CN107949507B - 制动辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制动辅助系统，其包括与压缩止挡件（81）结合的中间弹簧（8），该压缩止挡件在正常的运行条件下将压缩限制为大于制动踏板的反作用力的力。弹簧（8）及其止挡件（81）插设于柱塞（2）和辅助活塞（5）之间，使得在正常的制动条件下弹簧（8）将辅助活塞（5）的推力传递至拉动制动踏板的柱塞（2）。当柱塞（2）的反作用力超过压缩阈值时，辅助活塞（5）通过压缩止挡件（81）来推动柱塞（2）。接触检测器（9）检测辅助活塞和止挡件（81）之间的接触。

Description

制动辅助系统

技术领域

本发明涉及一种机电制动辅助系统，该机电制动辅助系统能够以自主模式运行、由管理单元管理并由电动马达所驱动，该电动马达与主缸协作并且沿着致动轴线xx具有：辅助活塞，该辅助活塞联接至驱动马达；柱塞，该柱塞的一端可以与辅助活塞并行地作用于主缸上，该柱塞的另一端联接至控制杆，且该控制杆本身联接至制动踏板，该柱塞由辅助活塞推动以拉动控制杆。

制动辅助系统被应用于主缸，这或者通过制动踏板上的动作以辅助方式或无辅助直接的方式进行控制，或者根据检测到的通常涉及安全性的参数或事件而通过制动系统的管理单元所请求的自主动作进行控制。

背景技术

根据现有技术，辅助活塞在制动过程中的辅助阶段期间抵靠柱塞，使得柱塞拉动控制杆和制动踏板。柱塞的前进发动辅助，使得柱塞不再抵靠反作用盘。

在正常情况下，由于驾驶员通过其在制动踏板的动作来请求制动，所以驾驶员不会察觉到这种前进。当驾驶员的踩压停止时，踏板返回至其中立位置。如果制动踏板下方存在障碍物，例如偶然到达踏板下方的倒下物体，则驾驶员会察觉到这种阻力并纠正故障。

在自主制动的情况下，通过辅助进行的制动由制动系统管理单元所发动，而无需驾驶员在动作的持续时间期间踩压由柱塞所拉动的制动踏板。如果驾驶员的脚位于制动踏板上，则这会使驾驶员产生触觉信号。但是，如果驾驶员的脚或障碍物到达制动踏板下方，则脚可能会具有被轧到或受伤的风险。如果障碍物是坚固的，在制动辅助持续时，则可能会具有损坏制动系统的部件的风险，例如电动马达，使得该电动马达在被供电时被阻止旋转达。

发明内容

本发明的目的

本发明旨在提高由电动马达驱动并且能够以自主模式运行的机电制动辅助系统的安全性。

本发明的简介和优点

为此，本发明旨在一种上述定义类型的机电制动辅助系统，其特征在于，其包括与压缩止挡件结合的中间弹簧，该压缩止挡件将弹簧的压缩限制为预定压缩力，该预定压缩力在制动辅助的正常运行条件下大于制动踏板的反作用力，中间弹簧及其压缩止挡件插设于柱塞和辅助活塞之间，中间弹簧在正常制动条件下将辅助活塞的推力传递至拉动踏板的柱塞，当柱塞的反作用力超过预定压缩力时，辅助活塞通过压缩止挡件来推动柱塞，接触检测器检测辅助活塞、止挡件和柱塞之间的接触，该检测器联接至制动系统的管理单元。

根据本发明的辅助系统具有在自主模式下运行并且由障碍物阻挡制动踏板的情况下受到保护的优点。由中央单元检测情形，该中央单元处理该情形以对其进行补救，而不会（至少暂时地）继续在中间活塞上施加推力，以及不会继续由此施加的对控制杆和制动踏板的拉力。因此避免了故障，特别在制动系统的自主致动时脚位于制动踏板下方的情况下避免了事故，或者在制动踏板遇到的不可压缩的障碍物且继续进行拉动运动，即由辅助系统继续进行压缩的情况下，避免辅助系统的一个或多个部件损坏。

根据一个特别有利的特征，辅助活塞呈轴向套筒的形式，该轴向套筒与用于引导辅助活塞平移但被阻止进行旋转的卡夹连成一体，该套筒具有设有螺纹的外表面以用于与平移固定但旋转自由的螺母协作，该螺母在内部具有与其所接收的辅助活塞的螺纹互补的螺纹并且在外部承载小齿轮，该小齿轮联接至驱动马达，该柱塞的前端具有驱动基部以被辅助活塞所推动，压缩止挡件在距轴线一定距离处由驱动基部所承载，以用于在辅助活塞前方围绕柱塞本体形成环形间隔，中间弹簧呈Belleville弹簧的形式，该Belleville弹簧容纳在环形间隔中且在轴向上超过压缩止挡件，以用于当柱塞的反作用力超过中间弹簧的预定压缩力时在辅助活塞未与压缩止挡件接触之前接收辅助活塞并将该辅助活塞的推力传递至柱塞。

