液压的主制动缸
阅读：240发布：2020-05-11
专利汇可以提供液压的主制动缸专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于车辆 制动 系统 的液压的主 制动缸 (1)，该主制动缸具有优选是机电式的制动 力 放大器 (7)。本发明提出，主制动缸(1)设有优选地彼此交错的两个 推杆 活塞 (2、3)，该两个推杆活塞中的一个推杆活塞通过人力操作，而另一个推杆活塞由制动力放大器(7)操作。此外，本发明的一个设计方案设有 蓄能器 (21)，该蓄能器在主制动缸(1)卸压时储存 能量 并在主制动缸(1)操作时将能量传递到该主制动缸(1)上，由此支持主制动缸(1)的操作。，下面是液压的主制动缸专利的具体信息内容。
1.用于车辆制动系统的液压的主制动缸，所述主制动缸具有制动力放大器(7)以及具有推杆活塞，所述推杆活塞能够借助人力和/或通过制动力放大器(7)在该主制动缸(1)中移动以操作该车辆制动系统，其中，该主制动缸(1)具有能够相对移动的两个推杆活塞(2、3)，两个推杆活塞中的一个推杆活塞(2)能够通过人力移动，而另一个推杆活塞(3)通过制动力放大器(7)在主制动缸(1)中移动，其特征在于，通过人力被操作的推杆活塞(2)将自动放气孔(17)封闭，制动液体储箱(18)通过该自动放气孔与主制动缸(1)的压力腔(19)连通。
2.按照权利要求1所述的主制动缸，其特征在于，能够通过制动力放大器(7)移动的推杆活塞(3)沿轴向能移动地被容纳在能通过人力移动的推杆活塞中。
3.按照权利要求2所述的主制动缸，其特征在于，位于外部的推杆活塞(2)通过人力被操作。
4.按照权利要求2所述的主制动缸，其特征在于，位于内部的推杆活塞通过制动力放大器移动。
5.按照权利要求1所述的主制动缸，其特征在于，所述推杆活塞(2、3)相互平行地或以一夹角方式设置。
6.按照权利要求5所述的主制动缸，其特征在于，所述推杆活塞(2、3)中至少一个具有自己的缸体。
7.按照权利要求1所述的主制动缸，其特征在于，所述两个推杆活塞(2、3)通过一个或多个弹簧元件(15、16)在移动方向上弹性地连接。
8.按照权利要求1所述的主制动缸，其特征在于，所述两个推杆活塞(2、3)具有限定两个推杆活塞(2、3)相对的移动行程的相对移动行程限制件(13、14)。
9.按照权利要求1所述的主制动缸，其特征在于，所述制动力 放大器(7)是能控制的制动力放大器(7)。
10.按照权利要求9所述的主制动缸，其特征在于，所述能控制的制动力放大器(7)是机电式的制动力放大器(7)。
11.按照权利要求1所述的主制动缸，其特征在于，所述主制动缸(1)具有蓄能器(21)，所述蓄能器在主制动缸(1)卸压时储存能量，并在主制动缸(1)操作时将储存的能量传递到主制动缸(1)上，由此支持所述主制动缸(1)的操作。
12.按照权利要求11所述的主制动缸，其特征在于，所述蓄能器(21)是弹簧蓄能器(21)。
13.按照权利要求11所述的主制动缸，其特征在于，所述制动力放大器(7)接合在能够通过制动力放大器(7)移动的推杆活塞(3)的活塞杆(12)的一个侧面上，而蓄能器(21)接合在能够通过制动力放大器(7)移动的推杆活塞(3)的活塞杆(12)的对置的侧面上。
14.按照权利要求11所述的主制动缸，其特征在于，所述蓄能器(21)具有去联接结构，所述蓄能器借助该去联接结构能与主制动缸(1)的操作去联接。
液压的主制动缸
技术领域
背景技术
