CN111845681A - 具有螺纹传动装置的机电式制动压力产生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的液压制动系统（10）的机电式制动压力产生器（14），该制动压力产生器具有至少一个螺纹传动装置。螺纹传动装置在此包括：液压活塞；主轴和主轴螺母，它们通过螺纹共同起作用；以及电动的驱动装置，由此使主轴和主轴螺母能够相对于彼此旋转。活塞/缸单元的液压活塞至少部分径向地包围主轴和主轴螺母，液压活塞被接收在所述活塞/缸单元的液压缸中，该液压缸构造防扭转结构，防扭转结构通过沿着轴向方向延伸的并且成形了滑动面的凹部以及伸入到所述凹部中的滑动元件来形成，且滑动元件如此构造使得这个滑动元件贴靠在滑动面的面状的接触区域上，使得液压活塞受保护以防止扭转并且能够通过主轴或主轴螺母的旋转来轴向移动。

Description

具有螺纹传动装置的机电式制动压力产生器

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的液压制动系统的机电式制动压力产生器。这种机电式制动压力产生器尤其包括用于将驱动侧的旋转运动转换为用于对活塞/缸单元进行活塞操纵的平移运动的螺纹传动装置。

背景技术

驾驶员的脚踏力通常不足以将机动车制动，因而通常要给所述机动车配备制动力放大器。传统的制动力放大器通常用由燃烧马达产生的负压来工作。在此利用马达压力与环境压力之间的压差，以用于附加于驾驶员的脚踏力将放大力施加到活塞/缸单元的活塞杆上。

对于机动车的将来的驱动方案来说，需要备选的制动压力形成装置，因为负压不再供用于运行传统的真空制动力放大器所用。为此已经开发了在这里引起注意的机电式制动压力产生器。

在此，借助于电动马达在所述主制动缸上产生操纵力。这样的机电式制动压力产生器能够不仅用于提供辅助力，而且也能够在线控制动系统中用于单独地提供操纵力。因此，机电式制动压力产生器尤其在自动驾驶方面是有利的。

由WO 2017/045804 A1已知传统的机电式制动力放大器，其在图1中示出。与此不同的是，本发明涉及一种机电式制动压力产生器，该机电式制动压力产生器能够在不取决于对于制动踏板的操纵的情况下施加制动力。前述制动力放大器1包括主轴螺母2和（未草绘出来的）电动马达，用该电动马达能够通过正齿轮3将主轴螺母2置于旋转之中。所述主轴螺母2与主轴4处于作用嵌合之中，因而所述主轴4能够借助于被置于旋转之中的主轴螺母2来置于沿着其主轴轴线5的平移运动之中。为了所述主轴4不会由于所述主轴螺母2的旋转而一同旋转，所述制动力放大器1具有支承装置6，所述主轴4与所述支承装置固定地连接。

所述支承装置6包括卡箍6a，在该卡箍（Buegel）的边缘上布置了两个滑动轴承6b。所述滑动轴承6b在拉杆7上运行，所述拉杆基本上平行于主轴轴线5来伸展。通过这个支承装置6，所述主轴4能够沿着轴向方向运动并且受到保护以防止扭转。

发明内容

本发明的任务是，说明一种具有螺纹传动装置的机电式制动压力产生器，所述螺纹传动装置保证在技术上容易地、但是可靠地防止扭转的保护作用。

所述任务通过一种具有根据权利要求1的特征的用于液压制动系统的机电式制动压力产生器得到解决。分别参照的从属权利要求反映了本发明的有利的拓展方案。

本发明说明了一种用于车辆的液压制动系统的机电式制动压力产生器。这种机电式制动压力产生器具有至少一个用于将旋转运动转换为用于产生制动压力的平移运动的螺纹传动装置。所述螺纹传动装置在此包括主轴和主轴螺母并且包括液压活塞，其中所述主轴和主轴螺母通过螺纹共同起作用并且所述主轴和主轴螺母能够通过驱动装置来相对于彼此旋转，所述液压活塞至少部分地在径向上包围所述主轴和主轴螺母并且所述液压活塞能够通过所述主轴或主轴螺母的旋转来轴向移动。

