[0001] 制动 系统技术领域本发明涉及一种制动系统,其具有致动装置,特别是制动踏板,以及控制和调节装置,控制和调节装置基于致动装置的运动和/或位置来控制电动驱动装置。装置,该驱动装置具有通过非液压传动装置调整的活塞缸系统的活塞,从而在缸的工作室中建立压力,该工作室通过压力管路连接到车轮制动器。
最先进的:
[0002] 现代制动系统由制动助力器组成,即。 H。 将踏板力转换为车轮制动器上相应增加的制动力矩,并通过开式或闭式控制电路控制制动力。 除了少数例外,液压管路用作从踏板力产生制动压力的传输装置。
[0003] 制动助力器 (BKV) 或液压单元 (HE) 中的制动力控制和制动力调节之间的结构单元划分很普遍。 这种配置主要用于防抱死制动系统 (ABS)、防滑系统 (ASR)、电子稳定程序 (ESP) 或电液制动器 (EHB) 等系统。
[0004] 液压单元 (HE) 由电磁阀、用于 2 回路制动系统的多活塞泵、驱动泵的电动机、液压蓄能器和多个压力变送器组成。 压力的调节方式是,为了降低制动力矩,压力介质通过电磁阀从车轮制动器释放到储液器中,并由泵泵回主制动缸,从而引起踏板运动。 压力的上升和下降都是通过电磁阀控制的,其中一些使用压力传感器进行电磁阀控制。 除了 EHB 之外,制动助力器由真空 BKV 代替,它部分包含开关装置和传感器,用于所谓的制动辅助功能,也用于检测所谓的控制点。 内燃机被用作汽油发动机中真空的能源,但作为直喷式发动机,它只能提供微弱的真空,尤其是在高海拔地区。 柴油发动机使用机械或电力驱动的真空泵。 最新的 ESP 系统能够实现额外的制动助力器,或者如果 BKV 发生故障,则可以通过切换电磁阀和泵实现具有更长时间常数的制动助力器。 这些系统和功能在制动手册 Vieweg Verlag,2003 年版中有详细描述。
[0005] 在 20 世纪 80 年代中期,Teves 使用了所谓的 Mark II,Bosch 使用了 ABS3,作为集成单元,包括用于制动助力和液压 BKV 控制的所有组件,请参见 Bosch 技术手册 1986,第 20 版。 出于成本原因,这些系统尚未普及,除非用于特殊保护车辆。 这同样适用于全电动制动系统,即所谓的 EMB,其车轮制动器上装有电动机,是针对 42 V 车辆电气系统集中开发的。 除了额外的成本之外,这里还需要一个新的冗余车载网络来供电,以确保在出现故障时制动电路的制动能力。
[0006] EMB 系统的类型还包括带电机驱动的楔形制动器。 尽管能源需求较低,但为此也需要一个冗余的车载电气系统。 楔形制动器的建设性实现目前尚未解决,由于滞后原因需要额外的滚轮,这需要集成到制动钳中。 楔形制动器及其带传感器的电动驱动器必须能够承受恶劣的环境条件(灰尘、水、高温)。
[0007]BKV和HE的系统非常完善,尤其是ABS到ESP的控制和调节功能。 例如,电磁阀的压力控制可以实现非常精细的制动压力计量,这也可以实现可变制动力调节 EBV。 减压率还不是最佳的,因为它是高度非线性的。 此外,在μ跳变或摩擦系数较小的情况下,减压率由相对较低的泵容量决定,这会导致较大的控制偏差,从而导致制动距离损失。
[0008] 由 DE 3342552 已知一种制动系统。 在该制动系统中,主制动缸用于产生与踏板相关的压力,该压力作为电子控制和调节装置的参考变量,电子控制和调节装置调节直接连接到制动回路的电液伺服装置的输出压力,以由参考变量确定的值。 如果控制装置或伺服装置本身出现故障,则制动回路中的压力由主缸产生。 代替在正常操作期间由主制动缸生成的参考变量,可以使作为防抱死制动系统的一部分或作为机动车辆的驱动控制的打滑控制的一部分生成的参考变量作用于电子控制和调节装置,从而在电液伺服装置上。 伺服装置具有电动液压活塞缸单元,其工作腔与制动回路相连,其活塞可通过电动机轴向调节。 电动机的旋转运动通过连接到活塞的心轴转换成活塞的纵向运动。
[0009] 先前从WO2004/005095 A1已知一种制动系统,其中电动马达通过主轴驱动装置驱动活塞缸系统的活塞。 活塞没有刚性连接到主轴,因此当主轴缩回时的最大活塞速度以及最大减压速度由活塞-气缸系统中的压缩弹簧的强度决定。 车轮制动器中待调节的制动压力通过压力传感器确定,其中压力是制动压力控制的受控量。
[0010] DE 3723916 A1 展示了一种带有液压制动助力器的制动系统,除了纯制动助力器外,它还实现了 ABS 功能。 在连接活塞-缸系统和相应的车轮制动器的压力管路中,分别只设置一个阀门,打开它可以改变车轮制动器中的压力,关闭它可以保持车轮制动器的压力。 压力也是这种制动压力控制的控制变量。
