用于机动车的车辆制动系和控制车辆制动系的方法

本发明涉及具有液压可控的盘式制动器的车辆制动系，该盘式制动器具有用于启动驻车制动功能的电子机械式操作装置，其中，该车辆制动系具有包括液压源和多个可控的液压功能部件的液压回路，用于按照驾驶员的行车制动动作或自动启动来液压控制该盘式制动器，其中，该车辆制动系还具有控制装置，用于按照驾驶员的驻车制动动作或驻车制动功能的自动启动来控制该电子机械式操作装置。本发明还涉及控制上述类型的车辆制动系的方法。

从现有技术中公开了各种各样的车辆制动系。文献DE 10 2005 051 082 A1具体描述一种带有呈浮动卡钳盘式制动器形式的盘式制动器的车辆制动系。在这里设有包括两个在制动盘两侧对置的刹车衬片的刹车衬片组。其中一个刹车衬片贴靠浮动卡钳，而另一个刹车衬片可通过作动活塞以液压方式相对该浮动卡钳移位。在作动活塞承载液压后，使活动刹车衬片移动至制动盘。固定在浮动卡钳上的刹车衬片按照已知的方式通过浮动卡钳功能从另一侧被拉向制动盘，从而在两侧有制动力作用于该制动盘。不过，除了早就公开的浮动卡钳功能外，现有技术还提出一种电子机械式操作装置。它被用于实现驻车制动功能。在相应的控制中，除了液压移位外，盘式制动器还能以机电方式来驱动。但事实表明，在这样的液压驱动和机电驱动的组合式制动器中，因为之前完成了机电驱动，则在松闸过程后可能在系统内留下剩余摩擦力矩，这种剩余摩擦力矩须通过复杂单独的措施来抑制。其原因在于，这种盘式制动器的在液压驱动后阻止剩余摩擦力矩的常见“回退功能”在机电驱动情况下因液压施加不足而无法被完全用尽。“回退功能”是指弹性变形的液压密封的作用，该液压密封通常容纳在壳体里的容槽内并且借助其内表面附着接触作动活塞的表面，在这里，该附着接触首先阻止液压密封在作动活塞表面上在驱动运动过程中相对于壳体滑动。由此一来，保留在那里的壳体容槽内的液压密封在此运动中经受弹性变形，该液压密封在操纵力消失后又能弹性卸载至其初始状态并同时将制动活塞回拉至基本无制动作用的初始位置。液压密封的变形能力，即通过弹性变形跟随作动活塞运动的能力，此时主要受到确定附着接触的保持力的限制。就是说，一旦在弹性变形时始终增大的且阻止作动活塞运动的力超过附着接触的保持力，则液压密封在作动活塞表面上滑动。液压密封在作动活塞上的作用区域由此改变并且作动活塞在液压密封下滑动经过。还要考虑的是，在液压驱动时输入的压力因为由此引起的液压密封弹性变形而增大了液压密封被紧压到作动活塞表面上的法向力，结果，附着接触的保持力相对于没有液压输入时的机电驱动以相同的程度增大。取决于压力的变形不足和相应较小的保持力可能在机电驱动时导致在作动活塞运动距离相同的情况下附着接触因法向力增大不足而在到达作动活塞终点位置前断开。由此一来，回退功能如上所述可能与施加液压相比未被完全用尽。这可能导致不希望有的剩余摩擦力矩。

本发明的任务是提供上述类型的盘式制动器，其中，在任何运行模式中都能尽量抑制剩余摩擦力矩，以借此在制造成本低的同时简单改善功能性。

该任务将通过上述类型的盘式制动器来完成，在此规定，该液压回路可通过该控制装置来如此控制，即，在通过控制该电子机械式操作装置解除驻车制动功能时，在盘式制动器内建立液压压力，该液压压力大到足以使在盘形制动器内的液压密封件的弹性变形对应于在行车制动时的弹性变形。

就是说，根据本发明，使盘式制动器的液压操作模拟了由驾驶员启动的或自动启动的驻车制动功能。这导致使盘式制动器内的液压密封件在所建立的液压下就像通常在液压行车制动时那样弹性变形。此弹性变形随后在解除机电驻车制动器后因液压压力随之消除而用于因出现的回退功能而在液压密封件弹性卸载过程中以常见方式使作动活塞回撤到其初始位置，在该初始位置上刹车衬片仍然能贴靠该制动盘并因此出现剩余摩擦力矩。

本发明的一个改进方案规定，该盘式制动器具有作动活塞，它可在盘式制动器壳体里导向移动，其中，在作动活塞和盘式制动器壳体之间设有液压密封，液压密封可以按照所施加的液压压力以预定的方式弹性变形。