[0002] 具有负压-制动力放大器的主制动缸是公知的并且被普遍用于轿车中的车辆制动系统。
[0003] 公开文献DE10327553A1公开了一种具有电机的机电方式制动力放大器，其通过一个转动/平动-变换传动装置对一个液压主制动缸的推杆活塞施加作用。该公知制动力放大器的电机是一个空心轴电机，其空心轴被构造为一个主轴传动机构的螺母。该主轴传动机构构成一个转动/平动-变换传动装置，其将电机的旋转驱动运动变换为一个平动的输出运动以使推杆活塞移动。机电式的制动力放大器可以具有其他的结构。主制动缸的活塞此处被称为推杆活塞，其由制动力放大器和/或通过机动车驾驶员的人力移动到主制动缸中以操作主制动缸。该推杆活塞也可被称为主活塞或只简称为活塞或主制动缸活塞。推杆活塞通过人力的移动，即主制动缸的人力操作一般通过脚借助于(脚)制动踏板或通过手借助于(手)制动杠杆来实现。
发明内容
[0004] 根据本发明的主制动缸具有可以相对移动的两个推杆活塞。两个推杆活塞中的一个推杆活塞通过机动车驾驶员的人力移动，而另一个推杆活塞由制动力放大器移动。与现有技术中不同，并非在主制动缸外以机械的方式，而是在主制动缸中以液压的方式实现该制动力放大器的放大器力和机动车驾驶员的人力的耦联。两个推杆活塞可以独立地移动，并因此该制动力放大器和机动车驾驶员人力操动的运动也可以是独立的，其中在本发明的设计方案和改进方案中可以对两个运动的独立性进行限制。两个推杆活塞的活塞面积的比例确定了制动力放大器的放大系数。
[0005] 为了正常的工作制动，该制动力放大器使另一个推杆活塞与通过机动车驾驶员人力被移动的推杆活塞同步地移动。在两个推杆活塞同步移动的情况下，如前所述，两个推杆活塞的活塞面积的比例确定制动力放大器的放大系数。
[0006] 所谓的突跃功能，即在制动操作开始时以及在推杆活塞的移动开始时略微提高的制动力放大通过由制动力放大器所移动的推杆活塞在开始时更大的移动行程实现。
[0007] 主制动缸既可以仅由制动力放大器操作，也可以仅通过人力被操作，以代替在正常操作制动时既由制动力放大器又通过人力的操作。既用制动力放大器又通过人力的操作是一种助力制动，仅用制动力放大器的操作是一种外力制动，仅用人力的操作是一种人力制动。根据本发明的主制动缸能够例如在制动力放大器故障的情况下实现仅人力的制动，其中制动力放大器不连同运动并且不对人力操作制造困难或产生妨碍。
[0008] 根据本发明的主制动缸特别适合于一种通过内燃机和电动机驱动的混合机动车并特别适合于纯电动车。在这类机动车中，驱动电机可以为了机动车的制动被作为发电机运行，使得制动力或制动功率的或多或少的部分由驱动电机施加，并且其余的部分则由车辆制动系统施加。处于发电机运行状态中的该驱动电机的制动功率的份额可以处于100％和0％之间，其尤其根据相应的行驶状态以及例如根据蓄电池的充电状态变化，该蓄电池通过驱动电机提供用于驱动车辆的电流并且在制动时由处于发电机运行状态中的驱动电机充电。车辆动能的这种回收被称之为再生利用。
[0009] 期望的是，机动车驾驶员尽可能不会察觉出：一部分制动力并非由车辆制动系统产生，而是由处于发电机运行状态中的驱动电机产生。这种部分以处于发电机运行状态中的驱动电机而其余部分以车辆制动系统产生的制动被称之为“叠化”。对于机动车驾驶员来说尽可能无法察觉的叠化则是困难的，特别是因为驱动电机的制动功率可能持续地变化。根据本发明的主制动缸通过两个推杆活塞通过人力和借助制动力放大器的独立移动的设置方案使这种尽可能无察觉的叠化简单化。通过制动力放大器和人力操作与根据本发明的主制动缸的液压耦联的无察觉的叠化能比机械耦联的情况更好地实现。
