CN103764463A - 用于液压的车辆制动设备的主制动缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于可再生制动的混合动力车辆的主制动缸（1）。本发明提出了浮动的第二活塞（10），该第二活塞在推杆活塞（3）关于第二活塞（10）相对移动了预先给出的间距（20）之后随之运动，由此增加了总活塞面积并且降低了压力产生。

Description

用于液压的车辆制动设备的主制动缸

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的用于液压的车辆制动设备的主制动缸。

背景技术

公开文件DE 102 33 838 A1公开了一种用于电液的车辆制动设备的主制动缸、也就是一种外力制动设备，其中制动压力不借助主制动缸产生而是借助由电动机驱动的液压泵产生。主制动缸用作借助外部能量有待产生的制动压力的额定值发出器（Sollwertgeber），其在制动压力借助液压泵产生时通过闭合分离阀而与车辆制动设备液压分离。仅在液压泵失灵时所公开的主制动缸保持与车辆制动设备液压连接并且产生制动压力。

所公开的主制动缸具有第一活塞，该第一活塞为了产生压力能够借助肌力在主制动缸中移动。第二活塞是管状的，其包围第一活塞并且在第一活塞的预先给出的移动行程之后通过连动装置随着第一活塞一起运动。此外，所公开的主制动缸具有液压蓄能器作为踏板行程模拟器，该液压蓄能器与主制动缸连通并且在所述主制动缸中第一活塞以及必要时第二活塞在主制动缸通过闭合分离阀与车辆制动设备液压分离时挤出制动液。

因为第一活塞每个活塞行程仅从主制动缸中挤出比两个活塞共同挤出的更少的制动液，所以更小的液压蓄能器就足以作为踏板行程模拟器。当液压泵失灵时，在经过第二活塞开始随着第一活塞一起运动的预先给出的活塞行程之后，提供了两个活塞的活塞面以供使用，从而在液压泵失灵时从主制动缸中挤出足够的制动液体积用来操纵液压的车辆制动设备。

发明内容

按本发明的具有权利要求1所述特征的主制动缸具有可在主制动缸中移动的第一活塞以及第二活塞。驱动、也就是借助肌力移动第一活塞，第二活塞在第一活塞沿着操纵方向关于第二活塞移动了预先给出的移动行程时通过连动装置随着第一活塞一起运动。两个活塞的操纵方向是主制动缸中的移动方向，通过该操纵方向将制动液从主制动缸中挤到所连接的液压的车辆制动设备中并且产生制动压力。

两个活塞对相同的制动回路进行加载并且由第一活塞所产生的压力对第二活塞进行加载。第二活塞不允许与已公开的双回路主制动缸的在第二制动回路中产生压力的浮动活塞或次活塞互换。按本发明的主制动缸能够构造成双回路主制动缸或者多回路主制动缸并且除了第一活塞以及第二活塞之外理论上还能够具有多个浮动活塞或者次活塞。

按本发明的主制动缸的第二活塞能够反向于操纵方向越过其初始位置在主制动缸中移动。该初始位置是第二活塞在主制动缸未被操纵并且没有压力时所占据的位置。支撑弹簧支撑第二活塞抵抗反向于操纵方向越过初始位置的移动。

为了操纵主制动缸以及制动操纵，第一活塞通过肌力沿着操纵方向在主制动缸中移动。该第一活塞将制动液挤到所连接的液压的车辆制动设备中并且产生制动压力。由第一活塞所产生的压力对第二活塞进行加载。由此，第二活塞从其初始位置反向于操纵方向运动。由此张紧的支撑弹簧支撑该第二活塞抵抗所述移动。

本发明的优点是第二活塞缓冲了压力变化，如例如在滑行调节的液压的车辆制动设备中在滑行调节期间由于通常构造成活塞泵的回输泵的脉冲式的输送以及由于用于单个车轮的车轮制动压力调节的磁阀的切换所产生的压力变化。这种滑行调节期间的压力变化能够作为制动踏板上的振动被明显地感觉到并且通过按本发明的第二活塞得到缓冲。

