CN101039830A - 用于机动车辆的制动设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆“线控制动”的制动设备，该设备装备有布置在制动踏板(3)与主缸(1)之间的踏板行程模拟器(6，7，21)。为了即使在控制电子装置或电能供应失效时也能辅助致动力，本发明提供的压力供应模块(13)设计成一可借助气动致动器(10)致动的活塞－缸组件(14)，并且该气动致动器(10)可借助一控制阀(15)致动，该控制阀既可通过制动踏板(3)也可与制动踏板(3)无关地进行外来致动。

Description

用于机动车辆的制动设备

技术领域

本发明涉及一用于机动车辆的制动设备，该设备包括：一可连接到车轮制动缸的主缸；一通过传递致动力的推杆与制动踏板接合的第一活塞；一致动主缸的第二活塞；一可被第一活塞致动并可与第二活塞形成传递力的连接的第三活塞；至少一个形成踏板行程模拟器的弹性元件，该模拟器在“线控制动”的运行模式中给予车辆驾驶员以一种愉快的踏板感觉；所述设备具有用于使第一和第三活塞的运动耦合的装置，该装置根据第三活塞在一壳体中的移动行程而启动；该设备具有可用液压力作用的位于第二和第三活塞之间的间隙，其中，在间隙中加压会沿相反的方向对第二和第三活塞加载；并且所述设备具有一压力供应模块，该压力供应模块既能用工作液体填充间隙，也能将该间隙排空。

背景技术

在机动车辆技术中，“线控制动”的制动系统越来越流行。在此制动系统中，制动器可根据电子信号“外来”致动，不需要驾驶员的主动参与。此电子信号可例如由一电子稳定程序ESP或一距离调节系统ACC发出。如果这类外来致动与驾驶员的致动重叠，则机动车辆的驾驶员会感觉到制动踏板中的反作用。该制动踏板上的反作用效应对于驾驶员可以是意外的和令人不愉快的，以致在紧急道路交通的情况下因为制动器的外来致动引起的制动踏板上的反作用刺激了驾驶员而使该驾驶员不能按符合这种情况的方式致动制动器踏板。

从DE 102004025638A1知道一种前述类型的致动设备。在“线控制动”的运行模式中，可通过压力供应模块借助一可用电控制的阀装置进行现有技术的制动设备的“外来致动”或间隙的加压。在现有技术的制动设备中，认为有缺点的是这样的事实，即只有在车辆中的电子装置和能量供应装置(发电机、蓄电池和整车电路网络)起作用时才有可能辅助/支持由车辆驾驶员产生的致动力。

发明内容

因此，本发明的目的是，公开一种前述类型的制动设备，其中，即使在控制电子装置或电能供应装置失效时也能辅助致动力，而踏板的感觉在除安全运行所需的返回级(Rückfallebene)的所有情况下总是保持不变。

按照本发明，此目的将如此解决，即压力供应模块设计成一可借助气动致动器致动的活塞-缸组件，并且气动致动器可借助一控制阀致动，该控制阀既可以通过制动踏板也可以与制动踏板无关地进行外来致动。

在本发明的有利的改进中，设置一可与活塞-缸组件连接的马达-泵装置。通过这一措施可以进一步提高引入间隙中的压力。

在本发明主题的另一个有利的实施形式中，气动致动器具有一壳体，该壳体的内部空间通过一可移动的壁分隔成可借助控制阀作用一真空或大气压力的一真空室和一工作室。

本发明其它有利的实施形式在权利要求4至23中指出。

附图说明

在下文中将参考所附的示意图详细说明本发明的实施形式，唯一的附图示出按照本发明的制动设备的结构。

具体实施方式

在图中示出的按照本发明的制动设备具有一制动踏板3，该制动踏板通过一致动杆28与一第一活塞2在作用上连接。制动踏板行程可通过一转角传感器37来检测。第一活塞2布置在一第四活塞8中，其中，在第一和第四活塞8之间形成一模拟器室21，在该室中布置一压缩弹簧6，该弹簧在踏板不致动时使第一活塞2靠置在第四活塞8上。第四活塞8在第三活塞5中被可移动地引导，并在第三活塞中限定一液压室9，该液压室通过一通道35与模拟器室21连通，并通过另一通道47与一未加压的工作液体储存容器48连通。第三活塞5相对于壳体20的运动会隔断所述另一通道47。一弹性元件7例如一人造橡胶弹簧在作用上布置在致动杆28与第四活塞8之间，并且与弹簧6一起形成一踏板行程模拟器，该模拟器在致动设备致动时给予车辆驾驶员以一种习惯的、与平常的制动踏板特征对应的踏板感觉。这意味着，在小的制动踏板行程时阻力缓慢地增加，而在大的制动踏板行程时阻力则超比例地增加。前面提到的压缩弹簧6也可以仅以“干的”方式布置，也就是说在模拟器室21的外面布置，例如与人造橡胶弹簧7并联布置。