[0011] DE 195 00544 A1公开了一种用于机动车防抱死制动系统的可电子控制的制动操纵系统,其中主制动缸可以通过制动踏板操纵。 制动踏板的致动行程借助于传感器来确定,该传感器代表控制单元的输入变量,该控制单元控制多个制动压力发送器,车辆制动器直接或经由液压管路经由电磁阀连接到这些制动压力发送器。 液压管路与主制动缸的连接可以通过阀门装置切断。 为了提高功能可靠性,尤其是在车辆电子设备出现电气故障或故障的情况下,可以直接通过制动踏板调节主制动缸的活塞,以建立压力在车轮制动器中,为此目的打开阀门装置。 制动压力传感器各有一个电驱动装置,它调节气缸中的活塞,从而在制动回路中调节压力,该压力由压力传感器确定并作为输入变量馈送到控制单元。 压力也是这种制动压力控制的控制变量。 以类似方式工作的制动系统已经从DE 4239386 A1中获知。
[0012]DE 4445975 A1公开了一种用于机动车辆的制动系统,其中车轮制动器中的制动压力借助于由电动机驱动的活塞缸系统的活塞来调节,其中还提供了用于测量受控变量的压力传感器这个刹车系统。 一个 2/2 阀,通过它可以关闭活塞缸系统和车轮制动器之间的液压管路,用于保持车轮制动器中的制动压力。
[0013] DE 10318401 A1公开了一种机动车辆制动装置,其中制动踏板的位置借助于位移传感器来确定并且被传输至控制单元。 根据驾驶条件和制动踏板的位置,控制单元控制活塞-气缸系统的电动机驱动,该系统用于在制动回路中建立压力。 在活塞缸系统的活塞和制动踏板之间没有机械连接,因此在后备水平上不能通过制动踏板在车轮制动器中建立压力。 车轮制动器中的压力通过分配给相应车轮制动器的入口阀和出口阀来调节。
[0014] DE 19936433 A1 和 DE 10057557 A1 公开了制动系统,在该制动系统中,辅助力可以通过电磁驱动装置施加到主制动缸的活塞上,该主制动缸可以通过制动踏板调节。 在这些制动系统中,主制动缸中的压力也是制动压力控制过程的受控变量。
[0015] DE 695 15 272 T2公开了一种制动系统,其中根据踏板位置设置活塞位置。 通过指定电流来调整活塞位置,其中活塞位置的误差由适当的传感器检测。
[0016] 基于DE 195 00 544 A1,任务是提供改进的制动系统。
[0017] 该目的有利地通过具有权利要求1的特征的制动系统来实现。 根据权利要求1的制动系统的其他有利配置由从属权利要求的特征产生。
[0018] 根据本发明的制动系统的有利特征在于,它仅使用一个活塞-气缸单元在每个制动回路的非常小的空间中实现制动助力器和伺服装置。 活塞-气缸单元用于建立和降低制动压力,实施 ABS 和防滑控制,以及在发生电源故障或驱动装置故障时使用。 这有利地导致用于制动助力器 (BKV) 和控制的小型、集成且成本低廉的结构单元,这与节省安装空间、组装成本和额外的液压和真空连接管路有关。 此外,由于总长度较短,例如在发生前部碰撞时,弹簧圆顶不会影响主缸和踏板。
[0019] 由于传感器系统和行程模拟器的有利提供,可变踏板特性,例如线控制动功能,即独立于踏板致动的制动压力增加,可以以自由可变的方式进行调节,同时考虑到带可回收制动器的发电机的制动效果。
[0020] 此外,在相应的实施例中,如果驱动器失效则制动踏板不会不利地下降,因为踏板直接作用在系统的活塞上。 这也有利地导致在电源故障的情况下较低的踏板力,因为活塞具有比传统主制动缸更小的有效面积。 这可以通过将活塞行程与完整和失效的加强件分开来实现。 这被称为齿轮比跳跃,可将踏板力降低多达 40% 以获得相同的制动效果。 包括电连接在内的总费用的减少也有利地导致故障率的降低。
[0021]电动机驱动还可以通过精细计量的压力控制和可变压力增加,特别是压力减少速度,改进 ABS/ESP 控制。 真空区域的压降低于 1 bar 也是具有最小摩擦系数的功能所必需的,例如 B. 湿冰,可能。 同样,可以在不到 50 毫秒的时间内实现制动开始时压力的快速增加,例如 0 – 100 巴,从而大大缩短制动距离。
[0022] 由于有利地为制动助力器和控制功能提供了一个 2/2 换向阀,根据本发明的制动系统需要相当少的能量。
[0023] 也可以为每个制动回路或每个车轮制动器提供具有相应关联驱动器的单独的活塞-缸系统。 也可以使用活塞-气缸系统,其中两个活塞以可轴向移动的方式布置在气缸中,气缸液压耦合并且只有一个活塞由电动机的驱动装置机械驱动。
[0024] 下面参考附图更详细地解释根据本发明的制动系统的各种构造。
[0025] 展示下:
数字 图1:具有用于双轮制动器的制动回路的制动系统的第一实施例;
