CN108025727A - 用于机动车的制动力放大器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制动力放大器（1），其用于机动车的主制动缸，所述制动力放大器具有驱动马达（2），所述驱动马达通过变速器（3）与用于所述主制动缸的压力活塞连接/能连接，其中，所述变速器（3）具有带内螺纹（7）的能转动的主轴螺母和带外螺纹（5）的抗扭转的、沿轴向能位移的主轴杆，其中，螺纹（5、7）彼此啮合，以便使所述驱动马达（2）的旋转运动转换成所述主轴杆的平移运动，用以使所述压力活塞（4）位移。设置：所述主轴螺母（6）具有外齿部（10），所述外齿部与所述变速器（3）的相对所述主轴螺母（6）同轴布置的驱动中空轮（12）的内齿部（13）嵌接，所述主轴螺母（6）能够沿轴向相对于所述驱动中空轮（12）位移，并且所述内齿部（13）的和所述外齿部（10）的齿的齿侧面沿轴向延伸，除了至少一个齿（17、20）的至少一个第一齿侧面（18）之外，所述至少一个第一齿侧面在沿其纵向延伸的第一轴向区段（A）中朝相对置的齿侧面（21）方向延伸。

Description

用于机动车的制动力放大器

技术领域

本发明涉及一种制动力放大器，其用于机动车的主制动缸，所述制动力放大器具有驱动马达，所述驱动马达通过变速器与用于所述主制动缸的压力活塞连接/能连接，其中，所述变速器具有带内螺纹的能转动的主轴螺母和带外螺纹的抗扭转的、沿轴向能位移的主轴杆，其中，螺纹彼此啮合，以便使所述驱动马达的旋转运动转换成所述主轴杆的平移运动，用以使所述压力活塞位移。

背景技术

由现有技术已经已知开头提到的形式的制动力放大器和制动装置。因此，例如公开文献DE 10 2012 014 361 A1公开了一种用于机动车的主制动缸的制动力放大器，该制动力放大器具有驱动马达和使驱动马达与主制动缸的压力活塞连接的变速器。变速器在此具有一区段，该区段被构造为主轴变速器，以便将驱动马达的旋转运动转换成压力活塞的平移运动，用以操纵主制动缸。主轴变速器为此具有带内螺纹的能转动的主轴螺母和带外螺纹的抗扭转的主轴杆，其中，两个螺纹彼此嵌接，以便将旋转运动转换成平移运动。也已知的是，主轴变速器设有梯形螺纹，从而使得不仅内螺纹，而且外螺纹构造梯形螺纹并相应地彼此啮合。

发明内容

具有权利要求1的特征的制动力放大器具有如下优点，即，对于驱动马达没有提供所要求的辅助力矩，或不能快速足够地提供所要求的辅助力矩情况，针对使用者保证了紧急运转运行。在该情况下，本发明允许使用者机械地在没有制动力辅助的情况下导入和执行制动过程。此外，本发明允许能够以简单的方式和方法检查紧急运转功能的功能性，从而使得当紧急状况功能故障时，使用者例如可以被警告。根据本发明，这点通过如下方式来实现：主轴螺母具有外齿部，-该外齿部与变速器的相对主轴螺母同轴布置的驱动中空轮的内齿部嵌接-，从而使得主轴螺母能够沿轴向相对驱动中空轮位移；并且内齿部和外齿部的齿的齿侧面沿轴向延伸，除了至少一个齿的至少一个第一齿侧面，该至少一个第一齿侧面在沿其纵向延伸的第一轴向区段中朝相对置的齿侧面的方向引导地延伸。主轴螺母因此能够沿轴向关于驱动中空轮移动。这点基本上通过内齿部和外齿部的齿的齿侧面的轴向延伸来保证。在此，尽管主轴螺母相对驱动中空轮的沿轴向的移动保证了主轴螺母通过驱动中空轮的转动携动。为此尤其设置：外齿部的齿比内齿部的齿具有更大的长度，从而使得主轴螺母能够在维持转动携动时穿过驱动中空轮沿轴向移动。通过可移动性来保证：驾驶员例如能够通过操纵机械地通过主轴杆与压力活塞连接的制动踏板将制动力机械地传递到主制动缸中，而不损坏变速器或制动力放大器，其方式是，驾驶员使主轴杆以主轴螺母沿轴向在驱动中空轮中移动。尤其设置：主轴杆形成主制动缸的压力活塞。通过至少一个齿的至少一个第一齿侧面在第一轴向区段中与其余齿侧面的轴向延伸偏离地延伸，齿部在第一轴向区段上具有如下的区域，该区域中，彼此相对置的齿侧面的叠置对接不仅传递沿周向上的力、即转矩，而且此外也产生作用到主轴螺母上的轴向力，通过该轴向力，主轴螺母沿轴向能移动或者说被移动。第一齿侧面为此在沿其纵向延伸的第一轴向区段中优选具有屈曲部或倾斜部，其以如下方式朝相对置的齿侧面的方向延伸，使得当外齿部的例如一齿的第一齿侧面对接到内齿部的一齿的相对置的齿侧面上时，才沿轴向移动所述主轴螺母。

