专利名称：用于机动车辆的制动设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于机动车辆的制动设备，该制动设备包括 具有主缸壳体的主缸，车轮制动缸可连接在该主缸壳体上， 第一活塞，该第一活塞通过传递操作力的推杆与制动踏板联接， 第二活塞，该第二活塞用于操作主缸， 第三活塞，该第三活塞可由第一活塞用液力操作， 至少一个形成踏板行程模拟器的弹性元件，该踏板行程模拟器在"线 控制动"的运行模式中为车辆驾驶员提供愉快的踏板感觉， 用于联接第 一活塞和第三活塞的运动的装置，可用液压力作用的中间空间，对该中间空间的加压会在第二和第三活 塞上产生液压力作用，以及可用电控制的压力供应模块，该压力供应模块既能使加压流体填充中 间空间，又能使该中间空间排空。
背景技术：
在机动车辆技术中，"线控制动"的制动设备越来越流行。在此制动 设备中，制动器可根据电子信号"外来"操作，而不需要驾驶员的主动参 与。此电子信号可例如由电子稳定程序ESP或距离调节系统ACC发出。 如果这种外来操作与驾驶员操作重叠，则机动车辆的驾驶员感觉到制动踏 板中的反作用。该作用在制动踏板上的反作用对于驾驶员可以是惊奇的和 令人不愉快的，以致在交通中的紧急情况下，驾驶员将按一种与这种情况 不相配的方式操作制动踏板，这是因为他受到由制动器的外来操作引起的 操作踏板反作用的刺激。
从DE 10 2004 025 638A1知道一种前述类型的制动设备。在"线控制 动"的运行模式中，可通过可电控的压力供应模块借助一同样可电控的阀 装置对现有技术的制动设备进行"外来操作，，或对中间空间进行加压，该 阀装置开通或阻塞中间空间与压力供应模块之间的液力连接。在现有技术 的制动设备中，认为有缺点的是这样的事实，即只能在电子装置和存在于 车辆中的能量供应装置(蓄电池和车身电网)起作用时才有可能支持由车 辆驾驶员产生的操作力。发明内容因此，本发明的任务为，公开一种前述类型的制动设备，其中，在电 子控制装置或电能供应失效时，仍然能长久地支持操作力，直至耗尽制动 设备内的蓄能器的能量储备。采用所公开的制动i殳备，即使在运行状态， 驾驶员也能用惯用的踏板力可靠地制动车辆。按照本发明，此任务将如此解决，即设置一第四活塞，它可在输入侧 通过弹性元件、在输出侧通过所述中间空间中的液压力而由两个相反方向 的力作用，并且还设置一个装置，以便将压力供应模块构造成除了能用电 控制外还能根据由力的作用得到的第四活塞的位置进行控制。为了将本发明的思想具体化，规定用于根据第四活塞的位置控制压力 供应模块的装置包括既能用机械又能用电控制的控制阀，以及用于将第四 活塞的位置传递至控制阀上的机械元件。用于传递活塞位置的机械元件优选包括盘片和控制套管。在本发明的另 一个有利的实施形式中，所述机械元件的至少 一个连接 部形成为一侧起作用的机械止挡件。在本发明主题的另一种有利的实施形式中，设置一第四活塞，该第四 活塞构造成空心活塞，并且接纳第一活塞和第三活塞，使得在第一和第三 活塞之间限定一液压室，该液压室可通过第四活塞相对于主缸壳体的相对 运动而封闭，并且该液压室形成一用于联接第一活塞和第三活塞的运动的 装置。 在本发明的一个有利的改进中，在第二和第三活塞之间设置一可沿轴 向作用的机械的力传递连接。在本发明主题的另 一有利的改进中，压力供应模块构造成可借助气动 致动器操作的活塞-缸组件，气动致动器可以借助控制阀既通过制动J^板 操作，又独立于制动踏板外来地操作。