数字 图2:制动系统的第二实施例,具有两个活塞-缸系统,用于两个制动回路,每个制动回路用于两个车轮制动器;
数字 3:用于根据本发明的制动系统的路径模拟器;
数字 4:一缸二活塞活塞缸系统;
数字 5和 数字 5a:致动装置和活塞缸系统之间的连接;
数字 图6:与外壳一体化的组件侧视图;
数字 7:制动系统特性;
数字 8和 数字 8a:通过摇臂的活塞驱动
数字 图 9:通过主轴的活塞驱动
数字 图 10:叠加踏板力的活塞驱动
[0026] 这 数字 图 1 显示了负责产生压力或增强制动力的集成单元的一部分。 在这里,活塞 1 用通常的印章 2 和 3 在气缸外壳 4 通过专门设计的齿条与活塞平行 5a 情绪化的。 封印 2 设计为即使在活塞室负压的情况下也能工作 4′ 海豹。 这个架子 5a 将力传递到活塞的前凸端 1 . 这在这一点上有一个领螺栓 1a , 在其上的机架 5a 带复位弹簧 9 将活塞带到起始位置。 这里齿条搁置在气缸外壳4a上。 这种外置弹簧的优点是气缸短,死腔小,有利于排气。 由于横向力,齿条在滚子中有一个轴承 10 和 11 带幻灯片 12 . 这 数字 图 1 清楚地表明,齿条与活塞的平行布置导致较短的总长度。 该组件必须建造得非常短,才能位于碰撞区之外。 机架由一个连接 数字 图 5a 所示的 H 型轮廓非常坚硬。 选择滚轮的布置,使机架处于最终位置 5b 由于以偏置方式作用的压缩力而具有最大弯曲力的(以虚线示出)具有相对较小的弯曲长度。 齿条是关于齿形的 5a’ 和齿轮 6 在齿轮上 7 从发动机小齿轮 8 驱动。 这种具有小时间常数的电机优选地是作为具有无铁芯绕组的钟形转子的无刷电机,或者优选地是根据PCT专利申请PCT/EP2005/002440和PCT/EP2005/002441的电机。 这是来自功率放大器 21 最好通过微控制器 (MC) 的三股线 22 受控。 为此采取分流措施 23 电流和传感器信号 24并指示转子的位置,并通过相应的计数器指示活塞的位置。 除了用于间接压力测量的电机控制之外,还使用电流和位置测量,因为电机扭矩与压力成正比。 为此,必须在车辆启动时和运行期间在车辆中创建地图,其中活塞的位置被分配给不同的电流强度。 在运行期间,活塞的位置随后根据稍后描述的助力器特性曲线逼近,该位置对应于根据特性图的特定压力。 如果位置和电机扭矩不匹配,例如 B. 受温度影响,地图在操作过程中进行调整。 因此,地图会不断调整。 输出图由车轮制动器的压力容积特性、发动机参数、传动效率和车辆减速度形成。 使用后者,可以实现与踏板力成正比的车辆减速度,因此驾驶员不必针对不同的制动效果进行调整。
[0027] 活塞 1 在行中生成 13 相应的压力,通过 2/2 电磁阀 (MV) 产生 14 到车轮制动器 15 或通过电磁阀 MV 16 到车轮制动器 17 到达。 如上所述的这种布置具有几个优点。 代替两个廉价的小型电磁阀,可以使用另一个活塞马达单元,如图所示 数字 如图 4 所示。 然而,这意味着更多的成本、重量和安装空间。
[0028] 每个制动回路使用一个活塞马达单元就足够了。
[0029] 第二个优点是能量需求非常低,而且电机仅设计用于脉冲操作。 这是通过在达到设定点压力或发动机扭矩时关闭电磁阀来实现的,然后发动机仅以低电流运行,直到制动踏板指定新的设定点。 这意味着能量需求或平均功率非常小。 例如,在传统设计中,当以 100 公里/小时的速度急刹车时,发动机 3 吸取高电流。 根据本发明,电机活塞行程仅需0.05s左右的电量,占1.7%。 如果这些值与功率相关,那么在传统情况下,车辆电气系统将加载 >1000 W 至少 3 秒,而建议的脉冲操作仅约 50 W 平均功率。 以 250 km/h 的速度紧急制动,在干燥路面上制动时间长达 10 秒,可进一步节省能源。 此处可以使用储能电容器来减轻车辆电气系统上的脉冲负载 27 用于电源,也可以根据箭头所示的线用于其他电动机。
[0030] 在压力线 13 可以在电磁阀压力传感器之前或之后使用,由于它们对应于现有技术而未示出。
[0031] 活塞 1 通过小孔从储液器中充满液体 18 假如。 这条线上有一个电磁阀 19 打开。 如果活塞快速移动以降低压力,则密封件可能 3 从容器中吸取液体,尤其是在低压下,这是众所周知的不利之处。 低压电磁阀用于此 19 打开,与储液器的连接中断。 该电路还可以在车轮电路中产生真空 15 / 17 实现,什么车轮控制在非常低的摩擦系数 z。 B. 在湿冰上是有益的,因为在车轮制动器中不会产生制动力矩。 另一方面,当形成气泡时,当活塞已经停止而没有达到相应的压力时,可以有意识地使用嗅探。 活塞相应地由电磁阀控制,使摆动的活塞产生压力。 如果省略此功能,则代替电磁阀 19 防嗅密封 3 使用。