由于压缩止挡件集成至引导元件，因此该实施例因其简单性是尤其有利的，由于这些引导元件由分开的元件构成且容纳于柱塞的驱动基部的触头（doigt）的多个孔中，因此这些引导元件本身构成柱塞的子组件。

根据另一个有利的特征，接触检测器是检测柱塞和辅助活塞的差动行程的差动行程检测器。

根据另一个有利的特征，辅助活塞通过抵靠主缸的推力杆的反作用盘的中间活塞将辅助推力传递至主缸，该中间活塞具有轴向的筒状裙部，并且该裙部容纳有柱塞的驱动基部以及柱塞的引导元件，这些引导元件容纳于辅助活塞的卡夹的引导轴承中，中间活塞承载用于检测辅助活塞和柱塞之间的行程的差动行程检测器。

根据另一个特别有利的特征，压缩止挡件由驱动基部的每个引导元件的凸起元件所构成。

附图说明

下文将借助于附图中所示的机电制动辅助系统的示例来更详细地描述本发明，在附图中：

- 图1是根据本发明的机电制动辅助系统的主要部分的轴向剖面视图，

- 图2在其部分2A,2B,2C中示出了三种特征状态的与图1的视图相似但是经简化的三个轴向剖面视图：

•图2A示出了处于休止状态的辅助系统，

•图2B示出了处于正常辅助模式的辅助系统，

•图2C示出了在制动踏板锁止的情况下处于自主模式的制动辅助系统，

- 图3在其部分3A、3B、3C中分别示出了图2A、图2B、图2C的在辅助活塞的卡夹和柱塞的基部之间的具有处于不同位置处的中间弹簧的间隔的轴向半剖面的放大图。

具体实施方式

按照惯例，在不同的附图中，所示的部分是相对于辅助系统的轴线xx取向的，前部部分（AV）处于左侧，后部部分（AR）处于右侧。

说明书中所使用的限定词“前”和“后”属于该取向惯例。

根据图1，其中仅示出了制动辅助装置的对本发明的说明最重要的部分，制动辅助装置以通过制动踏板进行操控的方式作用于主缸上：如果辅助出现故障，则由制动踏板以辅助或直接的方式进行操控；或者如果制动系统的管理单元根据由传感器所采集的数据或外部的强制约束出于安全性或其它理由而强制要求，则以自主的方式进行操控。

辅助系统包括控制杆1，该控制杆1联接至制动踏板并联接至柱塞2，该柱塞2通过反作用盘31作用于推力杆3上，由此构成制动踏板和主缸之间的直接传动链。

独立于制动踏板上的动作，确保了对制动或自主制动进行协助的辅助系统通过中间活塞4以额外于或并行于制动踏板上的动作的方式作用于推力杆3上，从而使得通过推力杆3驱动制动踏板使其进行前进运动。

辅助系统的机构包括柱塞2，柱塞2的前端23设有驱动基部21，该驱动基部21由承载引导元件22的交叉形分支所形成。柱塞2由辅助活塞5推动，该辅助活塞5由轴向套筒51所形成，柱塞2的本体沿着轴线xx自由穿过该轴向套筒51，并且该轴向套筒51的外表面设置有螺纹511以用于与螺母6协作，该螺母6被阻止进行平移，该螺母6对准在螺纹511上并且一起进行旋转，同时当电动马达被激活时，联接至该电动马达的小齿轮61提供辅助。

螺母6的小齿轮61由滚珠轴承62所承载，该滚珠轴承62安装在系统的壳体7的轴向开口71中并接收波纹管套筒72。

被阻止（沿着轴线xx）进行平移的螺母6通过拧动使辅助活塞5前进或后退，辅助活塞5的前端设有卡夹52，该卡夹52借助位于平行于轴线xx的两个对称引导杆（位于图1的平面的前方和后方）上的两个轴承被引导进行平移但被阻止进行旋转。

该卡夹52具有形成多个引导轴承的多个孔521，每个孔接收由柱塞的基部21所承载的引导元件22。利用接合于卡夹的引导轴承521中的引导元件22来实现柱塞2相对于辅助活塞5的有限的相对位移。

卡夹52抵靠于中间活塞4上，该中间活塞4本身抵靠于反作用盘31上。中间活塞4呈冠状部41的形状，柱塞2的前部23在轴线xx上穿过该冠状部41，该前部23可以抵靠于反作用盘31上。中间活塞4的冠状部41抵靠在反作用盘上以正常地传递辅助作用力。中间活塞4的冠状部41带有筒状裙部42，卡夹52抵靠该裙部的边缘以传递其推力。