在本发明主题的另 一种实施形式中，弹性元件起作用地布置在推杆与 第四活塞之间。本发明的另一有利的实施形式规定，在制动踏板的未操作状态，M 室与加压流体存储容器连通。在另一种实施变型中，气动致动器有壳体，该壳体的内部空间通过可 移动的壁分成负压室和工作室，可借助控制阀在该负压室和工作室中作用 负压压力或大气压力。在本发明主题的另 一优选的实施形式中，负压室可连接到抽吸装置例 如真空泵上。在本发明主题的另一种实施形式中，控制阀布置在主缸壳体的入口区 域中，并且包括负压密封座、大气密封座和阀体，其中，负压密封座形成 在一在主缸壳体上被引导、可沿轴向运动的第一环上，而大气密封座形成 在一同样在主缸壳体上被引导、可与第一环共轴地沿轴向运动的第二环上。在本发明的另一优选的实施形式中，通过电机械致动器、优选为电磁 铁来实现控制阀的外来操作，该电磁铁的衔铁与第 一环连接或由第 一环形 成。本发明主题的另 一有利的改进在于，在第 一和第四活塞之间起作用地 布置一复位弹簧。为了能精确地施加驾驶员所希望的制动力，另一种变型规定，设置至 少一个用于检测制动踏板的位置和制动踏板的运动的传感器，传感器的输制阀进行控制。此外，可以在主缸上安装至少一个压力传感器和至少一个活塞4亍程传
感器，这些传感器检测引入主缸中的压力以及第二活塞的行程，并且将该 信息传送到电子控制单元。在本发明主题的另 一种实施形式中，在电子控制单元中设置电控制装 置和监控装置，以^更控制和监控真空泵。本发明的另一个有利的改进规定，电子控制单元产生制动灯光信号， 并通过电子操作连接传送给机动车辆。电子操作连接构造成数据总线或直 接的导线连接。在另一实施形式中，在电子控制单元中设置用于与其它车辆部件交换 数据的通信装置。最后，本发明主题的另一个有利的改进在于，电子控制单元构造成从 其它车辆部件接收制动压力请求，并通过可用电控制的压力供应模块的控 制而将所述请求转换成由压力传感器和活塞行程传感器监控的主缸致动。
在下文中将参考所附图中的示意图详细说明本发明的一个实施形式。
具体实施方式
在图中示出的按照本发明的制动设具有一制动踏板3，该制动踏板通 过操作杆34在作用上与第一活塞2连接.可通过转角传感器31检测制动 踏板行程。此外，i殳置一第二活塞4,它是主制动缸1的致动活塞。在所 示的例子中，主致动缸l设计成串联式主缸，在其主缸壳体20中，在第二 活塞4上连接另一活塞21。可通过一未示出的、可以控制的车轮制动压力 调制模块将车辆的车轮制动器连接在主制动缸1上，其中， 一同样未示出 的电子控制单元兼调节单元分配给车轮制动压力调制模块。作为所示的转 角传感器的另一种方案或补充，可以设置一行程传感器，它检测推杆34 或第一活塞2的致动行程。第一活塞2与第三活塞5 —起在第四活塞8中被可移动地引导，其中， 第一活塞2和第三活塞5限定一液压室12，该液压室形成一用于联接第一
活塞2和第三活塞5的运动的装置。液压室12 —方面通过第四活塞8中的 一孔或通道46与否则被封闭的液压室45连接，另一方面通过第四活塞8 中的液力通道35与一分配给主制动缸并处于大气压力下的加压流体存储 容器32连接。 一装在主缸壳体20中的密封元件36起作用，以使在第四活 塞8相对于主缸壳体20运动时，通道35与通向加压流体存储容器32的连 接切断，并在进一步移动时与关闭的液压室45连接。为使此液压室在不致 动状态卸压，合适的是将此处仅示意地示出的密封元件36设计成活塞密封 件，流体可与行程有关地越过该密封件流动。