根据本发明的一优选改进方案设置：第一齿侧面在第一轴向区段中偏离轴向延伸一角度。由此，第一齿侧面在第一轴向区段中具有与轴向延伸偏离一角度的倾斜部。因此，齿侧面的和齿的走向沿纵向延伸发生改变。通过构造偏离轴向延伸一预先确定的角度的倾斜部，以简单的方式和方法提供了一装置，该装置将齿部改变为螺纹形式。该角度在此这样地选择，使得在外齿部与内齿部之间可靠地阻止了自锁，并且通过相对内齿部扭转外齿部保证了主轴螺母的沿轴向的移动。此外优选设置：这样地选择该角度，使得当第一齿侧面相对于相对置的齿侧面被扭转时，才产生使主轴螺母沿轴向位移的力。

根据本发明的一优选改进方案设置：至少一个齿的第二齿侧面沿其轴向延伸连续沿轴向延伸，第一齿侧面在第一轴向区段中偏离轴向延伸。由此，所涉及的齿具有沿轴向连续的齿侧面以及沿第一轴向区段偏离轴向延伸的齿侧面。该齿就此而言在它的纵向延伸上看没有对称地构造。尤其通过该实施方式实现：第一齿在第一轴向区段中具有或经历其齿宽的扩大。通过第二齿侧面连续沿轴向的延伸此外实现了：沿第一转动方向仅传递或产生转矩并且沿第二转动方向附加地基于第一轴向区段传递或产生轴向力，沿第一转动方向仅沿轴向延伸的齿侧面叠置对接。

优选地在此设置：外齿部和内齿部的彼此啮合的齿的分别彼此相对置的齿侧面至少基本上构造得彼此互补。如果例如外齿部的第一齿侧面具有第一轴向区段，那么内齿部的一齿的与第一齿侧面相对置的齿侧面具有与第一轴向区段互补的轴向区段，其中，相对置的齿侧面的轴向区段被取向得从第一齿侧面引离。由此，相对置的齿侧面至少基本上彼此平行地延伸。优选地设置：第一轴向区段被构造得比相对置的齿侧面的轴向区段更短或更长。替换地优选设置：相对置的齿侧面的彼此互补构造的轴向区段在初始位置中沿轴向彼此错开地布置，从而使得在外螺纹和内螺纹彼此扭转时以如下方式，即，两个轴向区段叠置对接，这些轴向区段叠置滑动，直到相邻的齿以它们的沿轴向延伸的轴向区段彼此贴靠。由此，通过第一轴向区段的长度和倾斜部也限界或限定了主轴螺母的沿轴向可移动性。

此外优选地设置：内螺纹或外螺纹的多个、尤其是所有齿的第一齿侧面在第一轴向区段中分别以所述角度偏离纵向延伸。通过第一轴向区段被构造在多个或所有第一齿侧面上或者说在多个齿上，保证了齿部的均匀负载和均匀的沿轴向的力产生。内螺纹或外螺纹的齿的第一齿侧面相应被理解为齿的处在相同侧上的齿侧面，它们朝相同转动方向指向。如果对应的螺纹的多个或所有齿的第一齿侧面具有之前所描述的倾斜部，那么保证了：轴向力可靠且均匀地被导入到主轴螺母中，用以其位移。

