CN103249619B - 制动辅助设备以及包括该制动辅助设备的机动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车用的制动辅助设备，其包括伺服电动机（1）：所述伺服电动机（1）包括柱状活塞（12）、活动系统（8）和用于调整所述活动系统（8）相对于所述柱状活塞（12）的位置的装置；所述伺服电动机（1）由控制杆（15）来致动，所述控制杆（15）包括用于顶在所述柱状活塞（12）上的第一端部（14）和用于接收用于被所述车辆驾驶员移动的制动踏板施加的力的第二端部（22）；所述伺服电动机（1）包括布置在所述柱状活塞（12）和所述活动系统（8）之间的接触空间中的触头，以及压缩在所述柱状活塞（12）和所述活动系统（8）之间的弹簧（31）；所述伺服电动机（1）包括用于使所述柱状活塞（12）在所述接触空间中根据驾驶模式来移动的装置，所述设备的特征在于，所述弹簧（31）的刚度足够高，使得在激烈驾驶模式下只有在启动力比平静驾驶模式下的启动力明显更大的情况下才会引起制动开始。

Description

制动辅助设备以及包括该制动辅助设备的机动车

技术领域

本发明涉及机动车的制动辅助设备。更具体地，本发明涉及机动车用的制动辅助伺服电动机。

背景技术

在现有技术中，制动辅助设备包括伺服电动机，该伺服电动机包括螺丝螺母组合，该组合将构成电动机转子的螺母的旋转运动转变为朝主气缸方向移动活动系统的螺丝的平移运动。伺服电动机由被制动踏板移动的控制杆来致动。力传感器测量会由驾驶员通过制动踏板施加在控制杆上的力。

主气缸中的压力随着所谓制动力的施加在制动踏板上的力而变化。

最初，制动力用于克服处于休憩位置的柱状活塞的回复弹簧的预应力。当伺服电动机持续静止时，主气缸中的压力保持恒定。当制动力增大的时候，柱状活塞的回复弹簧的预应力被克服，伺服电动机被激活。然而，当伺服电动机处于其休憩位置时，在柱状活塞自己或设有触头的柱状活塞和活动系统之间存在轴向空隙。因此，伺服电动机的激活在恒定力下造成主气缸中压力突变。因此可以理解，主气缸中压力突变越大，驾驶员就越感觉到制动踏板上的动作是有效的。

施加在控制杆上的行程信息被传递给控制单元，该控制单元基于该信息来产生给电动机的控制指令，以与施加在控制杆上的力相对应地移动活动系统。

已知的设备因此允许通过根据驾驶员驾驶模式改变柱状活塞相对于活动系统的差别行程来实施轴向空隙的调节。

实际上，存在多种类型的驾驶员。实际上，某些驾驶员的驾驶行为相当激进，我们称之为运动型驾驶模式，而其他驾驶员的驾驶行为则相当温和，我们称之为舒适型驾驶模式。然而，对于如在现有技术中描述的设备，不能够相对于偏好舒适型驾驶模式的驾驶员区分偏好运动型驾驶模式的驾驶员施加在制动踏板上的制动力。该缺陷的不便之处在于，偏好舒适型驾驶模式的驾驶员必须在制动踏板上施加与偏好运动型驾驶模式的驾驶员相近的力来开始制动车辆，而偏好运动型驾驶模式的驾驶员同样也必须在制动踏板上施加与偏好舒适型驾驶模式的驾驶员相近的力来开始制动车辆。

发明内容

本发明的目的因此在于解决现有技术的所述缺陷。为此，本发明提出用于根据相对于车辆特征（allure）预先选择或确定的驾驶员驾驶模式来调节启动力（effortd’attaque）数值的装置。在常规或电动的制动助力器（amplificateurdefreinage）中，驾驶员首先在踏板上感觉到的是启动力。踏板上的力增大，而没有制动，直到增大至对应于所谓的制动突变阶段的数值。在突变阶段开始时，制动助力器启动。该启动使助力器的柱塞通过触头与助力器的反作用盘接触。然后，通过踏板非常小的额外移动，制动助力器造成主气缸的推杆的移动，该移动造成主气缸制动。该制动力突变通过助力器柱塞位置和主气缸推杆之间的间隙缩小来实现。在该阶段，驾驶员感觉到的力因此仅仅是压缩用于将柱塞与推杆分开的回复弹簧所必需的力。因此，借助于本发明，对于偏好舒适型驾驶模式的驾驶员，可以限定特定的启动力数值，而对于偏好运动型驾驶模式的驾驶员，可以限定不同的启动力数值。此外，对于配有符合本发明的设备的车辆，启动力的数值可以在相同的制动阶段期间动态地变化，从而允许驾驶员在制动踏板处有更好的感觉。特别地，改善了在启动（英语为“jumpin”）阶段的滞后。