此外，设置一第二活塞4，该第二活塞是主制动缸1的一个致动活塞。在所示例子中，主制动缸1构造成串联式主缸，其中，另一活塞19连接在第二活塞4的后面。车辆的车轮制动器通过一可控制的车轮制动压力调制模块29连接到主制动缸1，其中，设置一用于检测引入主缸1中的液压的压力传感器31。当然，也可以采用其它压力传感器，例如用于检测各个车轮制动压力的压力传感器。

所有活塞2、4、5、8、19都安放在一壳体20中，其中，主缸的第二活塞4、第三活塞5以及另一活塞19在所示的设计中具有相同的直径或相同的横截面。在第三活塞5和第二活塞4之间具有一间隙11，其中，第三活塞5在间隙11和液压室9之间设有一通孔，在通孔中液压密封并可沿轴向移动地布置一第五活塞33，该活塞相对于第三活塞5的相对运动通过沿致动方向或与致动方向相反的方向作用的止挡件49或50来限制。在与致动方向相反的方向作用的止挡件50与第三活塞5的朝向间隙11的端面之间，设置一沿致动方向预紧第五活塞33的弹簧45，而在第三活塞5与第四活塞8之间则有一第二弹簧46起作用。在第五活塞33上形成的第三止挡件51限制第四活塞8相对于第三活塞5的相对运动。间隙11借助一液压连接32与一能对间隙加压的压力供应模块13连接。

压力供应模块13主要包括一可借助一气动致动器10致动的活塞-缸组件14，在该组件上连接一马达-泵装置16。工作液体储存容器18既与气动致动器10连接，也与马达-泵装置16的抽吸侧连接。也可以采用一通向工作液体储存容器48的软管连接，以代替所示的属于压力供应模块的容器。气动致动器10具有一致动器壳体17，其中，通过一可移动的壁22来分隔一与真空泵25或一相当的空气抽吸装置连接的真空室23和一可充气的工作室24。可移动的壁22与仅仅示意地示出的活塞-缸组件14的活塞34形成传递力的连接，在该活塞-缸组件的压力室36上连接前面提到的管路32。另一方面，压力室36通过一可关闭的接头与未加压的工作液体储存容器18连接。一可模拟调节的可用电磁致动的二位二通换向阀26并联地连接到马达-泵装置16，该换向阀用于精确调节由马达-泵装置16供给的压力。

此外，在中间室11与电液压力供应模块13之间插置一同样可用电磁致动的常开的二位二通换向阀27，该阀在“通电的”切换位置执行朝活塞-缸组件14关闭的止回阀的功能。

一控制阀用于控制气动致动器10，该控制阀由标号15指示并布置在一控制阀壳体38中，该壳体在主缸壳体20的入口区固定在该主缸壳体上。控制阀15包括一第一座即真空密封座39、一第二座即大气密封座40以及与密封座39、40共同作用的环形阀体41。大气密封座40最好在第四活塞8的朝向制动踏板3的端部上形成，而真空密封座39则在一环42上形成。此外，在控制阀壳体38中设置一电动致动器例如一电磁体43，该电磁体的电枢与环42连接或与其制成一体，并且该电动致动器可以与制动踏板3无关地对控制阀15进行外来致动。

前面提到的布置在第四活塞8中的模拟器室21是用于使第一阀2和第三阀5或第四阀8的运动耦合的液压隔断装置的组成部分，该液压隔断装置根据第三阀5在主缸壳体20中的移动行程而启动。为此目的，在模拟器室21和与主制动缸1相联接的工作液体储存容器48之间设置一液压连接，该液压连接通过第三活塞5中的通道35与液压室9的一区段连接，该区段在第四活塞8中形成并通向模拟器室21。在制动踏板致动时，首先，由于合适的弹性作用，第四活塞8在第三活塞5中移动。由此，真空密封座39关闭，大气密封座40打开，从而压力供应模块13中的气动致动器10的工作室24被充气，而由此产生的作用在可移动壁22上的力将致动活塞-缸组件14的活塞34。如此产生的压力室36中的液压力将通过液压连接32传递至主缸壳体20的间隙11中。这样，一方面是主制动缸1被致动，另一方面是第三活塞5压靠在壳体的止挡件上，由此，通道35打开，踏板行程模拟器仍然起作用。当间隙11中的增压压力不足或缺乏时，因为第三活塞5的运动与第一活塞2的运动液压地耦合，所以第三活塞5在主缸壳体20中移动，从而通道35关闭并且踏板行程模拟器不起作用。此时，包含在隔断装置中的液压连接可用作液压地阻尼踏板行程模拟器6、7的液压节流元件，其中，至少一个液压节流元件可具有与流动方向有关的性能。