根据本发明的一优选改进方案设置：外齿部和内齿部在彼此相对置的齿侧面之间具有一最小间隙，该最小间隙能够实现主轴螺母相对驱动中空轮的扭转。该间隙允许了：主轴螺母的沿轴向的移动在不操纵主轴杆的情况下通过扭转驱动中空轮来进行。在此，齿侧面之间的间隙限定了最大的行程，主轴螺母能够相对于驱动中空轮通过由驱动中空轮所导入的转矩沿轴向移动了该最大的行程。

此外优选地设置：第一轴向区段是外齿部或内齿部的端部区段。由此能够简单且成本低廉地实现外齿部和内齿部的制造，因为仅在端部区段中存在与其它方面沿轴向延伸的齿廓线的偏离。尤其地设置：第一轴向区段这样地构造，使得内齿部的所涉及的齿朝向它的轴向端部在端部区段中在它的齿宽上增加，而外齿部的与之互补的齿朝向端部在它的齿宽上减少，或反之亦然。

根据本发明的一优选改进方案设置：变速器配属有至少一个弹簧元件，该弹簧元件将主轴螺母的轴向止挡相对驱动中空轮沿轴向挤压。通过弹簧元件，由此使得主轴螺母运动到初始位态中，其中，轴向止挡贴靠在驱动中空轮中。齿侧面这样地构造，使得从该初始位态出发在将第一轴向区段相对相对置的齿侧面进行扭转时使得主轴螺母逆着弹簧元件的力沿轴向移动。由此保证了移动主轴螺母之后的自动复位。

特别优选地设置：主轴螺母配属有至少一个行程传感器，所述至少一个行程传感器监控主轴螺母的沿轴向位移。借助于行程传感器能够检测，驱动中空轮的扭转是否导致主轴螺母的期望的沿轴向位移。仅当相应操控驱动马达时检测到主轴螺母沿轴向位移，才可以认为制动力放大器的紧急运行准备就绪，因为主轴螺母能够沿轴向相对驱动中空轮移动。如果应当检测到主轴螺母尽管操控了电动马达却沿轴向不被移动，那么可以推断出：主轴螺母和驱动中空轮沿轴向贴靠附着进而没有提供制动力放大器的紧急运转运行。适当地，在该情况下给使用者显示警告信号和必须返厂的指示。

具有权利要求10的特征的根据本发明的制动装置的特征在于根据本发明的制动力放大器。由此获得已经提到的优点。其他优点和优选特征尤其从之前的描述以及从权利要求获得。尤其地设置：主轴杆被构造为主制动缸的压力活塞，由此提供了特别紧凑的制动力装置。

附图说明

下面应当根据附图来详细阐释本发明。为此：

图1在简化的示图中示出了制动力放大器，

图2A和2B在两个不同的运行状态中示出了制动力放大器的放大细节示图；以及

图3示出了用于确定制动力放大器的紧急运转特性的替换方法。

具体实施方式

图1在简化的示图中示出了制动力放大器，其用于机动车的这里未详细示出的主制动缸。制动力放大器1具有这里简化示出的驱动马达2，该驱动马达被构造为电动马达并通过变速器3与压力活塞4作用连接。压力活塞4在此当前仅是区段方式并且示出纵向截面。压力活塞4被构造为中空杆，该中空杆具有外螺纹。沿轴向，压力活塞4一端部与主制动缸机械连接并且另一端部与具有制动力放大器1的机动车的制动踏板机械连接。压力活塞4在此构造得沿轴向能位移，以便在操纵制动踏板时施加力到主制动缸上，用于其操纵。

