CN107215207B - 力发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于控制踏板(8)的力发生装置(1),该装置包括:细长的空心壳体(2、102),其具有纵向轴线(X),输入杆(6、106),其与所述壳体的轴线大致平行地接合到所述壳体的开口中,并具有后端部和前端部,该后端部意于与所述壳体外部的控制踏板(8)联接,该前端部容置于所述壳体(2)中,沿着所述壳体的轴线可变形的弹簧(5),其具有前端部和后端部,该前端部直接或间接地支承抵靠底壁,该后端部在所述壳体中沿着所述壳体的轴线是可移动的,以及运动转换器(7)。
Description
技术领域
本发明涉及控制踏板系统的领域,该控制踏板系统尤其用于控制机动车中的构件,更具体地,本发明涉及一种用于这样的系统中的控制踏板的力发生装置。
背景技术
长期以来,踏板式控制系统被用于机动车辆工业,尤其是用于控制制动致动器或传动致动器。
当制动或传动致动器包括与控制踏板直接联接的主液压缸时,由主液压缸产生的反作用力可被传递回控制踏板。
当制动或传动致动器或其它被控制的构件不能够在控制踏板上产生液压反作用力时,例如在致动器与控制踏板解除联接并基于对踏板或与踏板连接的元件的位置的检测而被电子地控制的情况下,由此对习惯于液压反作用力的使用者导致显著的人机工程学的改变。更具一般性地,反作用力对于允许使用者感受由使用者在控制踏板上的作用而受控制的系统的反应是有益的。
由此,存在对这样的力发生装置的需求:该力发生装置能够反作用于控制踏板,以便产生反作用于踏板的致动的力,尤其是以便模拟主液压缸的反作用力。
该领域中的现有技术由申请WO-A-2014048661描述,该申请提供了一种踏板式离合器控制装置,其借助于与承受弹簧的反作用的枢转杠杆相互作用的踏板臂来模拟液压反作用力,其中,在踏板被致动时,踏板臂沿着该枢转杠杆的轮廓移动。然而,该装置具有相当大的体积,并在对反作用力的调整方面提供有限的可行性。
发明内容
基于本发明所的一个构思在于提供一种用于控制踏板的力发生装置,其不具有现有技术的缺陷中的至少某些。本发明的某些方面始于这样的构思:提供一种力发生装置,该力发生装置易于集成到包括标准化构件的机动车辆环境中,例如容易地集成到机动车辆的乘客舱的前挡板和/或离合器踏板中。
根据一个实施方式,本发明提供了一种用于控制踏板的力发生装置,该装置包括:
细长的空心壳体,其具有纵向轴线、被底壁封闭的前纵向端部和设有开口的后纵向端部,
输入杆,其与壳体的轴线大致平行地接合到壳体的开口中,并具有易于联接到壳体外部的控制踏板的后端部和容置于壳体中的前端部,
沿着壳体的轴线可变形的弹簧,其具有直接或间接地支承抵靠底壁的前端部和沿着壳体的轴线在壳体中可移动的后端部,以及
被动运动转换器,其被布置在输入杆的前端部与弹簧的后端部之间,用于将输入杆的移动转换成弹簧的后端部的移动,
输入杆沿着与壳体的轴线大致平行的致动行程自休止位置向着致动位置是可移动的,以使得弹簧变形,在休止位置中,输入杆在壳体外的凸出部是最大的。
通过这些特征,尤其是将运动转换器集成到壳体中和运动转换器的主要为轴向的促动方式,方便了实施具有减小的体积的细长装置(可选地为柱形)。
在本发明中,“运动转换器”指将移动(例如输入杆的移动)仅转换成另一移动(例如弹簧的后端部的移动)的、尤其是不存储能量的系统。换句话说,运动转换器将输入杆从其休止位置向着致动位置的任何移动都转换成弹簧的后端部的移动。
优选地,运动转换器是非线性的。由此,借助于运动转换器,在输入杆的轴向移动与弹簧的轴向变形之间建立非线性关系是可行的。
根据有利的实施方式,这样的装置可以具有以下特征中的一个或多个。
根据一个实施方式,运动转换器的轴向转换效率被定义为弹簧的后端部的轴向位移与输入杆的前端部的轴向位移之间的比,
