CN209566905U - 用于液压的机动车制动***的制动设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于液压的机动车制动***的制动设备(1)，具有：机电方式驱动的助力级(2)和滚珠丝杠传动机构(5)。为了提供特别紧凑、成本有利及且低重量地构造、具有短的踏板路程和可容易调节的踏板特性曲线的制动设备(1)，同时在助力级失效时实现有效的直接干预以及在常规运行时在踏板上实现舒适的触觉反馈，根据本实用新型提出，操纵力(Fb)从活塞杆(10)传入丝杠(7)中，活塞杆(10)能相对于丝杠(7)轴向受限地移动，弹性元件(11)在操纵力(Fb)的力流中连接在活塞杆(10)与丝杠(7)之间，该弹性元件在导入操纵力(Fb)时被沿轴向压缩。

Description

用于液压的机动车制动***的制动设备
技术领域
本实用新型涉及一种用于液压的机动车制动***的具有滚珠丝杠传动机构的制动设备。
背景技术
已知的是，为机动车中的液压制动***使用包括制动主缸的制动设备，该制动主缸具有用于产生制动压力的可直线移动的柱塞和作用在柱塞上的机电的助力级。通过具有旋转的驱动轴的驱动单元驱动该助力级，该助力级利用滚珠丝杠传动装置将驱动轴的旋转运动转换为平移运动。
这种设备具有以下优点，即这种设备可以独立于驾驶员自主地被电子的控制单元操控。但是也必须执行驾驶员的直接干预(或者说操纵)，即提供在助力级故障或失效时直接通过驾驶员的操纵力或脚力来操纵制动器的可能性。这一点可能在如下情况下是需要的：例如电源或驱动单元失效时但要求在快速的完全制动中支持助力级。同时，希望在常规运行时在制动踏板上实现柔和且舒适的触觉反馈或反作用力。
文献DE 10 2008 038 320 A1公开了一种具有滚珠丝杠传动机构的制动设备。助力器力在此从滚珠丝杠传动机构的空心丝杠(空心主轴)传导到柱塞中。直接干预借助于穿过空心丝杠延伸的特别长的活塞杆实现，通过该活塞杆使驾驶员可以独立于丝杠而作用在柱塞上。在活塞杆和丝杠一方与柱塞一方之间布置有弹性的反作用元件，该反作用元件用于在踏板上产生反作用力并进而产生触觉反馈。
不利的是，助力级整体上结构复杂、且制造成本高。为了足够的刚度，活塞杆必须设有相对大的外径，由此增大了空心丝杠和所有其它同心布置的部件，因此增大了重量和外部尺寸。空心丝杠的制造成本非常高。
实用新型内容
因此本实用新型的目的是，提供一种开头所述类型的改善的制动设备，该制动设备在避免上述缺点的情况下还尽可能紧凑、重量轻、节省构造空间，在助力级失效的情况下还可以实现有效地直接作用在柱塞上并在常规运行时在踏板上实现舒适的触觉反馈。
本实用新型提出，操纵力从活塞杆被传入丝杠中，活塞杆同时以相对于丝杠可轴向受限地移动的方式布置，弹性元件在操纵力的力流中设置在活塞杆与丝杠之间，该弹性元件在导入操纵力时被沿轴向压缩。
通过由此造成的助力器力和操纵力的串联连接来代替并联连接，不必使用高成本的空心丝杠，因此可以使用更便宜、更轻、外径更小的实心丝杠。显著减小了整个助力级的径向尺寸和重量。
还可以在结构方便面非常容易地、仅通过调整弹性元件的特性、例如盘簧组件、橡胶垫等根据客户要求来调节反作用力，例如与气动制动助力器类似的惯常的、舒适的踏板特征曲线。还可以根据附加的软件通过智能地操控驱动单元来改变制动设备的基本特征曲线，从而可以根据驾驶员的期望而个性化地调整基本特征曲线，由此可以在制动踏板上实现近似任意期望的触觉反馈，同时可以保持短的踏板空程。
本实用新型在改进方案中提出，滚珠丝杆传动机构具有带有外齿部的外筒，由驱动单元通过外齿部——例如借助基于带传动或齿轮传动——使该外筒旋转，通过滚珠丝杠螺母的非圆形的外轮廓与外筒的至少局部对应的内轮廓共同作用，使滚珠丝杠螺母在外筒中被以不能相对转动并且能直线移动的方式被引导。