压力活塞4通过外螺纹5形成主轴杆，在该主轴杆上能转动地布置主轴螺母6。主轴螺母6以区段方式具有内螺纹7，该内螺纹与外螺纹5嵌接。外螺纹5和内螺纹7在此分别被构造为梯形螺纹。外螺纹5在此沿轴向看在大于双倍于内螺纹7那样大的区段上延伸。如果将主轴螺母6置于旋转运动中，就像箭头8简示的那样，那么这通过彼此啮合的梯形螺纹造成形成主轴杆的压力活塞4的沿轴向的位移，就像通过箭头9示出的那样。

主轴螺母6此外具有外齿部10，其具有多个至少基本上仅沿轴向延伸的齿。此外，主轴螺母6在一端部上具有轴向止挡11，该轴向止挡具有锥形纵向截面。

变速器3此外具有驱动中空轮12，驱动中空轮具有与外齿部10嵌接的内齿部13。通过外齿部10和内齿部13沿轴向进行取向，主轴螺母6沿轴向能够向驱动中空轮12移动。此外，驱动中空轮12具有外齿部，驱动中空轮12利用该外齿部与中间齿轮15作用连接，该中间齿轮具有传动比并且与电动马达2的驱动小齿轮14作用连接。

如果对电动马达2进行操控，那么将转矩施加到驱动中空轮12上，该驱动中空轮通过内齿部13来携动主轴螺母6并使其置于旋转运动中。因为主轴杆或者说压力活塞4抗扭转地受支承，所以通过转动主轴螺母6产生压力活塞4的轴向运动并操纵主制动缸。由此可以导入自动的制动过程或通过产生附加制动力辅助了驾驶员。如果驾驶员操纵制动踏板比电动马达2可以反应地更快或当电动马达2或者说制动力放大器1具有故障，那么对于驾驶员可能的是，基于主轴螺母6关于驱动中空轮12的沿轴向可位移性纯机械地操纵所述压力活塞4。在此，压力活塞沿轴向通过驱动中空轮12逆着弹簧元件16的力按压主轴螺母6，该弹簧元件使主轴螺母6利用轴向止挡11相对驱动中空轮12挤压，从而使得轴向止挡11贴靠在驱动中空轮12上并且进一步移动是不可能的。通过弹簧元件16就此而言朝初始状态预紧变速器3。

图2A和2B在示意图中示出了在轴向止挡11区域中的驱动中空轮12与主轴螺母6的外齿部10的彼此啮合的内齿部13。通过弹簧元件16，将主轴螺母6利用轴向止挡11推移直到驱动中空轮12上，从而使得外齿部10和内齿部13在轴向止挡11上彼此平齐地结束。

外齿部10具有多个在主轴螺母6的外圆周上分布布置的齿17，这些齿分别具有第一齿侧面18和第二齿侧面19。两个齿侧面18和19分别处在对应的齿17的彼此面对的侧上并基本上沿轴向或者说平行于主轴螺母6的旋转轴线延伸，该旋转轴线在图2A和2B中通过点划线简示。外齿部10的齿17的相应第一侧面18在限界到轴向止挡11上的轴向区段A中具有与轴向延伸偏离的走向。当前设置的是，在轴向区段A中，相应第一齿侧面18以预先给定的角度α沿它的纵向延伸与所述轴向延伸偏离。在此，角度α可以如下地选择：

α> arctan (μ) x f_s,

其中，f_s是待选择的安全因数并且μ是内齿部13与外齿部10之间的摩擦系数。摩擦系数μ可以计算和以经验获知。角度α在此以如下方式选择，使得对应的齿17的齿宽朝轴向止挡11方向增加。对应的齿17的背向或者说第二齿侧面19与之相反连续直线地或者说沿轴向延伸地构造。

内齿部13同样具有多个均匀地在圆周上分布布置的齿20，其中，在图2A和2B中仅示出三件。齿20也分别具有第一侧面21和第二侧面22。第一齿侧面18、22是沿第一转动方向彼此贴靠传递转矩的齿侧面，并且第二齿侧面19、21沿相反的转动方向彼此跌靠，以便传递转矩。由此，外齿部10和内齿部13的相邻的齿17、20的齿侧面18和22或者说19和21总是彼此相对置。齿20的齿侧面21以及相应与齿侧面21相对置的齿侧面19在此同样连续沿轴向延伸。齿20的齿侧面22类似于齿侧面18在邻接到轴向止挡11上的轴向区段B中具有与沿轴向延伸的走向偏离的走向。在此设置：在轴向区段B中，对应的齿侧面22以像齿侧面18那样相同的角度α偏离轴向走向，但是其中，角度α以如下方式选择，使得齿20的宽度朝向轴向止挡11减少。