运动转换器沿着输入杆的致动行程相继地具有第一运行范围和第二运行范围,在第一运行范围中,运动转换器的轴向转换效率增加,在第二运行范围中,运动转换器的轴向转换效率减小。
借助于这些特征,运动转换器在输入杆的轴向位移与弹簧的轴向变形之间建立非线性关系,这允许模拟变化的反作用力,沿输入杆的致动行程具有至少一个拐点。
在实施方式中,运动转换器包括滑动元件,该滑动元件容置于壳体中并被引导为沿着壳体的轴线平移,弹簧的后端部支承抵靠该滑动元件的前部面。
在一个实施方式中,运动转换器包括活塞,该活塞容置于壳体中并被引导为沿着壳体的轴线平移,输入杆的前端部连接到活塞的后部面。这样的活塞允许改善对输入杆的引导,并由此限制或消除运动转换器上的偏离轴线的力分量。
运动转换器可以由多种方式来实现,例如用可变形部件和/或用相互之间可动的部件来实现。特别地,运动转换器可以包括根据一个或多个变形方式(例如弯曲、扭转或压缩)可变形的一个或多个部件。替代地或组合地,运动转换器可以包括按照一个或多个自由度(例如按照具有与壳体的轴线平行的轴线的旋转、具有与壳体的轴线垂直的轴线的旋转、具有与壳体的轴线平行的轴线的螺旋平移或尤其是与壳体的轴线平行的直线引导)可动地联接的部件。
在主要采用具有与壳体的轴线平行的轴线的旋转的一个实施方式中,通过活塞的外螺纹和/或壳体的内螺纹的作用,活塞被引导为在壳体中螺旋地平移,滑动元件相对于壳体的轴线在旋转方面固定,运动转换器还包括传动连杆,该传动连杆具有通过第一球窝节连接到活塞的后端部和通过第二球窝节连接到滑动元件的前端部,传动连杆在输入杆处于休止位置中时具有相对于壳体的轴线倾斜的取向,传动连杆被构造为在活塞沿着输入杆的致动行程而围绕壳体的轴线旋转的作用下,在第一运行范围中沿着壳体的轴线拉直,并在第二运行范围中相对于壳体的轴线重新倾斜。
优选地,在活塞与滑动元件之间布置有平行的多个传动连杆,所述传动连杆围绕活塞的轴线在周向方向上规则地分布。
在主要采用具有与壳体的轴线垂直的轴线的弯曲部(des flexions)的另一实施方式中,运动转换器还包括拱形柔性传动片,该拱形柔性传动片具有联接到活塞的后端部和联接到弹簧的后端部或滑动元件的前端部,传动片具有在输入杆处于休止位置中时向着壳体的周边壁横向地延伸的凸部,壳体具有约束元件,该约束元件在输入杆处于休止位置中时固定在壳体中的定位于滑动元件与传动片的凸部之间的位置处,约束元件界定一通道,该通道具有比壳体的空心截面更小的尺寸,传动片接合在约束元件的通道中以使得,沿着输入杆的致动行程,在第一运行范围中,传动片的凸部在进入该通道中时蜷缩,并由此增大传动片沿着壳体的轴线的延伸,并且在第二运行范围中,传动片的凸部在约束元件的另一侧从通道出来时重新展开,并由此减小传动片沿着壳体的轴线的延伸。
在主要采用具有与壳体的轴线垂直的轴线的旋转的另一实施方式中,运动转换器还包括:
以铰接四边形的形式组装的四个刚性臂,该铰接四边形具有联接到活塞或输入杆的后顶点和联接到滑动元件或弹簧的后端部的对角地相对的前顶点,该铰接四边形具有被布置为在输入杆处于休止位置中时向着壳体的周边壁横向地凸出的对角地相对的两个中间顶点,壳体具有约束元件,该约束元件在输入杆处于休止位置中时固定在壳体中的定位于铰接四边形的两个中间顶点前方的位置处,该约束元件界定在壳体的空心截面中相继地具有汇聚的后部部分和扩散的前部部分的通道,铰接四边形的两个中间顶点设有滑动或滚动构件,所述滑动或滚动构件与约束元件协作以使得:沿着输入杆的致动行程,在第一运行范围中,铰接四边形的两个中间顶点在传入通道的汇聚的后部部分中时相互靠近,这使得铰接四边形沿着壳体的轴线延长,并且在第二运行范围中,铰接四边形的两个中间顶点在传入通道的扩散的前部部分中时相互分离,这使得铰接四边形沿着壳体的轴线缩小。
具有与壳体的轴线垂直的旋转轴线的齿轮,该齿轮旋转地安装在与活塞和壳体中的一个联结的轴承中,
与壳体的轴线平行的齿条,该齿条与齿轮啮合并与活塞和壳体中的另一个联结,以及