[0010] 为了无察觉的叠化，该制动力放大器的放大系数必须对应于处于发电机运行状态中的驱动电机的制动功率被大幅地减小，使得在施加在主制动缸推杆活塞上的人力相同的情况下以及优选在人力行程相同的情况下使处于发电机运行状态中的驱动电机和车辆制动系统的总制动功率与仅用车辆制动系统制动时相同。
[0011] 本发明的一个设计方案设置为，两个推杆活塞在移动方向上弹性连接。该弹性连接可以在一个或两个方向上起作用。通过弹性连接实现液压耦联之外的机械耦联。弹性连接的优点是，在两个推杆活塞中的一个推杆活塞移动时另一个推杆活塞同样移动，即使移动的程度较小。
[0012] 本发明的一个设计方案是，对两个推杆活塞相对移动的限定防止了两个推杆活塞相对彼此的无限的移动。
[0013] 本发明的一个设计方案设置有可控制的制动力放大器。“可控制”的意思是，该制动力放大器的放大器力可与施加到主制动缸上的人力无关地被控制，其中关于“控制”在本发明的内容中还应理解为“调节”。机电式的制动力放大器由于结构条件是可控的，因此优选设置机电式的制动力放大器。负压-制动力放大器例如通过使它的工作腔被构造为能通过阀门通气而被构造为可控制的。阀门例如是电磁阀，为了更好的可控性是比例电磁阀。本发明不被局限在所列举的制动力放大器上。
[0014] 本发明的一个优选设计方案设置为，蓄能器在主制动缸卸压时储蓄能量并在主制动缸操作时将储存的能量传递到主制动缸上，由此支持主制动缸的操作。在蓄能器中的能量储存例如当主制动缸通过制动力放大器主动卸压时进行，这例如通过机电式的制动力放大器或常见的制动力放大器实现的，所述制动力放大器可以施加与操作方向相反指向的放大器力。虽然不仅在操作时而且在卸压时都必须由制动力放大器施加能量，但在制动操作时放大器力及由该放大器力施加的能量小于没有通过蓄能器支持的情况。因此可以应用功率较小的制动力放大器。本发明这个设计方案的另一优点是，在车辆制动系统卸压时释放的能量被储存在蓄能器中。附图说明
[0015] 下面根据附图中所示出的实施例详细地说明本发明。附图中：
[0016] 图1以轴向剖视图示出了根据本发明的主制动缸，以及
[0017] 图2示出了沿图1中的II-II剖切线的横向剖视图。
[0018] 附图是为了说明和理解本发明而简化的示意图。
具体实施方式
[0019] 图1中示出的根据本发明的主制动缸1是具有两个推杆活塞2、3和一个浮式活塞4的串联-主制动缸。对于推杆活塞2、3来说，也常用主活塞或输入活塞的名称，对于浮式活塞4也使用次活塞的名称。两个推杆活塞中的一个推杆活塞2是管状的空心活塞，在其中沿轴向可移动地容纳着另一个推杆活塞3。两个推杆活塞2、3是相对密封的并且该管形的推杆活塞2被密封在主制动缸1中。对该管形的推杆活塞2的操作是通过借助于(脚制动-)踏板5的人力经由活塞杆6以机械方式实现的，该活塞杆与踏板5和这一个推杆活塞
2铰接连接。人力操作也可以例如用手通过手制动杠杆实现(未示出)。
2铰接连接。人力操作也可以例如用手通过手制动杠杆实现(未示出)。
[0020] 位于内部的另一个推杆活塞3由一个制动力放大器7操作，即在主制动缸1中移动或者更确切的说在所述管形的推杆活塞2中或与管形的推杆活塞2一起移动。在本实施例中该制动力放大器7是一个机电式的制动力放大器7，这对于本发明当然并非强制性的。该制动力放大器7具有一个电机8，在该电机上通过法兰安装有一个减速传动装置9，例如行星齿轮传动装置，其通过一个齿杆传动装置10来移动该位于内部的另一个推杆活塞3。