如同根据制动辅助系统的运行原理所已知的那样，在正常的辅助条件下，柱塞2仅在制动动作开始时接触反作用盘31，并且一旦辅助被启动，则柱塞2在跟随运动的同时与反作用盘31分离。

根据本发明，与压缩止挡件81相结合的中间弹簧8插设于辅助活塞5和柱塞2之间。

中间弹簧8将辅助活塞5的推力传递至柱塞2，这与将辅助推力通过中间活塞4、反作用盘31和推力杆3传递至主缸是并行的。如果辅助系统发生故障，则柱塞2也可以并行或单独地推动反作用盘31。

中间弹簧8及其压缩止挡件81将压缩力阈值限定为大于制动踏板通常对抗柱塞2的前进的反作用力。当制动踏板在其下降期间遇到障碍物时由于柱塞2的拉力所生成的反作用力超过该阈值时，辅助活塞5通过压缩止挡件81的作用支撑抵靠柱塞2。

如果障碍物是不可压缩的，则辅助系统继续以增加的力在柱塞2和踏板上进行拉动。但是，这种情况由接触检测器9所检测到。检测器9包括安装在辅助活塞5上并检测磁体的位移的芯片，例如霍尔传感器芯片，该磁体沿着轴线xx的方向对准并且由柱塞2的驱动基部21所承载。作为差动行程检测器运行的传感器9了解例如辅助活塞5与柱塞2之间的接触，以启动安全程序。

根据有利的实施例，磁体是包覆成型在基部21上的包含磁铁矿的塑料材料。

根据所示的实施例，压缩止挡件81集成至引导元件22，该引导元件22设有形成止挡件81的楔形部，该止挡件81将驱动基部21对卡夹52的靠近限制为具有确定的轴向长度的间距，并因此将弹簧8的压缩限制为阈值压缩力。

具有确定的弹簧特性的呈Belleville弹簧（贝勒维尔弹簧）形式的中间弹簧8容纳在由楔形部所形成的止挡件81和柱塞2之间的环形容积中。该弹簧8的轴向长度大于压缩止挡件81的环形容积的轴向尺寸，以便在转向卡夹52的一侧相对于止挡件81是突出的。

在该实施例中，中间弹簧抵靠周围凸肩232固定至柱塞2，该周围凸肩232由柱塞的前端23的直径减小部231所形成。弹簧8由驱动基部21所夹紧，该驱动基部21本身镶接于柱塞2的截面缩小的前端23上。

原则上，由于压缩止挡件81的功能是限定中间弹簧8的压缩极限，所以可以不同的方式实现压缩止挡件81或由卡夹52承载，当超过该压缩极限时，辅助活塞5直接抵靠在柱塞2上并且由此驱动该柱塞2。

总之，根据本发明的上述的这些实施例，辅助活塞5的推力传递至柱塞2是通过卡夹52和驱动基部21实现的，卡夹52和驱动基部21根据定义分别是辅助活塞5和柱塞2的一部分。

图1示出了处于休止状态的辅助系统。在该位置中，卡夹52抵靠螺母6的凸缘63，引导元件22也抵靠着该凸缘63，使得卡夹52与驱动基部21之间的间隔是最大的。中间弹簧8不被支撑。

由于作为为了描述由中间弹簧构成的安全装置的实施的参考位置之一，该休止位置也在图2A中和其在图3A的放大图中示出。图3A尤其明显地示出了处于休止状态的中间弹簧8的轴向长度ΔR0和压缩止挡件的轴向长度ΔB，从而示出了长度差异ΔR0> ΔB。

图2B、图3B示出了处于正常辅助模式的中间弹簧8、活塞2和5的状态，卡夹52接触中间弹簧8以通过柱塞2的基部21推动柱塞2并拉动制动踏板。在该运行阶段，卡夹不接触止挡件81。

图2C、图3C示出了处于自主模式的辅助系统的临界状态，障碍物阻挡制动踏板并因此阻挡了柱塞2的前进，以致辅助活塞5继续前进或推动，并在超过压缩阈值时压缩中间弹簧8；中间弹簧8抵靠止挡件81，由此传递辅助推力以压缩制动踏板下方的障碍物。这种作用力不会传递至主缸。接触检测器9检测该状态并将信息传递至制动系统的中央单元以停止施加在柱塞2上的推力并处理故障。