除此以外，所述螺纹传动装置包括壳体，该壳体构造与液压活塞相对应的液压缸，在所述液压缸中接收了液压活塞。此外，所述螺纹传动装置包括由液压缸和液压活塞构造的防扭转结构，通过该防扭转结构在所述主轴或者主轴螺母旋转时保护所述液压活塞防止扭转。所述防扭转结构通过沿着轴向方向延伸的并且成形了滑动面的凹部和伸入到所述凹部中的滑动元件所形成。所述滑动元件如此构造，使得所述滑动元件在接触区域上面状地贴靠在所述滑动面上。

作为螺纹传动装置，在本发明的范围内，不仅是指纯粹的主轴传动装置而且是指滚珠螺纹传动装置，其中对于所述主轴传动装置来说主轴螺母与主轴处于直接接触之中。滚珠螺纹传动装置是具有被插入在主轴与主轴螺母之间的滚珠的螺旋传动装置。这两个部件分别具有螺旋形的凹槽，所述凹槽一起形成用滚珠填充的螺旋形的管子。横向于螺旋线的螺纹中的形状配合的连接不是如在纯粹的主轴传动装置中一样在螺纹槽与螺纹梁（Gewinde-Nut und -Damm）之间进行，而是通过滚珠来进行。

所述液压活塞直接贴靠在制动液上，因而能够通过液压活塞向制动液加载压力。优选所述液压活塞构造为罐状。优选所述主轴的一部分和所述主轴螺母的一部分嵌合到所述罐状的凹部中。

在本发明的意义上，“扭转”是指围绕着相应地有待保护的元件的轴向轴线的旋转运动。在本发明中，不仅所述主轴而且所述主轴螺母都能够被保护以防止扭转。这取决于是驱动所述主轴还是驱动所述主轴螺母，因而要保护未被驱动的元件以防止扭转，从而能够将旋转运动转换为平移运动。由此，未被驱动的元件能够轴向移动。

沿着轴向方向延伸的凹部在此沿着所述轴向运动的元件的运动轴线来伸展。通过所述凹部和伸入到凹部中的滑动元件，优选沿着扭转的方向来构造形状配合的连接，从而防止扭转。所述滑动面尤其是以下面，所述面尤其构造用于滑动运动。比如所述滑动面特别光滑并且没有凸起。由此能够提供良好的滑动性能。

作为接触区域，尤其是指以下区域，对于所述区域来说所述滑动元件与所述滑动面处于直接接触之中。这个接触区域在此不是成形为点状结构（从而随着所述运动形成线性接触），而是这个接触区域构造为面状结构。所述面状接触随着所述运动尤其与所述滑动面形成条带状的接触。通过所述面状接触来降低面压力。由此，所述力没有集中于点状的接触上，而是分布到面状的接触上。由此，同样降低滑动面与滑动元件之间的磨损。

优选分别构造了两个防扭转结构，所述防扭转结构在此彼此间具有180°的角度、也就是彼此对置。通过如此布置的防扭转结构，足以保护（有待保护以防止扭转的）元件防止扭转。

在本发明的一种优选的实施方式中，所述主轴与所述液压活塞抗扭转地连接，从而随着所述主轴螺母的旋转，所述液压活塞和所述主轴能够轴向移动。在本发明的另一种优选的实施方式中，所述液压活塞与所述主轴螺母抗扭转地连接，从而随着所述主轴的旋转，所述液压活塞和所述主轴螺母能够轴向移动。由此，能够提供两种不同的方案，从而对于相应的使用情况来说能够选择最佳的系统。

