CN101743155A - 液压式车辆制动***和运行液压式车辆制动***的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压式车辆制动***，其具有能够由制动操纵装置操纵的制动压力产生器(1)，其中制动压力产生器(1)能够经由至少一个液压管路与该车辆的轮制动器连接，制动压力产生器(1)主要包括制动主缸(3)和设置在制动主缸(3)上游的液压助力器(4)，液压助力器包括回流室(19)和增压室(18)以及设置在其内的工作活塞(12)和控制活塞(21)；工作活塞(12)在力输出方向上通过致动元件(13)与制动主缸活塞建立作用连接；为了放大制动力，经由输入部(6)向助力器(4)施加液压压力源(7)的液压压力；助力器(4)的输出部(9)能够与储存容器(8)连接。根据本发明，控制活塞(21)具有与工作活塞(12)共同作用的碟形致动活塞(24)，控制活塞(21)在工作活塞(12)中被引导成，在助力器(4)被致动时能够在增压室(18)和回流室(19)之间实现对体积流的两级节流，以在增压室(18)内建立压力。

Description

液压式车辆制动***和运行液压式车辆制动***的方法
技术领域
本发明涉及一种液压式车辆制动***，该***具有能由制动操纵装置操纵的制动压力产生器(Bremsdruckgeber)，其中制动压力产生器能够经由液压管路与车辆的轮制动器连接，制动压力产生器主要包括制动主缸和连接在制动主缸上游的液压助力器/放大器，液压助力器包括回流室、增压室、以及设置在其中的工作活塞和控制活塞，其中工作活塞在力输出方向上通过致动元件与制动主缸活塞建立作用连接，为放大制动力而经由输入部向所述助力器施加液压压力源的液压压力，其中所述助力器的输出部能与储存容器连接。
背景技术
这种液压式车辆制动***例如已经在Bartsch出版社的《制动器手册》(Bremsenhandbuch，第六版)中公开。由该出版物公开的制动压力产生器的液压助力器被具有蓄能器加载装置(Speicherladevorrichtung)的蓄能器施加压力，其中该蓄能器加载装置由转向泵进行供给。这种已知车辆制动***的缺点在于，液压助力器不能在制动踏板上为车辆驾驶员提供良好的反馈。
发明内容
因而本发明的目的在于提供一种以如下方式改善的车辆制动***，该***的液压助力器既能为驾驶员提供满意的反馈，又能简单、紧凑地构成。另外还希望实现较高的增压系数/放大系数。
根据本发明以如下方式实现该目的：控制活塞具有设置在该控制活塞上的碟形致动活塞，所述致动活塞与所述工作活塞共同作用，所述控制活塞在所述工作活塞中被以如下方式引导：在所述助力器被致动时在所述增压室和所述回流室之间实现对体积流的两级节流，以在所述增压室内建立压力。从而能够实现所谓的跳跃(Springer)功能。另外，在增压室内建立的压力可以作用在操纵侧上作为对驾驶员的反馈，其中，可通过活塞单元的多体结构使面积可变地匹配于用户要求。从而可以根据所希望的要求来设定跳跃和反馈。
本发明的一种较有利的实施方式提出，致动活塞被一弹性元件沿力输出方向预压紧在止挡件上，其中弹性元件贴靠在另一止挡件上。所述止挡件允许形成构件组，另外在运行时将控制活塞固定在助力器的壳体内。
优选地，所述止挡件被设置成结构简单、易于安装的卡环，所述卡环被固定在控制活塞上。
优选以如下方实现助力器的紧凑构型：工作活塞具有柱形引导部用以在控制活塞内引导该工作活塞，所述柱形引导部在所述控制活塞的盆状端部的内侧上被引导，其中所述引导部具有一个或更多个通口，所述通口实现对体积流的第一节流，在所述控制活塞的端侧上设有密封棱边，所述密封棱边能够贴靠在所述工作活塞的密封面上。
工作活塞的密封面可通过以下方式简单地制成：在工作活塞的环绕的环槽内形成密封面。
根据本发明的一种较有利的构造方式，所述通口设计成切口。因此能简便地在控制活塞中形成所述通口。