传动连杆,该传动连杆具有通过具有与齿轮的旋转轴平行的轴线的第一枢转件连接到弹簧的后端部或滑动元件的前端部,和通过具有与齿轮的旋转轴平行的轴线的第二枢转件连接到齿轮的后端部。
根据另一例子,运动转换器还包括:
具有与壳体的轴线垂直的旋转轴线的齿轮,该齿轮旋转地安装在与滑动元件联结的轴承中,
与壳体的轴线平行的齿条,该齿条与齿轮啮合并与壳体联结,以及
传动连杆,该传动连杆具有通过具有与齿轮的旋转轴线平行的轴线的第一枢转件连接大哦活塞的后端部,和通过具有与齿轮的旋转轴线平行的轴线第二枢转件连接到齿轮的前端部。
根据一个具体的实施方式,细长插件在壳体中自底壁沿着壳体的轴线延伸凸出,滑动元件接合在该插件上,并且弹簧在滑动元件与底壁之间接合在插件上,齿条由插件承载。
在该情况下,优选地,插件在插件的相对的两个表面上承载两个齿条,且其中,两个齿轮旋转地安装在滑动元件上,以分别与两个齿条中的每个啮合。
根据另一例子,运动转换器还包括:
具有与壳体的轴线垂直的旋转轴线的齿轮,该齿轮旋转地安装在与滑动元件联结的轴承中,以及
与壳体的轴线平行的齿条,该齿条与齿轮啮合并与壳体联结,
输入杆的前端部通过具有与齿轮的旋转轴线平行的轴线的第二枢转件连接到齿轮。
由此,在该情况下,省掉运动转换器后部的活塞是可行的。
有利地,第二枢转件与齿轮的中心之间的距离小于齿轮的标称半径。由此,根据第二枢转件的位置,承载第二枢转件的半径与轮的标称滚动半径之间的比可以被选择为从0到1的任何值,以精细地调整运动转换器的响应。
齿轮可以具有不均匀的原始直径,例如具有椭圆形。
可以在力发生装置中设置一个或多个位置传感器,以除力发生功能之外还提供位置测量功能,该位置测量功能允许精细地检测控制踏板或与控制踏板连接的部件的移动并产生能够提供给电子控制装置的测量信号。根据一个实施方式,这样的位置传感器被构造为检测活塞的轴向位置。也可以在力发生装置之外、例如直接在控制踏板上进行位置测量。
可以在力发生装置中设置一个或多个其它弹性元件,以产生额外的力。例如,第二弹簧支承在活塞与壳体的底壁之间。
所述的一个或多个弹簧可以根据不同的技术来制造。有利地,弹簧是螺旋弹簧或片弹簧。弹簧可以是线性的或非线性的。
附图说明
在以下通过参照附图对本发明的仅以示例性而非限制性地提供的多个具体实施方式的说明过程中,将更好地理解本发明,并且本发明的其它目的、细节、特征和优点将更加清楚地显现,在附图中:
图1是踏板式控制系统的原理示意图,本发明的实施方式可用于踏板式控制系统中;
图2是示出可以用于本发明的实施方式中的、作为位移的函数的反作用力的特征曲线的图;
图3是根据第一实施方式的力发生装置的轴向剖视示意图;
图4是根据第二实施方式的力发生装置的轴向剖视示意图;
图5是图4的连杆和齿轮的放大图;
图6是根据第三实施方式的力发生装置的轴向剖视示意图;
图7是根据第四实施方式的力发生装置的轴向剖视示意图;
图8是根据第五实施方式的力发生装置的轴向剖视示意图;
图9是根据第六实施方式的力发生装置的原理示意图;
图10是图9的运动转换器处于倾转位置中时放大立体图;
图11是与图10类似的视图,其示出了处于拉直位置中的运动转换器;
图12是根据第七实施方式的力发生装置的轴向剖视示意图。
具体实施方式
图1示出了处于操作环境中的力发生装置1(或力模拟器),该操作环境在此对应于用于电控离合器致动器的踏板式控制系统。这样的离合器致动器(未示出)也以英文名Clutch by Wire(线控离合器)已知。
该力发生装置包括细长的壳体2,该壳体2通过任何合适的器件(例如根据已知技术的插口式固定装置4)被固定到相对于车身固定的支承件(例如乘客舱的前挡板3)上。优选地,在固定到前挡板的情况下,密封件围绕壳体2以使得乘客舱与发动机室隔离。
