CN102791548B - 具有柔性的触发装置的制动力放大器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于能够借助移动操纵元件操纵的制动设备的制动力放大器，所述制动力放大器包括电动机，所述电动机具有能够旋转的轴以输出转矩；并且所述制动力放大器包括转换器以将转矩转换成作用到所述操纵元件上的位移力。所述转换器包括具有径向的外表面的、与所述轴连接的滚动体以及横向柔性的传递元件，其中，所述传递元件的一段贴靠在所述滚动体的外表面上，并且为此设置所述传递元件，从而借助传递沿所述传递元件纵向指向的力实施转换。

Description

具有柔性的触发装置的制动力放大器

技术领域

通常借助制动力放大器简化例如机动车中的制动设备的操纵，所述制动力放大器将通过机动车的驾驶员施加的制动力提高了一定量或者说一定因数。所引起的制动力转换到机动车的制动设备上，所述制动设备因此制动机动车的一个或多个车轮。一种常见类型的制动力放大器基于负压存储器工作，所述负压存储器由机动车的内燃机的吸气接头抽成真空，从而所述负压存储器提供用于增大制动力的能量。

背景技术

不是每辆机动车都具有能够用于将压力存储器抽成真空的内燃机。例如在柴油车辆或者电动车辆中，偶尔使用电驱动的负压泵来代替内燃机。但是，负压存储器以及基于其的制动力放大器是庞大的，并且制动力放大器的结构关于制动系统是具有较小柔性的。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种制动力放大器，所述制动力放大器克服了一种或者多种所提到的缺点。利用本发明提供的用于能够借助移动操纵元件操纵的制动设备的制动力放大器解决了该任务。本发明还提供了优选的实施方式。

根据本发明，用于能够借助移动操纵元件操纵的制动设备的制动力放大器包括电动机，所述电动机具有能够旋转的轴以输出转矩；并且所述制动力放大器包括转换器以将转矩转换成作用到所述操纵元件上的位移力。为此，所述转换器包括具有径向的外表面的、与所述轴连接的滚动体以及横向柔性的传递元件，其中，所述传递元件的一段贴靠在所述滚动体的外表面上，并且为此设置所述传递元件，从而借助传递沿所述传递元件纵向指向的力实施转换。

通过横向柔性的、但是优选纵向刚性的传递元件能够选择所述制动力放大器的、与所述制动设备的安装位置相对独立的安装位置。此外，能够如此借助所述传递元件实施，从而实现滚动体的运动与操纵元件的运动之间的传动比或者减速比。电动机的高成本的并且可能出故障的传动装置能够以这种方式更微小地设计尺寸或者说被完全省略。借助横向柔性的传递元件能够以从95%到99%的范围中的、非常高的效率将转矩转换成位移力。由此能够最小化所述制动力放大器的磨损，并且减小所述电动机的功率需求，从而能够成本低廉地、更小地设计所述电动机的尺寸。

沿所述传递元件的纵向走向的力基本上是拉力。由此所述位移力能够以简单的方式导入到所述操纵元件中，其中同时进一步能够与所述制动力放大器的功能无关地保留所述操纵元件的驾驶员控制的操作（"渗透"）。由此能够根据制动力放大器的失效安全性满足法规的要求。

所述传递元件能够是绳索、链条、扁平带、钢丝索或者皮带其中之一。可以分别以不同的结构形式以标准尺寸获得这些横向柔性的传递元件，所述传递元件与之相应地能够是成本低廉的。这种标准构件的性质是众所周知的，从而所述制动力放大器考虑到制造成本和运行安全性能够被最优化。

所述滚动体的旋转轴线与贴靠在所述外表面上的传递元件之间的有效杠杆臂的长度取决于所述滚动体的角度位置。所述滚动体例如能够包括偏心地安装在所述轴上的绳索转鼓。所述操纵元件上的位移力由此取决于电动机的角度位置。于是例如能够在电动机的调整范围上实现制动力的限定的累进（Progression）。

所述转换器包括另一种横向柔性的传递元件，所述传递元件的一段贴靠在所述滚动体的外表面上，其中借助所述传递元件施加到所述操纵元件上的位移力是相互反向平行的。于是由制动力放大器施加的位移力能够反作用驾驶员的操纵力，例如以便提供给驾驶员一种力反馈或者一种用于减小制动的要求。所述制动力放大器的放大因数因此能够小于一。

所述传递元件能够根据滑轮组的类型经由动滑轮运行，所述滑轮与所述操纵元件连接。由此能够在操纵行程减小时增大作用到操纵元件上的位移力。然后能够相应更小地设计所述电动机的尺寸，由此能够实现可靠性和低廉的成本。