根据本发明的一种较有利的实施方式能以如下方式实现特别紧凑的构型：所述工作活塞设计成碟形并具有密封棱边，所述致动活塞能够借助于环绕的外表面贴靠在所述密封棱边上。
可以以如下方式使所需的液压体积最小化：将助力器的端侧设计成锥形。因此使该端侧能匹配于致动活塞的碟形形状。
为了减少构件数量和简化组装，可将工作活塞和致动元件设计成一体的。
按照一种较有利的实施方式，可以以如下方式实现机械备用级低效模式(Rückfallebene)：在工作活塞和控制活塞之间设有一止回阀，该止回阀能够在液压压力源失效时实现在回流室与增压室之间的压力平衡。
根据本发明的一种较有利的实施方式，在踩踏力不足以作为备用级的重型车辆中，液压助力器除具有机械备用级外，还可以具有电备用级。
助力器优选在所述输入部中具有止回阀，而在所述输出部中具有流量控制开关，在所述助力器上设有一电动泵，其中所述泵在所述压力源失效时从所述回流室向所述增压室输送体积。
一种根据本发明的、用于运行根据本发明的液压式车辆制动***的方法提出：在所述增压室内的压力建立通过对体积流的两级节流实现。
附图说明
根据下面对两个实施例的说明并结合附图得到本发明的其他特征和优点。这些图是简要示意图或者是剖视图，
图1示出本发明车辆制动***的第一实施方式的液压线路图，该车辆制动***具有制动压力产生器；
图2是根据图1的制动压力产生器的局部纵剖视图；
图3a、3b以放大视图示出根据图2的制动压力产生器的液压助力器，其中该液压助力器处于未被致动的状态；
图4以放大视图示出根据图2的制动压力产生器的在致动开始时的液压助力器；
图5以放大视图示出根据图2的制动压力产生器的在致动时的液压助力器；
图6示出根据图2的液压助力器的力-位移曲线图；
图7示出根据图2的液压助力器的力-力曲线图。
具体实施方式
图1示出具有制动压力产生器1的液压式车辆制动***的液压线路图。制动压力产生器1能够通过至少一条液压线路与车辆的轮制动器相连接，并且可以被一制动器操纵装置操纵，该制动器操纵装置包括活塞杆2和固定在该活塞杆2上的制动踏板(未示出)。
如图所示，制动压力产生器1在助力转向/动力转向的液压回路中串联连接在转向传动机构5和储存容器8之间。制动压力产生器1主要包括制动主缸3和设置在制动主缸3上游的液压助力器4，制动主缸3也可以被构造为串联式制动主缸。
液压助力器4的输入部6与转向传动机构5相连接，其中，为了放大制动力，经由转向传动机构5和输入部6对助力器4施加作为液压压力源的转向泵7的液压压力。由储存容器8供给转向泵7，液压助力器4的输出部9与该储存容器8连接。
图2以局部纵向剖开的方式示出制动压力产生器1，由图2可见液压助力器4的结构性构造及其极为紧凑的构型。
液压助力器4具有一壳体10，壳体10具有一纵向孔11，在纵向孔11内以可轴向移动且沿径向延伸的方式设有一碟形工作活塞12。在力输出方向上，该力输出方向以箭头A表示并且同样表示助力器4的致动方向，工作活塞12通过致过元件13与制动主缸活塞14作用连接。制动主缸3未详细示出，这是因为其结构与功能均为一般已知的。制动主缸3可以以单回路或双回路的方式构成。
如图2所示，致动元件13可以与工作活塞12一体形成，从而可以减少助力器4的构件数量，并能简化装配。而同样可以设想到的是，将致动元件13设计成与工作活塞12连接的独立构件。
通过一钟形件15使助力器4的液压回路与制动主缸3的液压回路以液体密封的方式彼此分离，其中在该钟形件15的底部设有介质分隔件16，借助该介质分隔件16可以密封地引导致动元件13。钟形件15的边缘17设置在彼此螺纹连接的助力器4壳体10与制动主缸3之间。通过一密封元件(未示出)来保证液体密封的螺纹连接。
工作活塞12将壳体10划分为增压室18和回流室19，其中，增压室18设置在助力器4的锥形端侧20与工作活塞12之间，而回流室19由工作活塞12、壳体10和钟形件15界定出。