壳体2具有纵向轴线,并包括处于前端部处的压缩弹簧5、处于后端部处的输入杆6、和布置在它们之间的运动转换器7。输入杆6直接或间接地联接到控制踏板8,以接收用箭头A示意性地示出的致动力。压缩弹簧5允许产生倾向于将输入杆6、因此将控制踏板8带回至休止位置的回复力,该休止位置对应于输入杆6的最大后退位置。也可以在这样的控制系统中设置其它复位弹簧。
输入杆6整体地与壳体2的纵向轴线平行地取向,但可以在该轴线的两侧具有一定的角位移(例如在10°的扇形中),以跟随控制踏板8的枢转运动。
可以在该控制系统中设置一个或多个位置传感器,以产生待传输给电子控制单元的、一个或多个部件的位置测量信号。图1示意性地示出了用于测量控制踏板8的位置的位置传感器9和用于测量力发生装置1的可动部件的位置的位置传感器10、以及位置传感器9和10的接线11。传感器优选地是线性且无接触的。其连接器优选地放置在发动机室那一侧。
力发生装置1用于响应于输入杆6通过致动力A的致动而在输入杆6上产生反作用力F。在此借助于控制踏板产生的该致动力可以以其它方式施加而不改变力发生装置1的运行。
出于人体工学原因,对于由力发生装置1在输入杆6上产生的反作用力F而言可期待不同的特征。图2的曲线12示出作为输入杆6自休止位置沿着轴线X的位移x的函数的反作用力F的特征曲线的一个例子。可见曲线12具有沿着致动范围L1呈凹形状的增加(即具有正的二阶导数)的部分13,和沿着致动范围L2的呈凸形状的增加(即具有负的二阶导数)的部分14。因此在致动范围L1和L2的接合处存在拐点。优选地,在致动范围L2之外设置有减小部分15,然后可选地正好在行程结束止挡之前设置增加部分37。包括凸部、后跟着谷部的该整体曲线形状与传统液压离合器的曲线相似。
现在将说明力发生装置1的多个实施方式,这些实施方式尤其允许产生具有曲线12的上述特性的反作用力。为此,可以利用(jouer sur)运动转换器7的两个特性:一方面的作为输入杆6的位移的函数的弹簧变形的曲线(运动传递功能),和另一方面的的弹簧与输入杆6之间的反作用力传递系数。
在图3中,与图1的元件类似或相同的元件用相同的附图标记表示。壳体2在此具有沿着轴线X的细长柱形,其带有底壁20和开口21,弹簧5支承抵靠该底壁20,输入杆6接合在该开口21中。输入杆6例如通过球窝节23连接到活塞22的后部面。活塞22通过壳体2的周边壁24被引导为轴向地平移。止挡杆25从活塞22的前部面轴向地凸出,并接合到弹簧5的中心,在致动过程中,该止挡杆25能够在弹簧5的中心中自由地滑动,直至在输入杆6处于最大前进位置中时抵靠底壁20止挡。
在弹簧5的后部面上布置有滑动插件26,该滑动插件26也通过壳体2的周边壁24被引导为轴向地平移。止挡杆25自由地穿过滑动插件26的中央孔19,且不在滑动插件26上产生任何显著的力。在活塞22与滑动插件26之间插置有呈拱形的、由弹性材料(例如金属、合成复合材料)制成的多个传动片27,如图3所示,所述传动片27每个都具有在输入杆6处于休止位置中时向着壳体2的周边壁24横向地延伸的凸部。传动片27通过其在致动过程中的弯曲变形的作用实现非线性的运动转换。
在壳体2中在滑动插件26与传动片27的凸部之间固定有约束元件28。约束元件28界定通道29,该通道29具有比壳体2的空心截面更小的尺寸,传动片27接合在该通道29中。自图3起,在致动输入杆6的过程中,传动片27的凸部从在进入通道29中时蜷缩开始,这由此增大传动片沿着轴线X的延伸。致动行程的该部分对应于增加的转换效率。然后,传动片27的凸部在从约束元件28的另一侧从通道29再出来时重新展开,由此通过挠屈减小传动片27沿着轴线X的延伸。致动行程的该部分对应于减小的转换效率。
通过增大传动片27的横向尺寸与其纵向尺寸之间的比,可选地使得可以在致动行程的接续部分上实现减小的转换曲线(部分15)。通过调整约束元件28的轮廓,还使得可以正好在行程结束止挡之前产生转换曲线的回升部分(部分37)。
滑动插件26和活塞22允许使得力沿壳体2的轴向方向取向,并将力分别横向地分布在拱形传动片和弹簧5的截面上。
