專利名稱：用于汽車的液壓調制器和制動系統(tǒng)的制作方法
用于汽車的液壓調制器和制動系統(tǒng)已知在汽車減速時通過附加的減速部件減輕制動裝置的負載。通常將這種類型的減速部件也作為所謂的有效裝置(Wirkaggregate)予以公開。因此,例如在混合動力汽車中將有效裝置以發(fā)電機的形式公開，這種有效裝置在汽車減速時減輕制動裝置的負載，并且將釋放出來的動能轉變?yōu)殡娔?，然后將該電能在畜電池中中間存儲起來。然后緊接著在重新使用(RUckgriff )在蓄電池中存儲的電能的情況下又將發(fā)電機用作電動機運行，以加速汽車。這種做法特別是以“回收制動裝置(rekuperative Bremse)”的概念予以公開。例如由EP I 795 412 A2公開了這種類型的用于電驅動汽車的回收制動裝置。然而也可以設想其它一些存儲器，這些存儲器可將動能轉變?yōu)閯菽?，例如飛輪質量存儲器、具有液壓蓄能器的液壓轉換器等。此外，在與回收的制動裝置有關方面值得一提的是，在傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)中通常高動力壓力的形成不是沒有附加措施就能達到的。因此特別有這樣一些裝置，這些裝置安裝到液壓泵的吸入管路中，為的是例如通過設置壓力存儲器來提高預壓力。例如由DE 102007 036 859 Al公開了一種相應的外部可控制的電動液壓的汽車制動裝置，在這樣一種汽車制動裝置中采取了一些相應的附加措施。然而，這種類型的附加措施提高了制造成本，并且也使相應的制動系統(tǒng)總體講易
出故障。因此本發(fā)明的任務是提供一種改進的系統(tǒng)，以便在汽車減速時轉變并且存儲動能，并且緊接著以電能和/或機械能的形式回收這種能量。本發(fā)明的另一任務是在不采取附加措施的情況下實現(xiàn)短暫的壓力形成時間，也就是說，總體講提供這樣一種制動系統(tǒng)，即這個制動系統(tǒng)一方面能有效地將在汽車減速時釋放出來的動能回收地存儲起來，并且另一方面這個制動系統(tǒng)又能以簡單的方式以較少的制造費用來進行制造。上述任務通過一種按照權利要求I所述的液壓調制器以及一種按照權利要求8所述的制動系統(tǒng)得以完成。在從屬權利要求中對本發(fā)明的另一些有利的方案進行了說明。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，用于使得制動系統(tǒng)運行的液壓調制器設置在汽車中，它包括一液壓泵，一具有用于驅動液壓泵的軸的電動機和一轉子，所述轉子和電動機的軸作用連接，以便使用壓縮空氣來驅動所述軸。根據(jù)本發(fā)明的一種實施形式，將液壓調制器設計成在第一運行方式中通過電動機以電的方式來驅動所述液壓泵，在第二運行方式中通過壓縮空氣經過轉子來驅動所述液壓泵，并且在第三運行方式中，通過壓縮空氣經通過轉子來驅動所述電機(ElektiOmotor)，以產生電能。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為汽車設置一制動系統(tǒng)，它包括一按照本發(fā)明的一種實施形式的液壓調制器；一壓縮空氣壓縮機，用于通過汽車的輪軸的旋轉運動進行驅動；一 壓力存儲器，用于存儲壓縮空氣壓縮機的壓縮空氣并且用于給液壓調制器的轉子輸出該壓縮空氣。也就是根據(jù)本發(fā)明的一種實施形式在液壓調制器中馬達的驅動是冗余的，也就是說，同時地或者交替地既能以電地實現(xiàn)，也能機械地實現(xiàn)。