CN101918257B - 带有能够通过制动踏板接通的耦联件且用于将驱动装置从活塞-缸-单元脱离的制动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有至少一个活塞-缸-单元(4)的制动装置，所述活塞-缸-单元(4)用于在至少一个工作室中产生压力，其中所述工作室通过至少一个液压管道与至少一个车轮制动器连接，并且所述制动装置此外具有至少一个驱动装置(1)和尤其是为制动踏板形式的操纵装置(10)，并且所述驱动装置(1)在正常工作时通过第一力传递机构(2)作用在所述活塞-缸-单元(4)的至少一个第一活塞(3)上以用于形成压力和减压，以及在所述驱动装置的故障情况下所述操纵装置(10)以机械的方式通过第二力传递机构(5、16)作用在所述活塞(3)上，其中借助于所述操纵装置(10)调节所述第二力传递机构(5、16)以分离所述第一力传递机构(2)和所述活塞(3)之间的连接。

Description

带有能够通过制动踏板接通的耦联件且用于将驱动装置从活塞-缸-单元脱离的制动装置
技术领域
本发明涉及一种带有至少一个活塞-缸-单元的制动装置，所述活塞-缸-单元用于在至少一个工作室中产生压力，其中工作室通过至少一个液压管道与至少一个车轮制动器连接，并且制动装置此外具有至少一个驱动装置和尤其是为制动踏板形式的操纵装置，并且驱动装置在正常工作时通过第一力传递机构作用在活塞-缸-单元的至少一个第一活塞上以用于形成压力和减压，以及在故障情况下操纵装置以机械的方式通过第二力传递机构作用在活塞上。
背景技术
在制动系统中存在以下趋势，即通过液压的或者电动的制动增力器(BKV)来代替真空-制动增力器(V-BKV)。DE 10 2004 050 103 A1描述了电动的制动增力器的实施方式。在此，压力调制在分离的单元中实现。电动的增力通过力传感器实现，所述力传感器通过电马达借助于主轴驱动器将期望的增力传递到活塞。主轴作用在推杆上以形成压力，其中在主轴和推杆之间安装阻尼元件。推杆的复位通过主制动缸的压力及其未示出的复位弹簧来实现。当马达驱动器失效时，制动踏板通过推杆直接作用在活塞上。
在DE 10 2005 018 649中同样描述了一种电动的制动增力器，该制动增力器通过相应的活塞控制借助于电磁阀除了进行制动增力还完成了用于ABS(防抱死刹车系统)/ESP(电子稳定系统)的压力调制。在此，主制动缸-活塞直接与马达驱动器连接。这对于在小的压力时快速地减压是必要的，因为在这里通过制动压力和弹簧产生的复位力太小。对于马达失效的情况可以设置用于主轴螺母的专门耦联件，所述主轴螺母在马达失效的情况下松开所述耦联件，使得踏板力能够通过相应的传动构件直接作用在主制动缸-活塞上。所述解决方案为成本高的并且需要大的结构空间。
在DE 10 2006 050 277中同样提供一种电动的制动增力器以用于差动活塞和环形活塞。外边的活塞直接与主轴驱动器连接并且与马达一起进行制动增力和压力调制。在所述解决方案中，在马达驱动器失效时里边的活塞借助于传动元件同样与制动踏板连接，使得在所述情况下能够达到足够的制动作用。所述解决方案的问题在于活塞密封，尤其是在正好优选用于所述系统的小的活塞直径的情况下。此外，更小的活塞由于更小的容积挤压相对于更大的所谓随动活塞为不利的，因为在高制动压力的情况下所述更大的活塞出现在小活塞上并且制动压力彼此不相同。
发明内容
本发明的目的是提供一种制动装置，在该制动装置中在驱动单元故障时能够借助于尤其是为制动踏板形式的操纵装置以不依赖于驱动单元的方式在制动缸中形成压力。
根据本发明，所述目的通过根据本发明的制动装置实现。
本发明基于如下想法，即提出第一和第二力传递机构。在此，第一力传递机构由驱动装置来驱动，并且尤其是在电马达驱动的情况下构成为主轴。第二力传递机构在故障情况下由尤其是为制动踏板形式的操纵装置移动和调节并且然后移动和调节活塞，其中在正常工作时在第一力传递机构和活塞之间存在的形状接合同时与第二力传递机构脱离。在正常工作时活塞由驱动装置调节以形成压力以及减压并且根据本发明活塞和第一力传递机构之间的形状接合通过第二力传递机构来保证，所述第二力传递机构与活塞一起由驱动装置来调节。假如驱动器故障并且需要制动效应，通过制动踏板能够将力施加到第二力传递机构上，由此相对于活塞和第一力传递机构在活塞的方向上克服弹簧力调节所述第二力传递机构。通过所述相对运动取消了形状接合。因此，形状接合脱离并且活塞能够通过第二力传递机构以与驱动装置无关的方式来调节以形成压力。