因此，本发明的主题在于一种机动车用的制动辅助设备，该设备包括伺服电动机：该伺服电动机包括柱状活塞、活动系统和用于调整该活动系统相对于该柱状活塞的位置的装置；

该伺服电动机由控制杆致动，该控制杆包括用于顶在柱状活塞上的第一端部和用于接收用于被车辆驾驶员移动的制动踏板施加的力的第二端部；

该伺服电动机包括布置在柱状活塞和活动系统之间的接触空间中的触头，以及压缩在柱状活塞和活动系统之间的弹簧；

该伺服电动机包括用于使柱状活塞在接触空间中根据驾驶模式移动的装置，

所述制动辅助设备的特征在于，弹簧具有足够大的刚度，以使得在激烈驾驶模式下只有在启动力比平静驾驶模式下的启动力明显更大的情况下才会引起制动开始。

本发明还包括以下特征中的任意一个：

根据从激烈的制动模式转变到平静的制动模式，所述显著差别至少为多50%；

压缩的弹簧承受由螺丝螺母组合施加的预应力，其中所述螺丝螺母组合将构成电动机转子的螺母的旋转运动转变为螺丝的平移运动，所述螺丝移动所述活动系统并且所述弹簧抵抗所述柱状活塞与所述活动系统的接近；

行程传感器布置在弹簧的纵向端部上；

在平静模式下，制动开始实现时的启动力比激烈模式下更小，但助力更大；

弹簧的刚度大于或等于30N/mm，或包括在11至22N/mm之间；

用于使触头在接触空间中根据驾驶模式来移动的装置包括弹簧预应力变化装置和控制单元，该控制单元包括微处理器，该微处理器能够执行用于根据通过数据存储器进行的驾驶模式选择来确定要施加在弹簧上的预应力的程序；

用于检测柱状活塞相对于活动系统的位移的装置；

触头是浮动的；

控制单元包括用于延迟活动系统回复到平衡位置或放开制动踏板的程序。

本发明的主题还在于一种机动车，该机动车包括由制动踏板致动的主气缸、布置在主气缸和控制杆之间的制动辅助伺服电动机、伺服电动机的控制单元、以及与主气缸以液压的方式连接的制动器，其特征在于，该机动车包括符合上述特征中任一个的辅助设备。

附图说明

阅读以下说明及附图，本发明将变得显而易见。给出的这些附图仅是示例性的而非意图限制本发明。在这些附图中：

图1a和图1b示出了符合本发明的设备的示意图和符合本发明的活动系统的细节图；

图2a、图2b、图2c、图3a、图3b、图3c、图4a、图4b和图4c示出了因配置有符合本发明的设备的车辆的驾驶员驾驶模式而异的、柱状活塞相对于活动系统的位置的示意图；

图2c、图3c、图4c示出了取决于在输入处施加在符合本发明的设备的控制杆上的力的、主气缸输出处的压力的示意图。

在附图中相同的元件保持相同的标识。

具体实施方式

图1示出了符合本发明的制动辅助伺服电动机1，该伺服电动机在内部包括构成电动机3的定子的主体2和转子4。伺服电动机的壳体固定在用于将电动机厢与机动车驾驶舱隔开的挡板5上。

转子4被配置为形成螺丝螺母组合的螺母，并围绕轴线X旋转。转子4包括线圈6，并能够在其旋转时驱动由环形圈7形成的螺丝平移。

伺服电动机1还包括轴线为X的固定地安装在圈7内部的活动系统8。活动系统8包括接近圈7的第一端部9和远离所述圈7的第二端部10。活动系统8被纵向通道11穿过，柱状活塞12在该纵向通道中滑动。

柱状活塞12在第一后端部13处接收控制杆15的第一前端部14，并能够通过第二前端部16与触头18的第一后端部17接触。触头18能够通过第二前端部19与反作用盘21的第一表面20接触。该反作用盘21由可弹性变形但不可压缩的材料（例如：弹性体）制成。