另外，根据本发明可以规定，该液压回路具有多个可控阀，用于选择性地在车辆制动系的各个盘式制动器内形成液压压力。

通常，这些阀在行车制动范围内按照打滑控制系统的规定条件来控制。与此相关，本发明可以规定，这些阀可通过该控制装置来如此控制，即，在解除驻车制动功能时，仅在车辆制动系的设计成具有机械式操作装置的那些盘式制动器中才建立液压。它们一般是在后轮上的盘式制动器。

在某些具体情况下，在解除驻车制动功能前，可以已经由驾驶员通过操作刹车踏板启用了行车制动或通过行驶辅助系统(例如有上下坡辅助功能的坡路起步辅助系统)或安全系统(例如ESP)等启用了行车制动。此时，液压液已经被供给若干盘式制动器并且相应地液压预紧该盘式制动器。在这样的情况下，无须附加输送液压液来对盘式制动器建立压力和模拟行车制动。因此缘故，本发明的一个改进方案规定，该控制装置在液压建立前检测：在解除驻车制动功能时是否存在驾驶员的行车制动动作或者制动系的自动启动。与此相关地尤其可以规定，该控制装置依据可供使用的参数、尤其依据刹车灯开关的当前开关状态、主制动缸内的液压压力或者刹车踏板的踏板行程来检测驾驶员行车制动动作的存在或自动启动的存在。

本发明还涉及一种操作上述类型车辆制动系的方法，该方法包括以下步骤：

检测用于解除驻车制动功能的驾驶员动作或者盘式制动器的驻车制动功能的自动解除，

检测盘式制动器内的液压，

启动电子机械式操作装置来解除驻车制动功能，

建立盘式制动器的液压压力以使其液压密封机构变形，和

降低该液压。

此时可以规定，所产生的液压压力最大在20～40巴范围内。而且，根据本发明，为了产生液压，可以启动该车辆制动系的泵，或者利用存在于制动系内的液压。

以下将结合附图来举例说明本发明，其中：

图1是本发明车辆制动系的线路图，在此示意示出了用于前轮的盘式制动器和用于后轮的盘式制动器；

图2是根据图1的后轮用盘式制动器及相应的驻车制动器的局剖细节图；

图3是在用于解除驻车制动功能的控制情况下的图1的线路图；

图4是无压状态下的液压密封件的细节图；

图5是因压力施加而处于弹性变形状态的液压密封件的细节图；

图6是用于说明本发明工作方式的曲线图。

图1示意示出了用于本发明车辆制动系100的线路图。该车辆制动系包括压力源102，该压力源设计成具有制动增力器104、储蓄容器106、主制动缸108和可由驾驶员操作的刹车踏板110。压力源102与液压制动回路112液压连通。该液压制动回路具有可由马达控制的泵114以及蓄压器116。人们还看到两个盘式制动器，即，一个用于后轮的盘式制动器10和一个用于前轮的盘式制动器11。

这些盘式制动器10、11通过未示出的控制装置分别配有可控的阀118、120、122、124。人们还能看到入口阀126和128，它们允许液压制动回路112与可由驾驶员操作的压力源102液压脱离开。

就行车制动功能而言，示意所示的车辆制动系100按照本身已知的方式来工作。未示出的控制装置还提供打滑控制功能，以便能执行防抱死控制(ABS)、驱动打滑控制(ASR)、行驶动态控制(ESP)以及例如用于自适应巡航控制(ACC)的自动制动。

以下将具体介绍在后轮上的盘式制动器10的结构以便更好理解。

图2以局剖视图示出了本发明的盘式制动器10。它包括通过未示出的制动器底板以常见方式浮动支承的制动卡钳12，制动卡钳横跨地夹住与车轮抗转动连接的制动盘14。在制动卡钳12内设有刹车衬片组，它包括贴靠制动卡钳12的刹车衬片16和贴靠作动活塞22的刹车衬片18。这两个刹车衬片16、18彼此相向并且在图2所示的松闸位置上以小气隙设于制动盘14两侧，因而没有出现值得注意的剩余摩擦力矩。活动刹车衬片18通过刹车衬片座20安置在作动活塞22上以便共同运动。作动活塞22可移动地安装在制动卡钳12内的圆柱形空腔24里。在空腔24的靠近制动盘的区域内设有环绕的容纳槽26，环形密封件28容纳在其中。密封件28有以下性能，它在施加有液压时在盘式制动器10的常见的操作区域内变形。随后将参照图4和图5对此详加说明。

人们还能看到，作动活塞22在其在图2中靠左的朝向制动盘14的一端具有环绕的护套30，它阻止脏东西进入在“作动活塞22”与“限定出制动卡钳12的容纳空腔24的环绕壁”之间的区域。