优选所述防扭转结构通过槽榫（Nut-Feder）连接来形成。槽榫连接的特征尤其在于精确地彼此协调的槽和能够被接收在其中的榫。所述槽和所述榫在此形状配合地嵌合到彼此当中。所述槽榫连接在此比如能够在有待相对于彼此进行保护的构件上构造为槽和榫。所述槽榫连接在此比如能够通过冲压、拉削、切削、铣削、插削（stossen）或者尤其冷成型来制造。这样的槽榫连接由此能够容易地并且经济地制造。

在一种有利的改进方案中，所述滑动元件沿着所述主轴的轴向方向在至少一个轴向边缘区域上构造为凸出的结构。这意味着，沿着轴向方向布置的轴向边缘区域沿着周边方向具有比在所述滑动元件的核心区域中小的厚度。由此，所述相应地凸出地成形的轴向边缘区域不是贴靠在所述滑动面上。在所述活塞的相应的倾斜中，由此没有出现棱边承载（Kantentragen）。由此，在所述活塞倾斜时，也能够保证滑动元件与滑动面之间的面状接触。

所述滑动元件有利地沿着所述主轴的轴向方向在至少一个径向边缘区域上构造为凸出的结构。这意味着，沿着径向方向布置的径向边缘区域沿着周边方向具有比在所述滑动元件的核心区域中小的厚度。由此，所述相应地凸出的成形的径向边缘区域未贴靠在所述滑动面上。在所述活塞的相应的倾斜中，由此没有出现棱边承载。同样对于所述轴向边缘区域来说，由此也能够在所述活塞倾斜时保证滑动元件与滑动面之间的面状接触。

按照本发明的一种有利的实施方式，所述滑动元件额外地具有接触靴，该接触靴布置在外侧并且与所述滑动面处于接触之中。所述接触靴优选面状地贴靠在所述滑动面上，从而借此建立与所述滑动面的滑动接触。通过相对于滑动面的面状接触来降低面压力。所述接触靴优选由与液压活塞不同的材料构造。优选所述接触靴完全包围滑动元件。通过所述接触靴，能够在不取决于滑动性能的情况下选择所述液压活塞的材料。在此有利地如此选择所述接触靴的材料，从而保证滑动面的材料与接触靴之间的良好的滑动配对。

在一种优选的改进方案中，所述接触靴由塑料材料构造。此外，能够容易地制造任意的形状。由此能够容易并且经济地构造这样的接触靴。除此以外，所述塑料重量轻且成本低。在塑料的领域内也存在对具有特定性能的塑料的很大的选择性，因而对于想要的用途来说能够找到合适的塑料。

所述接触靴和所述滑动元件的内部的滑动元件部分有利地沿着主轴的轴向方向通过平坦的面和凸出的面彼此贴靠。换句话说，所述滑动元件或者接触靴上的面凸出地构成并且指向另一个构件。而另一个构件的、贴靠在凸出的面上的面则平坦地构造。所述平坦的面在此优选平行于滑动面来构造。所述凸出的或者平坦的面布置在所述滑动元件的两个对准滑动面的侧上。

通过所述凸出的和平坦的面来保证，所述液压活塞能够倾斜，而没有出现棱边承载。所述滑动元件和所述接触靴由此也在倾斜时面状地彼此贴靠。与此相对应，降低了面压力并且由此降低了磨损。由此减小了作用到滑动元件和接触靴上的负荷。

在另一种有利的实施方式中，所述滑动面通过被加入到凹部中的滑轨来形成。通过所述壳体构造的凹部的材料在此优选是不同于滑轨的材料。所述滑轨优选由此能够作为额外的部件被加入到所述凹部中。通过不同的材料，能够为所述壳体使用对于壳体的功能来说在比如强度方面具有最佳性能的材料。但是，所述滑轨的功能必须具有良好的滑动性能。由此能够如此选择用于所述滑轨的材料，从而保证最佳的滑动性能。因为所述滑轨通过所述壳体得到支撑，所以对滑轨的强度的要求小得多。

