专利名称：用于汽车的液压调制器和制动系统的制作方法
用于汽车的液压调制器和制动系统已知在汽车减速时通过附加的减速部件减轻制动装置的负载。通常将这种类型的减速部件也作为所谓的有效装置(Wirkaggregate)予以公开。因此,例如在混合动力汽车中将有效装置以发电机的形式公开，这种有效装置在汽车减速时减轻制动装置的负载，并且将释放出来的动能转变为电能，然后将该电能在畜电池中中间存储起来。然后紧接着在重新使用(RUckgriff )在蓄电池中存储的电能的情况下又将发电机用作电动机运行，以加速汽车。这种做法特别是以“回收制动装置(rekuperative Bremse)”的概念予以公开。例如由EP I 795 412 A2公开了这种类型的用于电驱动汽车的回收制动装置。然而也可以设想其它一些存储器，这些存储器可将动能转变为势能，例如飞轮质量存储器、具有液压蓄能器的液压转换器等。此外，在与回收的制动装置有关方面值得一提的是，在传统的制动系统中通常高动力压力的形成不是没有附加措施就能达到的。因此特别有这样一些装置，这些装置安装到液压泵的吸入管路中，为的是例如通过设置压力存储器来提高预压力。例如由DE 102007 036 859 Al公开了一种相应的外部可控制的电动液压的汽车制动装置，在这样一种汽车制动装置中采取了一些相应的附加措施。然而，这种类型的附加措施提高了制造成本，并且也使相应的制动系统总体讲易
出故障。因此本发明的任务是提供一种改进的系统，以便在汽车减速时转变并且存储动能，并且紧接着以电能和/或机械能的形式回收这种能量。本发明的另一任务是在不采取附加措施的情况下实现短暂的压力形成时间，也就是说，总体讲提供这样一种制动系统，即这个制动系统一方面能有效地将在汽车减速时释放出来的动能回收地存储起来，并且另一方面这个制动系统又能以简单的方式以较少的制造费用来进行制造。上述任务通过一种按照权利要求I所述的液压调制器以及一种按照权利要求8所述的制动系统得以完成。在从属权利要求中对本发明的另一些有利的方案进行了说明。根据本发明的第一方面，用于使得制动系统运行的液压调制器设置在汽车中，它包括一液压泵，一具有用于驱动液压泵的轴的电动机和一转子，所述转子和电动机的轴作用连接，以便使用压缩空气来驱动所述轴。根据本发明的一种实施形式，将液压调制器设计成在第一运行方式中通过电动机以电的方式来驱动所述液压泵，在第二运行方式中通过压缩空气经过转子来驱动所述液压泵，并且在第三运行方式中，通过压缩空气经通过转子来驱动所述电机(ElektiOmotor)，以产生电能。根据本发明的另一方面，为汽车设置一制动系统，它包括一按照本发明的一种实施形式的液压调制器；一压缩空气压缩机，用于通过汽车的轮轴的旋转运动进行驱动；一 压力存储器，用于存储压缩空气压缩机的压缩空气并且用于给液压调制器的转子输出该压缩空气。也就是根据本发明的一种实施形式在液压调制器中马达的驱动是冗余的，也就是说，同时地或者交替地既能以电地实现，也能机械地实现。这样，在车轮制动缸中形成液压压力时大大地减轻了液压调制器的负载。此外，这个液压调制器也可将电能回输到汽车的车载电网中，其做法是它机械地由以前所存储能量来驱动。根据本发明的液压调制器或者制动系统例如可在已经常用的电动液压的制动系统中、例如在防抱死系统(ABS)中使用，或者以所谓的电子稳定程序(ESP)的形式使用。总之，可用机械产生的电能给蓄电池充电，或者将机械能直接转换成用于使汽车加速的扭矩，例如在混合动力汽车中，或者也可用于驱动发电机，或者二者同时使用。在附图
中对于本发明的一些有利的方案进行了详细的叙述。这些附图是
图I:制动系统的用于产生能量的原理图和系统部件；并且