所述制动设备包括作用到所述操纵元件上的脚制动踏板，并且为此设置所述传递元件，从而操纵所述脚制动踏板。所述脚制动踏板的踏板传动比或者说踏板减速比由此能够有利地充分用于制动力放大器。通过所述脚制动踏板关于操纵元件的结构所引起的、所述脚制动踏板的操纵力与脚制动踏板的操纵行程之间的相互关系，由此也能够适用所述位移力与制动力放大器的位移行程之间的相互关系。所述制动力放大器的功能由此与由机动车的驾驶员所引起的功能相适应。

所述电动机能够包括减速器。可由电动机输出的转矩能够由此提高，从而能够相应更小地设计所述电动机的尺寸。

所述操纵元件能够包括制动缸的压力活塞。已知的液压操纵的制动设备由此能够在不需要改动或者仅需要较小改动的情况下与根据本发明的制动力放大器连接进行使用。

附图说明

现在根据附图对本发明进行详细描述，其中：

图1示出了制动设备上的制动力放大器；

图2示出了图1所示的制动力放大器通过脚制动踏板操纵制动设备的示意图；

图3示出了图1所示的、具有两个相互反向平行地延伸的传递元件的制动力放大器的示意图；

图4示出了图1所示的制动力放大器在另一种实施方式中的示意图；并且

图5示出了图1所示的、具有角度控制的传递特性的制动力放大器的示意图。

具体实施方式

图1示出了制动设备100中的制动力放大器110。所述制动设备100仅仅部分地示出，其通常涉及机动车105、尤其是轿车的制动设备。所述制动设备100借助操纵元件120（"推杆"）操纵，所述操纵元件可推入到制动缸130中。所示出的实施方式利用制动缸130完成制动的液压操纵。在替代的实施方式中，例如借助连杆也可以实施另一种制动操纵，从而省略了制动缸130。

所述制动力放大器110包括具有蜗轮蜗杆传动装置150的电驱动装置140，所述蜗轮蜗杆传动装置驱动转鼓160。所述电驱动装置140包括电动机，所述电动机可以包括减速器，例如圆柱齿轮减速器或者行星齿轮减速器。绳索传动装置170如此部分地围绕转鼓160放置并且固定在转鼓上，从而在所述转鼓160旋转时，所述绳索传动装置170根据电驱动装置140的旋转方向卷绕或者说松开。所述绳索传动装置170经由转向元件180延伸到动滑轮190并且从那里延伸到终端元件185，所述滑轮布置在操纵元件120上。转向元件180和终端元件185安置在共同固定的结构上、例如机动车105的底盘上。在另一种实施方式中也可以使用比所示出的转向元件180更多或者更少的转向元件。制动缸130和电驱动装置140以及必要时制动设备100的其它元件，与相同固定的结构连接。

电驱动装置140旋转，从而转鼓160卷绕绳索传动装置170，于是动滑轮190向右驱动操纵元件120并且操纵制动设备100。所述动滑轮190在此引起了拉力，绳索传动装置170沿其纵向传递所述拉力，所述拉力仅相当于从动滑轮190施加到操纵元件120上的、向右作用的位移力的一半。同时绳索传动装置170的长度是操纵元件120的操纵行程的两倍，所述绳索传动装置的长度在操纵制动设备100期间在转鼓160上卷绕。通过在操纵元件120上设置其它动滑轮190并且必要时设置其它转向元件180，根据滑轮组的类型能够按需要控制沿绳索传动装置170的拉力与动滑轮190的位移力之间的比例。在另一种实施方式中，也可以省略所述动滑轮190，并且所述绳索传动装置170代替与终端元件185连接而直接与操纵元件120连接。

脚制动踏板195同样作用到操纵元件120上。机动车105的驾驶员操纵所述脚制动踏板195，于是脚制动踏板195将指向右的力作用到操纵元件120上，所述指向右的力使操纵元件120向右移动并且由此操纵制动设备100。

正如电驱动装置140的、蜗轮蜗杆传动装置150的以及附加的转向元件180的、通过虚线表明的元件那样，这样沿绳索传动装置170产生拉力的元件的位置能够改变。根据进一步的要求，例如可供使用的安装空间、优选的安装位置或者其它影响因素，所述制动力放大器110能够与机动车105中的制动设备100的其它元件相对独立地布置。

当所述电驱动装置140不被触发时，所示出的蜗轮蜗杆传动装置150是自锁的，从而也能够维持在绳索传动装置170中引起的拉力。在其它实施方式中也能够在电驱动装置140上使用另一种或者附加的传动装置、例如圆柱齿轮传动装置或者行星齿轮传动装置，并且必要时所述传动装置被所述电驱动装置包围。

指向右的位移力也能够无关地，不仅借助脚制动踏板195，而且借助制动力放大器110施加到操纵元件120上。在正常运行状态中如此控制所述电驱动装置140，从而支持或者说加强对脚制动踏板195的驾驶员控制的操纵。由制动力放大器120施加的操纵力对于较大的轿车来说能够达到2kN。即使在在制动力放大器110的区域中存在缺陷（Defekt），从而所述绳索传动装置170无法张紧，所述脚制动踏板195也能够用于操纵制动设备100。