這樣，在車輪制動缸中形成液壓壓力時大大地減輕了液壓調制器的負載。此外，這個液壓調制器也可將電能回輸?shù)狡嚨能囕d電網中，其做法是它機械地由以前所存儲能量來驅動。根據(jù)本發(fā)明的液壓調制器或者制動系統(tǒng)例如可在已經常用的電動液壓的制動系統(tǒng)中、例如在防抱死系統(tǒng)(ABS)中使用，或者以所謂的電子穩(wěn)定程序(ESP)的形式使用?？傊捎脵C械產生的電能給蓄電池充電，或者將機械能直接轉換成用于使汽車加速的扭矩，例如在混合動力汽車中，或者也可用于驅動發(fā)電機，或者二者同時使用。在附圖
中對于本發(fā)明的一些有利的方案進行了詳細的敘述。這些附圖是
圖I:制動系統(tǒng)的用于產生能量的原理圖和系統(tǒng)部件；并且
圖2:汽車制動系統(tǒng)中的液壓的線路布置圖。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實施形式的根據(jù)本發(fā)明的制動系統(tǒng)的原理圖。其中，液壓調制器I設置有一馬達11和一轉子12。其中，所述轉子12在此例如可以設計為壓縮空氣渦輪機。馬達11是一電動機，但它既可作為馬達運行，也可作為發(fā)電機運行。轉子12用它的軸與馬達11的軸作用連接，并且通過噴嘴13可用壓縮空氣來驅動。此外，在液壓調制器I的內部還設置有一控制閥14，以便控制到達噴嘴13的壓縮空氣流。在汽車的內部，壓縮機3借助于離合器31與汽車的機械的驅動軸或者輪軸32相耦合。在這種情況中軸32通常是這樣一種軸，即它可將機械能從汽車的動能傳遞到壓縮機3上。當離合器31處于耦合狀態(tài)時，也就是通過離合器31將機械能從軸32傳遞到壓縮機3上時，壓縮機3產生壓縮空氣，該壓縮空氣存儲在壓縮空氣存儲器2中。在其中存儲的壓縮空氣然后通過控制閥14輸送到噴嘴13，以驅動轉子12。此外，還設置一電子控制單元(E⑶)4，為的是控制液壓調制器I的能量流。其中，在一種運行方式中能量從蓄電池或者車載電網5輸送到馬達11，用以驅動液壓泵(能量流61)。然后在另一種運行方式中可通過來自壓縮空氣存儲器2的壓縮空氣來驅動轉子12，以使得所述馬達11作為發(fā)電機運行，然后這個發(fā)電機給蓄電池或者車載電網5提供電能(能量流62)。因此，將壓縮機3規(guī)定為用于車輛減速和能量回收的有效裝置。所述壓縮機在汽車減速時由軸32機械地驅動，并且因此引起減速，并且同時用壓縮空氣填充所述壓縮空氣存儲器2。為了回收能量，在液壓調制器I中的馬達11在它的電樞軸的一可接觸的端部上設置轉子12，然后這個轉子借助于來自壓縮空氣存儲器2的壓縮空氣可通過噴嘴13機械地被驅動。因此，液壓調制器I的馬達11總體上平行地由兩個能量存儲器既可電動地運行也可機械地通過轉子12利用壓縮空氣來運行。因此，本發(fā)明總體上講，能使液壓調制器I的多種多樣的運行方式成為可能。因此，這個馬達在它的機械輸出的扭矩方面是冗余地設計的，因此，它既能由車載電網5電動地運行，也能利用來自壓縮空氣存儲器2的壓縮空氣運行。一般講，在第一運行方式中馬達11可電動驅動，在第二運行方式中可利用壓縮空氣通過轉子12驅動，在第三運行方式中該馬達11作為發(fā)電機用壓縮空氣通過轉子12被驅動，用以產生電能，其中，這些運行方式互不依賴，并且它們的功能可分別是單獨的或者是并列的。在這種情況中，在混合運行時，也就是當上述第一和第二運行方式組合運行時按照驅動馬達的原理，總轉矩“M_總”是單個轉矩之和，即