沿着壳体2的周边壁24在外部布置有位置传感器30,以例如通过磁性检测来检测活塞22的位置。为此,可以在活塞22上或活塞22中固定永磁体。位置传感器30可以是霍尔效应式传感器。
在图4中,与图3相似或相同的元件用相同的附图标记指示,且不再重新说明。
在此,运动转换器包括齿轮和齿条系统,以利用摆线特性。更准确地,具有与壳体2的轴线垂直的旋转轴线的齿轮31旋转地安装在与活塞22联结的轴承36中。在周边壁24的内侧上与轴线X平行地固定有齿条32,以与齿轮31啮合。传动连杆33具有前端部34和后端部35,该前端部34通过具有与齿轮31的旋转轴线平行的枢转件连接到滑动插件26,该后端部35通过具有也与齿轮31的旋转轴线平行的枢转件连接到齿轮31。
图5是带有传动连杆33的齿轮31的放大原理图。称齿轮31的标称半径为r1,称后端部35与齿轮31的中心之间的距离为r2,其中r2<r1。如果考虑传动连杆33的长度B在距离r2面前是足够大的,可以忽略传动连杆33的倾斜角β的影响。在该近似下,前端部34的作为输入杆的致动x的函数的轴向位移y由以下参数方程给出(其中角度α在休止位置处取值为零):
x=α.r1
y=α.r1+r2(1-cosα)
除了上述的运动传递功能之外,反作用力F还受到力传递的倍增因数L的影响,该倍增因数在此满足:
反作用力F最后由以下公式给出:
F=k.y.L
其中k是弹簧5的刚度。该力能够具有在图2中示出的特性。
图6示出了齿轮和齿条系统的另一个例子,其中,齿轮31具有固定的轴线。与图4和图5的元件相似或相同的元件用相同的附图标记指示,不再重新说明。在此,轴承36附接到壳体2的周边壁24,而齿条32则连接到活塞22的前部面,以使得输入杆6沿着轴线X的致动驱动齿轮31旋转,并因此驱动传动连杆33前进、然后如果角度超过半转则后退。传动连杆33通过滑动插件26致动弹簧5。并行地,可以在壳体2中在弹簧5内部安装第二弹簧40,以与固定在推杆41的前端部处的推盘39协作,该推杆41与活塞22联结、例如通过齿条32固定到活塞22。
前端部34的作为输入杆的致动x的函数的轴向位移y由以下参数方程给出(其中角度α在休止位置处取值为零):
x=α.r1
y=r2(1-cosα)
图7示出了齿轮和齿条系统的另一个例子。与图4和图5的元件相似或相同的元件用相同的附图标记指示,不再重新说明,齿轮31旋转地安装在与滑动插件26联结的轴承中。
与壳体2的轴线平行并与齿轮31啮合的齿条32固定在壳体2的内侧。输入杆6的前端部42通过具有与齿轮的旋转轴线平行的轴向的枢转件连接到齿轮31。由此,在该情况下,不需要设置活塞22,特别地减少了部件的数量。
如果忽略输入杆6的倾斜角,那么前端部42的作为输入杆的致动x的函数的轴向位移y就由以下参数方程给出(其中角度α在休止位置处取值为零):
x=α.r1
y=α.r1+r2(1-cosα)
图8的实施方式示出了齿轮和齿条系统的另一个例子。与图4和图5相似或相同的元件用相同附图标记加上100来指示。图8的实施方式与图7的实施方式类似地运行,但具有三个改动之处,这三个改动之处可以彼此独立地考虑:
活塞122被维持为插在输入杆6与传动连杆133之间,
齿轮和齿条系统是加倍的,以平衡力。滑动插件126因此承载两个轴承,在这两个轴承中安装有啮合在两个齿条132上的两个齿轮131。
通过将齿条132布置于在两个齿轮131之间经过的中央杆45上,齿轮的旋转方向反转。中央杆45在壳体102中自底壁120沿着轴线X延伸凸出,该底壁在此是厚的,以方便固定中央杆45。弹簧105与滑动插件126相继地接合在中央杆45上。
图9至图11示出了力发生装置1的另一实施方式,该实施方式利用围绕与轴线X平行的轴线的摆线特性。在图9中,与图3的元件相似或相同的元件用相同附图标记指示,不再重新说明。
如在图9的运动示意图中所示,活塞22在此通过活塞22的外螺纹和/或壳体2的内螺纹(未示出)的作用而被引导为在壳体2中螺旋地平移。螺旋角须大于45°,例如从60°至80°。