绳索传动装置170的端部在终端元件185的区域中并且在转鼓160的区域中能够设有终端套管（Abschlussnippel），以便将绳索传动装置170的端部固定在各个相应的元件上。这种终端套管能够例如由铝压铸件制成并且围绕绳索传动装置170的铰接的端部环绕压铸（herumgespritzt）。足够大地选择转向元件180的直径以及动滑轮190的直径，以便通过弯曲应力保持牵引绳170的微小的磨损。优选所述动滑轮190和/或所述转向元件180在相应的滑轮体中具有环绕的沟槽，从而最大化所述滑轮与牵引绳170之间的接触面。

图2示出了图1所示的制动力放大器110相对于在图1中示出的实施方式，通过脚制动踏板195操纵制动设备100的变型方案。与在图1中示出的实施方式不同的是，动滑轮190不与操纵元件120连接而是与脚制动踏板195连接。借助合适地选择所述动滑轮190与脚制动踏板195的旋转中心之间的间距能够对绳索传动装置170的运动相对于操纵元件120的运动的转换或减速进行利用。尤其在此也能够影响沿绳索传动装置170的拉力与施加到操纵元件120上的位移力之间的比例。

在另一种利用虚线的元件示出的实施方式中省略了所述动滑轮190，并且所述绳索传动装置170终止在脚制动踏板195上。

正如通过虚线的圆圈所表明的那样，制动力放大器110的驱动设备210能够与制动设备100的其余元件相对独立地布置，所述驱动设备包括转鼓160、蜗轮蜗杆传动装置150、电驱动装置140（未示出）以及转向元件180。所述驱动设备210能够例如在所示出的圆圈中旋转，而不危害制动力放大器110或者说制动设备100的功能可靠性。在驱动设备210旋转时必须在必要时实施所述绳索传动装置170的长度补偿，例如通过在所述转鼓160上或者说从所述转鼓160中卷绕或者说松开所述绳索传动装置。

在其它的实施方式中，代替绳索传动装置170，链条、扁平带、钢丝索（Bowdenzug）、皮带或者类似的构件也可以用作转鼓160与操纵元件120之间的传递元件，对此适宜的是，至少部分地卷绕到转鼓160上，并且传递沿着所述传递元件的纵向作用的力。

图3示出了图1所示的、具有两个相互反向平行地延伸的绳索传动装置170的制动力放大器110的示意图。所述绳索传动装置170沿不同的旋转方向分别部分地卷绕在转鼓160上。绳索传动装置170的其余的部段沿相反的方向经过两个转向元件180并且从那里延伸到导入元件310，所述导入元件与操纵元件120刚性地连接。按照转鼓160的旋转方向，所述导入元件310、进而所述操纵元件120向右或者向左移动。通过所述导入元件310与操纵元件120的刚性的连接，制动力放大器110也可以反作用借助脚制动踏板195作用到所述操纵元件120上的力。由此能够减少驾驶员控制的制动操纵和/或例如在使用防抱死制动装置（ABS）时，经由脚制动踏板195给驾驶员一种触觉上的反馈。当然在示出的实施方式中，尤其在使用未示出的、图1所示的自锁的蜗轮蜗杆传动装置150时，操纵制动设备100对于不起作用的电驱动装置140来说可能还会受到限制。电驱动装置140的失效会造成制动力增大的失效。但是车辆通过借助脚踏板195的操纵还是可制动的。如果电驱动装置140在操纵状态中失效，那么必须以其它方式、例如借助制动力的后置的液压传输装置的ABS阀，实现已经进行的制动操纵。此后，通过操纵元件120的其余的剩余行程，受限制的制动功能是可供使用的。

图4示出了在另一种实施方式中的制动力放大器110。这里代替牵引绳170使用扁平带410，所述扁平带也可以沿推动方向传递至少限定的力。扁平带410的一段卷绕到转鼓160上。所述扁平带410从那里引导到转向元件180，并且进一步平行于操纵元件120引导到操纵元件120上的导入元件310。扁平带410的、卷绕到转鼓160上的部段的至少一部分由导向元件420保持在转鼓160上。

如果所述转鼓160逆时针方向旋转，正如通过示出的箭头所表明的那样，那么将拉力施加到扁平带410上，所述扁平带410将所述拉力转换成导入元件310上的位移力，从而所述操纵元件120被向右推动并且操纵制动设备110。反之，如果所述转鼓160顺时针方向旋转，那么所述扁平带410将推力传递到导入元件310上，所述导入元件反作用驾驶员控制的、借助脚制动踏板195引入的操纵力。