通过齿17和20的所描述的构造来实现：它们尤其在端部区段中朝向轴向止挡11布置得彼此互补。在像其在图2A中示出的且就像之前已经描述那样的通过弹簧元件16造成的初始位置中，齿17和20沿轴向彼此平齐地在轴向止挡11上结束。在此，在齿17和20之间沿周向看存在一间隙a，由此，主轴螺母6能以小的角度相对驱动中空轮12转动，用以克服该间隙，而不传递转矩。由此，在主轴螺母6和驱动中空轮12之间存在空程。

在正常运行中，当因此通过制动力放大器1应当施加附加的制动力到压力活塞或者说主轴轴线4上时，驱动马达2以如下方式被操控，即，驱动中空轮12根据箭头23这样地被驱动，使得连续沿轴向延伸的齿侧面21、19彼此贴靠，就像图2A中示出那样。由此仅将转矩传递到主轴螺母6上，由此有目的地使得主轴杆4移动。

就像图1中能够看到的那样，主轴螺母6的外齿部10在与中空轮12相比沿轴向的、长的区域或区段上延伸。主轴螺母6就像已经提到的那样，能够沿轴向关于驱动中空轮12移动。这点具有如下的优点，当驾驶员施加制动力到制动踏板上时，才与驱动马达2无关地可以移动主轴杆或可以操纵主制动缸的压力活塞4。这点通过如下方式来实现，在操纵时与驱动马达2无关地将主轴螺母6沿轴向关于驱动中空轮12朝主制动缸的方向移动，就像通过图1中的箭头9示出的那样。为了检查是否提供了该紧急运转功能，设置齿17和20的当前构造方案。

为了测试是否提供了紧急运转功能，将驱动马达2朝相反方向操控，从而使得驱动中空轮12朝相反方向、即逆着箭头23的方向转动。基于相邻齿17和20之间的侧面间隙，这点导致：首先使彼此相对置的齿侧面21和19达到彼此贴靠接触。

在此，基于具有轴向区段A和B区域中的倾斜延伸的齿侧面22和18的该有利的构造方案而发生下列情况：因为比轴向区段A更短地选择外齿部的轴向区段B，所以首先使得齿侧面22和18的倾斜延伸的区段出现贴靠接触。因为基于其关于主轴螺母6的轴向延伸的倾斜取向而附加于转矩也产生朝弹簧元件16的方向或朝轴向止挡11的方向起作用的轴向力，通过转动驱动中空轮12使得主轴螺母6逆着弹簧元件16的力沿轴向位移一点，就像图2B中示出的那样。在此，主轴螺母6以如下方式远地沿轴向被位移，直到齿17、20以其分别沿轴向延伸的齿侧面区段彼此贴靠且不再能够产生进一步的轴向力。因此，主轴螺母6能够沿轴向位移的行程b通过内齿部13和外齿部10的相邻的齿17、20之间的间隙和角度α来限定。

主轴螺母6适宜地与壳体固定地配属有一行程传感器24，该行程传感器监控主轴螺母6的沿轴向位移。如果行程传感器24在测试运行中检测到主轴螺母6被位移了预先给定或者说期待的行程b，那么确认了紧急运转功能的功能性。但是如果检测到主轴螺母6尽管相应操控了驱动马达2而没有沿轴向位移，那么确认了：通过内螺纹13和外螺纹10所形成的转动携动被卡住并且主轴螺母6的推动通过不能紧急运行。相应地，适宜地给驾驶员给出一警告信号。