因此，本发明避免了施加在辅助活塞和制动踏板之间的传动链上的任何过载，并因此避免了与由于控制杆上的拉力和制动踏板的强制下压而导致的压缩持续相关的所有事故。

主要元件的附图标记说明

1 控制杆

2 柱塞

21 驱动基部

22 引导元件

23 前端

231 直径减小部

232 周围凸肩

3 推力杆

31 反作用盘

4 中间活塞

41 冠状部

42 裙部

5 辅助活塞

51 轴向套筒

511 螺纹

52 卡夹

521 形成引导轴承的孔

6 螺母

61 小齿轮

62 滚珠轴承

63 凸缘

7 壳体

71 轴向开口

72 波纹管套筒

8 中间弹簧

81 止挡件

9 检测器

Claims (7)

1.一种机电制动辅助系统，其能够以自主模式运行、由管理单元管理并由电动马达驱动，所述电动马达与主缸协作，并且沿着致动轴线（xx）具有：

- 辅助活塞，其联接至驱动马达，

- 柱塞，其一端能够以与辅助活塞并行的方式作用于主缸上，且所述柱塞的另一端联接至控制杆，所述控制杆本身联接至制动踏板，所述柱塞由所述辅助活塞推动以拉动所述控制杆，

所述辅助系统的特征在于，其包括：

A）中间弹簧（8），其与压缩止挡件（81）结合以将中间弹簧（8）的压缩限制为预定压缩力，所述预定压缩力大于所述制动踏板在制动辅助的正常运行条件下的反作用力，

- 所述中间弹簧（8）及压缩止挡件（81）插设于所述柱塞（2）和所述辅助活塞（5）之间，

- 所述中间弹簧（8）将所述辅助活塞（5）的推力传递至在制动辅助的正常运行条件下拉动所述踏板的所述柱塞（2），

- 当所述柱塞（2）的所述反作用力超过所述预定压缩力时，所述辅助活塞（5）通过所述压缩止挡件（81）推动所述柱塞（2），

B）接触检测器（9），其检测所述辅助活塞（5），所述压缩止挡件（81）以及所述柱塞（2）之间的接触，该检测器联接至所述机电制动辅助系统的管理单元。

2.根据权利要求1所述的机电制动辅助系统，其特征在于，

- 所述辅助活塞（5）呈轴向套筒（51）的形式，所述轴向套筒与用于引导所述辅助活塞进行平移但被阻止进行旋转的卡夹（52）连成一体，所述套筒（51）具有设有螺纹（511）的外表面以与平移固定但旋转自由的螺母协作，所述螺母在内部具有与所接收的所述辅助活塞的螺纹互补的螺纹并且在外部承载小齿轮，所述小齿轮联接至所述驱动马达，

- 所述柱塞（2）的前端（23）具有驱动基部（21）以被所述辅助活塞所推动，

- 所述压缩止挡件在距所述轴线（xx）一定距离处由所述驱动基部所承载，以在所述辅助活塞（5）前方围绕所述柱塞（2）的本体形成环形间隔，

- 所述中间弹簧（8）呈Belleville弹簧的形式，所述Belleville弹簧容纳于所述环形间隔中并轴向地超过所述压缩止挡件（81），以用于当所述柱塞（2）的所述反作用超过所述中间弹簧（8）的所述预定压缩力时在所述辅助活塞（5）尚未接触所述压缩止挡件（81）之前接收所述辅助活塞（5）并将所述辅助活塞的推力传递至所述柱塞（2）。

3.根据权利要求1所述的机电制动辅助系统，其特征在于，所述接触检测器（9）是检测所述柱塞（2）和所述辅助活塞（5）的差动行程的差动行程检测器。

4.根据权利要求3所述的机电制动辅助系统，其特征在于，所述接触检测器（9）由霍尔传感器形成，所述霍尔传感器由所述辅助活塞（5）所承载并且与磁体协作，所述磁体取向成沿着所述轴线（xx）的方向并且由所述柱塞（2）的驱动基部（21）所承载。

5.根据权利要求4所述的机电制动辅助系统，其特征在于，所述磁体是包覆成型于所述驱动基部（21）上且包括磁铁矿的塑料材料。

6.根据权利要求2所述的机电制动辅助系统，其特征在于，所述辅助活塞（5）通过中间活塞（4）将辅助推力传递至所述主缸，所述中间活塞抵靠所述主缸的推力杆（3）的反作用盘（31），该中间活塞（4）具有轴向的筒状裙部（42），并且其容纳有所述柱塞（2）的所述驱动基部（21）以及所述柱塞（2）的引导元件（22），所述引导元件容纳于所述辅助活塞（5）的所述卡夹（52）的形成引导轴承的孔（521）中，所述中间活塞（4）承载检测所述辅助活塞（5）和所述柱塞（2）之间的差动行程的差动行程检测器。

7.根据权利要求6所述的机电制动辅助系统，其特征在于，所述压缩止挡件（81）由所述驱动基部（21）的每个引导元件（22）的凸起元件构成。

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