CN103228505B - 具有可调节的非线性的支持力的电动机械的制动力放大器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动机械的制动力放大器，具有能够调节的非线性的支持力，所述电动机械的制动力放大器包括：一制动增力器活塞（10），一能够平移地行驶的调节器件（50），以及一非线性的耦接传动装置（40），用于耦接所述制动增力器活塞（10）与所述调节器件（50），以便将可变的力施加到制动增力器活塞（10）上。

Description

具有可调节的非线性的支持力的电动机械的制动力放大器

技术领域

本发明涉及一种电动机械的制动力放大器，尤其是具有电动机械地可调节的非线性的支持力的制动力放大器。

背景技术

在此情况下，制动力放大器帮助驾驶员在制动时卸载，其方式为，所述制动力放大器在制动踏板操作的情况下将支持力施加到主制动缸上，于是，该支持力附加于制动踏板力作用到所述主制动缸上。因此，车辆的制动踏板上的操作力减小，该操作力是为了实现所希望的制动作用所必需的。在轿车（PKW）和轻型载货车中主要建造的低压-制动力放大器的情况下，制动力放大器的支持力借助于（大气压力与马达处的低压的）压力差来产生。

当然，在柴油马达和现代的直接喷射的FSI-马达的情况下，实际上在马达处不再存在压力差，该压力差可供运行一种低压-制动力放大器使用。因此，在此类马达的情况下，额外安装的电的或由内燃机驱动的低压泵来负责用于运行该制动力放大器所需的真空。但由于所需的管道布线、所对应的相对大的安装空间和不希望提高的车辆重量，因此这种低压泵是不利的。

一种对此可替换的方式在于所谓的电动机械的制动力放大器，其中，电动马达产生一转矩，所述转矩借助于一耦接装置被转换成该制动力放大器的支持力。

由WO 2008/128811 A1公开了一种电动机械的制动力放大器，其中，电动马达驱动一具有可变的传动比的机械的传动装置，该传动装置提供主制动缸用的支持力。在此情况下的缺点在于，在所述机械的传动装置的情况下，需要至少一个由齿条和齿轮构成的组合，用于可变地传动所述主制动缸用的支持力，但由原理造成了该组合始终具有设备中的间隙。此外，该机械的传动装置需要一具有相应大的安装空间的支承装置，以及需要精确制造的且因此昂贵的构件的耗费的安装。

因此，本发明的任务在于，提出一种电动机械的制动力放大器，其具有一简化的机械的传动装置，其中，用于制动缸的支持力是能够可变地关于制动踏板的状态进行调节的。此外，在该电动机械的制动力放大器的情况下，减小了设备中的间隙，并且在制造和安装上简化了用于制动力放大器的所需的构件。

本发明的公开内容

为此本发明提出一种电动机械的制动力放大器，具有能够调节的非线性的支持力，所述电动机械的制动力放大器包括：

- 制动增力器活塞，

- 螺杆，

- 能够平移地行驶的调节器件，以及

- 非线性的耦接传动装置，用于耦接所述制动增力器活塞与所述调节器件，以便将可变的力施加到所述制动增力器活塞上，

其中所述耦接传动装置具有至少一个第一杠杆臂和至少一个第二杠杆臂，

其中所述耦接传动装置的第一杠杆臂铰接地与所述调节器件并与所述第二杠杆臂相耦接，

其中所述第二杠杆臂经由一旋转轴与所述制动增力器活塞铰接地耦接，并且其中所述螺杆的旋转轴线和所述制动增力器活塞的对称轴线位于一个共同的竖直平面上。

根据第一方面，设置一电动机械的制动力放大器，其具有可调节的非线性的支持力（Unterstützungskraft），所述制动力放大器包括

- 制动增力器活塞，

- 可平移行驶的调节器件，以及

- 非线性的耦接传动装置，用于耦接所述制动增力器活塞与所述调节器件，以便将可变的力施加到制动增力器活塞上。

所述的制动力放大器还可以包括：

- 螺杆，以及

- 用于驱动所述螺杆的电动马达；

其中，所述螺杆与所述调节器件耦接，用以通过驱动所述螺杆使所述调节器件沿着所述螺杆的纵轴线行驶。

特别是所述耦接传动装置可以具有至少一个第一杠杆臂和第二杠杆臂。

在所述电动机械的制动力放大器的情况下，由于这里应用了简单的杠杆臂原理，因此可以取消如下的机械的传动装置的使用，该机械的传动装置具有一由齿条和齿轮构成的、用于实现可变的传动比的组合装置。由此即使在所述电动机械的制动力放大器的情况下，也产生出在设备中的相对于具有齿轮的设备所减小的间隙，这提高了调整精确度和针对驾驶员的舒适性。