一控制活塞21延伸穿过端侧20的轴向开口22，并且与制动踏板(未示出)的活塞杆2相连接。对开口22的密封通过安装在壳体10内的密封衬23实现。为了避免污物进入助力器4，在端侧20上还固定有一保护罩28，在保护罩28内设有一包围控制活塞21的毡封圈29。
在控制活塞21上以沿轴向引导的方式设有一碟形致动活塞24，其中致动活塞24被一弹性元件25沿致动方向A预压紧在一止挡件上。该止挡件通过固定在控制活塞21上的卡环26形成。另一卡环27形成用于弹性元件25的止挡件，同时将控制活塞21保持在助力器4的壳体10内。
在图2中还可以看到，弹性元件30逆着致动方向A压紧工作活塞12，在开设于工作活塞12的周向上的槽31内设有一用于密封的密封元件32，该密封元件32的形式为涨圈。
由以放大视图示出该助力器4的图3至图5示出、并且结合该助力器4的工作方式而被说明该助力器4的其他特征可看出。
图3a示出了处于未被致动状态的液压助力器4。在该状态下供给到转向泵7的体积流未被助力器4节流。
液压流体可经由输入部6流入增压室18。在该状态下，致动活塞24的环绕的外表面33不贴靠在形成于工作活塞12上的密封棱边34上，因此液压流体能够在致动活塞24和工作活塞12之间、经由工作活塞12中的孔35流入回流室19。
另外，液压流体可以穿流过控制活塞21的盆状端部37中的一个或多个孔36。液压流体从盆状端部37的内部空间起、穿流过形成在工作活塞12中的通口39，在控制活塞21的端侧38和设置在工作活塞12中的环槽40之间流过，从而通过孔35进入回流室19。
液压流体从回流室19起、经过输出部9流向储存容器8。
图3b以空间视图示出放大的局部X。如图所示，工作活塞12具有柱形引导部41用以被引导在控制活塞21中，该柱形引导部41在控制活塞24的盆状端部37的内侧42上被引导，其中所述通口39在引导部41中形成为切口。
图4示出在致动开始时的助力器4。通过沿致动方向A致动制动踏板而将一力施加在控制活塞21上。这使得致动活塞24以环绕外表面33贴靠在工作活塞12的环绕密封棱边34上。从而阻止转向泵7的体积流在致动活塞24与工作活塞12之间穿流过。该体积流可仅被控制活塞24中的孔36节流，而穿流过工作活塞12的通口39。通过这种对体积流的第一级节流而在增压室18内产生一背压/速滞压力(Staudruck)。
该助力器4位置类似于在气动真空助力器(
Figure G2008800247261D00061
)中的“跳跃”。所述背压作用于致动活塞24的表面上，该致动活塞24将一力沿致动方向A施加在工作活塞12上，这两个活塞12、24开始沿着致动方向A运动。同时，背压作用于控制活塞21的表面，从而朝向制动踏板的方向形成一反作用力，该反作用力使驾驶员获得所谓的反馈。
工作活塞12与控制活塞21相互分离的构造使得能够通过这两个构件的可变设计的直径来调整所述“跳跃”。另外，可根据致动活塞24的活塞直径来将所述反馈调节成满足不同的客户要求。
通过进一步操纵制动踏板(如图5所示)，控制活塞21使工作活塞12中的切口形通口39的通流面积降低，直到控制活塞21的端侧38的密封棱边43完全贴靠在设置在工作活塞12的环槽40中的密封面44上。于是，增压室18内的背压被进一步增大至转向泵7的最大泵压力。
这时在致动活塞24和工作活塞12上存在最大压力，该最大压力引起助力器4的最大输出力。截断在控制活塞21和工作活塞12之间的体积流形成第二级节流。也就是说，通过在增压室18与回流室19之间对体积流的两级节流，在增压室18内建立压力。
在释放制动踏板时，通过另一弹性元件45的弹性力从工作活塞12的密封面44释放控制活塞21的密封棱边43，所述另一弹性元件45被以预加载的形式设置在工作活塞12和控制活塞21之间。特别是如图3b所示，弹性元件45支撑在控制活塞21的盆状端部37的底部46上，并且通过保持元件53支撑在柱形引导部41的径向向内凸出的凸出部47上。
致动活塞24、即其外表面33也从工作活塞12或者说其密封棱边34释放，使得转向泵7的体积流能够被再次无阻碍地输送经过助力器4。回流室19中的弹性元件30使全部的活塞单元12、24、21都重新复位到初始状态。