控制杆15包括与制动踏板（未示出）连接的第二纵向后端部22。该制动踏板可以被配有符合本发明的制动辅助设备的机动车的驾驶员移动。

反作用盘21被布置在活动系统8的前表面24中实施的槽座23中，以通过表面20的周边顶在活动系统8上。反作用盘21的第二表面25顶在推杆27的第一后端部26上。该推杆27用于传递伺服电动机1的力，该力为驾驶员施加在制动踏板上的力的增（例如仿射）函数。来自于推杆27的力通过第二前端部30被传递给主气缸29的活塞28。

在伺服电动机1处于休憩位置上时，在触头18和反作用盘21的表面20的中央部分之间设置有轴向空隙。该空隙允许固定伺服电动机1的压力突变高度。此外，可以通过伺服电动机的电动机控制程序来改变该突变。

在本发明中，“休憩位置”指的是伺服电动机1的不工作位置，即制动踏板没有受到驾驶员的力的位置。

伺服电动机1还包括弹性装置31，该弹性装置在本发明的一个优选示例中为圆柱形的回复弹簧。该回复弹簧31在活动系统8和柱状活塞12之间受到预应力。术语“预应力”对应于柱状活塞12和活动系统8施加在弹簧31上的初始张力。因此，弹簧31抵抗柱状活塞12相对于活动系统8的接近。

图1b为符合本发明的活动系统8的细节图。该图示出了活动系统8由两个相对于轴线X同心的气缸32、33构成，其中所谓外部气缸的第一气缸32形成活动系统8的主体。该气缸32的内直径足以让整个柱状活塞12穿过。所谓内部气缸的第二气缸33的内直径足以允许柱状活塞12的头部34通过。在本发明中，“柱状活塞12的头部34”指的是柱状活塞12的能够插入到活动系统8的气缸33中的部分。活动系统12的内部气缸33和外部气缸32通过与两个气缸32、33同心的圆形环35相互固定。限定在气缸32、33之间的空间形成用于接收弹簧31的槽座。气缸33在其内表面上包括圆形环36。该环36包括能够让触头18的尾部37穿过的中央开孔。触头18可以在反作用盘21和构成触头18行程末端止动件的环36之间移动。

在本发明中，设置了活动系统8和柱状活塞12的位移检测装置38。该检测允许通过控制单元40控制电动机3的致动，以使活动系统8相对于柱状活塞12移动。

伺服电动机1还包括布置在弹簧31的纵向端部上的力传感器39。该力传感器39能够例如在休憩时检测弹簧31施加在活动系统8上的力的数值。力传感器39测量的力的数值被传递给控制单元40，以用作参考数值Vref。

在本发明中，螺丝螺母组合的螺丝螺距是可逆的，换句话说，螺丝螺距允许螺丝只在包含在主气缸29中的压力和伺服电动机的回复弹簧（未示出）的作用下回到休憩位置。因此，不需要使得转子4在与使圈7和活动系统8朝主气缸29方向移动的旋转方向相反的旋转方向上转动。因此，活动系统8可以回到休憩位置而不需要激活电动机3。

在本发明中，由活动系统8和圈7构成的整体被配置为使得在电动机3或控制单元4发生故障的情况下，驾驶员可以施加制动力，该制动力被传递给主气缸29而不会遇到由螺丝螺母组合中的一个部件构成的障碍。

控制单元40包括通过通信总线44与微处理器43连接的程序存储器41和数据存储器42。控制单元40通过另一通信总线45与伺服电动机的各个部件连接。这两条通信总线通过输入/输出界面46相互连接。在一个实施例中，车辆配有外部选择器47，该外部选择器允许选择驾驶员的驾驶模式，即激烈模式MR或平静模式MC。在另一个实施例中，控制单元本身根据在预先确定的先前和/或类似制动类型期间的车辆速度来确定车辆的驾驶模式。控制单元40进行的动作由微处理器43安排。作为存储在程序存储器41中的指令代码的响应，微处理器产生用于符合本发明的伺服电动机1各个部件的指令。“部件”指的是电动机3，以及与伺服电动机1关联的所有传感器38、39。

现在针对车辆驾驶员对制动踏板施加力的情况，来说明符合本发明的伺服电动机的工作。

在第一阶段中，驾驶员希望对车辆制动踏板施加力。该驾驶员首先在踏板上施加力，该力然后被控制杆15传递给柱状活塞12，然后传递给触头18。在该第一阶段期间，主气缸29中没有出现任何压力。