在所述电动机械的制动力放大器的情况下，所述耦接传动装置在运行中与所述调节器件在螺杆上的位置相关地将一非线性的支持力传递到所述制动增力器活塞上，其中，所述支持力与所述耦接传动装置的杠杆臂的所选的长度成正比地被放大。一般来说，耦接传动装置是这样一种传动装置，其将旋转运动转换成直线的或振动的运动，或者也可以反过来，此外，其还涉及不均匀地传动的传动装置。通过杠杆臂效应，所述支持力相对于所述调节器件在所述螺杆上的位置是非线性的，这对于所述制动力放大器是有利的，因为随着所述制动踏板的增大的穿行挤压（Durchdrücken），所述制动力应该非线性地放大。

所述电动机械的制动力放大器的另一个优点在于部件的极小的数量和简单的构造方式，所述部件是针对借助于所述耦接传动装置来实现所述可变的传动比所必需的。这样，所述耦接传动装置以最简单的构造方式为此仅需要两个不同长度的杠杆臂，它们分别铰接式地相互耦接，以及与所述调节器件和所述制动增力器活塞同样铰接式地耦接，由此大大减小了制造和安装费用。在所述电动机械的制动力放大器的情况下，由齿条和齿轮构成的昂贵的组合装置以及对应的支承装置的安装被取消。

此外，在所述电动机械的制动力放大器的情况下，可以将所述耦接传动装置的杠杆臂分别对称地布置在所述调节器件和所述制动增力器活塞的相对置的侧面上。如果在所述耦接传动装置的情况下，其铰接部和杠杆翻倍，也就是说，布置在所述调节器件和所述制动增力器活塞的每一侧上，则在所述调节器件和所述制动增力器活塞的每一侧上的力得以平衡，且因此没有力矩施加到所述构件上。

此外，所述耦接传动装置的第一杠杆臂铰接地与所述调节器件相耦接。优选地，所述铰接的耦接方式仅具有一个自由度，尤其是一个旋转自由度。这种连接方式（Anbindung）负责所述耦接传动装置与所述调节器件的简单的直接的以及无张紧的耦接。

在所述电动机械的制动力放大器的情况下，所述调节器件可以是一体的构件。这样，所述调节器件可以以其最简单的构造方式、例如以螺母或具有内螺纹的套筒的方式与螺杆的螺纹配合地构造，以及所述调节器件具有一用于铰接地耦接在所述耦接传动装置的第一杠杆臂上的器具。对此可替换的是，所述调节器件也可以是一件式的构件。

此外，在所述电动机械的制动力放大器的情况下，所述螺杆可以布置在所述制动增力器活塞的上方。此外，在所述电动机械的制动力放大器的一种等同的替代方式中，所述螺杆可以布置在所述制动增力器活塞的下方。在此，所述螺杆和所述调节器件关于所述制动增力器活塞的安装位置可以根据车辆制造商的需求来选择。优选地，所述螺杆的旋转轴线和所述制动增力器活塞的对称轴线位于一个共同的竖直平面上。

此外，在运行中为了施加到所述制动增力器活塞上的增加的支持力，所述调节器件可以远离所述制动增力器活塞移动。在此情况下，将所述调节器件在未操作制动踏板的情况下的起始位置选择作为针对所述调节器件的位置的基准点，在所述基准点中所述调节器件最接近所述电动马达。

按照所述电动机械的制动力放大器的一种优选的设计方案，所述耦接传动装置可以具有一第三杠杆臂，并且所述第二杠杆臂与一第三杠杆臂铰接地耦接，并且所述第三杠杆臂铰接地与所述车辆耦接。这样，特别是所述第二杠杆臂的一个纵向端部与所述第三杠杆臂铰接地耦接。一旦所述调节器件在所述螺栓（Gewindeschraube）上来回运动，则所述第三杠杆臂负责将所述耦接传动装置的力在运行中无张紧地传递到所述制动增力器活塞上。

