機(jī)電式制動助力器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種車輛制動設(shè)備的機(jī)電式制動助力器，其包括主制動缸，該主制動缸具有能借助制動踏板移動并且在此時建立制動壓力的活塞桿，該活塞桿也能借助電動機(jī)移動并且這個唯一的電動機(jī)根據(jù)能圍繞轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動地懸掛的制動踏板的旋轉(zhuǎn)角來控制，使得需由車輛駕駛員為建立制動壓力施加到制動踏板上的功小于在沒有電動機(jī)輔助的情況下為活塞桿的相應(yīng)移動所需的功。所述活塞桿支撐在踏板桿上并且通過該踏板桿的轉(zhuǎn)動運(yùn)動進(jìn)行移動，所述踏板桿由能借助制動踏板圍繞轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的中間元件構(gòu)成，踏板桿的轉(zhuǎn)動軸線能借助電動機(jī)大致沿活塞桿的運(yùn)動方向移動。在此選擇踏板傳動比，使得駕駛員即使在電動機(jī)未激活的情況下也能借助在起作用的制動力放大時常見的力稍微移動活塞桿，并且通過電動機(jī)適合地移動踏板桿的轉(zhuǎn)動軸線將基于這種踏板傳動比在電動機(jī)未激活時異常大的踏板行程減少至常見數(shù)值。
【專利說明】機(jī)電式制動助力器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車輛制動設(shè)備的機(jī)電式制動助力器，包括主制動缸，該主制動缸具有能借助制動踏板移動并且在此時建立或消除制動壓力的活塞桿，該活塞桿也能借助電動機(jī)移動并且這個唯一的電動機(jī)根據(jù)能圍繞轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動地懸掛的制動踏板的踏板行程或轉(zhuǎn)動角控制，使得需由車輛駕駛員為建立制動壓力施加到制動踏板上的功小于在沒有電動機(jī)輔助的情況下為活塞桿的相應(yīng)移動所需的功。關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)，除描述電液式制動助力器基礎(chǔ)的DE102008057576A1以及示出一種傳動比可變的制動踏板機(jī)構(gòu)的DE102005036922A1外尤其參見DE102009031918A1。最后提到的文獻(xiàn)示出一種關(guān)于機(jī)電式制動助力器常見原理的例子，據(jù)此通常唯一的并且施加助力的電動機(jī)直接作用于主制動缸的活塞桿。
【背景技術(shù)】
[0002]在作為機(jī)動車的轎車中制動助力器如今大多仍被設(shè)計為真空制動助力器并且利用真空來產(chǎn)生助力，所述真空在以前的定量控制的內(nèi)燃機(jī)形式的車輛驅(qū)動總成中作為“副產(chǎn)品”被提供。然而在今天的現(xiàn)代車輛驅(qū)動總成中已不再提供或僅不足地提供這一能源。因此設(shè)置附加真空泵，以便能夠繼續(xù)使用傳統(tǒng)的真空制動助力器。這相對昂貴；另外不利的是真空制動助力器需要相對大的結(jié)構(gòu)空間。替換地可使用液壓式或機(jī)電式制動助力器。
[0003]對這種尤其是電液式或機(jī)電式制動助力器提出的要求極高。一方面它們必須滿足最高的安全要求并且在例如電氣元件或類似物故障時仍能通過駕駛員可靠地制動車輛；另一方面，應(yīng)借助踏板力和踏板行程之間協(xié)調(diào)的關(guān)系使所謂的踏板感覺、即汽車駕駛員在操作其制動踏板時所獲得的感覺盡可能與在真空制動助力器上所習(xí)慣的踏板感覺一致。因此為了良好的制動踏板感覺，至少在一定限度內(nèi)需要踏板力與踏板行程之間的精確相配關(guān)系。良好的踏板力特性曲線由真空制動助力器已知。因此原則上應(yīng)同步于踏板運(yùn)動地極精確調(diào)制機(jī)電式輔助。然而在此高傳動比的電動機(jī)具有大的慣性，該慣性限制動態(tài)性。例如當(dāng)力輔助略慢于踏板運(yùn)動時，則制動踏板將“變硬”，也就是說輔助對于踏板行程而言過小并且踏板行程一踏板力相配關(guān)系于是不再位于希望的踏板力特性曲線上。