图2:汽车制动系统中的液压的线路布置图。图I示出了根据本发明的一种实施形式的根据本发明的制动系统的原理图。其中，液压调制器I设置有一马达11和一转子12。其中，所述转子12在此例如可以设计为压缩空气涡轮机。马达11是一电动机，但它既可作为马达运行，也可作为发电机运行。转子12用它的轴与马达11的轴作用连接，并且通过喷嘴13可用压缩空气来驱动。此外，在液压调制器I的内部还设置有一控制阀14，以便控制到达喷嘴13的压缩空气流。在汽车的内部，压缩机3借助于离合器31与汽车的机械的驱动轴或者轮轴32相耦合。在这种情况中轴32通常是这样一种轴，即它可将机械能从汽车的动能传递到压缩机3上。当离合器31处于耦合状态时，也就是通过离合器31将机械能从轴32传递到压缩机3上时，压缩机3产生压缩空气，该压缩空气存储在压缩空气存储器2中。在其中存储的压缩空气然后通过控制阀14输送到喷嘴13，以驱动转子12。此外，还设置一电子控制单元(E⑶)4，为的是控制液压调制器I的能量流。其中，在一种运行方式中能量从蓄电池或者车载电网5输送到马达11，用以驱动液压泵(能量流61)。然后在另一种运行方式中可通过来自压缩空气存储器2的压缩空气来驱动转子12，以使得所述马达11作为发电机运行，然后这个发电机给蓄电池或者车载电网5提供电能(能量流62)。因此，将压缩机3规定为用于车辆减速和能量回收的有效装置。所述压缩机在汽车减速时由轴32机械地驱动，并且因此引起减速，并且同时用压缩空气填充所述压缩空气存储器2。为了回收能量，在液压调制器I中的马达11在它的电枢轴的一可接触的端部上设置转子12，然后这个转子借助于来自压缩空气存储器2的压缩空气可通过喷嘴13机械地被驱动。因此，液压调制器I的马达11总体上平行地由两个能量存储器既可电动地运行也可机械地通过转子12利用压缩空气来运行。因此，本发明总体上讲，能使液压调制器I的多种多样的运行方式成为可能。因此，这个马达在它的机械输出的扭矩方面是冗余地设计的，因此，它既能由车载电网5电动地运行，也能利用来自压缩空气存储器2的压缩空气运行。一般讲，在第一运行方式中马达11可电动驱动，在第二运行方式中可利用压缩空气通过转子12驱动，在第三运行方式中该马达11作为发电机用压缩空气通过转子12被驱动，用以产生电能，其中，这些运行方式互不依赖，并且它们的功能可分别是单独的或者是并列的。在这种情况中，在混合运行时，也就是当上述第一和第二运行方式组合运行时按照驱动马达的原理，总转矩“M_总”是单个转矩之和，即
M_总=M_单个+M_空气，其中，电马达11的转矩“M_单个”来自车载电网5，转子12的转矩“M_S气”是通过压
缩空气。当整个转矩可以取自压缩空气存储器的时候，这种做法例如可使车载电网5整体地卸载。相反地，当例如压力存储器2是空的时候，如像到目前为止的那样马达11也可由蓄电池5驱动运行。当在蓄电池5接通之前，马达11借助于转子12和压缩空气存储器2中的压缩空气而达到起始转速时，也可中断马达11的停止状态的高的起动电流。因此在混合运行时，车载电网5可分级地直到完全卸载，因为总转矩是单个转矩的和。为此，压缩空气和电能的分量按任意权重增加到总力矩上。在这种情况中可产生这样的运行方式，即当借助于压缩空气不能提供所要求的转矩时，马达11可从车载电网5补充所缺少的力矩。相反地，所述电动转矩也可减少这样一种数量该数量由压缩空气的扭矩所引起。此外，最后可加强整个的电动转矩，其做法是利用全电功率来致动马达11，并且在这种情况中还通过转子12另外获得压缩空气的那个分量。