按照所述电动机械的制动力放大器的一种优选的设计方案，所述第二杠杆臂可以借助于一旋转轴铰接地与所述制动增力器活塞耦接，并且所述第二杠杆臂从所述旋转轴朝向所述第一杠杆臂的长度长于所述第二杠杆臂从所述旋转轴朝向所述第三杠杆臂的长度。在该布置方式的情况下，可以通过所述耦接传动装置的杠杆臂的长度的尺寸设计来调节所述非线性的支持力的特性以及最大可能的支持力。

按照所述电动机械的制动力放大器的一种优选的设计方案，所述耦接传动装置可以具有一平衡杠杆臂，所述第二杠杆臂可以经由所述平衡杠杆臂与所述制动增力器活塞相耦接，并且所述第二杠杆臂的一个纵向端部可以铰接地与所述车辆相耦接。该布置方式代表了一种用于将所述制动增力器活塞无张紧地连接到所述耦接传动装置上的替换方式，在该替换方式的情况下，可以在运行中竖直地平衡所述制动增力器活塞的运动。在此，所述平衡杠杆臂的一个纵向端部铰接地与所述制动增力器活塞相耦接，而其另一个纵向端部与所述第二杠杆臂在一预设的位置处沿着所述第二杠杆臂的纵向方向铰接地耦接。

按照所述电动机械的制动力放大器的一种优选的设计方案，所述调节器件可以在共同的接触区域中完全包围所述螺杆。为此，所述调节器件可以以螺母或具有内螺纹的套筒的方式与所述螺杆的螺纹配合地构造。

按照所述电动机械的制动力放大器的一种优选的设计方案，所述第二杠杆臂的长度与所述第一杠杆臂的长度的比值可以为至少2.5。所述两个杠杆臂的长度的比值除了确定最大可能的支持力之外，也可以确定在所述调节器件在运行中的不同的状态期间所述支持力的演变过程（Verlauf），其中，特别有利地力求一种非线性的演变过程。对此可替换的是，所述比值也可以小于2.5且大于1.5，这特别是在具有较小的马达功率的车辆的情况下是足够的，因为在这种情况下为了进行制动，需要所述制动力放大器的相应较小的支持力。

按照所述电动机械的制动力放大器的一种优选的设计方案，所述制动踏板可以经由一其它的耦接传动装置与所述制动增力器活塞相耦接。这样，特别是所述制动增力器活塞可以刚性地与所述其它的耦接传动装置的杠杆臂相耦接。此外，所述杠杆臂与所述制动增力器活塞的对称轴线是同轴的。对此可替换的是，所述制动增力器活塞也可以铰接地与所述其它的耦接传动装置的杠杆臂相耦接。

附图简短说明

下面参照附图详细阐释本发明的优选的实施方式。其中:

图1 示出了所述电动机械的制动力放大器的示意图，

图2 示出了另一个所述电动机械的制动力放大器的示意图，其具有所述耦接传动装置到所述制动增力器活塞和所述车辆上的变型的连接方式，以及

图3 示出了所述制动踏板的路程s和所述制动力放大器的支持力F之间的所希望的非线性的关系。

具体实施方式的描述

图1示出了所述电动机械的（elektromechamisch）制动力放大器的示意图。下文中相同的附图标记表示相同的构件。

该制动力放大器包括一制动增力器活塞10，其将一用于制动所述车辆200（未示出）的支持力施加到一主制动缸100上。所述制动增力器活塞10的支持力在所述电动马达20与一调节器件50的相互作用的情况下得以产生，并且之后经由一耦接传动装置40传递到所述制动增力器活塞10上，所述耦接传动装置与所述调节器件50相互作用并且根据其状态的不同实现所述耦接传动装置40的可变的传动比。所述耦接传动装置40按照简单的杠杆臂原理进行工作，在该情况下，所述调节器件50施加到所述耦接传动装置40上的拉力与所述耦接传动装置40的杠杆臂的长度成正比地放大。

所述电动马达20布置在所述制动增力器活塞10的上方，其中，所述制动增力器活塞10的对称轴线和所述电动马达20的对称轴线位于一个共同的竖直平面中。所述电动马达20的从动轴由一螺杆30形成，它从所述电动马达20出发，基本上平行于所述制动增力器活塞10的对称轴线延伸。在所述螺杆30上存在一调节器件50，其以一套筒的形式构造，所述套筒具有与所述螺杆30的螺纹相配合的内螺纹。借此，所述调节器件50可以比如在其整个长度上完全包围所述螺杆30的外周面，或者完全包围这两个构件之间的共同的接触区域。所述调节器件50如此地布置在所述螺杆30上，使得其在所述螺杆30旋转的情况下沿着所述螺杆行驶。