因此，可以在任意时刻与驱动机构无关地通过驾驶员实现直接干预。
在本实用新型的改进方案中，弹性元件布置在弹性元件壳体中，该弹性元件壳体以能直线移动的方式支承在助力器壳体中。根据一特别优选的改进方案，弹性元件壳体通过至少沿轴向方向传力的连接耦合在丝杠上，活塞杆以可沿轴向相对于弹性元件壳体移动的方式支承。
因此，一方面可以通过弹性元件壳体来实现丝杠的转动固定，进一步缩小和简化丝杠，另一方面通过简单地更换弹性元件可以个性化地调整相同的制动设备的踏板特征曲线。
借助一根据本实用新型的实施形式，弹性元件可以具有至少一个盘簧、优选盘簧组件，由此可以实现低成本、能简单匹配、特别耐磨损且持久的解决方案。
借助另一根据本实用新型的实施形式，弹性元件可以具有弹性体材料或完全由弹性体材料制成，由此，通过弹性元件自身固有的阻尼能实现特别舒适的触觉反馈，并能通过改变弹性体的成分而特别精细地匹配触觉反馈。
本实用新型提出，在助力器壳体中布置有金属质的支承件壳体以用于接纳支承元件，所述支承元件以能转动的方式支承外筒。
由此，支承力在支承件壳体中被分布在较大的面积上，该助力器壳体可以低成本、低重量、以按需求可近似任意匹配的形状多样的方式由塑料制成。
支承件壳体可以特别成本有利地由板材、例如通过深拉方法产生，从而可以进一步降低制动设备的重量和制造成本。
本实用新型进一步提出，为了检测活塞杆的位置和/或运动而设有传感器装置，该传感器装置具有位置固定的感应件和能直线移动的发送件，其中发送件与活塞杆耦合。
由此，一方面可以实现对驾驶员的制动期望的特别快速的识别，另一方面可以例如与制动主缸上的压力传感器相结合地在控制设备处直接获取所有与控制相关的信号，因此不需要与制动设备外部的部件中、例如制动踏板上的转角传感器连接，这便简化了制动设备在车辆中的安装。
本实用新型在一优选的改进方案中提出，在支承件壳体与弹性元件壳体之间设置有、特别是张紧有回位弹簧，该回位弹簧用于使丝杠恢复到其非制动的初始位置，所述回位弹簧不仅在操纵力的作用下、而且在助力器力的作用下被轴向预紧。
由此，可以不必使用附加地用于活塞杆的回位弹簧，因此减少了部件数量并使助力级紧凑。
附图说明
从下面对实施例和附图的描述得到本实用新型的其它特征和优点。在此示出：
图1示出在未***纵的初始状态中的制动设备的根据本实用新型的实施形式的纵剖视图。
图2(a)以及图2(b)分别示出根据图1的制动设备的立体的外部视图以及局部视图。
具体实施方式
图1：
根据本实用新型的制动设备1主要包括被电机形式的驱动单元3驱动的助力级2，在该助力级旁安装有制动主缸8。在本实施例中，虽然在本实用新型的范围内也可以使用其它类型的制动主缸，但在此使用的是根据柱塞的构造形式的串联式制动主缸。
柱塞9以沿轴向方向可直线移动的方式支承在制动主缸8中，柱塞通过其在填充有压力介质的并与车轮制动器连接的压力腔30、30′中的移动产生制动压力。可选地设置的压力传感器26记录当前的制动压力。
助力级2具有优选由塑料制成的助力器壳体4，滚珠丝杠传动机构5 布置在该助力器壳体中。
驱动单元3借助于齿形带22驱动外筒12，为此在该外筒上设置外齿部13。外筒12内部空心地设计并借助于支承元件16和17沿周向方向可转动地支承在支承件壳体15中。支承件壳体15由金属、优选由薄壁的板材制成并固定在助力器壳体4中。
在外筒12中以能直线移动的方式引导并且转动固定地布置有滚珠丝杠螺母6。为了实现转动固定，滚珠丝杠螺母6具有非圆形的外轮廓，而外筒12具有与该外轮廓对应的、互补的内轮廓。在滚珠丝杠螺母的与制动主缸8相反的一侧上，滚珠丝杠螺母6在外筒12中抵靠在轴向固定的止挡件33上。