该齿杆传动装置10具有在减速传动装置9的输出轴上的齿轮11，该齿轮与齿杆12相啮合，该齿杆与位于内部的另一个推杆活塞3刚性连接。
该齿杆传动装置10具有在减速传动装置9的输出轴上的齿轮11，该齿轮与齿杆12相啮合，该齿杆与位于内部的另一个推杆活塞3刚性连接。
[0021] 该管形的推杆活塞2在两个端部上具有向内伸的法兰13。该法兰13在该管形的推杆活塞2的后端部处被齿杆12穿过。该后端部就是推杆活塞2的面对踏板5的侧端部。主制动缸1并非具有一个活塞杆，而是具有两个活塞杆6，它们齐平地并排设置在齿杆12的纵向槽中(参见图2)。活塞杆6被以关节方式铰接在该管形的推杆活塞2的后端部处的法兰13上。
[0022] 该管形推杆活塞2的向内伸的法兰13、14构成止挡，其限制两个推杆活塞2、3相互的移动运动。法兰13、14也可以被理解为用于两个推杆活塞2、3相互间移动行程的相对移动行程限制件。在该位于内部的另一个推杆活塞3的两个端部上设有弹簧元件15、16，其支撑在管形推杆活塞2的法兰13、14上。弹簧元件15、16将两个推杆活塞2、3在移动方向上，即在轴向上弹性地连接。在本实施例中，位于该位于内部的另一个推杆活塞3的面对踏板5的后端部上的弹簧元件15是螺旋压力弹簧。位于该位于内部的另一个推杆活塞3的前端部上的弹簧元件16在本实施例中是一个圆顶形拱起的盘形弹簧，其弹簧行程是位于位于内部的另一个推杆活塞3的后端部上的弹簧元件15的弹簧行程的一小部分，而其弹簧常数是弹簧元件15的弹簧常数的多倍。也可以将其它的弹簧元件用作螺旋压力弹簧和盘形弹簧，同样地，在位于内部的另一个推杆活塞3的前侧面上的短弹簧行程和大弹簧常数并非是强制地用于本发明，而是优选的。
[0023] 也并非强制的是，该管形推杆活塞2通过人力操作，而位于内部的另一个推杆活塞3由制动力放大器7操作，也就是说在主制动缸1中被移动。然而，被视为优选的是，该管形的位于外部的推杆活塞2通过人力被操作，因为它在短的移动行程之后将自动放气孔17封闭，制动液体储箱18通过该自动放气孔与主制动缸1的压力腔19连通。作为两个彼此交错的推杆活塞2、3的替代，两个相互平行的或以一夹角或以倾斜方式设置的推杆活塞也是可行的，其可考虑设置在相应变化的主制动缸1中或甚至它们中至少一个具有自己的缸体(未示出)。两个推杆活塞以液压方式连通。
[0024] 正常的工作制动通过人力操作来实现，也就是说制动踏板5被踏下并通过活塞杆6来移动该管形推杆活塞2。未示出的电控制装置对制动力放大器7进行控制，使得位于内部的旅游推杆活塞3与管形推杆活塞2同步地移动，其中关于“控制”还应被理解为“调节”。为了控制该制动力放大器7，该主制动缸1具有行程传感器20和/或未示出的力传感器，借助其对该踏板5的踏板行程和/或踏下力进行检测。该位于内部的由制动力放大器
7移动的另一个推杆活塞3的移动或位置可以例如通过制动力放大器7的电机8的电子换向得以测量。
7移动的另一个推杆活塞3的移动或位置可以例如通过制动力放大器7的电机8的电子换向得以测量。
[0025] 该浮式活塞4以公知方式通过推杆活塞2、3的液压的加压作用被操作，也就是说在主制动缸1中被移动。
[0026] 所谓的突跃功能，也就是说在制动操作的开始时可以通过下述方式实现提高的制动力放大，即使位于内部的被制动力放大器7移动的另一个推杆活塞3在移动开始时移动得比用踏板5经由人力移动的管形推杆活塞2更远。