相反地,滑动插件26例如通过沟槽(未示出)而相对于轴线X在旋转方面固定。此外,三个传动连杆46分别具有后端部和前端部,该后端部通过第一球窝节47连接到活塞22,该前端部通过第二球窝节48连接到滑动插件26。在图10中,对应输入杆6处于休止位置中,传动连杆46具有相对于轴线X倾斜的取向。
在活塞22在致动输入杆6时而围绕轴线X旋转的作用下,传动连杆46沿着轴线X拉直,直至图11所示的排齐的位置,然后,如果活塞22继续旋转地前进,传动连杆46相对于轴线X重新倾斜。
图12示出了力发生装置1的另一实施方式。与图3的元件类似或相同的元件由相同附图标记来指示,不再重新说明。
在此,运动转换器包括以铰接四边形的形式组装的四个刚性臂50。该铰接四边形具有联接到输入杆6的后顶点51和与联接到弹簧5的后端部的前顶点52。最后,铰接四边形具有对角地相对的两个中间顶点53,所述两个中间顶点53被布置为向着壳体2的周边壁24横向地凸出的。在壳体2中固定有约束元件55,在输入杆6处于休止位置中时,该约束元件55固定在壳体2中的定位于铰接四边形的两个中间顶点53前方的位置处。约束元件55界定一通道,该通道在壳体2的空心截面中相继地具有汇聚的后部部分56和扩散的前部部分57。
在运行时,设有滑动或滚动构件58的两个中间顶点53与约束元件55协作以使得:沿着输入杆6的致动行程,两个中间顶点53在传入通道的汇聚的后部部分中时相互靠近,这使得铰接四边形沿着轴线X延长。然后,两个中间顶点53在传入通道的扩散的前部部分57中时分离,这使得铰接四边形沿着壳体的轴线缩小。在通道的最窄点处的通过对应于该运动转换器的特征曲线的拐点。
通过增大铰接四边形的横向尺寸与其纵向尺寸之间的比,可选地使得可以在通道的扩散的前部部分57中实现减小的转换曲线。通过调整约束元件55的轮廓,还使得可以正好在行程结束止挡之前产生转换曲线的回升部分(部分37)。
在实践中,可能期望力发生装置1的反作用力在输入杆6的致动行程与返回行程之间具有滞后。在图2中示出了这样的滞后,在该图中,曲线16表征对于致动行程的较高的力特征(une caractéristique d’effort),曲线17表征对于返回行程的较低的力特征。该滞后可以借助于各个实施方式的运动转换器的可动部件中的摩擦来获得。为了调整这些摩擦的水平,多个参数对于本领域技术人员是可用的,尤其是材料的选择(摩擦系数)和部件的尺寸设置(轴和轴承的直径、螺杆步长角度等)。
在所有实施方式中,设置用于调整弹簧5的初始整定值的系统均是可行的,例如借助于接合在底壁20中以与弹簧5的前端部协作的调整螺杆。该调节螺杆可以人工或机动化地被调节。
动词“包括”、“包含”或“组成”及其变位形式的使用不排除存在权利要求中所提到的元件或步骤之外的其它元件或其它步骤。对于元件或步骤,除非有相反的说明,否则对不定冠词“一(个)”的使用不排除存在多个这样的元件或步骤。
在权利要求中,任何括号内的参考符号都不应被解释为是对权利要求的限制。
Claims (14)
1.一种用于控制踏板(8)的力发生装置(1),所述装置包括:
细长的空心壳体(2、102),其具有纵向轴线(X)、被底壁(20、120)封闭的前纵向端部和设有开口(21、121)的后纵向端部,
输入杆(6、106),其与所述壳体的轴线大致平行地接合到所述壳体的开口中,并具有意于联接到所述壳体外部的控制踏板(8)的后端部和容置于所述壳体(2、102)中的前端部,
沿着所述壳体的轴线可变形的弹簧(5、105),其具有直接或间接地支承抵靠所述底壁的前端部和在所述壳体中沿着所述壳体的轴线可移动的后端部,以及
非线性且被动的运动转换器(7),其被布置在所述输入杆(6、106)的前端部与所述弹簧(5、105)的后端部之间,用于将所述输入杆的移动转换成所述弹簧的所述后端部的移动,