[0032] 电磁阀14 , 16 , 19 通过功率放大器 28 从微控制器 22 受控。
[0033] 如果电源或电动机出现故障,活塞将由杠杆启动 26 致动装置移动。 它与活塞之间存在内置间隙,可防止在快速踩下踏板时,杠杆在电机移动活塞之前撞击活塞。
[0034] 关于带 ABS/ASR 的轮速和轮压或带 ESP 的横摆率和轮压的控制功能已在各种出版物中介绍,因此不再赘述。 新系统的基本功能如下表所示:
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| 职能 | 电动马达 | 轮刹 15 | 电磁阀 14 | 轮闸 17 | 电磁阀 15 |
| 1 | 1 | ||||
| 在 | 建造 | 0 | 建造 | 0 | |
| BKV | 部分供电 | P =常数 | 1 | P =常数 | 1 |
| 部分供电 | 降解 | 0 | 降解 | 0 | |
| 在 | 建造 | 0 | 建造 | 0 | |
| 部分供电 | P =常数 | 1 | P =常数 | 0 | |
| 刹车控制 | 在 | 建造 | 0 | P =常数 | 1 |
| 部分供电 | 降解 | 0 | P =常数 | 1 | |
| 部分供电 | 降解 | 0 | 降解 | 0 |
[0035] 部分流量的水平取决于 BKV 或制动控制所需的压力增加或减少速度。 电动机的极小时间常数对此起决定性作用,即。 H。 由于活塞速度决定了压力变化的速度,因此在整个驱动器的小移动质量上可以更快地增加和减少扭矩。 此外,制动控制还需要对活塞进行快速和精确的位置控制。 在扭矩快速下降的情况下,来自制动钳的压缩力也有支撑作用,但在低压时作用较小。 但正是在这里压降率也应该很高,以避免轮速的大控制偏差,例如 B. 避免结冰。
[0036] 与通过电磁阀进行的传统压力控制相比,这一概念具有决定性优势,因为活塞速度决定了压力变化率。 例如,在确定减压的出口阀处的压差较小时,流量和减压速度较低。 如前所述,活塞单元可单独用于每个车轮,带或不带电磁阀。 为了利用低能耗的优势,电机必须扩展快速电磁制动器,这更复杂。 就安装空间和成本而言,具有活塞单元和两个电磁阀的设计是优选的。 然而,就控制技术而言,这里存在限制,即如果一个车轮上的压力降低,则另一个车轮不能建立任何压力。 然而,由于减压时间大约小于控制循环中压力建立时间的 10%,因此该限制没有明显的缺点。 必须相应地调整控制算法,例如,在电磁阀打开的恒压阶段之后,必须使用根据 BKV 特性分配给车轮制动器中适当压力的电流给电动机供电,或者例如比控制循环中以前的阻塞压力高20%。 备选地,例如,也可以在控制期间设置比轴或车辆的最高锁定压力高 20% 的自适应压力水平。 锁死压力是车轮运行不稳定且打滑较大的压力。
[0037]该概念还为控制技术方面的减压提供了新的选择。 在控制技术方面,压力降低和制动力矩降低基本上与车轮的旋转加速度、密封件的滞后性成正比,与车轮的转动惯量成反比。 可以根据这些值计算出所需的减压量,并且在 MV 关闭时活塞已经可以提供相应的体积,同时考虑到所描述的特性图。 当 MV 打开时,压力会迅速下降,几乎变成真空。 这是基于这样一个事实,即与当今的解决方案相比,MV 由于相应的开口横截面而具有较小的节流效果。 在这里,根据压力容积特性,通过专门提供的腔室容积,可以比传统解决方案更快地降低压力。 或者,可以将压力降低到比必要的压力降低稍大的腔室容积中,例如通过相应地调整活塞。 此处需要用于关闭电磁阀的非常短的切换时间以精确调节压力降低,这优选地可以通过预励磁和/或过励磁来解决。 此外,对于特殊的控制情况有利的是,使用已知的 PWM 方法将 2/2 电磁阀的衔铁置于中间位置,以产生节流效果。
[0038] 非常快速的压力降低可能会产生对车轮产生影响的压力振荡。 为了避免这种有害影响,可以控制活塞行程作为进一步的替代方案,例如所需压力降低的 80%(快速压力降低)。 剩下的 20% 所需的减压可以通过随后受控的缓慢活塞运动缓慢发生,或者,通过电磁阀的减压控制,通过脉冲电磁阀和逐渐减少。 这可以防止有害的车轮振动。 可以继续缓慢降低压力,直到车轮在 ABS 控制期间再次加速。
[0039] 这意味着非常小的轮速控制偏差是可能的。 上述方法也可以应用于建立压力。 可以根据技术控制标准优化压力增加的速度。 以此方式,可以实现在最大摩擦力附近制动车轮并因此在最佳行驶稳定性的情况下实现最佳制动效果的目标。