此外，在制动踏板3或第一活塞2与第四活塞8之间起作用地布置一 压缩弹簧6，在制动踏板3不操作时，该压缩弹簧使第一活塞2通过盘片 14与形成在第四活塞8上的止挡件44接触。 一弹性元件7，例如一弹胶体 弹簧，同样起作用地布置在操作杆28与第四活塞8之间，该弹性元件最好 与压缩弹簧6共轴或平行并且与压缩弹簧6 —起形成踏板行程模拟器，该 模拟器在制动设备操作时为车辆驾驶员提供一种愉快的、与普通的制动踏 板特性对应的踏板感觉。这意味着，在小的制动踏板行程时，阻力緩慢地 增加，而在较大的制动踏板行程时，阻力则超比例地增加，此外，在盘片 14与第四活塞8之间，有一复位弹簧29起作用。前面提到的活塞4、 5、 8、 21都装在主缸壳体20中，此时，在第二活 塞4与第三活塞5之间限定一中间空间11，它借助液力连接37与可用电 控制的压力供应模块9连接，该模块允许对中间空间11进行加压。压力供应模块9主要包括一可借助 一气动致动器10 4!Mt的活塞-缸组 件13，在该组件的压力室38上连接前面提到的液力连接37。活塞-缸组 件13具有加压流体存储容器39。也可以采用通向前面提到的加压流体存 储容器32的软管联接来代替所示的分配给活塞-缸组件13的加压流体存 储容器39。气动致动器10具有一致动器壳体16,其中，通过一可移动的 壁17彼此隔开一连接在真空泵18或相当的抽气装置上的负压室22和一可 充气的工作室23。可移动的壁17与仅仅示意地示出的活塞-缸组件的活 塞40处于力传递的连接，该活塞限定前面提到的压力室38。
紧固在主缸壳体20上的控制岡用于控制气动致动器10，该控制阀具 有参考标号15,并且既可以机械地控制，又可以电机械地控制。该控制阀 15包括一第一或负压密封座24、 一第二或大气密封座25以及一与密封座 24、 25配合的环形阀体26。负压密封座24最好形成在一在主缸壳体20 上引导的第一环27上，该第一环的位置可用电机械装置控制，而大气密封 座25则形成在一同样在主缸壳体20中引导的第二环28上，该第二环的位 置可用机械装置控制。为了定位第一环27，设置一电致动器例如一电磁铁 30,该电磁铁的衔铁与第一环27做成一体，并且该电磁铁允许独立于制动 踏板进行控制阀15的外来操作。为了定位第二环28，设置一控制套管19， 该控制套管在一侧与上面提到的盘片14连接，而在另一侧与第二环28连 接；至少一个这种连接形成为在一侧起作用的止挡件，以致控制套管19 只能传递拉力。为使空气能在大气压力下无阻碍地通向控制阀15，控制套 管19具有径向开口。在制动踏板操作时，由于合适的弹簧力，第一活塞2首先与盘片14、 控制套管19、第二环28和阀体26 —起相对于主釭壳体20移动。当阀体 26坐靠在负压密封座24上，此负压密封座关闭，而大气密封座打开，由 此，压力供应模块9中的气动致动器10的工作室23被充以空气，而由此 产生的作用在可移动壁17上的力^Mt活塞—缸组件13的活塞40。压力室 38中如此产生的液压力将通过液力连接37送至主缸壳体20中的中间空间 11。这样， 一方面操作主制动缸1，另一方面与操作方向相反地往回压空 心活塞8。这样就关闭了大气密封座25,并阻止在中间空间11中继续建立 压力，其中，空心活塞8保持在一平衡位置上，在该位置，(制动踏板的) 操作力与通过中间空间11的面积比确定的致动力的一部分平衡。在踏板力 改变时，通过阀座24和25的相应的打开和关闭达到一新的平衡位置。这 种装置也可以称为空心活塞8的气动位置调节器，该调节器通过自动适应 的致动力来补偿不同的踏板操作力。通过将空心活塞8始终保持在同一位 置上，踏板力仅由弹簧6和7的力来决定，而不是通过主缸l的操作状态