本发明的第二优点是保护液压的车辆制动设备抵抗超压，其中以“超压”表示超过车辆制动设备的最大设计压力并且会损坏车辆制动设备的压力。通过在第一活塞关于第二活塞沿着操纵方向移动了预先给出的移动行程之后第二活塞连同第一活塞的随动使得所述两个活塞的活塞面都有效，也就是说起作用的活塞面积增加了第二活塞的活塞面积，由此减小了借助确定的、施加到两个活塞上的肌力所产生的压力。在正确的设计方案中不会由于主制动缸的肌力操纵损坏液压的车辆制动设备。

在上下文中本发明的第三优点在于，在必要的制动压力限制的情况下不释放额外的体积，如在液压蓄能器或所谓的“旁通”阀的情况下。按本发明的主制动缸由此阻止了在压力限制的情况下会最大程度地操纵制动踏板。设定在制动踏板上的大的反作用力向驾驶员传递“直接的”并且绝对的（souver?n）制动感觉。

按本发明的主制动缸能够保护所连接的液压的车辆制动设备抵抗超压的其它情况是，滑行调节直接导致的全制动或者滑行调节期间至少一个车轮底部的附着力的冲击式增加、即所谓的负μ阶跃（negativer μ-Sprung）。在这两种情况下在主制动缸中产生高压，液压泵、即所谓的回输泵输送制动液抵抗所述高压。通过其反向于操纵方向的可移动性，第二活塞实现了将制动液至少暂时地容纳在主制动缸中，这缓冲了阶跃式的压力上升并且避免了压力峰值，这保护液压的车辆制动设备抵抗由超压引起的损坏。

按本发明的主制动缸设置用于肌力车辆制动设备、也就是用于借助肌力操纵车辆制动设备。优选按本发明的主制动缸不设置低压制动压力放大器、电机制动压力放大器、气动制动压力放大器或者类似的制动压力放大器。然而原则上不排除制动压力放大器，也就是说按本发明的主制动缸也能够用在辅助力车辆制动设备中。机械的传动装置也能够设有用于操纵主制动缸的可变的传动比。这种机械的传动装置例如能够具有杠杆传动装置和/或凸轮传动装置，其通过其造型和/或几何形状根据踏板行程并且由此根据第一活塞的移动行程改变制动踏板与主制动缸的第一活塞的传动比。以有意义的方式递减地选择这种机械的传动装置的力传动比，也就是使得力传动比随着踏板行程的增加而变小。

尤其按本发明的主制动缸设置用于混合动力车辆或电动车辆或通常用于再生制动的机动车。在再生制动中，一个或多个电机作为发电机运行，其制动力矩使车辆减速，在发电机运行中所产生的电流被储存并且用于车辆驱动。该电机通常是一个或多个电驱动马达，其为了进行制动如所述地那样作为发电机运行。借助车辆制动设备有待施加的制动力以发电机运行中电机的减速作用为尺度减小并且制动液体积也同样减少，该制动液体积为了产生制动力必须从主制动缸中被挤出。因为第二活塞在操纵按本发明的主制动缸时反向于操纵方向移动并且以这种方式容纳由第一制动活塞挤出的制动液体积的一部分，因此能够省去能够将制动液从主制动缸中挤入其中的作为踏板行程模拟器的液压蓄能器。

本发明的另一优点是，用相同的压力对两个活塞进行加载并且因此连动装置在两个活塞的平衡状态下起作用：当第一活塞关于第二活塞经过预先给出的移动行程时并且通过连动装置开始使第二活塞一起运动时，不会出现阶跃式的力增加。自该时刻起，虽然力增加更大，但由于除了第一活塞的活塞面之外第二活塞的活塞面也起作用，所以力不会带有阶跃地增加。