[0027] 力的放大，即人力通过制动力放大器7的放大，也就是说该制动力放大器7的放大系数在两个推杆活塞2、3同步移动的情况下由它们的活塞面积的比例确定的。该管形推杆活塞2的活塞面积是一个圆环面积。为了一个更大的力放大，该位于内部的被制动力放大器7移动的推杆活塞3移动得比管形推杆活塞2更远，而在较小的力放大的情况下相反。两个推杆活塞2、3通过在主制动缸1的由它们施压的压力腔19中的制动液体以液压方式联接，并另外通过弹簧元件15、16以机械方式和弹性方式联接。在两个推杆活塞2、3的移动不同的情况下，该弹簧元件15、16就将移动较远的推杆活塞2、3的力传递到移动较小的推杆活塞2、3上。
[0028] 没有人力操作的自调制动可以通过该位于内部的另一个推杆活塞3借助制动力放大器7的移动来实现。通过在位于内部的另一个推杆活塞3的前侧上的弹簧元件16，该管形推杆活塞2被弹性并缓冲地带动。
[0029] 在机电方式的制动力放大器7故障的情况下，仅能借助制动踏板5进行人力操作。人力操作的管形推杆活塞2由于其较小的圆环形活塞表面而具有大液压传动比，这在制动力放大器7故障时仅人力操作主制动缸1的情况下是有利的。在位于内部的另一推杆活塞3的后端部处的弹簧元件15将力从管形推杆活塞2传递到位于内部的另一个推杆活塞
3上，使得在人力操作主制动缸1的情况下该位于内部的另一个推杆活塞3也在主制动缸1中移动，但该位于内部的另一个推杆活塞3在这种情况下的移动行程短于该管形推杆活塞
2的移动行程。该管形推杆活塞2的液压传动比通过带动位于内部的另一个推杆活塞3而变小。在位于内部的另一个推杆活塞3的后端部处的弹簧元件15的弹簧常数被选为比在它前端部处的弹簧元件16小，以便在仅人力操作主制动缸1的情况下更柔和地带动位于内部的另一个推杆活塞3。当在位于内部的另一个推杆活塞3的后端部的弹簧元件15“进入锁止”时，则位于内部的另一个推杆活塞3与管形推杆活塞2同步地运动。
3上，使得在人力操作主制动缸1的情况下该位于内部的另一个推杆活塞3也在主制动缸1中移动，但该位于内部的另一个推杆活塞3在这种情况下的移动行程短于该管形推杆活塞
2的移动行程。该管形推杆活塞2的液压传动比通过带动位于内部的另一个推杆活塞3而变小。在位于内部的另一个推杆活塞3的后端部处的弹簧元件15的弹簧常数被选为比在它前端部处的弹簧元件16小，以便在仅人力操作主制动缸1的情况下更柔和地带动位于内部的另一个推杆活塞3。当在位于内部的另一个推杆活塞3的后端部的弹簧元件15“进入锁止”时，则位于内部的另一个推杆活塞3与管形推杆活塞2同步地运动。
[0030] 根据本发明的主制动缸1具有蓄能器21，该蓄能器在图1中位于示图平面的前方并因此只可在图2中被看到。蓄能器21在主制动缸1卸压时，即在推杆活塞2、3从缸1中往外移动的情况下储存能量，该能量是由蓄能器21在主制动缸1操作时，即在推杆活塞2、3向主制动缸1中移动时又放出的，因此支持该主制动缸1的操作。在本具体实施例中，该蓄能器21是弹簧蓄能器，这个当然对于本发明并非强制性的。该蓄能器21具有带主轴23和螺母24的主轴传动机构22。该主轴传动机构22是非自锁的。弹簧元件25支承在蓄能器21的壳体中并在轴向上压靠在螺母24上。所示出的是螺旋压力弹簧，但也可考虑其他的弹簧，特别是蝶形弹簧组(未示出)。主轴23具有与齿杆12相啮合的齿轮26，该齿杆与位于内部的另一个推杆活塞3刚性连接并且其构成这个推杆活塞3的活塞杆。该蓄能器21的齿轮26如制动力放大器7的齿轮11那样接合在齿杆12的对置的侧面上，为此该齿杆12具有两个彼此对置的齿部。这两个齿轮11、26以彼此相反地克服横向力或横向力分量的方式地支撑该齿杆12，该横向力或横向力分量是在齿杆12被齿轮11、26驱动时作用的。因此省去齿杆12的一个单独的用于克服横向应力的支撑，并且该位于内部的另一个推杆活塞3未被施加围绕横向轴线的力矩。