M_總=M_單個+M_空氣，其中，電馬達11的轉矩“M_單個”來自車載電網5，轉子12的轉矩“M_S氣”是通過壓
縮空氣。當整個轉矩可以取自壓縮空氣存儲器的時候，這種做法例如可使車載電網5整體地卸載。相反地，當例如壓力存儲器2是空的時候，如像到目前為止的那樣馬達11也可由蓄電池5驅動運行。當在蓄電池5接通之前，馬達11借助于轉子12和壓縮空氣存儲器2中的壓縮空氣而達到起始轉速時，也可中斷馬達11的停止狀態(tài)的高的起動電流。因此在混合運行時，車載電網5可分級地直到完全卸載，因為總轉矩是單個轉矩的和。為此，壓縮空氣和電能的分量按任意權重增加到總力矩上。在這種情況中可產生這樣的運行方式，即當借助于壓縮空氣不能提供所要求的轉矩時，馬達11可從車載電網5補充所缺少的力矩。相反地，所述電動轉矩也可減少這樣一種數(shù)量該數(shù)量由壓縮空氣的扭矩所引起。此外，最后可加強整個的電動轉矩，其做法是利用全電功率來致動馬達11，并且在這種情況中還通過轉子12另外獲得壓縮空氣的那個分量。
總之，在這種情形中這種情況與在一種回收的制動過程中的情況可以是一樣的。即在那里總的制動力矩是有效裝置和一個軸的、例如前軸的液壓制動器的總和。然后，在這種情況中可通過液壓的后軸制動器加上有效裝置不能提供的那個分量。當汽車的減速過程結束時，馬達11可作為發(fā)電機運行，其做法是它通過轉子12由壓縮空氣存儲器2驅動。然后馬達11將電能回輸?shù)杰囕d電網5中，這樣，如在混合動力汽車中那樣也許能省掉單獨的發(fā)電機。此外，在汽車的所述的制動過程中，可以希望有高的馬達轉速，以搭接通風間隙和用于無減速地形成壓力?，F(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明這可通過另一有利的方式來進行，即從壓縮空氣存儲器2以相應高的壓力吹動轉子12，并且因此將其提高到高的轉速。當以此方法所取得的動力還嫌不夠時，還可繼續(xù)通過電動機11借助于車載電網5的能量繼續(xù)給這個轉速予以支持。假若總體地所述液壓調制器I應既能左旋轉又能右旋轉地運行，則可在液壓調制器I的內部設置至少兩個噴嘴，為的是也能從兩個相反的方向吹動或者說驅動所述轉子12。在這種情況中也可在液壓調制器I的內部設置另外一些控制閥。此外，通常在本發(fā)明的內部還規(guī)定，當馬達11發(fā)電地運行時，也就是說在這種情況中，這個馬達通過轉子12來驅動，在制動系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)的內部中就不再形成壓力。為了在發(fā)電運行時防止繼續(xù)形成液壓壓力，通?？梢砸?guī)定，在液壓調制器中設置相應的旁路，或者也可在馬達11的軸和液壓泵的驅動軸之間設置一離合器。為此，圖2示出了一種在汽車制動系統(tǒng)的內部的液壓線路圖。其中，圖2示出了一種制動系統(tǒng)100，用以制動最多四個汽車車輪110、130。其中，在制動系統(tǒng)100的內部設置一馬達102，用以機械地驅動液壓泵101、140。在這種情況中，這個馬達102可以與圖I中的具有轉子12的馬達11 一樣進行設計。其中可以規(guī)定，液壓泵101的吸入側和壓力側通過相應的分接管線(Abgriffleitung) 103A和103B、通過短接閥104相連接。