用于液压式机动车制动设备的制动装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于液压式机动车制动设备的制动装置，所述制动装置具有液压助力器级。

背景技术：

随着对自动化的计算机控制的行驶和制动的要求的持续增长，同时可用结构空间紧张，大结构的负压制动助力器临近其技术极限。因此已知使用具有机电驱动的液压助力器级的制动装置。

这种助力器级不仅在外部控制或者说完全自主的与驾驶员无关的操作模式中以及在驾驶员引入的手动操作模式中而且在功能失误或能量供给失效时的备用模式中必须保证可靠功能。

同时期望选择性取代负压制动助力器在使用相同机械接口的情况下使用液压助力器级以及获得可与负压制动助力器相似的触觉反馈或者说踏板感觉。

已知的所属类型的制动装置通常结构复杂，具有用于执行不同操作模式的可电转换的阀装置。为了保证在自主操作情况下携动制动踏板，在已知制动装置中也需要麻烦的技术解决方案。

已知的具有使用重且昂贵的高压贮存器作为压力源的液压助力器级的制动装置由于重量、结构空间和转换投入提高而被认为特别值得改善。

技术实现要素：

因此，本实用新型的目的在于，尽可能成本划算地提供改善的制动装置，所述制动装置具有液压地作用的助力器级，所述助力器级的用于执行外部控制模式和手动操作模式的转换投入降低。

根据本实用新型，所述目的通过具有以下所述的特征组合的制动装置来实现：所述制动装置包括液压的助力器级和制动主缸，所述制动主缸具有能轴向移动的制动缸活塞，其中，所述制动装置在正常的助力运行内不仅能在自主的与驾驶员无关的操作模式中电子控制地运行而且能在手动操作模式中通过驾驶员控制地运行，并且在所述正常的助力运行外在紧急模式中能以单独通过驾驶员产生的未被助推的操作力运行，其中在所述正常的助力运行内给每个操作模式在所述助力器级的助力器壳体中配置单独的活塞，所述活塞直接被加载以助推力并且将所述助推力机械地传送给在作用上连接在下游的部件。

根据一个实施方式，在所述助力器级中能轴向移动地接收活塞杆，所述活塞杆被布置用于将来自制动踏板的操作力传递给所述制动缸活塞，以及设置有用于直接或间接监测所述活塞杆的轴向位置的传感器装置。

根据一个实施方式，在所述助力器壳体中布置有直接从电动的马达- 泵单元被馈送以压力介质的压力室、从所述压力室被馈送以压力介质的中间室和从所述中间室被馈送以压力介质以及通过回流连接装置与未加压的压力介质容器连接的基本上未加压的回流腔，其中，能轴向移动的压力室活塞将所述压力室与所述中间室分开，能轴向移动的中间室活塞将所述中间室与所述回流腔分开。

根据一个实施方式，当液压压力介质通过来自所述马达-泵单元的助推压力馈送到所述压力室中时，所述中间室活塞以助推力作用在所述制动缸活塞上。

根据一个实施方式，在自主的与驾驶员无关的操作模式中，所述助推力从所述压力室活塞机械地传递给所述中间室活塞，在手动操作模式中，所述助推力从所述中间室液压地传递给所述中间室活塞。

根据一个实施方式，所述活塞杆在轴向上至少区段地布置在所述压力室活塞和所述中间室活塞中。

根据一个实施方式，在所述活塞杆中设置有至少一个第一液压通路，所述第一液压通路区域地在轴向上延伸穿过所述活塞杆并且以至少两个在轴向上彼此间隔开的开口通到所述活塞杆的径向表面中。

根据一个实施方式，在所述活塞杆中布置有第一液压通路和第二液压通路，所述第一液压通路和第二液压通路在轴向上彼此间隔开地区域地在轴向上延伸穿过所述活塞杆并且分别以至少两个在轴向上彼此间隔开的开口通到所述活塞杆的径向表面中。