[0040] 上面提到了调节的特殊情况,其中节流效果是有利的。 例如,如果两个车轮需要同时减压,就会出现这种情况。 在此节流效果是有利的,直到致动活塞已经提供了如此大的腔室体积使得压力然后可以从不同的压力水平快速降低到真空。 可以使用类似的程序,即如果电磁阀在阀横截面上有一个内置节流阀,并且要同时在两个车轮回路中建立压力。 然而,单独的交变压力构建是优选的,因为通过分析特性图和受控的活塞调节速度来计量压力构建。 可以使用相同的交替方法作为上述具有用于减压的节流作用的替代方法。 作为另一种可能性,活塞可以已经通过响应阈值比用于减压的控制信号更低的控制信号移回。 根据现有技术,这是控制器检测到锁定趋势并将 MV 切换到保持压力的信号(参见制动手册,第 52-53 页)。 该信号在减压信号之前 5-10 毫秒发出。 所提议的快速驱动器能够提供腔室容积,以便在大约 5 毫秒内将压力降低 10 巴。
[0041] 基于用于减压的活塞位置,控制器可以决定是否有足够的室容积可用于两个车轮制动器的同时减压。
[0042]这些解释表明,具有快速和可变控制的电动活塞驱动以及具有压力和图谱评估的电磁阀的概念代表了控制器的巨大潜力,可以进一步缩短制动距离并提高驾驶稳定性。
[0043] 这 数字 图 2 显示了用于 BKV 和控制功能的整个集成单元。 该装置由两个活塞单元以及相关的电动机和齿轮组成。 数字 1 用于两个制动回路和四个车轮制动器。 活塞单元在外壳中 4 容纳。 这个外壳在舱壁上 29 固定。
[0044] 刹车踏板 30 通过轴承销传递踏板力和运动 31 在叉子上 32 ,它通过球形接头连接到执行装置 33 作品。 这有一个圆柱形的延伸 34 用杆子 35 .
[0045] 圆筒 34 和杆 35 在一个盒子里 37 存储。 这个带旅行模拟器弹簧 36 和 36a 上,其中一个弹簧作用弱,另一个弹簧作用强,逐渐增加力。 路径模拟器也可以由更多的弹簧或橡胶元件组成。 这指定了踏板力特性。 踏板行程由传感器确定 38 检测到,它是根据涡流原理在所示示例中构造的,其中杆 35 有一个目标。
[0046] 踏板运动基于元素 32 和 33 转移,活塞 34 随杆而动 35 在插座中 37 . 执行器上有一个杠杆 26 可旋转安装,如果电源出现故障,它会撞击活塞。 踏板行程传感器将行程信号传递给电子控制单元,电子控制单元根据BKV特性曲线,如图 数字 在图7中,活塞的运动通过电动机实现。 该特性的参数在 数字 7 有更详细的描述。 杠杆之间 26 和两个活塞 1 是一个游戏 o 提供如 数字 1 所示。 执行装置有超过螺栓 39 ,显示偏移,防旋转装置和复位弹簧 40 ,它支持未拉出的踏板回位弹簧。 根据现有技术,许多行程模拟器解决方案是已知的,其中一些通过活塞液压致动并且在电源出现故障时通过电磁阀关闭。 该解决方案很复杂并且容易出现滞后现象。 解决方案也是已知的,其中如果当活塞被致动以产生制动压力时能量供应出现故障,则行程模拟器行程丢失。
[0047] 本发明的目的是提供一种简单的解决方案,其中如果电源出现故障则关闭路径模拟器。 为此,在千斤顶上 37 通过锚杆提供完整的能量供应 41 具有大传动比和保持磁铁 42 施加的反作用力会在电源出现故障时消失。 也可以使用两级杠杆来减少磁铁。 详细来说,这将是 数字 3 描述。 在这种情况下,杠杆在通过间隙后通过制动踏板与两个活塞接触,从而可以将踏板力传递给活塞。 活塞的尺寸设计使其在踏板全行程时产生压力,仍可产生良好的制动效果,例如 B、80%。 然而,活塞冲程比踏板冲程大得多,如果能量供应和电力驱动完好无损,则可以产生更高的制动压力。 然而,驾驶员不能施加相应的踏板力。 通过这种设计,人们谈到了平移跳跃,这可以通过将带有位移模拟器的执行单元与活塞分离来实现。 在传统设计中,BKV 和带活塞的主制动缸串联连接,在电源故障的情况下,所需的踏板力会增加一个因数 5对于相同的车轮制动压力。 在新设计中 z。 B. 因子可以减少到 3。 这个案例是z。 B. 牵引电池故障的车辆时相关。
[0048] 杠杆 26 可旋转地安装,因此它可以考虑活塞运动的公差,例如。 B.因通风不同。 这种补偿也可以受到限制,使杠杆停止 33a 致动装置发生接触。
[0049] 但是,还必须考虑其他错误情况。
电动机故障。
[0050] 在这种情况下,放大和控制在邻近的、完整的活塞驱动中完全有效。 关于杠杆 26 刹车压力在撞到停止后在故障电路中产生 33a 应用。 第二个电路的放大器特性也可以在这里增加,从而减少所需的踏板力。 然而,这也可以不停地进行。