這同樣適用于當(dāng)力輔助過快地進(jìn)行時，踏板在此情況下“落下”，也就是說踏板力對于踏板行程而言過小。在分析車輛制動設(shè)備的操作動態(tài)性時，似乎很難實(shí)現(xiàn)輔助的電動機(jī)相應(yīng)于真空制動助力器的高動力，尤其是因為制動踏板行程必須極精確地被測量并且由用于該電動機(jī)的電子控制單元在控制電動機(jī)之前進(jìn)行處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的任務(wù)在于提出一種用于所描述問題的補(bǔ)救措施。
[0005]為了解決該任務(wù)，根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的機(jī)電式制動助力器的特征在于，活塞桿支撐在踏板桿上并且通過踏板桿的轉(zhuǎn)動運(yùn)動進(jìn)行移動，所述踏板桿能由制動踏板本身或由能借助制動踏板圍繞轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的中間元件構(gòu)成，踏板桿的轉(zhuǎn)動軸線能借助(唯一)的電動機(jī)大致沿活塞桿的運(yùn)動方向移動。有利的擴(kuò)展方案構(gòu)成從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
[0006]提出一種與已知的現(xiàn)有技術(shù)、如所提到的DE102009031918A1——在其中電動機(jī)直接作用于主制動缸的活塞桿——從根本上不同的機(jī)電式制動力放大原理。類似于另外提到的但示出氣動式制動助力器或常見的機(jī)電式制動助力器(在其前面設(shè)置有傳動比能通過電動機(jī)改變的杠桿機(jī)構(gòu))的DE102005036922A，借助本發(fā)明將電動機(jī)的影響與主制動缸的活塞桿分開。在本發(fā)明中已經(jīng)認(rèn)識到，如踏板傳動比選擇得足夠大，則原則上無需制動助力。但這在實(shí)踐中導(dǎo)致所需的踏板行程既不能由駕駛員生理上可能的腳行程產(chǎn)生也不能設(shè)置在汽車、如轎車的傳統(tǒng)的放腳空間中。因此，在本發(fā)明中唯一的電動機(jī)設(shè)置用于將踏板行程調(diào)整為常見的數(shù)值并且盡管如此仍設(shè)置高的踏板傳動比。為此根據(jù)本發(fā)明電動機(jī)不提供本來意義上的助力，而是在一定程度上提供輔助功，眾所周知其已知在物理上被定義為力和行程的數(shù)學(xué)乘積。也就是說在根據(jù)本發(fā)明使用電動機(jī)時需由駕駛員為了在液壓車輛制動設(shè)備中建立確定的制動壓力所做的功小于不使用電動機(jī)時所做的功。為此電動機(jī)改變踏板傳動比并因此改變駕駛員須在其制動踏板上做出的行程，使得需由駕駛員為建立制動壓力所做的功減少。相反，駕駛員為建立制動壓力所須施加的力在使用和不使用電動機(jī)時基本相同。
[0007]在此意義中，優(yōu)選能這樣選擇所述踏板傳動比，使得駕駛員即使在電動機(jī)未激活的情況下也能借助在傳統(tǒng)起作用的制動助力時常見的力稍微移動活塞桿，所述踏板傳動比被定義為踏板桿的轉(zhuǎn)動軸線和駕駛員力導(dǎo)入點(diǎn)之間的距離與所述轉(zhuǎn)動軸線和活塞桿支撐點(diǎn)之間的距離的比值，所述支撐點(diǎn)在踏板桿上位于踏板桿轉(zhuǎn)動軸線和所述力導(dǎo)入點(diǎn)之間。同時通過電動機(jī)適合地移動踏板桿的轉(zhuǎn)動軸線將基于這種踏板傳動比在電動機(jī)未激活時異常大的踏板行程減少至常見的數(shù)值，也就是說這樣調(diào)整，以致產(chǎn)生所希望的常見的踏板行程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]在附圖la、lb中以不同視角示意性示出并且局限于重要部分的第一種實(shí)施例用于詳細(xì)說明，借助該實(shí)施例也說明以概括形式的從屬權(quán)利要求3、4。圖2、3作為其它實(shí)施例示出第一種實(shí)施例的變型方案。
【具體實(shí)施方式】