根据一个实施方式，所述第一液压通路的中间室侧的开口设置为第一控制开口，所述第一控制开口用于通过所述第一液压通路控制所述压力室与所述中间室之间的液压连接。

根据一个实施方式，所述第二液压通路的压力室侧的开口设置为第二控制开口，所述第二控制开口用于通过所述第二液压通路控制所述中间室与所述回流腔之间的液压连接。

根据一个实施方式，所述中间室活塞在轴向上被夹紧地布置在两个弹簧元件之间。

根据一个实施方式，所述中间室活塞在其未被操作的初始位置中通过复位弹簧压在所述压力室活塞上或与助力器壳体固定的止挡上，所述复位弹簧在制动过程中被强制预紧。

根据一个实施方式，在所述制动缸活塞与所述活塞杆之间作用性地设置有弹性的反作用元件，所述反作用元件在手动操作时被压缩并且在形成迟滞的情况下将反作用力作为触觉反馈通过所述活塞杆引入到制动踏板中。

根据一个实施方式，在所述活塞杆上布置有止挡元件，所述止挡元件限制所述压力室活塞在朝中间室的方向上相对于所述活塞杆的轴向移动。

根据本实用新型的制动装置的液压助力器级构造成无高压贮存器的循环助力器，并且具有两个单独的在功能上分开的活塞，所述活塞中的一个活塞即压力室活塞在自主的操作模式中在产生助推力(经放大的力)时主要起作用并且另一个活塞即中间室活塞在手动操作模式中主要起作用。活塞之间的作用切换在此可特别容易地强制性地通过压力控制且同时机械地通过在可相对于活塞移动的活塞杆和/或活塞之一中适合地布置液压通路来进行。可取消具有专门所需控制系统的单独的电或电磁的阀转换装置。

通过使用两个活塞——尤其是与使用用于测量助力器级中的压力的压力传感器相结合，可以可靠地在外部控制制动装置。此外，在功能上分成压力室活塞和中间室活塞可实现在自主操作情况下简化踏板的携动，其方式是在活塞杆与配置给自主操作模式的压力室活塞之间设置强制耦合。

优选所述耦合可通过简单的环形的固定在活塞杆上的金属止挡元件来实现。

根据本实用新型的制动装置的特征在于其特别简单且稳定的设计。此外，所述制动装置可构造成模块式，与不同的制动主缸、马达-泵单元和连接在下游的调制单元组合，此外在车辆中安装在现有的固定接口上，并且可用作负压制动助力器的替换。由此可通过根据本实用新型的制动装置的变型形成多种依客户而定的特征并且简化其在现有系统中的集成。

附图说明

从下面对多个根据本实用新型的实施例进行的说明和附图得到本实用新型的其它特征和优点。具有相同功能的不同实施形式的部件和特征在此优选设置有相同的参考标号。附图中：

图1示出制动装置的根据本实用新型一实施例的两个外部视图。

图2示出根据本实用新型的第一实施例的简化视图的轴向剖面。

图3示出在松开位置或者说未被操作的初始位置中根据本实用新型的第二实施例的轴向剖面。

图4示出在主动的或者说自主的操作模式中根据图3的实施例。

图5示出在部分制动时在被动的或者说手动的操作模式中根据图3的实施例。

图6示出在强烈的完全制动时在被动的或者说手动的操作模式中根据图3的实施例。

具体实施方式

图1：

图1中示出了根据本实用新型的制动装置1的实施例的外部视图(立体正面视图)。制动装置1构造成模块式，基本上包括具有助力器壳体3 的液压助力器级2、制动主缸4和电驱动的马达-泵单元11。

助力器级2通过可轴向移动的活塞杆6由在此未示出的制动踏板 7——可能情况下在中间连接有另外的在此未示出的常规的机械部件——操作。

电动驱动的马达-泵单元11可摆动地在弹性的径向减振器26中支承在固定螺栓25上并且在中间连接有轴向减振器27的情况下支撑和固定在助力器壳体3上的固定部位上。由此，马达-泵单元11的转矩在振动方面最佳地被接收和隔离。

所示实施例中的固定螺栓25在两个端部上具有用于装配螺母的螺纹并且同时用于将制动主缸4装配在助力器壳体3上以及用于将整个制动装置1固定在未示出的与车身固定的车辆件、例如发动机舱中的前围板上。

接口在此优选构造得与其它类型的制动装置、例如与气动制动助力器统一，由此可实现在相同车辆类型上使用不同制动装置类型。

通过容器连接端29、29'、29”，制动主缸4和马达-泵单元11由优选单个的图中未示出的公共的压力介质容器16进行馈送。但在本实用新型内随时允许使用多个单独的压力介质容器。