制动电路故障。
[0051] 活塞在这里移动到外壳中的止动点 4 . 完整的第二个电路完全有效。 与当今的传统系统不同,它没有掉落的踏板,众所周知,这对驾驶员来说非常烦人。 如果他不踩下踏板,这种刺激还会导致制动效果完全丧失。
[0052] 这 数字 3 描述了旅行模拟器锁的功能。 在临界情况下,驾驶员可以施加较大的踏板力,从而防止通过锚杆锁定 41 必须提高。 为了避免磁铁 42 带励磁线圈 43 必须充分施加这些力,上凸端抓住 41a 杠杆在插座上不对称 37 在。 现在会踩踏板直到它撞到杆 35 在地上 37b 偏转,这种杠杆作用导致衬套轻微旋转 37 ,除了鼻子外,还会在导轨中产生摩擦 37a 本身在外壳上 4 可以支持。 因此,磁力可以保持相对较小。 磁铁也用作固定磁铁 42 设计使得由于气隙小,需要小的保持力。 如果电源出现故障,则锚杆 41 从插座上松开 37 到虚线位置 41′ 偏转。 如果执行装置 33 回到起始位置带回位弹簧 44 锚杆回到原来的位置。
[0053] 传感器 38 位于外壳中衬套孔的末端 4 偏移量,其具有接触电子控制单元的优点,如图中所示 数字 如图 6 所示。 这同样适用于刹车灯开关 46 . 在这个实施例中,目标 45 为涡流传感器绘制。
[0054] 路径模拟器通过套接字锁定 37 可以改成在 数字 7 描述了避免 ABS 的踏板反应。 杠杆可以做到这一点 41 及其存储和磁铁 42 带录音 42a 通过电动机 60 由主轴移动 60a 通过变速箱 60b 驱动器。 杠杆安装在主轴的延伸部分,并附有磁铁外壳。
[0055] 这 数字 图 4 显示了只有一个电动机的解决方案的基本表示 7a . 这个描述建立 数字 1 和 数字 2 上。 电机驱动小齿轮移动齿条 5c , 哪个类似 数字 1也可以平行移动。 这个是带柱塞的 1a 已连接,制动回路中的压力是多少 13a 通过压力建立活塞 1a 将其转移到制动电路中 13 压力增加。 这种活塞布置对应于传统的制动主缸,其中有许多活塞和密封设计的变体。 与前面的图中一样,2/2 电磁阀位于制动回路中 14 , 14a , 15′ , 15a安排。 ABS 压力调制以前面描述的方式进行。 BKV 功能通过并行安排的路径模拟实现 36 和位移传感器 38 . 同样,在活塞之间 1a 和制动踏板游隙或空行程 s 0 故意的。 制动液来自储液罐 18 , 18a 进入活塞室。 这种安排是便宜的。 BKV 功能在压力建立方面的动力低于具有两个电机的变体,因为电机必须产生两倍的扭矩。 2号电机的冗余功能如图 数字 7、制动电路故障包括踏板故障事件。
[0056] 这 数字 图 5 显示了集成单元的端壁视图,其法兰 4b 通过螺丝 47 用螺栓固定在舱壁上。 操作单元可以在这里看到 33 , 杠杆 26 和非偏心拉制螺栓 39 作为防扭曲装置。 这里画了一个10″真空BKV的外形图来做尺寸对比。这里可以看出整体高度和盖子的一个重要优势 48 的水库。 根据距离A,舱壁可以降低,这是设计师想要的。 法兰的左侧指向 数字 5a、齿条的折线驱动 5 画。 这个细节被放大为 数字 5a 显示在图像的右半部分。 齿轮的小齿轮 6 两侧搞H型机架设计 5 . 所描述的侧向力来自角色 10 或者。 11 因此 数字 1个带储物 10a 支持的。 出于成本原因,支架可以由塑料制成。 由于其表面压力不够,这里使用硬金属板条 49 插入,以略微加冕的支撑设计适应角色。 进入小齿轮 6 是齿轮 7 压入,与电机小齿轮啮合。 优选地,小齿轮在电机外壳中 8a 存储。
[0057] 这 数字 图6 带外壳集成封装侧视图 4 , 叉片 32 用于制动踏板 30 , 执行单元 33 , 法兰 45 , 安装螺丝 47 , 盖子 48 . 此视图显示较短的总长度,电子控制单元在前面 50 被附上。 这是根据电磁阀的线圈或部分磁路的现有技术 14 和16个连接以节省额外的接触和电连接线。 可以通过添加任何电气组件(例如电动机)来增强此功能 8 , 磁线圈 43 , 位移传感器 38 , 刹车灯开关 46 , 制动液液位传感器 53 无需电气连接线直接与控制单元接触。 在这种情况下,控制单元必须从上方进行控制 50a 内置。 然而,这也是对 50b 可能,这导致磁性线圈的不同布置。
[0058] 电磁阀最好安装在支撑板上 51 固定,因为出于成本原因,它们被压入具有高断裂伸长率的铝中。 锁定螺钉放置在该承载板中 52 拧入制动管路。 触点显示在控制单元的中间部分,位于该区域 54 冗余电源,在该地区 55 56 处的总线包含用于 ABS 和 ESP 的传感器。