从属权利要求的主题是权利要求1中说明的本发明的有利的设计方案和改进方案。

附图说明

下面根据附图中所示的实施例详细阐述本发明。唯一的附图以部分示意并且简化的示图示出了按本发明的主制动缸的轴断面。

具体实施方式

该附图示出了在第一活塞3、也能够称作推杆活塞或主活塞与浮动活塞4、也称作次活塞之间的压力室2的区域中双回路主制动缸1的轴断面。在压力室2上能够连接没有示出的液压的双回路车辆制动设备的制动回路，用于所述这一制动回路的接头用附图标记5表示。车辆制动设备的同样没有示出的第二制动回路连接在主制动缸1的在附图中省去的没有示出的压力室上，该压力室由浮动活塞4加载。双回路主制动缸的浮动活塞4的工作原理已被公开并且因此在此不进行阐述。

主制动缸1设置用于没有制动力放大器的应用情况、即在肌力制动设备中，然而不排除具有制动力放大器的应用情况、即在辅助力制动设备中。

主制动缸1原则上能够用于任意的陆上运输工具、尤其机动车、例如传统的具有内燃机的机动车。然而也将主制动缸1设置用于具有将一个内燃机和一个或多个电动机组合的驱动装置的混合动力车辆或者用于电动车辆。普遍地将主制动缸1设置用于具有电机的机动车，该电机在制动时用作产生电流的发电机并且在此使车辆减速。所产生的电流被储存并且用于驱动机动车。所述电机通常是机动车的一个或多个电驱动马达。由于发电机运行中电机的减速效果，相应地减小了车辆制动设备的制动力，从而获得所希望的制动效果。

通过在主制动缸1中沿着操纵方向移动第一活塞3来操纵按本发明的主制动缸1，这在附图中为向左。通过所述沿操纵方向的移动，第一活塞3将制动液从压力室2通过接头5挤压到没有示出的车辆制动设备的所连接的制动回路中并且产生制动压力。压力室2中的压力对浮动活塞4的面对第一活塞3的背侧进行加载，使得浮动活塞4也沿着操纵方向在主制动缸1中移动并且在此将制动液从主制动缸1的面对浮动活塞4的没有示出的第二压力室中挤压到没有示出的车辆制动设备的所连接的第二制动回路中并且在那里同样产生制动压力。这已经被公开并且在此不进行详细阐述。第一活塞3通过复位弹簧6、在该实施例中通过螺旋压力弹簧支撑在浮动活塞4上。

第一活塞3以已知的方式通过肌力经由没有示出的制动踏板以及作用在推杆活塞3的活塞杆7上的踏板杆移动。制动踏板能够经由踏板杆直接作用在活塞杆7上或者经由没有示出的带有可变传动比的机械传动装置作用在活塞杆7上。所述带有可变传动比的机械传动装置例如是杠杆传动装置以及凸轮传动装置。所述传动比以及其变化取决于传动装置的几何形状，其能够通过传动装置的几何形状的选择来设定。力传动比在操纵开始时很大并且随着第一活塞3的移动的增加而减小。

面对第一活塞3的压力室2增大了其在第一活塞3与浮动活塞4之间带有环形阶梯8的直径。在用9表示的区段中，所述压力室2具有比第一活塞3更大的内直径。在所示的实施例中，压力室2的直径更大的区段9的横截面是第一活塞3的活塞面的两倍大小，该第一活塞的活塞面在该实施例中与浮动活塞4的活塞面一样大。所述直径比以及面积比不强制用于本发明。所述活塞面是活塞3、4的对压力产生有作用的表面。

主制动缸1具有另一个浮动活塞、在此称作第二活塞10。构造成浮动活塞的第二活塞10不允许与用于对第二制动回路进行加载的浮动活塞或次活塞4互换。第二活塞10配属于第一活塞、也就是主活塞或推杆活塞3。第二活塞10在第一活塞3与浮动活塞4之间布置在主制动缸1的压力室2中，该压力室由第一活塞3进行加载。第二活塞10具有管状的套环（Kragen）11以及在套环11的远离第一活塞3的端部处的法兰形式的孔盘12。该孔盘12也能够理解为真正的第二活塞10。由于管状的套环11，也能够将第二活塞10视作管状的。孔盘12位于压力室2的直径更大的区段9中并且在其外周上用环绕的密封件13进行密封。如果压力室2中存在压力，那么仅对第二活塞10的孔盘12的背对第一活塞3的前侧进行压力加载，而面对第一活塞3的背侧是没有压力的。孔盘12的背侧通过通道14与用于主制动缸1的没有示出的无压力的制动液容器的接头15连通。

