簧一方面支撑在压力缸122的端面130上并且另一方面支撑在压力活塞126的正面上。
51.原则上，电机驱动装置144可以是任何形式的电动机。然而，为了尽可能紧凑地设计压力提供装置102，有利的是使用尽可能小的电动机作为电机驱动装置144。在此，电动机的可用转矩通常随电机的结构尺寸而缩放。为了尽管使用了较小的电动机仍然能够引起足够强的作用于压力活塞126上的力，根据本发明的设计方案提出，在电机驱动装置144与齿轮148之间布置有减速传动装置。在此，通过减速传动装置，齿轮148的转速相对于电动机144的驱动轴146的转速得以降低。因此，为了提供作用于压力活塞126上的力，可以应用较小但是快速旋转的电动机作为电机驱动装置144。
52.为此，在图3中示例性地示出了示例性的减速传动装置154的立体细节视图。这样的减速传动装置154例如可以布置在电动机144与用作从动齿轮的齿轮148之间。在减速传
动装置154中藉由行星齿轮传动装置156引起减速，其中行星齿轮传动装置156的太阳齿轮158布置在电动机144的驱动轴146上。在此，太阳齿轮158驱动三个行星齿轮160，这些行星齿轮的运动通过螺栓162传递到从动板164。在此，行星齿轮160在固定的外环166上滚动，从而使得驱动板164的转速相对于太阳齿轮158的转速以及因此相对于驱动轴146的转速得以降低。
53.在此，在先前讨论的压力提供装置102中使用的传动装置154不局限于在图3中所示的传动装置的类型。更确切地说，使用的传动装置还可以被设计为多级行星齿轮传动装置，或者被设计为一个或多个行星齿轮传动装置与其他传动装置类型的组合。如前文已经说明的，在压力提供装置102的目前已经展示的变体中，驱动轴146垂直于致动方向124定向。然而，驱动轴146也可以例如平行于致动方向124定向。这可能例如由于压力提供装置102的特殊安装位置而是必要的。在这种情况下，通过布置在电机驱动装置144的驱动轴146与齿轮148之间的传动装置还可以实现力方向的偏转，这例如可以通过正齿轮传动装置实现。
54.此外，图4示出了示例性的压力提供装置102的立体图。在此，电机驱动装置144被布置在压力提供装置102的壳体128的前侧。在壳体128的顶侧布置有另一个壳体166，在该壳体中布置有制动系统100的控制单元106。以这种方式实现了制动系统100或压力提供装置102的部件及控制单元106的非常紧凑的设计方案。
55.为了有针对性地通过控制单元106操控电机驱动装置144还可以提出的是：沿致动方向124在压力提供装置中102中，一方面布置有用于确定驱动轴146的旋转位置或旋转角度或者用于确定电机驱动装置144的旋转位置的传感装置，并且另一方面布置有用于确定压力活塞126的位置的传感装置。根据压力活塞126例如可以确定，有多少制动液体已经被压力活塞126从空腔132中挤出，从而可以直接确定施加的制动压力。此外，可以根据电机的位置、或驱动轴146的旋转角度以及对驱动轴146的转动到压力活塞126的平移的转换的了解进行压力活塞126的位置的可信度测试。
56.在压力活塞126与电机驱动装置144永久连接的情况下，还可以通过识别驱动轴146的转动来推断手动制动杆136的致动。因此，例如可以省去通常用于识别制动器或手动制动杆136的致动的制动灯开关。
57.根据一个优选的设计方案还提出，电机驱动装置144的驱动轴146的转动不必一直传递到压力活塞126上。为此，例如可以提出的是，传动装置具有离合器设备，通过该离合器设备可以有针对性地将驱动轴146的转动与压力活塞126的平移脱离联接。在此，尤其可以提出的是，在正常致动制动器时，压力活塞126可以独立于驱动轴146的转动进行运动，因为在正常状态下离合器设备是断开的。只有当操控电机驱动装置144并且驱动轴146与其相关联地转动时，离合器设备才会自动闭合，从而使得驱动轴146的转动实现压力活塞126的平移或者实现作用于压力活塞126上的力。
58.图5示出了如前所述的用于控制制动系统100的示例性的方法。在此，在第一方法步骤200中，在制动过程正在进行期间借助于传感装置108获取指配给车轮制动器104的车轮的车轮转速。接着，在方法步骤202中，根据获取的车轮转速来确定车轮的车轮滑移。这例如可以通过将所观察车轮与车辆的未被制动力减速的另一车轮的车轮转速加以比较来进行。
59.然后，在方法步骤204中检查：车轮所获取的车轮滑移是否在车轮滑移的公差值之外。在此，如果确定所测定的车轮滑移在公差值之内，则方法跳回到方法步骤200。但是，如果确定所测定的车轮滑移在公差值之外，则在方法步骤206中通过控制单元106操控电机驱动装置144，使得通过电机驱动装置144引起逆致动方向124作用于压力活塞126上的力。以这种方式减小在车轮制动器104中施加的制动压力，从而减少车轮滑移并且恢复车轮可能失去的侧向引导力。在此，保持逆致动方向124作用于压力活塞126上的力，直到车轮的车轮滑移再次处于公差值之内。接着，可以再次操控电机驱动装置144，使得减小作用于压力活塞126上的力。