在转向泵7失效时，制动以纯机械的方式仅通过施加在制动踏板上的踩踏力进行。为了在无液压辅助的情况下在工作活塞12相对运动时实现回流室19与增压室18之间的压力平衡，打开一设计成球阀的止回阀48，该止回阀48设置在工作活塞12中。从而保证助力器4的机械备用级。
图6和图7分别示出所述液压助力器4的力-位移曲线图或者力-力曲线图，其中示出液压助力器4的前述状态。
图8示出根据本发明的机动车制动***的第二实施例，其中示出液压式车辆制动***的液压线路图。该第二实施例与第一实施例的区别仅在于液压助力器4具有附加的电备用级，这对于其中踩踏力不足以作为备用级的重型车辆是有利的。
第二实施例的液压助力器4通常以上述方式工作。另外，为了转换电备用级而在助力器4上设有一电动泵49，该电动泵49在转向泵7失效时将(流体)体积从回流室19送往增压室18。
在助力器4的输入部6中设有一止回阀(未示出)，而在输出部9中设有一流量控制开关51。
图9示出了第二实施例的电路图。
在转向泵7失效时，制动不是如在第一实施例中所述的那样仅通过施加在制动踏板上的踩踏力来进行。
安装在输出部9上的流量控制开关51记录下体积流中断并且接通。制动灯开关50和一继电器与该流量控制开关51串联连接。在致动制动踏板时，制动灯开关50接通，从而接通继电器并使泵49起动。泵49将液压流体从回流室19送往助力器4的增压室18。在增压室18内建立过压并使输入部6中的止回阀关闭。
由此与利用转向泵7的情况类似地形成一过压，并能执行制动。一警示灯52通知驾驶员：转向泵7失效。
附图标记列表
1    制动压力产生器
2    活塞杆
3    制动主缸
4    助力器
5    转向传动机构
6    输入部
7    转向泵
8    储存容器
9    输出部
10   壳体
11   纵向孔
12   工作活塞
13   致动元件
14   制动主缸活塞
15   钟形件
16   介质分隔件
17   边缘
18   增压室
19   回流室
20   端侧
21   控制活塞
22   开口
23   密封衬
24    致动活塞
25    弹性元件
26    卡环
27    卡环
28    保护罩
29    毡封圈
30    弹性元件
31    槽
32    密封元件
33    外表面
34    密封棱边
35    孔
36    孔
37    端部
38    端侧
39    通口
40    环槽
41    引导部
42    内侧
43    密封棱边
44    密封面
45    弹性元件
46    底部
47    凸出部
48    止回阀
49    泵
50    制动灯开关
51    流量控制开关
52    警示灯
53    保持元件

Claims (18)

1.一种液压式车辆制动***，具有能由制动操纵装置操纵的制动压力产生器(1)，其中，所述制动压力产生器(1)能经由至少一个液压管路与车辆的轮制动器连接，所述制动压力产生器主要包括制动主缸(3)和连接在上游的液压助力器(4)，所述液压助力器包括回流室(19)、增压室(18)、以及设置在所述液压助力器内的工作活塞(12)和控制活塞(21)，其中所述工作活塞(12)在力输出方向上通过致动元件(13)与制动主缸活塞作用连接，为放大制动力而经由输入部(6)向所述助力器(4)施加液压压力源(7)的液压压力，其中所述助力器(4)的输出部(9)能与储存容器(8)连接，其特征在于，所述控制活塞(21)具有设置在该控制活塞上的碟形致动活塞(24)，所述致动活塞与所述工作活塞(12)共同作用，所述控制活塞(21)被设置成以如下方式引导在所述工作活塞(12)中：在所述助力器(4)被致动时在所述增压室(18)和所述回流室(19)之间实现对体积流的两级节流，以在所述增压室(18)内建立压力。