所述耦接传动装置40包括一第一杠杆臂41、一第二杠杆臂42和一第三杠杆臂43，它们分别铰接地经由旋转轴相互耦接，其中，在两个杠杆臂连接的情况下分别仅允许一个旋转自由度。所述耦接传动装置40的杠杆臂41、42、43在此情况下基本上布置在一个竖直的平面中，并且它们的运动同样地在该平面上延伸。所述耦接传动装置40的第一杠杆臂41铰接地与所述调节器件50耦接。所述第二杠杆臂42经由一旋转轴60与所述制动增力器活塞10铰接地耦接，其中，所述旋转轴60在所述制动增力器活塞10的外周面的区域中布置在穿过其对称轴线的一水平平面中。布置在所述制动增力器活塞10的下方的所述第三杠杆臂43以其另一个纵向端部铰接地耦接在所述车辆200上的一支承位置处、比如车身处。

所述耦接传动装置40的所有的杠杆臂以及旋转轴分别布置在所述制动增力器活塞10和所述调节器件50的每一侧，从而使在所述制动增力器活塞10的每一侧上的所导入的力得以平衡，且因此不将力矩施加到所述制动增力器活塞上或施加到所述调节器件50上。

如果不需要放大，则所述调节器件50位于其起始位置A中，所述起始位置在所述螺杆30的纵轴线上最接近所述电动马达20。如果在所述电动机械的制动力放大器的运行中需要一支持力，则将所述电动马达20激活，由此使所述调节器件50从其起始位置A远离所述电动马达20地朝向另一个位置B的方向运动，其中，所述调节器件50仅实施一种沿着所述螺杆30的纵轴线的平移运动。在所述调节器件50运动期间，经由其与所述耦接传动装置40的耦接，将一力导入所述耦接传动装置中，该力之后根据所述耦接传动装置40的杠杆臂41、42、43的状态的不同被不同程度地放大，并且又从所述耦接传动装置传递到所述制动增力器活塞10上。

当所述调节器件50位于端部位置C处时，在此情况下所述调节器件50距离所述电动马达20最远，那么所述耦接传动装置40将所述电动机械的制动力放大器的最大可能的支持力施加到所述制动增力器活塞10上。因此，在运行中，所述调节器件50沿着所述螺杆50的纵轴线在所述两个可能的极限位置A和C以内实施一种轴向的平移运动，其中，所述耦接传动装置40的传动比是可变地改变的。

制动踏板80经由一其它的耦接传动装置70与所述制动增力器活塞10耦接，其中，所述其它的耦接传动装置70的杠杆臂刚性地与所述制动增力器活塞10耦接。此外，所述杠杆臂与所述制动增力器活塞10的对称轴线同轴地布置。

图2示出了另一个所述电动机械的制动力放大器的示意图，其具有所述耦接传动装置40到所述制动增力器活塞10和所述车辆200（未示出）上的、变型的连接方式。电动马达20、螺杆30、调节器件50、制动增力器活塞10和所述其它的耦接传动装置70的布置方式与图1的电动机械的制动力放大器相同，因此下面仅介绍在所述耦接传动装置40的构造方面以及其在所述制动增力器活塞10上的耦接方面的不同之处。

所述耦接传动装置40包括一第一杠杆臂41、一第二杠杆臂42以及一平衡杠杆臂44。所述第一杠杆臂41铰接地与所述调节器件50耦接，而所述第一杠杆臂41的另一个纵向端部与所述第二杠杆臂42铰接地耦接。所述第二杠杆臂42的另一个纵向端部在一支承位置处经由一旋转轴47与所述车辆200铰接地耦接，其中，所述支承位置位于所述制动增力器活塞10的下方。

所述平衡杠杆臂44经由一旋转轴45铰接地与所述制动增力器活塞10的外周面相耦接，其中，所述旋转轴45在一穿过所述制动增力器活塞10的对称轴线的水平平面上布置在所述制动增力器活塞10的端部段的区域中。所述平衡杠杆臂44的所述另一个纵向端部经由一其它的旋转轴46与所述第二杠杆臂42铰接地耦接，其中，所述其它的旋转轴46将所述第二杠杆臂42的整个长度不对称地划分开，并且基本上位于如所述旋转轴45一样的竖直位置中。所述平衡杠杆臂44的长度大致与所述第一杠杆臂41的长度一致。如果在运行中所述调节器件50从所述起始位置A朝向位置B或C中的一个位置运动，则所述平衡杠杆臂44负责使所述耦接传动装置40将所述支持力无张力地导入到所述制动增力器活塞10中，其中，所述平衡杠杆臂在运行中实施在竖直方向上的极小的运动。