所述输入杆沿着与所述壳体的所述轴线大致平行的致动行程自休止位置向着致动位置是可移动的,以使得所述弹簧变形,在所述休止位置中,所述输入杆在所述壳体外的凸出部是最大的。
2.如权利要求1所述的装置,其中,所述运动转换器包括滑动元件(26、126),所述滑动元件(26、126)容置于所述壳体中并沿着所述壳体的所述轴线被引导平移,所述弹簧的所述后端部支承抵靠所述滑动元件(26、126)的前部面。
3.如权利要求2所述的装置,其中,所述运动转换器包括活塞(22、122),所述活塞(22、122)容置于所述壳体中并沿着所述壳体的所述轴线被引导平移,所述输入杆的所述前端部连接到所述活塞的后部面。
4.如权利要求3所述的装置,其中,通过所述活塞(22)的外螺纹(18)和/或所述壳体的内螺纹的作用,所述活塞(22)被引导在所述壳体中螺旋地平移,所述滑动元件(26)相对于所述壳体的所述轴线在旋转方面固定,所述运动转换器还包括传动连杆(46),该传动连杆(46)具有通过第一球窝节(47)连接到所述活塞(22)的后端部和通过第二球窝节连接到所述滑动元件(26)的前端部(48),在所述输入杆处于所述休止位置中时,所述传动连杆具有相对于所述壳体的所述轴线倾斜的取向,所述传动连杆被构造为,在所述活塞沿着所述输入杆的致动行程围绕所述壳体的所述轴线旋转的作用下,在第一运行范围中沿着所述壳体的所述轴线拉直,并在第二运行范围中相对于所述壳体的所述轴线重新倾斜,所述运动转换器(7)的轴向转换效率被定义为所述弹簧(5)的所述后端部的轴向位移与所述输入杆(6)的所述前端部的轴向位移之间的比,所述运动转换器沿着所述输入杆的致动行程相继地具有所述第一运行范围(L1)和所述第二运行范围(L2),在所述第一运行范围(L1)中,所述运动转换器的所述轴向转换效率增加,在所述第二运行范围(L2)中,所述运动转换器的所述轴向转换效率减小。
5.如权利要求4所述的装置,其中,在所述活塞(22)与所述滑动元件(26)之间布置有多个平行的传动连杆(46),所述传动连杆在周向方向上围绕所述活塞的轴线规则地分布。
6.如权利要求3所述的装置,其中,所述运动转换器还包括拱形柔性传动片(27),所述传动片(27)具有与所述活塞(22)联接的后端部和与所述弹簧(5)的后端部或与所述滑动元件(26)联接的前端部,所述传动片具有在所述输入杆处于所述休止位置中时向着所述壳体的周边壁(24)横向地延伸的凸部,所述壳体具有约束元件(29),在所述输入杆处于所述休止位置中时,所述约束元件(29)固定在所述壳体中的定位于所述滑动元件与所述传动片的所述凸部之间的位置处,所述约束元件界定具有比所述壳体的空心截面更小的尺寸的通道(29),所述传动片接合到所述约束元件的所述通道中以使得,沿着所述输入杆(6)的致动行程,在第一运行范围中,所述传动片的所述凸部在进入所述通道时蜷缩,并由此增大所述传动片沿着所述壳体的所述轴线的延伸,并且在第二运行范围中,所述传动片的所述凸部在所述约束元件的另一侧从所述通道再出来时重新展开,并由此减小所述传动片沿着所述壳体的所述轴线的延伸,所述运动转换器(7)的轴向转换效率被定义为所述弹簧(5)的所述后端部的轴向位移与所述输入杆(6)的所述前端部的轴向位移之间的比,所述运动转换器沿着所述输入杆的致动行程相继地具有所述第一运行范围(L1)和所述第二运行范围(L2),在所述第一运行范围(L1)中,所述运动转换器的所述轴向转换效率增加,在所述第二运行范围(L2)中,所述运动转换器的所述轴向转换效率减小。
7.如权利要求3所述的装置,其中,所述运动转换器还包括:
以铰接四边形的形式组装的四个刚性臂(50),所述铰接四边形具有与所述活塞(22)或所述输入杆(6)联接的后顶点(51)和与所述滑动元件(26)或所述弹簧(5)的所述后端部联接的对角地相对的前顶点(52),该铰接四边形具有对角地相对的两个中间顶点(53),所述两个中间顶点(53)被布置为在所述输入杆处于所述休止位置中时向着所述壳体的周边壁横向地凸出,所述壳体具有约束元件(55),所述约束元件(55)在所述输入杆(6)处于所述休止位置中时固定在壳体中的定位于所述铰接四边形的所述两个中间顶点前方的位置处,所述约束元件界定在所述壳体的空心截面中相继地具有汇聚的后部部分(56)和扩散的前部部分(57)的通道,所述铰接四边形的所述两个中间顶点(53)设有滑动或滚动构件(58),所述滑动或滚动构件(58)与所述约束元件协作以使得:沿着所述输入杆的致动行程,在第一运行范围中,所述铰接四边形的所述两个中间顶点在传入所述通道的所述汇聚的后部部分中时相互靠近,这使得所述铰接四边形沿着所述壳体的所述轴线延长,并且在第二运行范围中,所述铰接四边形的所述两个中间顶点(53)在传入所述通道的所述扩散的前部部分中时相互分离,这使得所述铰接四边形沿着所述壳体的所述轴线缩小,所述运动转换器(7)的轴向转换效率被定义为所述弹簧(5)的所述后端部的轴向位移与所述输入杆(6)的所述前端部的轴向位移之间的比,所述运动转换器沿着所述输入杆的致动行程相继地具有所述第一运行范围(L1)和所述第二运行范围(L2),在所述第一运行范围(L1)中,所述运动转换器的所述轴向转换效率增加,在所述第二运行范围(L2)中,所述运动转换器的所述轴向转换效率减小。
8.如权利要求3所述的装置,其中,所述运动转换器还包括:
齿轮(31),其具有与所述壳体的所述轴线垂直的旋转轴线,该齿轮旋转地安装在与所述活塞(22)和所述壳体(2)中的一个联结的轴承中,
与所述壳体的所述轴线(X)平行的齿条(32),该齿条(32)与所述齿轮(31)啮合并与所述活塞(22)和所述壳体(2)中的另一个联结,以及
传动连杆(33),该传动连杆(33)具有通过具有与所述齿轮的旋转轴线平行的轴线的第一枢转件连接到所述弹簧(5)的所述后端部或所述滑动元件(26)的前端部(34),和通过具有与所述齿轮的旋转轴线平行的轴线的第二枢转件连接到所述齿轮(31)的后端部(35)。
9.如权利要求3所述的装置,其中,所述运动转换器还包括:
具有与所述壳体的所述轴线垂直的旋转轴线的齿轮(131),所述齿轮(131)旋转地安装在与所述滑动元件(126)联结的轴承中,
与所述壳体的所述轴线平行的齿条(132),该齿条(132)与所述齿轮啮合并与所述壳体联结,以及
传动连杆(133),该传动连杆具有通过具有与所述齿轮的旋转轴线平行的第一枢转件连接到所述活塞(122)的后端部,和通过具有与所述齿轮的旋转轴线平行的轴线的第二枢转件连接到所述齿轮(131)的前端部。
10.如权利要求9所述的装置,还包括细长插件(45),该细长插件(45)在所述壳体中自所述底壁沿着所述壳体的轴线延伸凸出,所述滑动元件(126)接合在该插件上,并且所述弹簧(105)在所述滑动元件与所述底壁之间接合在所述插件上,所述齿条由所述插件承载。
11.如权利要求10所述的装置,其中,所述插件在该插件(45)的两个相对的表面上承载两个齿条(132),且其中,两个齿轮(131)旋转地安装在所述滑动元件上,以分别与所述两个齿条中的每个啮合。
12.如权利要求2所述的装置,其中,所述运动转换器还包括:
具有与所述壳体的轴线垂直的旋转轴线的齿轮(31),该齿轮(31)旋转地安装在与所述滑动元件(26)联结的轴承中,以及
与所述壳体的轴线平行的齿条(32),该齿条(32)与所述齿轮啮合并与所述壳体联结,
所述输入杆(6)的前端部通过具有与所述齿轮的旋转轴线平行的轴线的第二枢转件连接到所述齿轮(31)。
13.如权利要求8至12中任一项所述的装置,其中,所述第二枢转件与所述齿轮(31、131)的中心之间的距离小于所述齿轮的标称半径。
14.如权利要求3所述的装置,还包括被构造为检测所述活塞的轴向位置的位置传感器(30)。
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