在第二阶段中，控制杆15上的力等于弹簧31的荷载，行程传感器因此检测到控制杆15和推杆相对于参考数值Vref的相对位置变化。关于该相对位置变化的信息被传递给控制单元40。控制单元40然后执行指令，以控制电动机3，以借助于螺丝螺母组合使活动系统8移动，从而使得活动系统8和柱状活塞12相对于彼此处于其所谓平衡位置的休憩位置。该第二阶段在触头18与反作用盘21接触时结束。

在第三阶段中，与反作用盘接触的触头18的推力造成在伺服电动机1输出处与施加在制动踏板上的输入力成比例的压力。

在第四阶段中，圈7达到其相对于转子4的最大轴向位置。在该情况下，活动系统8不能再前进，只有驾驶员在控制杆15处提供的额外的力才可以被传递给主气缸29。

在最后的第五阶段中，驾驶员部分或完全放开制动踏板。在该情况下，控制杆15因此被向后推到其休憩位置。弹簧31则相对于其休憩位置放松。行程传感器39检测到推杆和控制杆相对于参考数值Vref的相对位置变化。控制单元40分析该相对位置数值，确定该数值小于参考数值Vref，推断出这是伺服电动机1回到休憩位置或制动减小位置的阶段，并允许活动系统8回撤，以使得活动系统可以重新处于其相对于柱状活塞12的平衡位置。由于螺丝螺距是可逆的，因此主气缸中的压力和回复弹簧足以将圈7和活动系统8重新向后推到其休憩位置。电动机3因此施加抵抗活动系统回撤的力矩，以维持制动。

控制单元40允许压力突变数值根据驾驶员驾驶模式的选择而进行动态调节48。实际上，根据车辆速度或驾驶员进行的预先选择，控制单元40在预先确定的时间段内确定（49）驾驶员的驾驶模式。当驾驶员具有平静或舒适类型的驾驶模式时（图2a），控制单元40执行指令，以控制转子4在活动系统8向主气缸29的方向移动的方向上转动。当驾驶员具有激烈或运动类型驾驶模式（图2b），控制单元40执行指令，以控制转子4在活动系统8向控制杆15的方向移动的方向上转动。存在于反作用盘21和触头18之间和或存在于触头18和柱状活塞12之间的残余轴向空隙被控制单元40根据活动系统8和柱状活塞12的位移检测装置38测量的数值调节。图2c为根据车辆驾驶员的（激烈或平静的）驾驶模式动态地调节压力突变数值Vsaut的程序48的示意图。该示意图示出了主气缸29输出处的压力随驾驶员施加在控制杆15上的力而变化。在该示意图中，可以理解，控制单元40控制活动系统并因此控制触头18相对于柱状活塞12的位置，以根据驾驶模式确定存在于触头18和反作用盘21之间的残余轴向空隙的数值。该残余轴向空隙数值的调节允许根据驾驶员的驾驶模式动态地调节压力突变高度Vsautr、Vsautc。因此，对于相同的施加在制动踏板上的力，具有平静类型驾驶模式（曲线48a）的驾驶员在主气缸29输出处获得的压力突变数值Vsautc比具有激烈类型驾驶模式（曲线48b）的驾驶员的压力突变数值Vsautr更大。

控制单元40还允许根据车辆驾驶模式动态地调节启动力数值。换句话说，根据在预先确定的时间内的预先选择或车辆速度，控制单元40改变（50）必须施加在制动踏板上以在主气缸29输出处开始实现压力的输入力。为此，本发明主张通过从驾驶员开始在制动踏板上施加力起就改变柱状活塞相对于活动系统的差别行程过来调节弹簧31的预应力。

在现有技术中，所用的回复弹簧31具有很小的刚度。该刚度大约为3N/mm。在由于调节问题造成的触头相对于活动系统发生行程变化的情况下，现有技术导致突变阶段力的变化很小。

本发明在于用具有如下特性的弹簧31来替换现有技术中以前使用的弹簧31：刚度足够高，使得对于激烈驾驶模式只有在启动力比平静驾驶模式下的启动力明显更大的时候才会引起制动开始。根据从激烈制动模式（图3b）转变到平静制动模式（图3a），弹簧的刚度使得所述显著差别是至少多50%。通过使用符合本发明的弹簧31，在平静驾驶模式下，引起制动开始的启动力相对于激烈驾驶模式更小，但助力更大。在本发明中，弹簧31的刚度有利地大于或等于30N/mm。