所述滑轨优选由塑料构造。作为塑料，在此能够使用每种已知的塑料。这种由塑料制造的滑轨优选作为单独的部件被加入到所述凹部中。同样能够考虑，所述滑轨通过将塑料喷射在凹部的壁上这种方式来制造。作为塑料，尤其使用这样的具有良好的滑动性能的塑料。由此，也能够在无润滑油运行或干运行（Trockenlauf）时、也就是在缺少润滑剂时还提供足够的滑动性能。塑料尤其具有以下优点，即：其重量轻且成本低。

同样地，这样的由塑料构成的滑轨能够容易并且由此经济地制造。

优选所述滑动元件由轻金属合金构造。作为轻金属合金在此是指其密度小于5g/cm³的合金。轻金属合金的突出之处在于以较小的自重所获得较高的强度。作为轻金属合金，在此例如使用铝合金、镁合金、钛合金或者铍合金。

优选所述滑动元件由铝合金构造。特别优选地，成形了滑动元件的液压活塞由相同的铝合金构成。由铝合金构成的构件所具有的优点是，其重量轻并且保证良好的散热。所述滑动元件额外地尤其结合由塑料构成的滑轨形成有利的材料配对，所述材料配对尤其在磨损和无润滑运行方面得到了改进。

除此以外，本发明说明了一种具有用于液压制动系统的机电式制动压力产生器的车辆。用这样的车辆，能够获得关于所述机电式制动压力产生器所提到的优点。在一种优选的实施方式中，这种车辆能够是自动化的或者完全自主的车辆。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在以下描述中进行详细解释。其中：

图1示出了由现有技术已知的机电式制动力放大器的图示；

图2示出了用于具有机电式制动压力产生器的车辆的液压制动系统的示意图；

图3示出了所述机电式制动压力产生器的按本发明的螺纹传动装置的一种实施例的纵剖面，

图4示出了按照图3的螺纹传动装置的横截面，

图5示出了滑动元件的一种实施例的视图，并且

图6示出了滑动元件的另一种实施例的视图。

具体实施方式

在图2中示出了用于具有机电式制动压力产生器14的车辆的液压制动系统10的示意图。所述液压制动系统10包括所述机电式制动压力产生器14。这个制动压力产生器14包括活塞/缸单元18，通过制动液容器12向所述活塞/缸单元供给制动液。

所述活塞/缸单元18能够通过由驾驶员操纵的制动踏板26来操控并且所产生的制动踏板行程通过踏板行程传感器30来测量并且被传送给控制器34。尽管图2原则上示出了制动力放大器，但是在这里重要的是，所述制动踏板行程通过踏板行程传感器30来测量。也能够在没有制动踏板行程的情况下产生制动压力，因而所述车辆也能够在自主的驾驶状态中来制动。

所述控制器34根据所测量的制动踏板行程产生用于制动压力产生器14的电动马达38的控制信号。与所述制动压力产生器14的传动机构（未示出）相连接的电动马达38在去除耦合的系统的范围内根据所述控制信号放大由制动踏板26输入的制动力。为此，根据对于所述制动踏板26的操纵通过所述电动马达38来操控布置在所述制动压力产生器14中的螺纹传动装置40，从而将所述电动马达38的旋转运动转换为平移运动。

通过对于所述制动踏板26的操纵，借助于所述制动压力产生器14来将处于活塞/缸单元18中的制动液置于压力之下。这种制动压力通过制动管路42被传导给制动液压系统46。在这里仅仅作为方框示出的制动液压系统46通过不同的阀和另外的用于构造比如电子稳定程序（ESP）的组件来形成。所述制动液压系统46额外地与至少一个车轮制动机构50相连接，从而通过阀的相应的线路能够在所述车轮制动机构50上施加制动力。