来决定。当中间空间11中的增强压力不够或缺失时，由于由操作杆34通过弹 簧6和7作用的力，空心活塞8在中间空间11中移动。由此，设置在第四 或空心活塞8的壁中的通道35越过密封件27，由此，液压室12与加压流 体存储容器32的连接中断。由此包含在液压室12中的加压流体体积将第 一活塞2和笫三活塞5的运动联接起来。由于第一活塞2通过操作杆34 与踏板3联接，而第三活塞5则沿操作方向与主缸活塞4联接，因此，如 果中间空间中的增强压力不够或缺少，则建立一从制动踏板3至主缸的直 接的穿透接合。此液力联接只能通过第四活塞8相对于主缸壳体20的相对 运动来控制，因此，与主缸l的操作状态无关。为了启动该联接，只需要 空心活塞8相对于壳体20有小的行程，以关闭通道35。由此，可以避免 踏板的行程损失；当通过第一活塞2和第三活塞5之间的;Wfe接触实现从 踏板至主缸活塞4的直接的穿透接合时，该行程损失是不可避免的。这种 机械的穿透接合在按照本发明的制动设备中也是可能的，并在此处表示最 低的返回级(Rttckfallebene)，该机械的穿透接合虽然包含踏板行程损失， 但在液力联接例如由于泄漏而失灵时能够对主缸进行操作。按照本发明的制动设备可以以不同的运行模式工作。在未操作状态， 由于负压密封座24打开，所以在气动致动器10的两个室22、 23中具有相 同的压力。在一纯粹电控制的运行模式中，将通过电机械致动器30操作控制阀 15来使气动致动器10的工作室23充气。此时，前面提到的负压密封座24 关闭，而大气密封座25打开。通过流入的空气作用在可移动壁17上的力， 在活塞—缸组件13的压力室38中建立起液压力，该压力通过管路37送至 中间空间ll。通过此压力，主缸1的第二活塞4和另一活塞21在图中向 右移动，以使加压流体在两个简单示出的制动回路中流动。在另一踏板控制的运行模式中，制动踏板3的操作导致控制阀15的机 械控制，该控制造成上面说明的效果。当然，也可以进行同时由踏板控制 和由电控制控制阀15的组合运行模式。此模式可例如用于制动技术领域的
技术人员公知的制动辅助功能，该功能意味着由制动踏板控制的制动过程 得到加速和强化。在对应于第 一返回级的另 一种制动踏板控制的运行模式中，由于上面 提到的液流流失的干扰而未能在中间空间11中建立液压力，由此，空心活塞8的移动不能对抗反向压力，而上面描述的第一活塞和第三活塞的液力 联接状态则通过第一活塞2、封闭在液压室12中的加压流体、第三活塞5 和与第三活塞联接的第二活塞4向主制动缸1作用一来自操作杆的未增强 的力传递。此时，由于借助室12使用液力闭锁，所以不产生踏板行程损失， 除非该室中由于进一步的干扰而不能建立压力。在此情况下，在另一个返 回级中，通过直接的机械接触实现从第一活塞2至第三活塞5的纯机械的 力传递。在返回级的操作中，只能用肌肉力量进行主制动缸l的操作。通过本发明，可以得到一建造简单的制动设备，其中，制动踏板特性 与其余制动设备的操作状态无关，由此，当驾驶员制动时，踏板的感觉既 不会受到同时存在的外来制动的干扰，也不会受到制动设备的其它调节活 动如反锁调节、牵引控制或行驶稳定性调节的干扰。此外，本发明的制动设备具有这样的优点，即比传统的制动设备构造 简单。具有电子稳定调节功能(ESP)的车辆需要例如一专门的ESP^H 系统，该系统比普通的ABS 、^a系统复杂，这是因为，与ABS液压系统 相反，ESP液压系统必须具有建立大于主缸压力的车轮制动压力的能力。 与之相反，所推荐的制动设备在接在主缸后面的一侧具有一简单的、只包 含八个电磁阀的"ABS"液压模块就已经足够。