[0059] 这 数字 图 7 显示了制动系统的基本特性。 显示踏板力 F P 、制动力压力 p 和踏板在执行单元处的行程。 4到5的平移通常选择从这里到踏板脚。 踏板行程达到最大值 SP 如前所述,活塞的价值更高 sK . 和 57就是所谓的。所示的压力-位移特性,这里是 z。 B.对应一个制动回路。 非线性进展是由各种弹性引起的,例如制动钳、密封件、管路、残余气穴和流体的可压缩性。 这条线显示了散点带的均值,该散点带也与温度有关,尤其是制动钳。 因此,必须为流量比例压力控制创建一个映射。
[0060] 特点 59 显示电力驱动的故障,在比赛结束后 s0 活塞被启动。 为了达到例如 100 巴,明显更高的踏板力 F PA 需要大约 600 N 的力,与当今的解决方案相比,这相当于降低了 40% 以上的踏板力。
[0061] 从踏板位置和制动压力可以看出,在阻断压力 > 50 bar 时 10 bar 的压力调制对踏板没有任何反作用,因为踏板 Ss 遇到制动器。 在较低的锁定压力下,当压力降低并增加时,当踏板完全踩下时踏板会产生反应,因此可与当今的 ESP 和 ABS 系统相媲美。 但是,可以通过使用 in 来减少或避免反响 数字 4 电动机描述 60 ,它通过驱动器调整路径模拟器的锁定。 关于活塞驱动 6 踏板向后移动以降低压力。 此时电机以较小的力调整驱动。 这也允许踏板运动来警告驾驶员,例如 B.堵车之类的。 即使没有这个额外的电机,如果踏板运动大于游隙 S,也可能会有反应 o 活塞会短暂缩回以示警告。
[0062] 粗线是放大器线 58 和 58a , 其中踏板力 F 的分配 P 指向制动压力。 在最大踏板行程的大约 50% 处,行程模拟器在 Ss 处完全激活。 这样做的优点是可以通过短踏板行程进行紧急制动。 踏板行程由传感器确定 38 检测到。 压力与踏板力的分配是自由可变的,例如可以是 B. 在虚线中,车辆减速度也可以通过将其作为增益中的校正值来考虑,以便当制动减弱时,以相同的踏板力施加更高的压力。 这种校正对于通过发电机回收制动能量的系统也是必要的,因为必须考虑发电机的制动效果。 这同样适用于高踏板速度下的恐慌制动。 在此,可以与踏板力不成比例地输送更高的压力,踏板力再次遵循所示的静态特性曲线(实线),但有时间延迟。
[0063] 在F P1 对于 100 bar 的制动压力,通常指定 200 N 的脚踏力。 该压力对应于干燥道路上的阻塞极限。 在这个区域,位移模拟器的特性几乎是线性的,因此可以保证良好的剂量。 通常,最大压力为 160 巴就足够了,根据该压力确定元件的疲劳强度。 然而,可以为不频繁的应力保留可用的储备 R,例如,如果尚未达到 160 bar 的阻塞极限,这可能会变得有效。
[0064] 在电源故障的情况下,电驱动器可被视为比真空 BKV 更具故障安全性,因为至少两个电动机驱动器用于所提出的发明,即一个冗余动作并且已知是整体故障率λ g = λ 1 · λ 2 适用。 几乎可以排除行驶时能源供应出现故障的可能性,因为发电机和电池几乎不会同时出现故障。 电源中断由 in 涵盖 数字 7 描述的冗余电源被阻止。 真空 BKV 没有多余的放大器元件、电源线和泵(如有必要)。
[0065] 这 数字图 8 显示了活塞驱动的另一种解决方案。 可以使用摇臂代替机架 60 使用,其中有一个张力支柱 61 在轴承销上 62 连接到活塞。 回归之春 9 作用在摇臂上,摇臂的初始位置由挡块决定 65 给出的是。 摇臂通过多级齿轮操作 63 从引擎 11 驱动。
[0066] 这 数字 图 8a 显示了一个双臂摇臂 60 和 60a 带两个拉杆 61 和 61a . 这意味着只有很小的横向力作用在活塞上。 齿轮 63 被封装在一个扩展的电机外壳中 64 并由主动小齿轮驱动 11a 马达的 11 驱动。 该解决方案的优势在于齿轮箱的封装,允许油或油脂填充,允许斜齿轮传动,因此更有弹性和更安静。
[0067] 这 数字 图9显示了带有主轴驱动器的另一种替代方案,其布置在电动机的转子内部。 这种布置从 DE 195 11 287 B4 中已知,其涉及机电致动的盘式制动器。 在提出的解决方案是母亲 67 作为转子孔中的独立组件 66 并靠在法兰上 66a 的转子。 活塞的压力作用于此 1 . 主轴驱动器还充当减速齿轮,与主轴 65 将力传递给活塞。 到目前为止显示的所有驱动器都有一个与活塞牢固连接的减速器,如果能量供应出现故障,则由制动踏板移动,如果快速踩下踏板,则必须由电机加速。 这些质量惯性力会阻止快速踏板致动并激怒驾驶员。 为避免这种情况,可以在转子的孔中轴向移动螺母,以便在踩下踏板时关闭滚珠丝杠驱动。 对于电动马达的正常操作,螺母由一个 70 毫米的杠杆固定,这在活塞快速返回时很有效,尤其是当活塞室中存在真空时。 这个杠杆在轴上 71 存储在转子中,当电机不旋转时由弹簧激活 72 移动到螺母自由的位置。 由于驱动电机加速极快,离心力作用在杠杆上,螺母被杠杆包围,使活塞运动。