图3示出了所述机电式制动压力产生器14的按本发明的螺纹传动装置40的一种实施例的纵剖面。所述螺纹传动装置40包括壳体64，该壳体构造罐状的液压缸68。所述壳体64在这种实施例中由金属成形。所述螺纹传动装置40额外地包括主轴螺母72，该主轴螺母通过轴承76相对于所述壳体64受支承。所述主轴螺母72通过在图2中示出的电动马达38来驱动，所述电动马达形成驱动装置。所述主轴螺母72由此实施围绕其纵轴线的旋转运动。同样，在未示出的实施例中，能够驱动布置在所述主轴螺母72的内部的主轴80（参见图4）。

在图4中示出了按照图3的螺纹传动装置40的横截面。所述主轴80构造螺纹84，在该螺纹上布置了所述主轴螺母72并且该主轴螺母与所述主轴80处于嵌合之中。所述主轴螺母72基本上构造空心筒形的本体。所述主轴螺母72被罐状的液压活塞88所包围，所述液压活塞布置在所述液压缸68中。与主轴螺母72相比，所述液压活塞88没有与所述主轴80的螺纹72处于嵌合之中。在这种实施例中，所述液压活塞88抗扭转地与主轴80相连接。

在所述液压活塞88的两个反向对置的侧上布置了径向向外延伸的滑动元件92，所述滑动元件嵌合到所述壳体64的凹部96中并且构造主轴80的防扭转结构，所述主轴抗扭转地与液压活塞88相连接。作为槽来构造的凹部96在壳体64中构造为纵槽。

所述液压活塞88的滑动元件92的、沿着周边方向的宽度在此稍许小于所述壳体64的凹部96的、沿着周边方向构造的宽度。所述滑动元件92的沿着轴向方向的长度在此比所述壳体64的凹部96的长度小得多。通过所述主轴螺母72的旋转，所述主轴80通过所述液压活塞88及壳体64的防扭转结构92、96得到保持，使得所述液压活塞88能够用滑动元件92沿着轴向方向在壳体64中在所述壳体64的凹部96的长度范围内运动。

如图4所示，在液压活塞88与液压缸68之间布置了密封件100a、100b，从而能够在所述液压缸68的工作室104中产生压力。通过所述主轴螺母72的旋转，能够使所述液压活塞88在主轴80上轴向地朝工作室104的方向移动，从而能够挤压处于所述工作室104中的制动液。图4额外地示出，在所述壳体64的凹部96中加入了由塑料构造的滑轨108，该滑轨形成用于滑动元件92的滑动面110。

图5示出了所述滑动元件92的一种实施例的视图。所述滑动元件92在此在滑轨108中示出。所述滑动元件92在接触区域112中面状地贴靠在所述滑轨108的滑动面110上。由此形成较小的面压力。与存在较高的面压力的线性接触相比，由此降低磨损。所述滑动元件92沿着主轴80的轴向方向在轴向边缘区域116上构造为凸出的结构。由此，在液压活塞88倾斜时没有出现棱边承载，因而能够持久地保证小的面压力。所述滑动元件92额外地沿着主轴80的径向方向在径向边缘区域120上同样构造为凸出的结构。由此同样避免棱边承载。

在图6中示出了滑动元件92的另一种实施例。所述滑动元件92在该图中在所述凹部96的内部示出，所述凹部构造滑动面110。这种实施例与图5中的实施例的区别在于，所述滑动元件92额外地具有接触靴124，该接触靴在这种实施例中由塑料构造。与此相对应，所述滑动元件92由内部的滑动元件部分128和所述接触靴124形成。所述接触靴124在此在外侧包围所述内部的滑动元件部分128。在相对于滑动面110的接触区域112中，所述接触靴124具有平坦的面，所述接触靴124通过所述平坦的面面状地贴靠在所述滑动面110上。

所述接触靴124朝内部的滑动元件部分128沿着相对于主轴80的轴向方向具有在两侧凸出的面132。这些凸出的面132贴靠在所述内部的滑动元件128的平坦的面136上。由此，在所述液压活塞80倾斜时没有出现棱边承载。尽管如此，在滑动面110与接触靴124之间保证面状的贴靠状态，从而能够持久地保证小的面压力。