权利要求
1. 一种用于机动车辆的制动设备，该制动设备包括 具有主缸壳体(20)的主缸(1)，车轮制动缸可连接到该主缸壳体， 第一活塞(2),该第一活塞通过传递操作力的推杆(34)与制动踏板(3)联接，第二活塞(4)，该第二活塞用于操作主缸(1)，第三活塞(5),该第三活塞可由第一活塞(2)用液力操作，至少一个形成踏板行程模拟器的弹性元件(6， 7)，该踏板行程模拟器在"线控制动"的运行模式中为车辆驾驶员提供愉快的踏板感觉， 用于联接第一活塞(2)和第三活塞(5)的运动的装置， 可用液压力作用的中间空间(11)，对该中间空间的加压会在第二活塞(4)和第三活塞(5)上产生液压力作用，以及可用电控制的压力供应模块(9)，该压力供应模块既能用加压流体填充中间空间(11)，又能使该中间空间排空，其特征在于，该制动设备设有第四活塞(8)，该第四活塞可通过输入侧的弹性元件(6， 7)和输出侧的中间空间(11)中的液压力而由两个相反方向的力作用，并且该制动设备还设有一装置(14， 19， 15)，以使压力供应模块(9 )除了能用电控制外还能根据由力的作用得到的第四活塞(8)的位置进行控制。
2. 如权利要求1的制动设备，其特征在于，用于根据第四活塞(8) 的位置控制压力供应模块(9)的装置包括既能用机械又能用电控制的控制 阀(15)，以及用于将第四活塞(8)的位置传递至控制阀(15)上的机械 元件(14， 19)。
3. 如权利要求2的制动设备，其特征在于，用于传递活塞位置的机 械元件包括盘片(14)和控制套管(19)。
4. 如权利要求2或3的制动设备，其特征在于，所述机械元件的至 少一个连接部形成为一侧起作用的机械止挡件(47)。
5. 如权利要求2至4中任一项的制动设备，其特征在于，第四活塞 (8)构造成空心活塞，并且接纳第一活塞(2)和第三活塞(5)，使得在第一活塞(2)和第三活塞(5)之间限定一液压室(12)，该液压室可通 过第四活塞(8)相对于主缸壳体(20)的相对运动而封闭，并且该液压室 形成一用于联接第一活塞(2)和第三活塞(5)的运动的装置。
6. 如权利要求5的制动设备，其特征在于，在第二活塞(4)和第 三活塞(5)之间设置一可沿轴向作用的机械的力传递连接。
7. 如权利要求1至6中任一项的制动设备，其特征在于，压力供应 模块(9 )构造成可借助气动致动器(10)操作的活塞—缸组件(13 );气 动致动器(10)可以借助控制阀(15)既通过制动i^板(3)操作，又独立 于制动踏板(3)外来地操作。
8. 如权利要求1至7中任一项的制动设备，其特征在于，弹性元件 (6)起作用地布置在推杆(34)和第四活塞(8)之间。
9. 如权利要求5至8中任一项的制动设备，其特征在于，在制动踏 板(3)的未操作状态，液压室(12)与加压流体存储容器(32)连通。
10. 如权利要求7的制动设备，其特征在于，气动致动器(10)具有 壳体(16)，该壳体的内部空间通过可移动的壁(17)分成负压室(22) 和工作室(23)，可借助控制阀(15)在该负压室和工作室中作用负压压 力或大气压力。
11. 如权利要求10的制动设备，其特征在于，负压室(22)可连接 到抽吸装置例如真空泵(18)上。