[0068] 该运动也可以由虚线所示的电磁铁引起,其中杠杆代表旋转电枢。 螺母在主轴上产生的扭矩由两个轴承销支撑 69 和 69a 捕捉。 这些销也是复位弹簧的载体 9 . 转子最好在滚珠轴承中 74 存储,吸收活塞的轴向力和滑动轴承 75 ,也可以是滚子轴承。 该解决方案需要更长的总长度,与 数字 9 因为主轴在螺母中的浸入长度等于活塞行程。 为了保持这个扩展小是电机外壳 74 直接在活塞外壳上 4 法兰。 这具有为电机和活塞外壳选择不同材料的额外优势。
[0069] 母亲 67 也可以直接用转子 66 连接,例如 B. 通过注射。 具有低摩擦系数的塑料螺母可用于所需的力。
[0070] 如果电机或电源出现故障,踏板(未显示)相应地作用在货叉上 数字 2 及以上杠杆 26 主轴上自由行程后 65 或活塞 1 . 由于要使用此解决方案关闭驱动器的阻塞,因此停止 33与杠杆的距离更小。 这样做的优点是,当 z 时,踏板力完全作用在活塞上。 B. 电机故障。 一旦杠杆在扭转时支撑在另一端,只有一半的踏板力作用在活塞上。 在设计方面,主轴和活塞是分离的,没有单独进行。
[0071] 将活塞返回到其初始位置很重要。 如果发动机在中间位置发生故障,活塞回位弹簧可以通过螺旋弹簧额外支撑 66a ,它在转子的末端 66 和电机外壳 74 被安排并耦合到此。 这应该补偿电机的制动和摩擦力矩。 这对于活塞的小恢复力特别有利,活塞在与 in 相关的电源故障的情况下作用在踏板上 数字 图9描述了离合器杆。
[0072] 这 数字 图 10 显示了带有电动活塞驱动器的进一步简化的实施例,其中活塞 1 为 ABS 执行制动助力和压力调制。 活塞室 1′ 是根据 数字 1至 数字 9 通过线路 13 和 13a 连接到车轮制动器(未显示)和电磁阀,也未显示。 结构对应 数字 8 带主轴驱动 65 和转子 66 , 忠诚的母亲 67 , 马达与活塞、外壳分离 74 或者。 4 , 活塞回位弹簧 9 和轴承销 69 , 螺旋弹簧 66a 重置引擎。 踏板力将相似 数字 2 从叉片 26 在致动装置上 34 带杆 35 转移。 这是在电机外壳 74 在扩展中存储并携带目标 45 例如,对于测量踏板行程的涡流传感器 38。 驱动装置是通过弹簧 79 推迟。 在操作装置 35 又是一个杠杆 26 存储,最好在与活塞连接的末端使用板簧 76 携带,在带有行程传感器的坚固板簧中 77 或带有力传感器的较软弹簧 77a 连接。 在这两种情况下,都应在此处测量杠杆或踏板传递的力。 弹簧片 76 任务是避免在发动机启动前踩下踏板时出现剧烈反应。 该功能以这样的方式发生,即在该踏板力的特定功能中,马达在活塞上施加放大力,该力又可以由电流和活塞位移或压力传感器确定。 在这里,踏板通过行程传感器行程 38 在此放大器功能或特性中进行处理。 该传感器也可与复位弹簧一起用于低压制动开始时 76 承担放大器的作用。 在这里,笔接管了 79 位移模拟器弹簧的作用。
[0073] 电机外壳有一个法兰,用于通过螺栓固定装置 78 在前面的墙上。 这个简化的概念没有旅行模拟器和制动器的麻烦。 缺点是助力器特性的有限踏板行程特性,如果制动回路出现故障,踏板会掉下来,如果助力器出现故障,踏板力会更高,因为踏板行程和活塞行程是相同的。 该版本主要适用于小型车辆。
[0074] 在体现宝石。 数字 10代表所有安全阀解决方案 80 吸入,例如,如果踏板返回起始位置时活塞驱动卡住,这将生效。 在踏板运动期间,致动装置的锥形延伸 35 两个安全阀 80 操作,它连接制动电路 13 或者。 13a接近返回。 这可确保当踏板处于初始位置时,制动回路中不会形成制动压力。 这些阀也可以电磁驱动。
[0075] 安全相关系统通常有一个单独的关闭选项,用于输出级中的错误,例如由于故障导致的全电流。 在这种情况下,安装了一个关闭选项,例如使用传统的继电器。 电路的诊断部分识别出这个错误并关闭继电器,继电器通常为输出级供电。 此处提出的概念还必须包括一个关断选项,该选项使用继电器或中央 MOSFET 实现。
[0076] 考虑到电动机的脉冲控制,也可以使用保险丝,因为脉冲断开比非常大。