[0009]首先參見圖la，以附圖標(biāo)記I表示液壓車輛制動設(shè)備的主制動缸，所述液壓車輛制動設(shè)備在主制動缸之后如通常那樣構(gòu)造，主制動缸的活塞桿具有附圖標(biāo)記2。通過使活塞桿2移動到王制動缸I內(nèi)在王制動缸內(nèi)以及在制動設(shè)備內(nèi)建立(液壓)制動壓力，該制動壓力通過活塞桿2移出主制動缸I再次消除。
[0010]活塞桿2以其自由的、即遠(yuǎn)離主制動缸I的或者說伸出主制動缸的端部區(qū)段支撐在所謂的踏板桿3上，該踏板桿在根據(jù)圖la、Ib的實(shí)施例中由制動踏板4本身構(gòu)成，也就是說，踏板桿3相同于制動踏板4的踏板臂，所述踏板臂構(gòu)成制動踏板4的踏板板部4b和制動踏板4的轉(zhuǎn)動軸線4a之間的連接，制動踏板原則上如通常那樣能轉(zhuǎn)動地懸掛在該轉(zhuǎn)動軸線上。在當(dāng)前基于踏板桿3和制動踏板4的相同性，踏板桿3的轉(zhuǎn)動軸線3a與制動踏板4的轉(zhuǎn)動軸線4a相同，踏板桿能轉(zhuǎn)動地懸掛在轉(zhuǎn)動軸線3a上。
[0011]為了使活塞桿2支撐在踏板桿3上，在踏板桿3上在每一側(cè)設(shè)置一個踏板銷3c，所述踏板銷嵌入設(shè)置在活塞桿2自由端部上的活塞桿2的所謂叉頭的導(dǎo)槽2a中，所述導(dǎo)槽在當(dāng)前構(gòu)造成大致長形孔的形狀并且構(gòu)成槽狀導(dǎo)向裝置。在附圖所示狀態(tài)中，每個踏板銷3c貼靠在大致沿活塞桿2運(yùn)動方向延伸的導(dǎo)槽2a的朝向主制動缸I的端部上。因此，當(dāng)踏板桿3或者說制動踏板4通過根據(jù)箭頭方向5施加到踏板板部4b上的壓力從附圖所示狀態(tài)出發(fā)朝向主制動缸I轉(zhuǎn)動時，活塞桿2由此進(jìn)一步移動到主制動缸I中并因此建立制動壓力。這樣選擇所謂的踏板傳動比，使得駕駛員能在施加在車輛制動設(shè)備中在數(shù)值上常見的力的情況下移動活塞桿2，所述踏板傳動比為踏板桿3的轉(zhuǎn)動軸線3a和駕駛員力導(dǎo)入點(diǎn)P (該力導(dǎo)入點(diǎn)在當(dāng)前在根據(jù)圖la、lb的第一種實(shí)施例中位于踏板板部4b處)之間的距離與所述轉(zhuǎn)動軸線3a和活塞桿支撐點(diǎn)(該活塞桿支撐點(diǎn)在踏板桿3上位于踏板桿的轉(zhuǎn)動軸線3a和所述力導(dǎo)入點(diǎn)P之間并且通過踏板銷3c定義)之間的距離的比值。但由于借助如此設(shè)計的踏板傳動比——其基本上由活塞桿2在踏板桿3上的支撐點(diǎn)的適合設(shè)置并且在當(dāng)前通過踏板銷3c的定位來產(chǎn)生——在使用常見的主制動缸I的情況下會在建立希望的常見的制動壓力時產(chǎn)生過長的踏板行程，根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)動軸線3a或4a基本上能沿活塞桿2的移動方向移動，圍繞所述轉(zhuǎn)動軸線踏板桿3或制動踏板4能轉(zhuǎn)動或者說踏板桿3或制動踏板4懸掛于轉(zhuǎn)動軸線上。
[0012]為了使轉(zhuǎn)動軸線3a或4a如此移動，在根據(jù)圖la、lb的實(shí)施例中，相應(yīng)鉸鏈9形式的轉(zhuǎn)動軸線3a/4a支承在滾珠絲桿傳動機(jī)構(gòu)形式的絲桿6上，在此絲桿6能借助電動機(jī)7旋轉(zhuǎn)。在此電動機(jī)7由附圖中未示出的控制單元控制并且進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使得駕駛員為建立所希望的制動壓力須克服的踏板行程為常見數(shù)值，所述控制單元優(yōu)選根據(jù)測量制動踏板4在其轉(zhuǎn)動軸線4a中的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角傳感器的信號獲知駕駛員的制動愿望。踏板行程在此同樣能通過制動踏板4在其轉(zhuǎn)動軸線4a中的旋轉(zhuǎn)角或通過在駕駛員操作制動踏板時踏板板部4b大致沿水平方向、即大致沿活塞桿2的移動方向經(jīng)過的距離來說明。根據(jù)本發(fā)明，在當(dāng)前唯一的電動機(jī)7在踏板行程方面被調(diào)節(jié)，而非如現(xiàn)有技術(shù)中常見的那樣在需施加的助力方面被調(diào)節(jié)。