为此，本发明包括用于根据驾驶模式使触头18在反作用盘21和柱状活塞12之间形成的接触空间中移动的移动装置。这些移动装置包括弹簧31预应力变化装置和控制单元40。控制单元40执行用于根据通过数据存储器42来选择的驾驶模式确定要施加在弹簧上的预应力的程序。图3c为根据车辆驾驶模式动态调节启动力的程序的示意图50。该调节通过根据驾驶模式来确定要施加在弹簧31上的预应力来实现。

由此，由于弹簧的刚度高，因此一旦反作用盘和触头元件之间的空隙根据驾驶员的驾驶模式增大或减小，这就意味着启动力成比例地显著变化。由此，通过使用符合本发明的弹簧，可以使过度辅助时期（换句话说，存在有效制动阶段的时期）与制动踏板处的启动力关联。与图3a关联的曲线50a示出了，达到启动力时施加在制动踏板上的力小于和图3b关联的曲线50b的一半。

由于使用具有高刚度的弹簧，本发明还允许在驾驶员施加在制动踏板上的力循环变化时限定滞后周期（图4c）。实际上，弹簧31的刚度产生了力的更大的变化。换句话说，当伺服电动机1处于制动辅助阶段中（图4a）并且驾驶员部分地放开制动踏板时（图4b），控制单元40在活动系统8在其平衡位置相对于柱状活塞12的位移上产生延迟。由于其刚度，弹簧31因此略微放松，造成施加在输入处的力减小，并由此产生滞后周期。本发明由此允许在突变阶段期间在制动踏板处具有更好的感觉。

Claims (11)

1.一种机动车用的制动辅助设备，包括伺服电动机（1）：

所述伺服电动机（1）包括柱状活塞（12）、活动系统（8）和用于调整所述活动系统（8）相对于所述柱状活塞（12）的位置的装置；

所述伺服电动机（1）由控制杆（15）来致动，所述控制杆（15）包括用于顶在所述柱状活塞（12）上的第一端部（14）和用于接收由制动踏板施加的力的第二端部（22），其中所述制动踏板用于被所述机动车的驾驶员移动；

所述伺服电动机（1）包括布置在所述柱状活塞（12）和所述活动系统（8）之间的接触空间中的触头和压缩在所述柱状活塞（12）和所述活动系统（8）之间的弹簧（31）；

所述伺服电动机（1）包括用于根据驾驶模式使所述触头在所述接触空间中移动的装置，

所述制动辅助设备的特征在于，

所述弹簧（31）的刚度足够高，使得在激烈驾驶模式下只有在启动力比平静驾驶模式下的启动力明显更大的情况下才会引起制动开始，

所述用于根据驾驶模式使所述触头在所述接触空间中移动的装置包括弹簧预应力变化装置和控制单元，所述控制单元包括微处理器，所述微处理器能够执行用于根据通过数据存储器进行的驾驶模式选择来确定要施加在所述弹簧上的预应力的程序。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述弹簧的刚度包括在11和22N/mm之间。

3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，根据从激烈制动模式转变到平静制动模式，启动力的显著差别至少为多50%。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，压缩的所述弹簧承受由螺丝螺母组合施加的预应力，其中所述螺丝螺母组合将构成电动机（3）转子（4）的螺母的旋转运动转变为螺丝（7）的平移运动，所述螺丝（7）移动所述活动系统（8）并且所述弹簧（31）抵抗所述柱状活塞（12）与所述活动系统（8）的接近。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，该设备包括布置在所述弹簧（31）纵向端部上的力传感器。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，在平静驾驶模式下，制动开始实现时的启动力比激烈驾驶模式下更小，但助力更大。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述弹簧（31）的刚度大于或等于30N/mm。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于检测所述柱状活塞（12）相对于所述活动系统（8）的位移的装置。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述触头是浮动的。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述控制单元包括用于延迟所述活动系统回到平衡位置或放开所述制动踏板的程序。

11.一种机动车，包括由制动踏板致动的主气缸、布置在所述主气缸和控制杆之间的制动辅助伺服电动机、所述伺服电动机的控制单元、以及以液压的方式与所述主气缸连接的制动器，其特征在于，所述机动车包括如权利要求1至10中任一项所述的辅助设备。