为了使耦联件在正常工作是保持为耦合的，也就是说确保形状接合，弹簧将第二力传递机构压紧在第一耦联位置中。在所述位置中或者在活塞和两个力传递机构的彼此相对位置中，耦联元件可靠地保持在其的建立形状接合的位置中。
有利的是，即前述的耦联件设置为在空间上邻近活塞。特别有利的是，即第一和第二力传递机构的端部设置在活塞的尤其是罐状的凹槽中，该凹槽远离活塞-缸-单元的工作室。在此，至少一个耦联元件在缸轴线的径向上以可移动的方式支承在活塞上或者支承在固定在活塞上的部分上，尤其是在套筒上。根据两个力传递机构彼此相对和相对于活塞的位置，如此调节耦联元件使得耦联元件建立活塞和第一力传递机构之间的形状接合或者将活塞从第二力传递机构并且因此从驱动器脱离。
在此，第一力传递机构通过其的构成为罐状的端面包围套筒，至少一个耦联元件支撑在该套筒中，并且该套筒则为活塞的一部分或者固定在所述活塞上。第二力传递机构的自由端部插入套筒内。复位弹簧同样设置在套筒内并且将第二力传递机构压紧在保证形状接合的第一位置中。至少一个耦联元件在径向上以可移动的方式设置在套筒的径向窗口中，该耦联元件通过两个力传递机构的引导弯曲部能够分别移动到另一个力传递机构的凹槽中。在此有利的是，辊体或者球应用作用于减小摩擦的耦联元件。第二力传递机构以可移动的方式设置在第一力传递机构中。
在最简单的情况下，两个力传递机构的凹槽为环形槽，其中槽的侧面构成为引导弯曲部，使得在相对运动时在径向上调节至少一个耦联元件。
辊体的应用是非常可靠的、成本低的且紧凑的。作为压杆活塞(DK)的组成部分并且因此为主制动缸的一部分，所述辊体能够容易地更换，而不必拆卸整个单元。此外，能够在维修时通过在接通和关掉马达时比较踏板行程指示器和压力指示器来简单地诊断耦联件的功能。
在根据本发明的制动装置的优选实施形式中，第一和/或第二力传递机构可移动地和/或可旋转运动地支撑在活塞上或者活塞的凹槽中。在此，第二力传递机构尤其是构成为杆状的并且以可移动的方式支撑在第一力传递机构中。
附图说明
接下来根据附图详细叙述本发明。
其示出：
图1示出根据本发明的制动装置的示意图；
图2示出根据本发明的制动装置的围绕耦联件的部分的剖面图；
图3示出根据本发明的耦联件的详细视图。
具体实施方式
图1示出带有电马达1的集成的制动增力器，该电马达1具有驱动主轴螺母2的相关联的转子1a。压杆活塞3以可移动的方式设置在串联主缸4中。只有在驱动器1正常工作时耦联件14在活塞3和主轴2之间起作用。在图1中仅示意性地示出在活塞3、主轴2与释放的或者在故障情况下断开耦联的踏板推杆5之间的耦联本身和连接并且根据图2进行详细阐述。
在正常工作时，制动踏板10的操纵通过踏板行程传感器11测得并且通过马达1借助于压杆活塞3的主轴驱动器5来形成压力和减压。形成压力和减压的原理由作为现有技术在本申请中所描述的文件是足够已知的。就此而言完全参照所述文件。借助于活塞-缸-单元4，通过阀13在用于各个车轮制动器(未示出)的多路运行中通过电马达1形成压力和减压。借助于传感器15与压力指示器12的比较进行控制。踏板反作用通过行程模拟器8产生。为了使踏板行程不受压杆活塞3的反作用，应用小的空行程s，比如所述空行程s也用在每个真空-制动增力器中，以便考虑电马达的小的起动延迟。空行程还能够在耦联件14中自身至少部分地实现。
行程模拟器8与DE 10 2006 059 840.7中的自适应的空行程电路一起集成在外壳8中。如果电马达1为正常工作的，由电磁的行程模拟器止动件9来阻止所述可移动的外壳的运动。在驱动器1失效时，制动踏板10通过已知的传动元件和耦联元件6作用在踏板推杆5上并且所述踏板推杆5则通过耦联件14作用在压杆活塞3上。