[0031] 在主制动缸1卸压时该位于内部的另一个推杆活塞3从缸1往外移动，并将构成它活塞杆的齿杆12朝踏板5的方向移动。在此，该齿杆12将齿轮26置于转动并借助于齿轮26将蓄能器21的主轴23置于转动。螺母24被在轴向上移动并使弹簧元件25张紧，因此能量被储存在蓄能器21中。
[0032] 为了能使蓄能器21的弹簧元件25张紧，齿杆12必须被制动力放大器7驱动，也就是说该主制动缸1必须主动通过制动力放大器7卸压。以此该蓄能器21支持该主制动缸1的操作：该蓄能器21的主轴传动机构22不是自锁的并将弹簧元件25的轴向力转换为力矩，该力矩朝主制动缸1的方向上对齿杆12施加负载并因此支持该主制动缸1的操作。该制动力放大器7为了操作主制动缸1必须施加的力和能量通过蓄能器21的作用相应地减小。因为操作力被分配在制动力放大器7和蓄能器21上，所以该制动力放大器7的齿杆传动装置10的机械应力被相应地减小，因此其尺寸可以相应地更小。
[0033] 从制动力放大器7和蓄能器21的齿轮11、26施加到齿杆12的两个对置的齿结构上的力垂直地作用于该齿轮11、26的与齿杆12的齿相啮合的齿的相互邻接的齿面上。因此该力在齿杆12的纵向上作用并且稍微朝内倾斜地指向，如在图1中以力箭头27、28所示出的。因此该力27、28具有一个向内指向的、横向于齿杆12的力分量，当作用在齿上的力同样大时，这些横向力分量相互补偿，并且即使当制动力放大器7和蓄能器21的齿轮11，26被在轴向上错开布置时也如此。
[0034] 在主制动缸1卸压的情况下，由制动力放大器7的齿轮11施加在齿杆12上力则反向从主制动缸1离开，如在图1中以力箭头29示出的，并且倾斜向内的指向未改变，与此相反地，由蓄能器21的齿轮26施加在齿杆12上的力在朝主制动缸1的方向上未改变并且倾斜向内指向。因此在图1中以顺时针方向作用的一个力矩作用在齿杆12上。这个力矩则随着齿杆12的对置的齿的间距30而增大并且随着制动力放大器7和蓄能器21的齿轮11、26在轴向上的偏移31而减小。因此蓄能器21的齿轮26与主制动缸1的间距大于制动力放大器7的齿轮11与主制动缸1的间距，因此两个齿轮11、26具有偏移31。
[0035] 该蓄能器21借助于活节32被可回转地支承，从而使该蓄能器可以偏转而该蓄能器的齿轮26与齿杆12脱开啮合。针对这种脱开啮合偏转，支撑装置33支撑蓄能器21，该支撑装置具有锁闩34，该锁闩是可借助于电磁体35松开的。通过松开锁闩34，该支承33的支承作用被去除，从而使得该蓄能器21偏转，而它的齿轮26与齿杆12脱开啮合。弹簧元件36确保在被支撑装置33松开时可靠的脱开啮合偏转。在蓄能器21卡住或其他缺陷或者制动力放大器7故障的情况下，执行该蓄能器21的齿轮26与齿杆12的脱开啮合偏转。该活节32和蓄能器21的可松开的支承33构成去联接结构，借助于这种去联接结构该蓄能器可以与主制动缸1的操作去联接，也就是说如已描述地可以置于与齿杆12的脱开啮合。
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