总之，在这种情形中这种情况与在一种回收的制动过程中的情况可以是一样的。即在那里总的制动力矩是有效装置和一个轴的、例如前轴的液压制动器的总和。然后，在这种情况中可通过液压的后轴制动器加上有效装置不能提供的那个分量。当汽车的减速过程结束时，马达11可作为发电机运行，其做法是它通过转子12由压缩空气存储器2驱动。然后马达11将电能回输到车载电网5中，这样，如在混合动力汽车中那样也许能省掉单独的发电机。此外，在汽车的所述的制动过程中，可以希望有高的马达转速，以搭接通风间隙和用于无减速地形成压力。现在根据本发明这可通过另一有利的方式来进行，即从压缩空气存储器2以相应高的压力吹动转子12，并且因此将其提高到高的转速。当以此方法所取得的动力还嫌不够时，还可继续通过电动机11借助于车载电网5的能量继续给这个转速予以支持。假若总体地所述液压调制器I应既能左旋转又能右旋转地运行，则可在液压调制器I的内部设置至少两个喷嘴，为的是也能从两个相反的方向吹动或者说驱动所述转子12。在这种情况中也可在液压调制器I的内部设置另外一些控制阀。此外，通常在本发明的内部还规定，当马达11发电地运行时，也就是说在这种情况中，这个马达通过转子12来驱动，在制动系统的液压系统的内部中就不再形成压力。为了在发电运行时防止继续形成液压压力，通常可以规定，在液压调制器中设置相应的旁路，或者也可在马达11的轴和液压泵的驱动轴之间设置一离合器。为此，图2示出了一种在汽车制动系统的内部的液压线路图。其中，图2示出了一种制动系统100，用以制动最多四个汽车车轮110、130。其中，在制动系统100的内部设置一马达102，用以机械地驱动液压泵101、140。在这种情况中，这个马达102可以与图I中的具有转子12的马达11 一样进行设计。其中可以规定，液压泵101的吸入侧和压力侧通过相应的分接管线(Abgriffleitung) 103A和103B、通过短接阀104相连接。在下面这种情况中，即短接阀104被打开，然后也在驱动液压泵101时环形地输送液压流体，这样，在制动系统100的内部的液压压力没有得到根本的提高。在这种情况中，在车轮制动缸中的液压压力没有提高，也就是说在其中没有形成压力。此外，在制动系统100的内部还可以规定，也如此地接通其它的阀门121、122和123，即也为后轴的车轮130环形输送制动液。也就是说，在这种情况中在相应于后车轮130的车轮制动缸中也没有形成压力。为此特别是闭锁阀门121，并且打开阀门122和123，这样，通过泵140也能进行液压液的环形输送。此外，根据另一实施形式，在混合动力汽车中为了驱动汽车，也可通过相应的转子利用压力存储器2中的压缩空气在加速阶段给电动机予以支持，为的是得到机械能量的直接反馈。在这种情况中，在另一有利的方式中压缩机和发电机可集成在一个唯一的壳体中，并且由一个共同的轴来驱动。这样，本发明既可在混合动力汽车中使用，也可在具有内燃机的汽车中使用。
总之，也就是说，在如此所述的混合驱动中电动转矩和机械转矩既可以相加，也可以在没有压缩空气支持的情况下用由蓄电池提供的电能作为纯电动机运行，并且也可以在不提供电能的情况下作为利用压缩空气驱动时的纯机械马达。总之，由此可以使汽车的车载电网卸载，在没有蓄电池的附加负载的情况下，通过压缩空气的支持就可提高转矩的增力口(1_电池1=1_电池2 ;M2>M1)。此外也可通过压缩空气支援(I2〈I1 ；M1=M2)也防止车载电网的负载。这样，能量就能够反馈到汽车的车载电网中，其做法是，利用来自压缩机的压缩空气来驱动马达，并且作为发电机运行。总之，采用这种方法也可减小在液压调制器中的马达的尺寸，这不仅对于重量、而且对于机械尺寸也有有利的影响。采用这种方法特别是可减小载荷，而且总体讲能以另一种有利的方式提高所述液压调制器的寿命。也可与机械能的反馈无关地通过在制动过程的起动时快速转动的马达形成一种高动力的制动压力。总体讲也可以在ABS制动时高动力地排空存储室，而且也可以节省压力存储器或者用于产生预压力的设备(例如气箱、弹簧压力、多级活塞等)。根据本发明的另一种实施形式，在混合动力汽车中可以放弃否则用于从汽车的动能中回收电能的发电机。在这种情况中，具有压力存储器的压缩机是存储所述制动能的唯一的有效装置。然后通过所述马达来实现电能的回收，该马达作为发电机由压缩空气存储器通过喷嘴和转子机械地被驱动。