主轴2还可以理解为第一力传递机构，通过该第一力传递机构能够将力从驱动器1传递到活塞3上，不仅用于形成压力(活塞向左移动)，而且用于减压，其中然后为此活塞向左移动。
踏板推杆还可以理解为第二力传递机构，通过该第二力传递机构能够将力从制动踏板10传递到活塞3上。因此，踏板运动直接作用在串联主缸4上。
在马达正常工作时，通过行程模拟器8和空行程s将踏板运动与活塞运动脱离。
用于ABS/ESP的压力调制能够通过相应的马达驱动和活塞运动以所谓多路运行的方式实现，在所述多路运行中相应于所需的与调节规则有关的压力级交替地转换调节阀3以用于形成压力、减压以及保持压力。通过压力指示器能够获得相应的压力级。
因为耦联件仅在通常很少出现的应急工作时被接通，然而所述应急工作的功能对于故障情况是重要的，诊断耦联件14的可接通性以排除可能的卡住是值得的。
此外，耦联件的诊断能够通过以下方式实现，即例如在车辆起动时或者在车辆加速阶段中电马达1将主轴2从图2中所示的初始位置在乘客车厢的方向上且相反于踏板行程方向上运动，也就是说向右运动。因为踏板在驾驶员的方向上具有未示出的限位件，由此静止的踏板推杆5插入主轴2中并且相对于主轴2移动耦联推杆16。如果耦联件14正常运行，以所述方式打开所述耦联件14并且马达能够将主轴2移动得比在耦联件中存在的空行程s更远。主轴行程能够通过角度传感器15测得。如果耦联件14卡住，主轴在返回经过空行程s后抵抗着限位件运动并且马达电流相应地大大升高。
图2示出主轴2在活塞3上的耦联。耦联件14设置在远离串联主缸4的工作室的端面中，尤其是集成在压杆活塞3的罐状的凹槽3a中。主制动缸4的基本元件通常为已知的，因此没有介绍。球形衬套17以形状接合的方式与活塞3连接并且容纳多个球18或者如有可能还容纳圆柱形的辊体。
耦联推杆16支撑在衬套17内并且与踏板推杆5的端部连接。耦联推杆16通过弹簧19返回到球形衬套的限位部17a上且在第一位置中。在附图的上半部中示出处于耦联状态的耦联件14。主轴2用于通过调整垫片20直接作用在活塞3上的方式来形成压力。在形成压力的情况下，主轴2通过半球形头盖2a作用在球18上，所述球18的向内的径向运动由在耦联推杆16中的相应的球面滚道16a阻止。因此，球面滚道16a用作阻挡面，在踏板推杆5不是由制动踏板10加压的情况下该阻挡面阻止了耦联件的打开。由此，在正常工作时可以实现主轴2和活塞3之间的形状接合，该形状接合能够实现活塞3的快速复位使得借助于电马达1减压。在正常工作时，没有力通过带有止动件9的行程模拟器的所述构造传递到踏板推杆5上。
如果如上所述马达驱动器失效，通过带有制动踏板10的外壳8的运动来移动踏板推杆5，该踏板推杆5则作用在耦联推杆16上。在经过空行程7并且挤压弹簧19后，耦联推杆16作用在活塞3上。所述活塞3夹住球形衬套17，由此球18通过半球形头盖或者引导弯曲部2a向内压入耦联推杆16的凹槽16b中。因此取消了活塞3和主轴2之间的形状接合并且耦联件为打开的。从现在开始，能够以不依赖于驱动器的方式通过制动踏板10调节活塞3以形成压力。嵌入件21插入球形衬套16中，因此在装配和拆卸缸4时球没有掉出。
主轴2和球18或者球和耦联推杆16之间的接触面构造成半球形，使得产生线接触并且相应地减少表面压力。
耦联推杆16相对于球形衬套17抗扭地固定。为此，球面滚道16a最好构造成使得该球面滚道16a伸入凹槽16b中，在该凹槽16b中耦联件是不再起作用的。
图3示出耦联件的重要部分的放大的剖面图。
附图标记列表1 电马达1a 带有主轴螺母的转子2 主轴2a 引导弯曲部或者半球形头盖3 压杆活塞3a 罐状的凹槽4 串联主制动缸5 踏板推杆6 用于制动踏板的耦联元件7 空行程8 带有自适应的空行程电路的行程模拟器9 行程模拟器止动件10 制动踏板11 踏板行程传感器12 压力指示器13 控制阀14 耦联件15 转角传感器16 耦联推杆16a 球面滚道16b 凹槽16c 引导弯曲部17 球形衬套17a 在球形衬套中的限位件18 球19 复位弹簧20 调整垫片21 嵌入件

Claims (34)