[0013]當(dāng)然還應(yīng)適合地引導(dǎo)支承在絲桿6上的構(gòu)成轉(zhuǎn)動軸線3a或4a的鉸鏈9，以便使絲桿6的旋轉(zhuǎn)也能實(shí)際上引起鉸鏈9在絲桿6上的縱向移動。為了引導(dǎo)，在該機(jī)電式制動助力器的適合構(gòu)造的在此局部示出的支撐單元10中在絲桿6兩側(cè)分別設(shè)置一個沿絲桿6的縱向延伸的長形孔11，鉸鏈9的導(dǎo)向銷9a嵌入長形孔中。另外，主制動缸I和電動機(jī)7也能固定在該例如在當(dāng)前構(gòu)造為近似U形的支撐單元10上。
[0014]下面亦參見圖1b說明本發(fā)明機(jī)電式制動助力器設(shè)計的安全設(shè)計。當(dāng)然，在電動機(jī)7或由電動機(jī)7和當(dāng)前具有絲桿6的絲桿傳動機(jī)構(gòu)(或概括來說用于移動踏板桿3的轉(zhuǎn)動軸線3a的傳動機(jī)構(gòu))構(gòu)成的制動助力器機(jī)電式致動器故障時，踏板桿3的轉(zhuǎn)動軸線3a不能移動，以致產(chǎn)生不能形成的用于建立較高液壓制動壓力的踏板行程。為避免這點(diǎn)，在當(dāng)前在活塞桿2的自由端部中除了已經(jīng)提到的通過導(dǎo)槽2a和踏板銷3c的支撐外還設(shè)置另外的所謂的輔助支撐8，其構(gòu)造成設(shè)置在活塞桿2自由端部上的止擋形式，用于制動踏板4踏板臂或踏板桿3的朝向主制動缸I的一側(cè)或者說表面。所述輔助支撐8在此比活塞桿2在正常通過導(dǎo)槽2a和踏板銷3c起作用的支撐時更靠近制動踏板4的力導(dǎo)入點(diǎn)P、即在第一種實(shí)施例中更靠近踏板板部4b。這一設(shè)置使得在機(jī)電式致動器或電動機(jī)7故障時根據(jù)箭頭方向5從附圖中所示位置在較少的踏板行程后，活塞桿2的輔助支撐8貼靠在踏板桿3上并且通過制動踏板4或踏板桿3根據(jù)箭頭方向5的進(jìn)一步轉(zhuǎn)動使活塞桿2僅通過輔助支撐8移動。在此時踏板傳動比明顯小于正常起作用的支撐時的踏板傳動比，雖然明顯感覺到需由駕駛員施加到踏板板部4b上的踏板力增加，但同時為建立常見的制動壓力所需的踏板行程減少，以致駕駛員仍能簡單地實(shí)現(xiàn)該踏板行程。就這點(diǎn)而言，在此所描述的機(jī)電式制動助力器的故障特性類似于傳統(tǒng)的真空制動助力器的故障特性。為防止在這種系統(tǒng)故障時踏板銷3c阻礙所希望的活塞桿2的移動，在活塞桿2的叉頭中設(shè)置已經(jīng)簡要提到過的導(dǎo)槽2a。因此在輔助支撐8被激活后踏板銷3c能在該構(gòu)造為長形孔的導(dǎo)槽2a中移動，在此活塞桿2在一定程度上超越制動踏板4。
[0015]另外，與如今常見的用于連接主制動缸I的車輛制動設(shè)備的兩個液壓制動回路之一中的系統(tǒng)故障情況的設(shè)計不同，無需維持制動設(shè)備兩個制動回路故障時的踏板行程。相反，在本發(fā)明中只需維持用于唯一的制動回路故障時的踏板行程，因為用于第二制動回路的踏板行程能被機(jī)電式致動器或電動機(jī)7補(bǔ)償。兩個制動回路和致動器的故障不必作為多
重故障被考慮。
[0016]下面參考圖2示出一種變型方案，其在一定程度上構(gòu)成作為單元的制動器16，該制動器例如能固定在車輛放腳空間端壁12的背離放腳空間的一側(cè)上并且與如通常設(shè)置的制動踏板4共同作用。在此與第一種實(shí)施例相同的已經(jīng)提到的構(gòu)件使用同樣的附圖標(biāo)記。制動器16的殼體10相應(yīng)于圖la、lb的支撐單元。很容易看出，在根據(jù)圖2的實(shí)施例中，踏板桿3是一個能獨(dú)立圍繞轉(zhuǎn)動軸線3a轉(zhuǎn)動的中間元件，活塞桿2支撐在該中間元件上，在此轉(zhuǎn)動軸線3a如上所述能移動并且踏板桿3能借助制動踏板4圍繞轉(zhuǎn)動軸線3a轉(zhuǎn)動。為此在通過支架13能轉(zhuǎn)動地懸掛在端壁12上的制動踏板4的踏板臂和踏板桿3的與轉(zhuǎn)動軸線3a相對置的端部之間夾緊一個傳動桿14，或者說該傳動桿14鉸接連接踏板桿3和制動踏板4，使得踏板桿3與制動踏板4 一起轉(zhuǎn)動。結(jié)合圖1所提到的踏板桿3上的力導(dǎo)入點(diǎn)P在此相應(yīng)于傳動桿14在踏板桿3上的鉸接點(diǎn)。