根据本发明的另一实施形式，也可在混合动力汽车中设置具有另一转子的主驱动马达，这个转子也可用压力存储器中的压缩空气吹动，直接用来使汽车加速，或者用于支持这种加速。此外，总体讲压缩机也可以连续地工作。当压力存储器被充满时，并且在这个压力存储器中不希望继续形成压力时，可以设置一种过压阀，以便给压缩机提供一种反压，和/或防止在压缩空气存储室中的压力的不允许的增升。总之，因此本发明也为气动的附加装置提供了一种创新的和有利的改进方案，并且总体讲也是一种环境友好型的制动系统，因为只处理已被压缩的空气。此外，在实现根据本发明的液压调制器或者根据本发明的制动系统时，也能以另一种有利的方式使用已成熟的和已公开的技术和结构部件，例如在气压制动领域已公开的技术和结构部件，例如在气压制动领域已公开的技术和结构部件。因此，总体讲，也能以另一有利的方式既在混合动力汽车中也在具有内燃机的一般的汽车中可靠地使用根据本发明的液压调制器和根据本发明的制动系统。
权利要求
1.用于使得汽车中的制动系统运行的液压调制器(1)，包括 -液压泵(101、140)； -具有用于驱动液压泵(101、140)的轴的电动机(11)； -转子(12)，所述转子和电动机(11)的轴作用连接，以便利用压缩空气来驱动该轴。
2.按照权利要求I所述的液压调制器，其中，转子(12)设置在电动机(11)的轴的能触及的端部上。
3.按照权利要求I或2所述的液压调制器，其中，将液压调制器(I)设计成， -在第一运行方式中电驱动所述电动机(11)， -在第二运行方式中利用压缩空气通过转子(12)来驱动所述电动机(11 )，并且 -在第三运行方式中利用压缩空气通过转子(12)来驱动所述电动机(11)，以产生电倉^:。
4.按照权利要求I至3中任一项所述的液压调制器，其中，所述液压调制器(I)具有喷嘴(14)，其中通过该喷嘴(14)流出的空气驱动所述转子(12)。
5.按照权利要求4所述的液压调制器，其中，设置至少两个喷嘴，以便既左运行地也右运行地驱动所述转子(12)。
6.按照权利要求I至5中任一项所述的液压调制器，其中，所述液压调制器(I)具有ー离合器，该离合器用于使得在电动机(11)的轴和液压泵(101、140 )之间的作用连接进行耦联和去除耦联。
7.按照权利要求I至6中任一项所述的液压调制器，其中，液压调制器(I)包括阀门(104、121、122、123)，用于使液压泵(101、140)的吸入侧与液压泵(101、140)的压カ侧进行短接。
8.用于汽车的制动系统，它包括 -一按照权利要求I至7中任一项所述的液压调制器(I)， -一压缩空气压缩机(3)，用于通过汽车的轮轴(32)的旋转运动进行驱动， -ー压カ存储器(2)，用于存储压缩空气压缩机(3)的压缩空气并且用于向液压调制器(I)的转子(12)输出。
9.按照权利要求8所述的制动系统，其中，此外，制动系统具有一离合器(31)，用于使得压缩空气压缩机(3 )与轮轴(32 )耦联并且去除耦联。
10.按照权利要求8或9所述的制动系统，其中，此外所述制动系统还具有电子控制单元(4)，当汽车处于减速状态中时这个控制単元如此地控制所述制动系统，即压缩空气压缩机(3)吸收汽车的动能；并且当汽车处于加速状态中时这个控制単元如此地控制所述制动系统，即当液压调制器(I)处于第三运行方式时提供驱动汽车用的电能。
全文摘要
本发明建议一种用于使得在汽车中的制动系统运行的液压调制器(1、100)，它包括液压泵(101、140)、具有用于驱动液压泵(101、140)的轴的电动机(11、102)和一转子(12)，所述转子与电动机(11、102)的轴作用连接，以便利用压缩空气来驱动该轴。
文档编号F04B17/03GK102666227SQ201080049520
公开日2012年9月12日 申请日期2010年9月3日 优先权日2009年11月2日
发明者H.赫克曼, M.孔茨 申请人:罗伯特·博世有限公司