1.一种带有至少一个活塞-缸-单元(4)的制动装置，所述活塞-缸-单元(4)用于在至少一个工作室中产生压力，其中所述工作室通过至少一个液压管道与至少一个车轮制动器连接，并且所述制动装置此外具有至少一个驱动装置(1)和操纵装置(10)，并且所述驱动装置(1)在正常工作时通过第一力传递机构(2)作用在所述活塞-缸-单元(4)的至少一个第一活塞(3)上以用于形成压力和减压，以及在故障情况下所述操纵装置(10)以机械的方式通过第二力传递机构(5、16)作用在所述活塞(3)上，其特征在于，借助于所述操纵装置(10)调节所述第二力传递机构(5、16)以分离在所述第一力传递机构(2)和所述活塞(3)之间的连接，耦联件(14)设置在所述活塞(3)和所述第一力传递机构(2)之间，其中所述第二力传递机构(5、16)操纵所述耦联件(14)。 
2.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，在正常工作时，所述第一力传递机构(2)以形状接合的方式与所述活塞(3)连接以用于在所述活塞(3)上施加沿着缸轴线的方向的力。 
3.根据权利要求2所述的制动装置，其特征在于，所述第二力传递机构(5、16)在故障情况下来取消形状接合。 
4.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述活塞(3)能够借助于所述驱动装置(1)在所述缸(4)中来回运动，其中在所述驱动装置(1)故障时所述操纵装置(10)强制第二力传递机构(5、16)相对于所述活塞(3)运动，所述运动将所述耦联件(14)打开，并且所述活塞(3)借助于所述操纵装置(10)和所述第二力传递机构(5、16)以不依赖于所述驱动装置(1)的方式进行调节以形成压力。 
5.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述第一力传递机构(2)和/或所述第二力传递机构(5、16)可移动地和/或可旋转运动地支撑在所述活塞(3)上或者支撑在所述活塞(3)的凹槽(3a)中。 
6.根据权利要求5所述的制动装置，其特征在于，所述第二力传递机构(5、16)借助于弹簧(19)朝向第一位置的方向施加压力并且能够由所述操纵机构(10)克服弹簧力相对于所述活塞(3)调节到第二位置中，其中在所述第一位置中所述第二力传递机构(5、16)确保了所述第一力传递机构(2)和所述活塞(3)之间的连接，并且在所述第二位置中或者在位于所述第一和所述第二位置之间的区域中松开或者释放所述连接，其中至少一个支撑在所述活塞(3)上的耦联元件(18)由所述第二力传递机构(5、16)至少部分地保持在所述第一力传递机构(2)的凹槽(2b)中以用于形成形状接合。 
7.根据权利要求6所述的制动装置，其特征在于，在所述第二位置中所述至少一个耦联元件(18)装入到所述第二力传递机构(16)的凹槽(16b)中并且在第一力传递机构(2)和活塞(3)之间没有形成形状接合。 
8.根据权利要求7所述的制动装置，其特征在于，所述第一和第二力传递机构(2；16)分别具有引导弯曲部(2a；16c)，所述引导弯曲部(2a；16c)在相对于用于所述至少一个耦联元件(18)的轴承件(17)移动所述第一和第二力传递机构(2、16)时将所述至少一个耦联元件(18)从所述凹槽(2b；16b)压入所述相应另一个力传递机构的所述凹槽中。 
9.根据权利要求8所述的制动装置，其特征在于，所述第二力传递机构(16)具有阻挡面(16a)，所述阻挡面(16a)在所述第一位置中阻止所述至少一个耦联元件(18)从所述第一力传递机构(2)的所述凹槽(2b)中移动出来。 
10.根据权利要求9所述的制动装置，其特征在于，所述阻挡面在其轴向长度方面如此确定，使得在一定的路径(7)后所述耦联件(14)才通过第二力传递机构(5、16)和活塞(3)之间的相对运动而松开。 
11.根据权利要求6-10中任一项所述的制动装置，其特征在于，所述驱动装置(1)调节位于所述第一位置中的第二力传递机构(5、16)以及所述活塞(3)。 
12.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，在正常工作时，在所述第二力传递机构与所述操纵装置或者在所述第二力传递机构和所述操纵装置之间接通的行程模拟器之间存在距离(s)用于形成空行程。 