第二活塞10的管状的套环11在主制动缸1中以与第一活塞3一样的直径进行引导并且在那里用环绕的密封件16进行密封。第二活塞10是浮动的，其不仅能够沿着操纵方向而且也能够沿着相反方向在主制动缸1中移动，更确切地说，第二活塞10也能够越过其示出的初始位置反向于操纵方向在主制动缸1中移动。初始位置是第二活塞10在主制动缸1没有被操纵时并且压力室2没有压力时所占据的示出的位置。第二活塞10以坚硬的支撑弹簧17支撑在主制动缸1中抵抗反向于操纵方向越过初始位置的移动。由于其大的弹簧刚度，在该实施例中将膜片弹簧组（Tellerfederpaket）作为支撑弹簧17用于支撑第二活塞10。然而不排除其它类型的弹簧作为支撑弹簧17。复位弹簧18，在该实施例中为螺旋压力弹簧反向于操纵方向对第二活塞10进行加载使其回到其初始位置中。复位弹簧18具有低的弹簧力。

第一及推杆活塞3具有形式为套装到第一活塞3上的具有L形的环横截面的环状物的连杆19，该连杆与第二活塞10的管状的套环11共同作用。在两个活塞3、10的初始位置中，连杆19与套环11的面对其的端部之间有间距。在第一活塞3关于第二活塞10沿着操纵方向移动了连杆19和套环11之间的间距那么多之后（该间距在此称作预先给出的移动行程20），第一活塞3沿着操纵方向与第二活塞10一起移动或者说运动。第二活塞10的连杆19以及管状的套环11也能够理解为连杆装置11、19。要指出，这里是第一活塞3关于第二活塞10的移动而不是第一活塞3在主制动缸1中绝对的移动，因为第二活塞10能够反向于操纵方向移动，由此缩短了第一活塞3沿着操纵方向在主制动缸1中的移动行程，在此之后第一活塞与第二活塞10一起移动。

如果为了操纵主制动缸1如所述那样将第一以及推杆活塞3沿着操纵方向、也就是附图中向左移动，那么其在压力室2中产生压力。该压力作用到第二活塞10的孔盘12的前侧上。压力室2中的压力使得第二活塞10克服支撑弹簧17的弹簧力从其初始位置反向于操纵方向移动。也就是容纳了由于第二活塞10反向于操纵方向的移动而从第一活塞3中挤出的制动液的一部分。这有利于机动车辆的制动，所述机动车辆通过作为发电机的电机的运行而减速，由此相应地降低了车辆制动设备的制动压力，从而实现所希望的减速。

在连接滑行调节的车辆制动设备的情况下的另一优点是，所述第一活塞3由于第二活塞10反向于操纵方向移动的可行性并且由此由于制动液容纳的可行性也能够当主制动缸1在滑行调节期间通过闭合没有示出的分离阀而与车辆制动设备液压分离时进行移动。因此，当滑行调节期间制动液体积接入主制动缸中时，主制动缸1不需要踏板行程模拟器，通过第二活塞10反向于操纵方向的可移动性能够使其体积变大的压力室2在这种情况下形成所谓的踏板行程模拟器。

如果在滑行调节期间车辆制动设备的用于回输制动液的没有示出的分离阀打开了，那么第二活塞10就缓冲压力波动，其用作缓冲器。这种压力波动由液压泵产生，该液压泵大多数构造成活塞泵并且在滑行调节期间由于其脉冲的输送比而用作回输泵。此外，通过打开以及闭合入口阀以及出口阀产生了具有很大梯度的压力变化，该压力变化配属于车轮制动并且用于在滑行调节期间用于单个轮子的车轮制动压力调制。该压力变化作用到主制动缸1上并且通过第一以及推杆活塞3返回到制动踏板上并且在那里能够感觉明显并且部分不舒服。由第二活塞10引起的缓冲降低了反作用并且尤其强烈减少了压力峰值。