按照本发明的制动设备可以按不同的运行方式工作。在未致动状态，因为真空密封座39打开，所以在气动致动器10的两个室23、24中有相同的压力。

在纯电控制运行模式中，通过机电致动器43致动控制阀15，以对气动致动器10的工作室24充气。此时，前面提到的真空密封座39关闭，大气密封座40打开。通过流入的空气在可移动的壁22上作用的力，将在活塞-缸组件14的压力室36中建立液压力，该液压力通过打开的二位二通换向阀27和管路32传递至间隙11。通过此压力，主缸1的第二活塞4和另一活塞19在图中向右移动，以使工作液体在两个仅仅简单示出的制动器回路中流动。如果在间隙11中需要一比向气动致动器10供应的、可在瞬间供使用的真空大的压力，则马达-泵装置16可帮助在间隙11中建立压力。

在踏板控制的第一运行模式中，制动踏板3的致动起着机械地控制控制阀15的作用，这产生上面说明的结果。当然，也可以有一种同时进行踏板控制和电致动控制阀15的组合的运行模式。此模式例如用于实现制动技术领域的技术人员熟知的制动辅助装置的功能，该功能在于加速并加强确定的制动踏板控制的制动过程。

在另一对应于返回级的运行模式中，在间隙11中，由于上述过程的错乱而不能建立液压，由此，可以通过直接接触实现从第三活塞5至第二活塞4的力传递。主制动缸1的致动只能用肌肉力量来实现。

通过本发明，可以得到一构造简单的制动设备，其中，制动踏板的特性与其余制动设备的致动状态无关，从而在驾驶员制动时，无论是同时存在的外来制动，还是制动系统的其它调节动作如反锁调节、牵引控制或行驶稳定控制，都不会干扰踏板感觉。

此外，该制动设备有这样的优点，即它比传统的制动设备的构造简单。具有电子稳定调节功能(ESP)的车辆例如需要一比普通的ABS液压系统复杂的特殊的ESP液压系统，这是因为ESP液压系统必须有建立大于主缸压力的车轮制动压力的能力，这与ABS液压系统不大相同。与传统的制动设备不大相同的是，所公开的制动设备在连接在主缸后面的一侧具有一简单的、仅包含八个电磁阀的“ABS”液压模块就可以了。

Claims (23)

1.一种用于机动车辆的制动设备，包括：

一主缸(1)，车轮制动缸可连接到该主缸上，

一第一活塞(2)，该第一活塞通过一传递致动力的推杆(28)与一制动踏板(3)接合，

一第二活塞(4)，该第二活塞用于致动主缸(1)，

一第三活塞(5)，该第三活塞可由第一活塞(2)致动，并且可以与第二活塞(4)形成传递力的连接，

至少一个形成踏板行程模拟器的弹性元件(6，7)，该踏板行程模拟器在“线控制动”的运行模式中给予车辆驾驶员一种愉快的踏板感觉，

用于使第一活塞和第三活塞的运动耦合的装置，该装置根据第三活塞(5)在一壳体(20)中的移动行程而启动，

位于第二活塞(4)和第三活塞(5)之间的可用液压力作用的间隙(11)，其中，对间隙(11)的增压会沿相反方向对第二活塞和第三活塞(4，5)加载，以及

一压力供应模块(13)，该压力供应模块既能用工作液体填充间隙(11)，也能将该间隙排空，

其特征在于，压力供应模块(13)设计成一可借助气动致动器(10)致动的活塞-缸组件(14)，而气动致动器(10)可借助一控制阀(15)致动，该控制阀既可以通过制动踏板(3)也可以与制动踏板(3)无关地进行外来致动。

2.如权利要求1的制动设备，其特征在于，设有一可连接到活塞-缸组件(14)的马达-泵装置(16)。

3.如权利要求1或2的制动设备，其特征在于，气动致动器(10)具有一壳体(17)，该壳体的内部空间通过一可移动的壁(22)分隔成可借助控制阀(15)作用真空或大气压力的一真空室(23)和一工作室(24)。