滚珠丝杠螺母6根据滚珠丝杠传动机构的构造原理通过多个滚珠与丝杠7接合。弹性元件壳体14转动固定地紧固在丝杠的背离制动主缸8的端部上。弹性元件壳体14设计为基本上为罐形的并优选具有多个径向的突出部32，所述径向的突出部延伸到助力器壳体4中的轴向伸展的槽31、31′中，由此，丝杠7转动固定地在助力器壳体4中被引导。
回位弹簧21以夹紧的方式布置在支承件壳体15与弹性元件壳体14 之间。在制动时通过丝杠向制动主缸8的方向的移动而使回位弹簧压缩，该回位弹簧用于在结束制动后使丝杠7恢复到非制动的初始位置中。
为了由驾驶员操控制动设备1而设有制动踏板29，该制动踏板与可直线移动的活塞杆10耦合，未经放大的操纵力Fb被传入该活塞杆中。传递活塞23紧固在活塞杆10的背离制动踏板29的端部上，该传递活塞与活塞杆10一同运动。
传递活塞23在弹性元件壳体14中被引导，并能相对于丝杠7轴向移动以及与丝杠7隔开地布置。弹性元件11定位在传递活塞23与丝杠7之间。在示出的实施形式中，弹性元件11设计为盘簧组件。在另一未示出的根据本实用新型的实施形式中，弹性元件也可以包括弹性体材料或完全由弹性体材料制成，例如盘形、环形或柱形地形成。在本实用新型的范围中也允许螺旋弹簧作为弹性元件11或上述实施形式的组合。优选如此设计弹性元件的弹性力，使得该弹性力小于在活塞杆10的方向上作用的、由回位弹簧21的弹性力与柱塞9的阻力串联所得到的力。
在操纵制动踏板29时，活塞杆10连同传递活塞23首先被推向丝杠7，弹性元件11同时被压缩。在制动踏板29上由此产生的、根据路程增大的阻力作为触觉反馈或制动设备1的反作用力而被驾驶员感受到。该反馈可以非常容易地、仅通过改变弹性元件11——例如弹性元件的尺寸或刚度——而被影响，并被分别适配于特定于应用的要求。
在传递活塞23与丝杠7之间的轴向间距可以选择得相对较小，即在几毫米范围内，该间距也可以简单地按需求在结构方面通过改变传递活塞 23或活塞杆10的轴向尺寸而确定。
其目的是，在助力级2故障时或快速全制动时使传递活塞23在制动踏板29的尽可能短的空行程后以止挡面24撞击在丝杠7上，操纵力Fb 可以无损耗地直接传入丝杠7中。
由此，根据运行状态助力器力Fv与在丝杠7中的操纵力Fb相叠加并一起从丝杠7传入柱塞9中；或与驱动单元3的运行状态无关地通过操纵力Fb使丝杠7与滚珠丝杠螺母6一起在外筒12中轴向移动并且操纵力 Fb从丝杠7传入柱塞9中。
对制动踏板29的操纵和由此而来的活塞杆10的移动被传感器装置18 记录。为此传感器装置18具有固定地布置在助力器壳体4上的感应件19 和可动的发送件20。该发送件20在示出的实施形式中通过示例性实施为横向销的连接元件25与传递活塞23连接。为了实现连接元件的运动，在弹性元件壳体14中设置缺口28。在本实用新型的范围内同样可以设想，发送件20直接与活塞杆10或制动踏板29连接。在另一未示出的实施形式中也允许，传感器装置、例如转角探测器安装在踏板支座上。
由传感器装置18记录的信号被发送给未示出的电子控制单元以供进一步的处理，并被用于操控驱动单元3以及其它应用、例如制动灯的接通。
也可以独立于驾驶员通过未示出的电子控制单元自主地操控制动设备1，该控制单元自主地激活驱动单元3。
在常规的、存在助力的制动运行中，通过外筒12连同滚珠丝杠螺母6 的周向运动或转动运动使丝杠7沿轴向方向直线移动。驱动力Fa通过齿形带22传入滚珠丝杠传动机构5中，助力器力Fv被从丝杠7直接传入柱塞9中。
在故障时，例如电源或驱动单元3失效、齿形带22断裂等时，不再提供助力器力Fv，因此仅通过传入丝杠7中的未经放大的操纵力Fb来推动柱塞9用以建立制动压力。
图2：
在图2中示出制动设备的立体的外部视图。为了简单地和有效地在未示出的车辆上安装制动设备1，根据拉杆原理(Zugankerprinzip)使用安装销27，该安装销穿过助力器壳体4并同时用于紧固助力级2的制动主缸 8。由此，根据本实用新型的制动设备1可以例如选择性地替代传统的气动制动助力器在使用相同的、已经存在的安装接口的情况下使用。