在下面這種情況中，即短接閥104被打開，然后也在驅動液壓泵101時環(huán)形地輸送液壓流體，這樣，在制動系統(tǒng)100的內部的液壓壓力沒有得到根本的提高。在這種情況中，在車輪制動缸中的液壓壓力沒有提高，也就是說在其中沒有形成壓力。此外，在制動系統(tǒng)100的內部還可以規(guī)定，也如此地接通其它的閥門121、122和123，即也為后軸的車輪130環(huán)形輸送制動液。也就是說，在這種情況中在相應于后車輪130的車輪制動缸中也沒有形成壓力。為此特別是閉鎖閥門121，并且打開閥門122和123，這樣，通過泵140也能進行液壓液的環(huán)形輸送。此外，根據(jù)另一實施形式，在混合動力汽車中為了驅動汽車，也可通過相應的轉子利用壓力存儲器2中的壓縮空氣在加速階段給電動機予以支持，為的是得到機械能量的直接反饋。在這種情況中，在另一有利的方式中壓縮機和發(fā)電機可集成在一個唯一的殼體中，并且由一個共同的軸來驅動。這樣，本發(fā)明既可在混合動力汽車中使用，也可在具有內燃機的汽車中使用。
總之，也就是說，在如此所述的混合驅動中電動轉矩和機械轉矩既可以相加，也可以在沒有壓縮空氣支持的情況下用由蓄電池提供的電能作為純電動機運行，并且也可以在不提供電能的情況下作為利用壓縮空氣驅動時的純機械馬達?？傊纱丝梢允蛊嚨能囕d電網卸載，在沒有蓄電池的附加負載的情況下，通過壓縮空氣的支持就可提高轉矩的增力口(1_電池1=1_電池2 ;M2>M1)。此外也可通過壓縮空氣支援(I2〈I1 ；M1=M2)也防止車載電網的負載。這樣，能量就能夠反饋到汽車的車載電網中，其做法是，利用來自壓縮機的壓縮空氣來驅動馬達，并且作為發(fā)電機運行。總之，采用這種方法也可減小在液壓調制器中的馬達的尺寸，這不僅對于重量、而且對于機械尺寸也有有利的影響。采用這種方法特別是可減小載荷，而且總體講能以另一種有利的方式提高所述液壓調制器的壽命。也可與機械能的反饋無關地通過在制動過程的起動時快速轉動的馬達形成一種高動力的制動壓力。總體講也可以在ABS制動時高動力地排空存儲室，而且也可以節(jié)省壓力存儲器或者用于產生預壓力的設備(例如氣箱、彈簧壓力、多級活塞等)。根據(jù)本發(fā)明的另一種實施形式，在混合動力汽車中可以放棄否則用于從汽車的動能中回收電能的發(fā)電機。在這種情況中，具有壓力存儲器的壓縮機是存儲所述制動能的唯一的有效裝置。然后通過所述馬達來實現(xiàn)電能的回收，該馬達作為發(fā)電機由壓縮空氣存儲器通過噴嘴和轉子機械地被驅動。根據(jù)本發(fā)明的另一實施形式，也可在混合動力汽車中設置具有另一轉子的主驅動馬達，這個轉子也可用壓力存儲器中的壓縮空氣吹動，直接用來使汽車加速，或者用于支持這種加速。此外，總體講壓縮機也可以連續(xù)地工作。當壓力存儲器被充滿時，并且在這個壓力存儲器中不希望繼續(xù)形成壓力時，可以設置一種過壓閥，以便給壓縮機提供一種反壓，和/或防止在壓縮空氣存儲室中的壓力的不允許的增升?？傊?，因此本發(fā)明也為氣動的附加裝置提供了一種創(chuàng)新的和有利的改進方案，并且總體講也是一種環(huán)境友好型的制動系統(tǒng)，因為只處理已被壓縮的空氣。此外，在實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的液壓調制器或者根據(jù)本發(fā)明的制動系統(tǒng)時，也能以另一種有利的方式使用已成熟的和已公開的技術和結構部件，例如在氣壓制動領域已公開的技術和結構部件，例如在氣壓制動領域已公開的技術和結構部件。因此，總體講，也能以另一有利的方式既在混合動力汽車中也在具有內燃機的一般的汽車中可靠地使用根據(jù)本發(fā)明的液壓調制器和根據(jù)本發(fā)明的制動系統(tǒng)。