所述耦接传动装置40同样对称地布置在所述制动增力器活塞10和所述调节器件50的两侧，从而所述杠杆臂41、42、44分别布置在所述制动增力器活塞10的两侧。

图3示出了在所述制动踏板的路程s和所述制动力放大器的支持力F之间的所希望的非线性的关系。

由于所述杠杆臂效应，所述制动力放大器的支持力F和所述制动踏板的路程s相互是非线性的，这对于所述制动力放大器的工作方式是有利的。这样，应该在仅轻微地操作所述制动踏板的情况下，将制动力放大器的较小的支持力施加到所述主制动缸上，而在所述制动踏板的较强的操作的情况下，需要所述制动力放大器的特别大的支持力，用以尽可能快速地制动所述车辆。对于具有根据图3的支持力F的特性的、电动机械的制动力放大器的一种尽可能简单的构造方式而言，这可以通过所述电动机械的制动力放大器的杠杆臂和所述耦接传动装置的旋转轴的前述的布置方式以类似的方式和方法来实现。

图3的非线性的关系也定性地（qualitativ）对于作用到所述主制动缸上的总力有效，该总力由所述制动踏板力和所述制动力放大器的支持力组合而成。

Claims (7)

1.电动机械的制动力放大器，具有能够调节的非线性的支持力，所述电动机械的制动力放大器包括：

- 制动增力器活塞（10），

- 螺杆（30），

- 能够平移地行驶的调节器件（50），以及

- 非线性的耦接传动装置（40），用于耦接所述制动增力器活塞（10）与所述调节器件（50），以便将可变的力施加到所述制动增力器活塞（10）上，

其中所述耦接传动装置（40）具有至少一个第一杠杆臂（41）和至少一个第二杠杆臂（42），

其中所述耦接传动装置（40）的第一杠杆臂（41）铰接地与所述调节器件（50）并与所述第二杠杆臂（42）相耦接，

其中所述第二杠杆臂（42）经由一旋转轴（60）与所述制动增力器活塞（10）铰接地耦接，并且其中所述螺杆的旋转轴线和所述制动增力器活塞的对称轴线位于一个共同的竖直平面上，

其中，所述旋转轴（60）在所述制动增力器活塞（10）的外周面的区域中布置在穿过所述制动增力器活塞的对称轴线的一水平平面中。

2.根据权利要求1所述的电动机械的制动力放大器，还包括：

- 电动马达（20），用于驱动所述螺杆（30），其中，所述螺杆与所述调节器件（50）耦接，用以通过驱动所述螺杆使所述调节器件（50）沿着所述螺杆的纵轴线行驶。

3.根据权利要求1所述的电动机械的制动力放大器，其中，所述耦接传动装置（40）的第一和第二杠杆臂（41、42）分别对称地布置在所述调节器件（50）和所述制动增力器活塞（10）的相对置的侧面上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动机械的制动力放大器，其中，所述耦接传动装置（40）具有一第三杠杆臂（43），所述第二杠杆臂（42）与所述第三杠杆臂（43）铰接地相耦接，并且所述第三杠杆臂（43）铰接地与车辆相耦接。

5.根据权利要求4所述的电动机械的制动力放大器，其中，所述第二杠杆臂（42）借助于一旋转轴（60）铰接地与所述制动增力器活塞（10）相耦接，并且所述第二杠杆臂（42）从所述旋转轴（60）朝向所述第一杠杆臂（41）的长度长于所述第二杠杆臂（42）从所述旋转轴（60）朝向所述第三杠杆臂（43）的长度。

6.根据权利要求4所述的电动机械的制动力放大器，其中，所述耦接传动装置（40）具有一平衡杠杆臂（44），所述第二杠杆臂（42）经由所述平衡杠杆臂（44）与所述制动增力器活塞（10）相耦接，并且所述第二杠杆臂（42）的一纵向端部铰接地与所述车辆相耦接。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的电动机械的制动力放大器，其中，所述第二杠杆臂（42）的长度与所述第一杠杆臂（41）的长度的比值为至少2.5。