在图2中还能看到作动活塞22是空心结构的。在该作动活塞中容纳有电子机械式操作装置34的施压件32。电子机械式操作装置34包括具有电动机和传动装置的驱动总成36。驱动总成36的输出轴38驱动一个通过推力轴承40来支承的驱动轴42，该驱动轴通过螺纹容纳在施压件32的螺纹承槽44中。

施压件32在其在图2中靠左的朝向制动盘14的区域内具有锥形部分46，其可以抵接作动活塞22的形状互补的锥形内表面48。在图2所示的松闸位置上，在两个锥形面46和48之间有间隙。

如果现在驾驶员通过刹车踏板或自动地通过行驶辅助系统(例如ACC或具有上下坡辅助功能的坡道起步辅助系统)或安全系统(例如ESP)液压驱动该制动器，则按照本身已知的方式在内腔24里建立液压，从而使作动活塞22沿纵轴线A在图1中左移。结果，刹车衬片18利用浮动卡钳组件按照本身已知的方式被压迫到制动盘14上，同时，刹车衬片16通过制动卡钳12的相应移动在制动盘14的另一侧被拉向制动盘。

通过给内腔24施加处于压力的液压液，使作动活塞22在图2中沿纵轴线A向左移动，从而出现制动作用。径向靠外的且如图4所示处于卸载状态的密封件28在加载压力的作用下并通过作动活塞22的根据箭头P1的运动，弹性变形进入坡口形缺口29的区域中，如图5所示。

如果现在例如通过放开刹车踏板或通过停用行驶辅助系统或行驶安全系统来降低在制动卡钳12的内腔24中的液压，则密封件28又可以弹性卸载并处于其根据图2或图4的初始形状。就是说，它在其弹性卸载范围内因相对摩擦接触又将作动活塞22从如图5所示的作动位置回撤，因而使该盘式制动器处于其初始状态。这对应于本身已知的回退功能(Rollback-Funktion)，该功能在常见的制动器中通过在作动活塞22的外周面上的外密封28获得。

为了启动驻车制动器，根据本发明，或是与行车制动器启动相似地首先通过施加液压压力而使作动活塞22移动至制动起效位置并且随后启动电子机械式操作装置34，从而施压件32前移，直到间隙消失且锥形面46抵靠作动活塞22内的相应的锥形面48。由此可以做到，作动活塞22通过施压件32和推力轴承40轴向支承在制动卡钳12的壳体上。如果达到驻车制动状态，则又可以消除空腔24内的液压。当电子机械式操作装置34设计成功率足够强劲时，也可以停止液压预紧，从而驻车制动的启动仅通过电子机械式操作装置34来进行。

该驻车制动状态因为施压件44的位置和自锁(例如通过轴42和承槽44之间的自锁传动)而保持。压迫制动盘14的刹车衬片16、18是通过施压件32支承的。

如果现在又要解除驻车制动状态，则可能出现一开始关于现有技术所描述的问题，即密封28已经卸载了(又处于根据图4的状态)，或者因为驻车制动器的单纯机电启动而根本无法根据图5而变形。因此不可能出现通过根据图5的弹性变形状态而可供使用的回退功能，此时因为密封28的弹性卸载而使作动活塞22回撤。就是说，作动活塞22可能因缺少回撤作用(回退功能)而留在前移位置上，这可能导致消耗增加的剩余摩擦力矩。

为避免于此，在解除驻车制动功能的情况下将处于压力的液压液输入空腔24。这是通过如图3所示的阀的相应控制来做到的。

阀126(TC-供应)相对于根据图1的初始位置被打开。而阀128(TC-Iso)被关闭。由此一来，可以借助泵114使处于液压系统内的液压液处于压力下。这样，可以在之前具体参照图2所描述的且配备有机电驱动式驻车制动器的制动器10的空腔24内建立液压。而制动器11可以通过阀124(ABS-Iso)的关闭与压力施加脱离开来。

在液压制动回路内可供使用的全部液压液随后被供给后轮上的盘式制动器10(仅示出一个)。

这种做法将参照图6来详细说明。在时刻0，通过控制电子机械式操作装置34来根据曲线K₁减小通过驻车制动功能所施加的制动力。与此同时，根据曲线K₂将液压压力输送入空腔24，用于使液压密封28根据图5变形。就是说，模拟了盘式制动器10的液压操作。在一定时间后，又根据曲线K₂降低该液压，从而在当锥形面46和48之间有足够大的间隙时，作动活塞22可以按照密封件28的弹性变形并根据其回退松弛情况回撤。

由此保证了，即便在单纯的机电启动该驻车制动功能情况下，在解除驻车制动功能时也使作动活塞22回撤足够远，从而能阻止剩余摩擦力矩。

就是说，本发明通过利用控制装置适当控制本来就有的液压回路而提供了可以在这样的盘式制动器中非常有效地避免剩余摩擦力矩的可能性。