權利要求
1.用于使得汽車中的制動系統(tǒng)運行的液壓調制器(1)，包括 -液壓泵(101、140)； -具有用于驅動液壓泵(101、140)的軸的電動機(11)； -轉子(12)，所述轉子和電動機(11)的軸作用連接，以便利用壓縮空氣來驅動該軸。
2.按照權利要求I所述的液壓調制器，其中，轉子(12)設置在電動機(11)的軸的能觸及的端部上。
3.按照權利要求I或2所述的液壓調制器，其中，將液壓調制器(I)設計成， -在第一運行方式中電驅動所述電動機(11)， -在第二運行方式中利用壓縮空氣通過轉子(12)來驅動所述電動機(11 )，并且 -在第三運行方式中利用壓縮空氣通過轉子(12)來驅動所述電動機(11)，以產生電倉^:。
4.按照權利要求I至3中任一項所述的液壓調制器，其中，所述液壓調制器(I)具有噴嘴(14)，其中通過該噴嘴(14)流出的空氣驅動所述轉子(12)。
5.按照權利要求4所述的液壓調制器，其中，設置至少兩個噴嘴，以便既左運行地也右運行地驅動所述轉子(12)。
6.按照權利要求I至5中任一項所述的液壓調制器，其中，所述液壓調制器(I)具有ー離合器，該離合器用于使得在電動機(11)的軸和液壓泵(101、140 )之間的作用連接進行耦聯(lián)和去除耦聯(lián)。
7.按照權利要求I至6中任一項所述的液壓調制器，其中，液壓調制器(I)包括閥門(104、121、122、123)，用于使液壓泵(101、140)的吸入側與液壓泵(101、140)的壓カ側進行短接。
8.用于汽車的制動系統(tǒng)，它包括 -一按照權利要求I至7中任一項所述的液壓調制器(I)， -一壓縮空氣壓縮機(3)，用于通過汽車的輪軸(32)的旋轉運動進行驅動， -ー壓カ存儲器(2)，用于存儲壓縮空氣壓縮機(3)的壓縮空氣并且用于向液壓調制器(I)的轉子(12)輸出。
9.按照權利要求8所述的制動系統(tǒng)，其中，此外，制動系統(tǒng)具有一離合器(31)，用于使得壓縮空氣壓縮機(3 )與輪軸(32 )耦聯(lián)并且去除耦聯(lián)。
10.按照權利要求8或9所述的制動系統(tǒng)，其中，此外所述制動系統(tǒng)還具有電子控制單元(4)，當汽車處于減速狀態(tài)中時這個控制単元如此地控制所述制動系統(tǒng)，即壓縮空氣壓縮機(3)吸收汽車的動能；并且當汽車處于加速狀態(tài)中時這個控制単元如此地控制所述制動系統(tǒng)，即當液壓調制器(I)處于第三運行方式時提供驅動汽車用的電能。
全文摘要
本發(fā)明建議一種用于使得在汽車中的制動系統(tǒng)運行的液壓調制器(1、100)，它包括液壓泵(101、140)、具有用于驅動液壓泵(101、140)的軸的電動機(11、102)和一轉子(12)，所述轉子與電動機(11、102)的軸作用連接，以便利用壓縮空氣來驅動該軸。
文檔編號F04B17/03GK102666227SQ201080049520
公開日2012年9月12日 申請日期2010年9月3日 優(yōu)先權日2009年11月2日
發(fā)明者H.赫克曼, M.孔茨 申請人:羅伯特·博世有限公司