在一种未示出的实施例中，同样可能的是，所述内部的滑动元件部分128具有凸出的面132，与此同时所述接触靴124通过平坦的面136贴靠在所述凸出的面上。由此获得前面所描述的相同的优点。

Claims (13)

1.用于车辆的液压制动系统（10）的机电式制动压力产生器（14），具有：至少一个用于将驱动侧的旋转运动转换为平移运动的螺纹传动装置（40）；能够由所述螺纹传动装置（40）操纵的用于产生制动压力的活塞/缸单元（18），该活塞/缸单元包括液压活塞（88），其中所述螺纹传动装置（40）包括主轴（80）和主轴螺母（72），所述主轴和所述主轴螺母通过螺纹（84）共同起作用；和电动的驱动装置（38），通过该电动的驱动装置使所述主轴（80）和主轴螺母（72）能够相对于彼此旋转，

其特征在于，

所述活塞/缸单元（18）的液压活塞（88）至少部分径向地包围所述主轴（80）和所述主轴螺母（72），并且所述液压活塞（88）被接收在所述活塞/缸单元（18）的液压缸（68）中，该液压缸构造防扭转结构（92、96），其中所述防扭转结构（92、96）通过沿着轴向方向延伸的并且成形了滑动面（110）的凹部（96）以及伸入到所述凹部（96）中的滑动元件（92）来形成，并且其中所述滑动元件（92）如此构造，使得这个滑动元件（92）贴靠在所述滑动面（110）的面状的接触区域（112）上，使得所述液压活塞（88）受到保护以防止扭转并且能够通过所述主轴（80）或所述主轴螺母（72）的旋转来轴向移动。

2.根据权利要求1所述的机电式制动压力产生器（14），其特征在于，所述主轴（80）与所述液压活塞（88）抗扭转地连接，并且随着所述主轴螺母（72）的旋转使所述液压活塞（88）和所述主轴（80）能够轴向移动。

3.根据权利要求1所述的机电式制动压力产生器（14），其特征在于，所述液压活塞（88）与所述主轴螺母（72）抗扭转地连接，并且随着所述主轴（80）的旋转使所述液压活塞（88）和所述主轴螺母（72）能够轴向移动。

4.根据前述权利要求中任一项所述的机电式制动压力产生器（14），其特征在于，所述防扭转结构（92、96）根据槽榫连接的式样来构造。

5.根据前述权利要求中任一项所述的机电式制动压力产生器（14），其特征在于，所述滑动元件（92）沿着所述主轴（80）的轴向方向在至少一个轴向边缘区域（116）上构造为凸出的结构。

6.根据前述权利要求中任一项所述的机电式制动压力产生器（14），其特征在于，所述滑动元件（92）沿着所述主轴（80）的径向方向在至少一个径向边缘区域（120）上构造为凸出的结构。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的机电式制动压力产生器（14），其特征在于，所述滑动元件（92）额外地具有接触靴（124），该接触靴布置在外侧并且与所述滑动面（110）相接触。

8.根据权利要求7所述的机电式制动压力产生器（14），其特征在于，所述接触靴（124）由塑料材料构造。

9.根据权利要求7或8所述的机电式制动压力产生器（14），其特征在于，所述接触靴（124）和所述滑动元件（92）的内部的滑动元件部分（128）沿着所述主轴（80）的轴向方向通过平坦的面（136）和凸出的面（132）彼此贴靠。

10.根据前述权利要求中任一项所述的机电式制动压力产生器（14），其特征在于，所述滑动面（110）通过被装入到所述凹部（96）中的滑轨（108）来形成。

11.根据权利要求10所述的机电式制动压力产生器（14），其特征在于，所装入的滑轨（108）由塑料构造。

12.根据前述权利要求中任一项所述的机电式制动压力产生器（14），其特征在于，所述滑动元件（92）由轻金属合金构造。

13.包括根据前述权利要求中任一项所述的用于液压制动系统（10）的机电式制动压力产生器（14）的车辆。

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