13.根据权利要求12所述的制动装置，其特征在于，所需要的空行程的一部分通过所述耦联件(14)实现，所述耦联件(14)在作为第二力传递机构的踏板推杆(5)和活塞(3)之间的一定的相对运动后才脱离。 
14.根据权利要求1-3中任一项所述的制动装置，其特征在于，在所述操纵装置(10)和所述第二力传递机构(5、16)之间设有行程模拟器(8)，所述行程模拟器(8)的踏板行程限制能够断开。 
15.根据权利要求1-3中任一项所述的制动装置，其特征在于，所述驱动装置(1)包括电马达或者液压的驱动单元。 
16.根据权利要求1-3中任一项所述的制动装置，其特征在于，所述活塞-缸-单元(4)具有串联活塞和两个工作室。 
17.根据权利要求1-3中任一项所述的制动装置，其特征在于，在每个工作室和所述相关联的车轮制动器之间设有2/2-换向阀。 
18.根据权利要求1-3中任一项所述的制动装置，其特征在于，通过所述驱动装置的相应控制，所述制动装置调节所需要的制动增力和用于防抱死刹车系统功能和/或电子稳定系统功能的压力调制。 
19.根据权利要求7所述的制动装置，其特征在于，所述第二力传递机构(5、16)相对于所述活塞(3)抗扭地固定。 
20.根据权利要求7所述的制动装置，其特征在于，所述第二力传递机构(16)相对于所述活塞(3)抗扭地固定。 
21.根据权利要求7所述的制动装置，其特征在于，所述第二力传递机构(16)相对于用于所述至少一个耦联元件(18)的轴承件(17)抗扭地固定。 
22.根据权利要求20或21所述的制动装置，其特征在于，通过至少一个球面滚道(16a)实现抗扭固定，所述球面滚道(16a)伸入所述第二力传递机构的所述相应相邻的凹槽(16b)中。 
23.根据权利要求20或21所述的制动装置，其特征在于，接触面(2a)构成为半球形，使得在所述第一力传递机构(2)和所述耦联元件(18)之间发生线接触。 
24.根据权利要求20或21所述的制动装置，其特征在于，接触面(16a)构成为半球形，使得在所述第二力传递机构(16)和所述耦联元件(18)之间发生线接触。 
25.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述操纵装置(10)是制动踏板。 
26.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述第一力传递机构(2)是主轴。 
27.根据权利要求6所述的制动装置，其特征在于，所述第二力传递机构(5、16)在故障情况下通过释放所述耦联元件(18)来取消形状接合。 
28.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，在所述驱动装置(1)故障时所述操纵装置(10)强制第二力传递机构(5、16)朝向所述活塞(3)运动。 
29.根据权利要求6所述的制动装置，其特征在于，其中在所述第一位置中至少一个支撑在所述活塞(3)上的耦联元件(18)由所述第二力传递机构(5、16)至少部分地保持在所述第一力传递机构(2)的凹槽(2b)中以用于形成形状接合。 
30.根据权利要求6所述的制动装置，其特征在于，所述耦联元件是螺栓、球或者辊。 
31.根据权利要求6所述的制动装置，其特征在于，所述至少一个耦联元件(18)在径向上以可移动的方式装入到模制或者固定在所述活塞(3)上的轴承件或者球形衬套(17)中。 
32.根据权利要求14所述的制动装置，其特征在于，所述行程模拟器(8)的踏板行程限制能够通过装置(9)断开。 
33.根据权利要求7所述的制动装置，其特征在于，所述第二力传递机构(5、16)借助于形状接合的方式相对于所述活塞(3)抗扭地固定。 
34.一种用于检验根据权利要求20-24中任一项所述的制动装置的功能的方法，其特征在于，通过借助于调节所述活塞来比较可能的踏板行程和主轴行程，能够检验所述耦联件的功能。 
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