12. 如权利要求2至11中任一项的制动设备，其特征在于，控制阀 (15)布置在主缸壳体(20)的入口区域中，并且包括负压密封座(24)、大气密封座(25)和阀体(26),其中，负压密封座(24)形成在一在主 缸壳体(20)上被引导、可沿轴向运动的第一环(27)上，而大气密封座 (25)形成在一同样在主缸壳体(20)上被引导、可与第一环(27)共轴 地沿轴向运动的第二环(28)上。
13. 如权利要求3至12中任一项的制动设备，其特征在于，通过电机械致动器、优选为电磁铁(30)来实现控制阀(15)的外来操作，该电 磁铁的衔铁与第一环(27)连接或由第一环(27)形成。
14. 如前述^L利要求中任一项的制动设备，其特征在于，在第一活塞 (2)和第四活塞(8)之间起作用地布置复位弹簧(29)。
15. 如前述权利要求中任一项的制动设备，其特征在于，设置转角传 感器(31)，以检测制动踏板的位置和制动踏板的运动，该转角传感器的 输出信号被送至电子控制单元(33)并用于对控制阀(15)进行控制。
16. 如权利要求15的制动设备，其特征在于，在主缸(l)上安装至 少一个压力传感器(42， 43)和至少一个活塞行程传感器(41)，这些传 感器检测引入主缸(1)中的压力以及第二活塞(4)的行程，并且将该信 息传送到电子控制单元(33)。
17. 如前述权利要求中任一项的制动设备，其特征在于，在电子控制 单元(33)中设置电控制装置和监控装置，以便控制和监控真空泵(18)。
18. 如前述权利要求中任一项的制动设备，其特征在于，电子控制单 元(33)产生制动灯光信号，并通过电子操作连接传送给机动车辆。
19. 如前述权利要求中任一项的制动设备，其特征在于，在电子控制 单元(33)中设置用于与其它车辆部件交换数据的通信装置。
20. 如前述权利要求中任一项的制动设备，其特征在于，电子控制单 元(33)构造成从其它车辆部件接收制动压力请求，并通过可用电控制的 压力供应模块(9)的控制而将所述请求转换成由压力传感器(42, 43)和 活塞行程传感器(41)监控的主缸致动。
21. 如前述权利要求中任一项的制动设备，其特征在于，电子控制单 元(33)与压力供应模块(9)相关联。
全文摘要
本发明涉及一种制动设备，包括具有主缸壳体(20)的主缸(1)，车轮制动缸可连接在该壳体上；通过传递操作力的推杆(34)与制动踏板(3)联接的第一活塞(2)；用于操作主缸(1)的第二活塞(4)；可由第一活塞(2)用液力操作的第三活塞(5)；至少一个形成踏板行程模拟器的弹性元件(6、7)，在“线控制动”的运行模式中该踏板行程模拟器为车辆驾驶员提供愉快的踏板感觉；用于联接第一活塞(2)和第三活塞(5)的运动的装置；可用液压力作用的中间空间(11)，对该中间空间的加压会在第二活塞(4)和第三活塞(5)上产生液压力作用；以及可用电控制的压力供应模块(9)，该压力供应模块既能用加压流体填充中间空间(11)，又能使该中间空间排空。为了即使在电子控制装置或电能供应失效时，仍然能支持操作力，设置一第四活塞(8)，该第四活塞可通过输入侧的弹性元件(6，7)和输出侧的中间空间(11)中的液压力而由两个相反方向的力作用，并且该制动设备还设有一装置(14，19，15)，以使压力供应模块(9)除了能用电控制外还能根据由力的作用得到的第四活塞(8)的位置进行控制。
文档编号B60T13/14GK101124111SQ200680005468
公开日2008年2月13日 申请日期2006年2月15日 优先权日2005年2月18日
发明者S·德鲁姆 申请人:大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司