2.根据权利要求1所述的液压式车辆制动***，其特征在于，所述致动活塞(24)被一弹性元件(25)沿力输出方向预压紧在一止挡件上，其中，所述弹性元件(25)贴靠在另一止挡件上。
3.根据权利要求2所述的液压式车辆制动***，其特征在于，所述止挡件被设置成卡环(26、27)，所述卡环(26、27)被固定在所述控制活塞(21)上。
4.根据权利要求1至3之一所述的液压式车辆制动***，其特征在于，所述工作活塞(12)具有柱形引导部(41)用以在所述控制活塞(21)中引导该工作活塞，所述柱形引导部(41)在所述控制活塞(21)的盆状端部(37)的内侧(42)上被引导，其中所述引导部(41)具有一个或多个通口(39)，所述通口(39)实现对体积流的第一节流，在所述控制活塞(21)的端侧(38)上设有密封棱边(43)，所述密封棱边(43)能够贴靠在所述工作活塞(12)的密封面(44)上。
5.根据权利要求4所述的液压式车辆制动***，其特征在于，所述密封面(44)形成在所述工作活塞(12)的环绕的环槽(40)内。
6.根据权利要求4或5所述的液压式车辆制动***，其特征在于，所述通口(39)设计成切口。
7.根据权利要求1至6之一所述的液压式车辆制动***，其特征在于，所述工作活塞(12)设计成碟形并具有密封棱边(34)，所述致动活塞(24)能够借助于环绕的外表面(33)贴靠在所述密封棱边上。
8.根据权利要求7所述的液压式车辆制动***，其特征在于，所述助力器(4)的端侧(20)设计成锥形。
9.根据权利要求1至8之一所述的液压式车辆制动***，其特征在于，所述工作活塞(12)和所述致动元件(13)设计成一体的。
10.根据前述权利要求之一所述的液压式车辆制动***，其特征在于，在所述工作活塞(12)和所述控制活塞(21)之间设有一止回阀(48)，所述止回阀(48)在所述液压压力源(7)失效时实现所述回流室(19)与所述增压室(18)之间的压力平衡。
11.根据权利要求10所述的液压式车辆制动***，其特征在于，所述液压助力器(4)除了具有机械备用级之外还具有电备用级。
12.根据权利要求11所述的液压式车辆制动***，其特征在于，所述助力器(4)在所述输入部(6)中具有止回阀，而在所述输出部(9)中具有流量控制开关(51)，在所述助力器(4)上设有一电动泵(49)，其中所述泵(49)在所述压力源(7)失效时从所述回流室(19)向所述增压室(18)输送体积。
13.一种用于运行根据前述权利要求之一所述的液压式车辆制动***的方法，其特征在于，在所述增压室(18)内的压力建立通过对体积流的两级节流实现。
14.一种根据权利要求13所述的用于运行液压式车辆制动***的方法，其特征在于，在所述助力器(4)的致动开始时实现对体积流的第一节流，由此在所述增压室(18)内形成背压，所述背压作用在所述控制活塞(21)上从而建立一朝向制动踏板的反作用力。
15.一种根据权利要求14所述的用于运行液压式车辆制动***的方法，其特征在于，在继续致动时实现对所述体积流的第二节流，使得所述增压室(18)内的背压升高到所述液压压力源(7)的最大压力。
16.一种根据权利要求13至15之一所述的用于运行液压式车辆制动***的方法，其特征在于，在所述液压压力源(7)失效时提供一机械备用级，其中在所述工作活塞(12)和所述控制活塞(21)之间的止回阀(48)允许在所述回流室(19)和所述增压室(18)之间的压力平衡。
17.一种根据权利要求16所述的用于运行液压式车辆制动***的方法，其特征在于，附加地提供一电备用级，所述电备用级通过制动灯开关和在所述助力器的输出部中的控制开关而被激活。
18.一种根据权利要求17所述的用于运行液压式车辆制动***的方法，其特征在于，激活一电动泵(49)，所述电动泵(49)在所述压力源(7)失效时从所述回流室(19)向所述增压室(18)输送体积。
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