附图标记列表：
1 制动设备
2 助力级
3 驱动单元
4 助力器壳体
5 滚珠丝杠传动机构
6 滚珠丝杠螺母
7 丝杠
8 制动主缸
9 柱塞
10 活塞杆
11 弹性元件
12 外筒
13 外齿部
14 弹性元件壳体
15 支承件壳体
16 支承元件
17 支承元件
18 传感器装置
19 感应件
20 发送件
21 回位弹簧
22 驱动带
23 传递活塞
24 止挡面
25 连接元件
26 压力传感器
27 安装销
28 缺口
29 制动踏板
30 压力腔
31 槽
32 突出部
33 止挡件
Fa 驱动力
Fb 操纵力
Fv 助力器力

Claims (10)

1.一种用于液压的机动车制动***的制动设备(1)，具有：
-机电式的助力级(2)，该助力级被电机形式的驱动单元(3)驱动并具有助力器壳体(4)，在该助力器壳体中布置有滚珠丝杠传动机构(5)以用于将驱动单元(3)的旋转的驱动力(Fa)转换为平移的助力器力(Fv)，该滚珠丝杠传动机构具有能旋转的滚珠丝杠螺母(6)和能直线移动的丝杠(7)，
-制动主缸(8)，该制动主缸具有能在制动主缸中直线移动的柱塞(9)，该柱塞既能被驾驶员施加未经放大的操纵力(Fb)，也能经助力级(2)被施加助力器力(Fv)，
操纵力(Fb)从活塞杆(10)传入丝杠(7)中，活塞杆(10)能相对于丝杠(7)轴向受限地移动，弹性元件(11)在操纵力(Fb)的力流中连接在活塞杆(10)与丝杠(7)之间，该弹性元件在导入操纵力(Fb)时被沿轴向压缩，
其特征在于，滚珠丝杠传动机构(5)具有带有外齿部(13)的外筒(12)，驱动单元(3)通过外齿部(13)使该外筒旋转，通过滚珠丝杠螺母(6)具有与外筒(12)的至少局部对应的内轮廓共同作用的、非圆形的外轮廓，使滚珠丝杠螺母(6)在外筒(12)中被以不能相对转动并且能直线移动的方式被引导。
2.根据权利要求1所述的制动设备(1)，其特征在于，弹性元件(11)布置在弹性元件壳体(14)中，其中弹性元件壳体(14)以能直线移动的方式支承在助力器壳体(4)中。
3.根据权利要求2所述的制动设备(1)，其特征在于，弹性元件壳体(14)通过至少沿轴向方向传力的连接耦合在丝杠(7)上，活塞杆(10)以能相对于弹性元件壳体(14)轴向移动的方式支承。
4.根据权利要求1所述的制动设备(1)，其特征在于，助力器壳体(4)由塑料制成。
5.根据权利要求1所述的制动设备(1)，其特征在于，弹性元件(11)具有至少一个盘簧。
6.根据权利要求1所述的制动设备(1)，其特征在于，弹性元件(11)具有弹性体材料。
7.根据权利要求1所述的制动设备(1)，其特征在于，在助力器壳体(4)中布置有金属质的支承件壳体(15)以用于接纳支承元件(16、17)，所述支承元件以能转动的方式支承外筒(12)。
8.根据权利要求1所述的制动设备(1)，其特征在于，为了检测活塞杆(10)的位置和/或运动而设有传感器装置(18)，该传感器装置具有位置固定的感应件(19)和能直线移动的发送件(20)，其中发送件(20)与活塞杆(10)耦合。
9.根据权利要求2所述的制动设备(1)，其特征在于，在助力器壳体(4)中布置有金属质的支承件壳体(15)以用于接纳支承元件(16、17)，所述支承元件以能转动的方式支承外筒(12)。
10.根据权利要求9所述的制动设备(1)，其特征在于，在支承件壳体(15)与弹性元件壳体(14)之间设置有回位弹簧(21)，该回位弹簧用于使丝杠(7)恢复到其非制动的初始位置，所述回位弹簧(21)不仅在操纵力(Fb)的作用下、而且在助力器力(Fv)的作用下被轴向预紧。
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