[0017]圖3作為另一實(shí)施例不出圖2的一種變型方案,其中，為了借助電動機(jī)7移動踏板桿3的轉(zhuǎn)動軸線3a設(shè)置曲柄傳動機(jī)構(gòu)15。藉此或借助其它適合的傳動比可變的傳動機(jī)構(gòu)能在小的力下實(shí)現(xiàn)大的動態(tài)性并且在大的力下實(shí)現(xiàn)高的傳動比。此外當(dāng)然還有許多其它的尤其是在結(jié)構(gòu)方式上不同的方案，并且它們不偏離權(quán)利要求的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.車輛制動設(shè)備的機(jī)電式的制動助力器，該制動助力器包括王制動缸(I)，該王制動缸具有能借助制動踏板(4)移動并且在此建立或消除制動壓力的活塞桿(2)，該活塞桿也能借助電動機(jī)(7)移動并且這個唯一的電動機(jī)(7)根據(jù)能圍繞轉(zhuǎn)動軸線(4a)轉(zhuǎn)動地懸掛的制動踏板(4)的踏板行程或旋轉(zhuǎn)角來控制，使得需由車輛駕駛員為建立制動壓力施加到制動踏板(4)上的功小于在沒有電動機(jī)輔助的情況下為活塞桿(2)的相應(yīng)移動所需的功，其特征在于，所述活塞桿(2)支撐在踏板桿(3)上并且通過該踏板桿(3)的轉(zhuǎn)動運(yùn)動進(jìn)行移動，所述踏板桿能由制動踏板(4)本身或由能借助制動踏板(4)圍繞轉(zhuǎn)動軸線(3a)轉(zhuǎn)動的中間元件構(gòu)成，踏板桿(3)的轉(zhuǎn)動軸線(3a)能借助電動機(jī)(7)基本上沿活塞桿(7)的運(yùn)動方向移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制動助力器，其特征在于，選擇踏板傳動比，使得駕駛員即使在電動機(jī)(7)未激活的情況下也能借助在起作用的制動助力時常見的力稍微移動活塞桿(2)，并且通過電動機(jī)適合地移動踏板桿(3)的轉(zhuǎn)動軸線(3a)，將基于這種踏板傳動比在電動機(jī)(7)未激活時異常大的踏板行程減少至常見的數(shù)值，所述踏板傳動比被定義為踏板桿(3)的轉(zhuǎn)動軸線(3a)和駕駛員力導(dǎo)入點(diǎn)(P)之間的距離與所述轉(zhuǎn)動軸線(3a)和活塞桿的支撐點(diǎn)之間的距離的比值，所述支撐點(diǎn)在踏板桿(3)上位于踏板桿的轉(zhuǎn)動軸線(3a)和所述力導(dǎo)入點(diǎn)(P)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的制動助力器，其特征在于，在所述踏板桿(3)和/或活塞桿(2)上設(shè)置輔助支撐(8)，通過該輔助支撐，在電動機(jī)(7)故障時或在由電動機(jī)和用于移動踏板桿(3)轉(zhuǎn)動軸線(3a)的傳動機(jī)構(gòu)構(gòu)成的機(jī)電式致動器故障時，活塞桿(2)在踏板桿(3)的相應(yīng)轉(zhuǎn)動運(yùn)動中在活塞桿(2)的所述支撐點(diǎn)和力導(dǎo)入點(diǎn)(P)之間支撐在踏板桿上。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的制動助力器，其特征在于，所述活塞桿(2)通過槽狀導(dǎo)向裝置支撐在踏板桿(3)上。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的制動助力器，其特征在于，為了借助電動機(jī)(7)移動踏板桿(3)的轉(zhuǎn)動軸線(3a)，設(shè)置尤其是構(gòu)造為滾珠絲桿傳動機(jī)構(gòu)(6、9)的絲桿傳動機(jī)構(gòu)、或曲柄傳動機(jī)構(gòu)(15)或傳動比可變的其它傳動機(jī)構(gòu)。
【文檔編號】G05G1/46GK103608224SQ201280028457
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月16日
【發(fā)明者】R·施密特 申請人:寶馬股份公司