由于第二活塞10，能够使用具有更小直径的第一活塞3，该第一活塞在给出踏板力时产生更高的制动压力，这就是为何能够使用没有制动压力放大器的主制动缸1。因为第一活塞3在关于第二活塞10经过预先给出的移动行程3之后使第二活塞10与其一起运动，所以主制动缸1在其被操纵时仍然挤出足够的制动液体积用来操纵所连接的车辆制动设备，即使在装备有车辆制动设备的车辆的电机不用作发电机并且车辆因此只需用车辆制动设备来减速的情况下。

第二活塞10保护连接到主制动缸1上的车辆制动设备的液压部件抵抗由超压引起的损坏。在此，超过车辆制动设备的最大设计压力很多而使得车辆制动设备的液压部件会受到压力损坏的液压压力称作超压。预先给出的第一以及第二活塞3、10之间的预先给出的移动行程20很短，使得由此挤出的制动液体积不足以产生超过最大设计压力的制动压力。如果在克服了第一以及第二活塞3、10之间预先给出的移动行程20之后使得第二活塞10与第一活塞3一起运动，那么为了产生压力两个活塞3、10的活塞面都是有效的，也就是说有效的活塞面在该实施例中与第一活塞3的活塞面两倍大小一样。相应地，所产生的制动压力在给定踏板力时更低。活塞面积选择得如此大，从而在假定最大可能的肌力的情况下，所产生的压力也不会超过所连接的车辆制动设备的最大设计压力。

通过第二活塞10的浮动布置，也就是其沿着以及逆着操纵方向的可移动性，在第一活塞3和第二活塞10之间始终存在平衡状态。第二活塞10在其前侧上借助第一活塞3所产生的压力进行加载。支撑弹簧17支撑该第二活塞抵抗该压力，所述压力与弹簧力是平衡的。由此，在沿着操纵方向移动第一活塞3时，当其连杆19碰到第二活塞10的套环11时不产生阶跃式的力上升，第二活塞10“平滑地”地连动。当第一活塞3的连杆19碰到第二活塞10的套环11时，仅改变用于移动第一以及推杆活塞3的肌力与通过该力所产生的压力之间的比例。当第二活塞10连同第一活塞3一起运动时，在给定力变化的情况下减小了压力上升。

Claims (5)

1.用于液压的车辆制动设备的主制动缸，具有第一活塞（3），所述第一活塞为了产生制动压力能够沿着操纵方向在所述主制动缸（1）中移动；具有第二活塞（10），所述第二活塞同样能够在所述主制动缸（1）中移动，其加载有与所述第一活塞（3）相同的压力并且对与所述第一活塞（3）相同的制动回路进行加载；具有连动装置（11、19），所述连动装置在所述第一活塞（3）关于所述第二活塞（10）沿着操纵方向进行预先给出的移动行程（20）之后使所述第二活塞（10）随着所述第一活塞（3）一起运动，其特征在于，所述第二活塞（10）能够反向于操纵方向越过初始位置在所述主制动缸（1）中移动，并且所述主制动缸（1）具有用于所述第二活塞（10）的支撑弹簧（17），所述支撑弹簧支撑所述第二活塞（10）抵抗在所述主制动缸（1）中反向于所述操纵方向的移动。

2.按权利要求1所述的主制动缸，其特征在于，所述第二活塞（10）的背侧是没有压力的。

3.按权利要求1所述的主制动缸，其特征在于，所述第二活塞（10）是管状的。

4.按权利要求1所述的主制动缸，其特征在于，所述第二活塞（10）具有孔盘（12），所述孔盘的一个孔盘状的端侧被加载了压力并且用于在所述连动装置（11、19）使所述第二活塞（10）随着所述第一活塞（3）一起运动时产生压力。

5.按权利要求1所述的主制动缸，其特征在于，所述第一活塞（3）和所述第二活塞（10）以相同的直径可移动地在所述主制动缸（1）中得以引导。

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