行程传感器24可以为此例如无触碰地、尤其是光学地检测主轴螺母6的端部侧，并且由此监控主轴螺母6的运动。

替选地或附加地，根据另一实施例设置：驱动马达2的转动角以及驱动马达2的运行电流在针对测试运行的操控中被监控。

图3为此示出一图表，其中，关于时间t标记转动角φ、电流I以及采用的行程b。由当前的电流I和转动角φ可以确定沿轴向移动行程b以及被置入的转矩。通过在变速器3中存在的间隙可以推导出针对转矩的目标曲线，该目标曲线可以与实际测量到的曲线进行比较。在此，作为针对转矩的确定值来测量驱动马达2的当前流动的电流I。如果测量到的电流I与所期待的电流I偏离太远，就像图3中示出的那样，那么推断出：没有保证自由度并就此而言诊断出被减少的移动行程b'。

Claims (10)

1.制动力放大器（1），其用于机动车的主制动缸，所述制动力放大器具有驱动马达（2），所述驱动马达通过变速器（3）与用于所述主制动缸的压力活塞连接/能连接，其中，所述变速器（3）具有带内螺纹（7）的能转动的主轴螺母（6）以及带外螺纹（5）的抗扭转的、沿轴向能位移的主轴杆，其中，所述螺纹（5、7）彼此啮合，以便使所述驱动马达（2）的旋转运动转换成所述主轴杆的平移运动，用以使压力活塞（4）位移，其特征在于，所述主轴螺母（6）具有外齿部（10），所述外齿部与所述变速器（3）的相对于所述主轴螺母（6）同轴布置的驱动中空轮（12）的内齿部（13）嵌接，所述主轴螺母（6）能够沿轴向相对所述驱动中空轮（12）位移，并且所述内齿部（13）和所述外齿部（10）的齿的齿侧面沿轴向延伸，除了至少一个齿（17、20）的至少一个第一齿侧面（18）之外，所述至少一个第一齿侧面在沿其纵向延伸的第一轴向区段（A）中朝相对置的齿侧面（21）方向延伸。

2.根据权利要求1所述的制动力放大器，其特征在于，所述第一齿侧面（18）在所述第一轴向区段（A）中以角度（α）偏离所述轴向延伸。

3.根据前述权利要求中任一项所述的制动力放大器，其特征在于，所述至少一个齿（17）的第二齿侧面（19）连续地沿轴向延伸。

4.根据前述权利要求中任一项所述的制动力放大器，其特征在于，所述内螺纹（13）或所述外螺纹（10）的多个、尤其是所有齿（17）的所述第一齿侧面（18）在所述第一轴向区段（A）中以所述角度（α）偏离所述纵向延伸。

5.根据前述权利要求中任一项所述的制动力放大器，其特征在于，外齿部（10）和内齿部（13）的彼此啮合的齿（17、20）的分别彼此相对置的齿侧面（18、21；19、22）至少基本上被构造得彼此互补。

6.根据前述权利要求中任一项所述的制动力放大器，其特征在于，外齿部（10）和内齿部（13）在彼此相对置的和本身齿侧面（18、21；19、22）之间具有一最小间隙，以便能够实现主轴螺母（6）相对驱动中空轮（12）的扭转。

7.根据前述权利要求中任一项所述的制动力放大器，其特征在于，所述第一轴向端部（A）是所述外齿部（10）或所述内齿部（13）的端部区段。

8.根据前述权利要求中任一项所述的制动力放大器，其特征在于，所述变速器（3）配属有至少一个弹簧元件（16），所述至少一个弹簧元件使所述主轴螺母（6）的轴向止挡（11）相对所述驱动中空轮（12）沿轴向挤压。

9.制动装置，其用于机动车，所述制动装置具有制动踏板，所述制动踏板与主制动缸的压力活塞（4）机械连接，并且具有制动力放大器（1），其特征在于根据权利要求1至8中任一项的制动力放大器（1）的构造，其中，所述制动力放大器的主轴杆与所述压力活塞（4）作用连接或形成所述压力活塞。

10.根据前述权利要求中任一项所述的制动力放大器，其特征在于，所述主轴螺母（6）配属有至少一个行程传感器（24），所述至少一个行程传感器监控所述主轴螺母（6）的沿轴向位移。