4.如权利要求3的制动设备，其特征在于，真空室(23)可以连接在一空气抽吸装置例如一真空泵(25)上。

5.如权利要求2至4之一的制动设备，其特征在于，一可模拟控制的常闭的二位二通换向阀(26)与马达-泵装置(16)并联地连接。

6.如权利要求1至5之一的制动设备，其特征在于，在缸-活塞组件(14)与间隙(11)之间连接一可用电致动的常开的二位二通换向阀(27)，该换向阀在被激活的切换位置执行朝活塞-缸组件(14)关闭的止回阀的功能。

7.如权利要求3至6之一的制动设备，其特征在于，设有一用于检测可移动壁(22)的运动的行程传感器(30)。

8.如权利要求1至7之一的制动设备，其特征在于，在第一活塞(2)和第三活塞(5)之间布置一第四活塞(8)，踏板行程模拟器的弹性元件(6，7)支承在该第四活塞上。

9.如权利要求8的制动设备，其特征在于，第四活塞(8)具有一通道(35)，该通道允许由第一活塞(2)和第四活塞(8)限定的模拟器室(21)与由第四活塞(8)和第三活塞(5)限定的液压室(9)连通。

10.如权利要求1至9之一的制动设备，其特征在于，第三活塞(5)具有一位于液压室(9)与间隙(11)之间的通道(35)，一第五活塞(33)液压密封地、可沿轴向移动地布置该通道中，该第五活塞的运动通过与第三活塞(5)共同作用的止挡件(49，50)来限制，止挡件中的一个(49)沿致动方向作用，而另一个(50)沿与致动方向相反的方向作用。

11.如权利要求10的制动设备，其特征在于，在第五活塞(33)与第三活塞(5)之间设置一压缩弹簧(45)，当间隙(11)中未加压时，该压缩弹簧使沿致动方向作用的止挡件(49)靠置在第三活塞(5)上。

12.如权利要求10或11的制动设备，其特征在于，第四活塞(8)相对于第五活塞(33)在第三活塞(5)中被引导的运动，在确定的致动行程后，会使第四活塞(8)靠置在第五活塞(33)上，从而在第四活塞(8)与第五活塞(33)之间形成传递力的连接。

13.如权利要求8至12之一的制动设备，其特征在于，第四活塞(8)在第三活塞(5)中沿与致动方向相反的方向的运动受到第五活塞(33)上的止挡件(51)或第三活塞(5)上的止挡件的限制。

14.如权利要求13的制动设备，其特征在于，在第三活塞(5)和第四活塞(8)之间设有一压缩弹簧(46)，当制动踏板未致动时，该弹簧使第四活塞(8)靠置在止挡件(51)上。

15.如权利要求1至14之一的制动设备，其特征在于，控制阀(15)设计成位于布置在主缸壳体(20)入口区的控制阀壳体(38)中，并且该控制阀包括一真空密封座(39)、一大气密封座(40)以及一阀体(41)，其中，真空密封座(39)设计成一在控制阀壳体(38)中被引导并设有气体通道的可沿轴向移动的环(42)，而大气密封座(40)则在第四活塞(8)上形成。

16.如权利要求1和15的制动设备，其特征在于，控制阀(15)的外来致动借助一优选为电磁体(43)的机电致动器进行，该电磁体的电枢(44)与环(42)连接。

17.如权利要求1至16之一的制动设备，其特征在于，设置一用于使第一活塞(2)和第三活塞(5)的运动耦合的液压隔断装置，该装置根据第三活塞(5)在壳体(20)中的移动行程而启动。

18.如权利要求17的制动设备，其特征在于，隔断装置包括一由第四活塞(8)和第一活塞(2)限定的模拟器室(21)、液压室(9)、以及液压室(9)与工作液体储存容器(48)之间的可隔断的液压连接。

19.如权利要求17或18的制动设备，其特征在于，包含在隔断装置中的液压连接用作对踏板行程模拟器(6、7)进行液压阻尼的液压节流元件。

20.如权利要求19的制动设备，其特征在于，至少一个液压节流元件具有与流动方向有关的性能。

21.如前述权利要求之一的制动设备，其特征在于，设置一优选为转角传感器(37)的传感器，以检测制动踏板位置和制动踏板运动，该传感器的输出信号被送至一电子控制单元，并用于控制控制阀(15)、马达-泵装置(16)以及二位二通换向阀(26，27)。

22.如前述权利要求之一的制动设备，其特征在于，车轮制动缸借助车轮制动压力调制模块(29)连接到主缸(1)。

23.如权利要求19的制动设备，其特征在于，马达-泵装置(16)、二位二通换向阀(26，27)、以及车轮制动压力调制模块(29)形成一组合部件。

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