在此，所述扁平带410仅仅能够将显著更小的推力转换成拉力。导入到所述扁平带410中的推力超过一定程度，于是所述扁平带410在转向元件180与导入元件310之间的区域中向上拱起，从而不再有值得注意的位移力引入到操纵元件120中。以这种方式能够实现以上关于图3所描述的、对机动车105的驾驶员的触觉上的反馈，其中尽管如此还借助脚制动踏板195保留制动设备100的、与制动力放大器110无关的操纵。

图5示出了的具有角度控制传递特性的制动力放大器110。与以上所描述的实施方式不同的是，所述转鼓160由凸轮盘510代替。保留地含有以上所描述的实施方式的基本原理，方法是使凸轮盘510沿顺时针方向旋转，以便将拉力施加到所述绳索传动装置170上，并且将向右作用的位移力借助导入元件310施加到操纵元件120上，从而操纵制动设备100。

按照凸轮盘510的角度位置，其有效半径的大小是不同的，所述有效半径得出了凸轮盘的旋转中心与绳索传动装置170的点之间的间距，在所述点上所述绳索传动装置离开所述凸轮盘510。在示出的实施方式中，这种有效半径从所示出的位置开始随着顺时针方向增大的转角而降低。由电驱动装置140（未示出）传送到凸轮盘510上的转矩相当于所描述的有效半径与绳索传动装置170中的拉力的乘积。通过改变取决于凸轮盘510的角度位置的有效半径，得出所述电驱动装置140的角度位置与施加到操纵元件120上的位移力之间的预先确定的相互关系。以这种方式，施加到操纵元件120上的位移力的走向能够经由操纵元件120的位移行程有针对性地被影响，例如以便在驾驶员控制地强烈地操纵操纵元件120时相应地提高制动力的放大。

在示出的实施方式中，对于未经操纵的制动器（位置A）进而较小的、作用到脚踏板195上的反力来说，在凸轮盘510的有效半径相对较大时，所述操纵元件120能够快速运动。与此相关联的相对较小的操纵力足够大，以便对于电驱动装置140的给定的输出转矩来说，将足够大的操纵力施加到操纵元件120上。

对于经过部分操纵的制动器（位置B）来说，能够达到的操纵力对于电驱动装置140的相同的输出转矩来说通过凸轮盘510上的相对较小的有效半径会变得更高。由此能够整体上更小地设计电驱动装置140的尺寸，其中减小的操纵速度对于操纵来说是足够的。

Claims (9)

1.用于能够借助移动操纵元件（120）操纵的制动设备（100）的制动力放大器（110），其中所述制动力放大器（110）包括以下部件：

-电驱动装置（140），其具有能够旋转的轴以输出转矩；

-转换器（160，170），用于将转矩转换成作用到所述操纵元件（120）上的位移力，

其中，所述转换器（160，170）包括具有径向的外表面的、与所述轴连接的滚动体（160）以及横向柔性的传递元件（170），并且所述传递元件（170）的一段贴靠在所述滚动体（160）的外表面上，并且

为此设置所述传递元件（170），从而借助传递沿所述传递元件（170）纵向指向的力实施转换，

其特征在于，所述滚动体（160）包括凸轮盘（510），所述凸轮盘随着所述操纵元件（120）的操纵行程增加，具有减小的有效半径。

2.按权利要求1所述的制动力放大器（110），其特征在于，沿所述传递元件（170）的纵向走向的力基本上是拉力。

3.按权利要求1或2所述的制动力放大器（110），其特征在于，所述传递元件（170）是绳索、链条、扁平带、钢丝索或者皮带其中之一。

4.按权利要求1或2所述的制动力放大器（110），其特征在于，在所述滚动体（160）的旋转轴线与贴靠在所述外表面上的传递元件（170）之间的有效杠杆臂的长度取决于所述滚动体（160）的角度位置。

5.按权利要求1或2所述的制动力放大器（110），其特征在于，所述转换器（160，170）包括另一种横向柔性的传递元件（170），所述传递元件的一段贴靠在所述滚动体（160）的外表面上，并且其中借助所述传递元件（170）施加到所述操纵元件（120）上的位移力是相互反向平行的。

6.按权利要求1或2所述的制动力放大器（110），其特征在于，所述传递元件（170）根据滑轮组的类型经由动滑轮（190）运行，所述动滑轮与所述操纵元件（120）连接。

7.按权利要求1或2所述的制动力放大器（110），其特征在于，所述制动设备（100）包括作用到所述操纵元件上的脚制动踏板（195），并且为此设置所述传递元件（170），从而操纵所述脚制动踏板（195）。

8.按权利要求1或2所述的制动力放大器（110），其特征在于，所述电驱动装置（140）包括减速器（150）。

9.按权利要求1或2所述的制动力放大器（110），其特征在于，所述操纵元件（120）包括制动缸（130）的压力活塞。