通过液压连接装置28，压力介质在需要时在制动情况中由马达-泵单元 11在无需连接在中间的高压贮存器的情况下直接地输送给助力器级2，在该助力器级，所述压力介质可立即“按需”用于建立作用在制动主缸4上的助推力。由此，根据本实用新型的助力器级按照循环原理或者说作为循环助力器工作。

图2：

图2中极其简化地示出了制动装置1的第一实施例的助力器级2的轴向剖面。在助力器壳体3中在其与制动主缸4相反的端部上布置有压力室10。压力室10由可轴向移动地被接收在助力器壳体3中的压力室活塞9 限定边界。

压力室活塞9在轴向上布置在两个与助力器壳体固定的止挡31、32 之间。在其未被操作的初始位置中，压力室活塞9靠置在压力室侧的第一止挡31上，在此在压力室活塞9与主缸侧的第二止挡32之间夹紧有中间弹簧22。

可通过制动踏板7操作并且与所述制动踏板耦合的活塞杆6在中间穿过压力室活塞9并且可相对于所述压力室活塞轴向移动。压力室活塞9相对于活塞杆6朝制动主缸4的方向的轴向移动通过活塞杆上的止挡元件24 限定。

在自主的操作模式中，压力室10通过借助于电子控制单元30控制的马达-泵单元11供给以液压压力介质，由此在其中形成过压。过压向通过压力室活塞9与压力室10分开的中间室12的传播借助于轴向密封元件31 来阻止。密封元件31在此在本实用新型内不仅可安置在压力室活塞9上而且可安置在止挡元件24上。

压力室活塞9的两个侧之间的压力差使所述压力室活塞运动。通过止挡元件24，活塞杆6(在携动制动踏板7的情况下)被一起驱动并且将基于压力室10中的过压所产生的助推力传递给中间室活塞13，所述中间室活塞又将所述助推力传送给制动主缸4中的制动缸活塞5。通过主缸活塞5 的由此产生的移动，在制动主缸4中产生制动压力。

在活塞杆6中布置有第一液压通路18。所述第一液压通路基本上是活塞杆6内部的通道或孔，其以活塞杆6的径向表面上的彼此轴向间隔开的开口向外开放。

如果在进一步的制动过程中或原则上制动踏板7通过驾驶员操作(手动或者说被动的操作模式)，则活塞杆6相对于压力室活塞9朝制动主缸 4的方向移动，由此，第一液压通路18的中间室侧的开口即第一控制开口 20打开。

这使得液压压力介质从压力室10流入到中间室12中并且最终使得两个室之间压力平衡。进一步的助推力现在由中间室活塞13产生。

当在主动的操作情况中驾驶员进行干涉并且想影响制动时，需要中间弹簧22。驾驶员在此情况下通过使活塞杆6移动而越过压力活塞9的主动地或者说自主地引起的位置，使第一控制开口20打开，由此，产生压力平衡并且压力活塞9复位到其后面的未被操作的初始位置中。

在未示出的根据本实用新型的实施例中，可取消中间弹簧22，由此，助力器壳体3可在轴向上构造得较短。压力室活塞9的复位在此情况下在制动过程结束之后通过活塞杆6上的止挡元件24进行。通过驾驶员期望对制动力的助推(放大)仍通过中间室活塞13实现，并且在自主操作模式中通过压力室活塞9实现。

传感器装置8记录尤其是在操作踏板时活塞杆6的位置变化。所获得的信息用于电子控制马达-泵单元11，例如以便在操作制动踏板7时引起起动或在制动过程之后活塞杆6向后运动时引起停住。

在所示实施例中，在中间室活塞13中布置有第二液压通路19。所述第二液压通路实现中间室12与基本上持续地未加压的回流腔14之间的液压连接，所述回流腔又通过回流连接装置15与未加压的压力介质容器16 连接。配置给第二液压通路19的第二控制开口21可通过活塞杆6与中间室活塞13之间的轴向相对移动来打开或关闭。在正常制动中，第二控制开口21通过活塞杆6的移动单独地或与压力室活塞9一起完全地(完全制动) 或部分地(部分制动)来关闭，由此，没有或仅小的规定的压力介质流可从中间室12溢出到回流腔14中。

在制动主缸侧，复位弹簧17在助力器壳体3中被安装成紧靠在中间室活塞13上，所述复位弹簧在制动过程中通过中间室活塞13的移动而被强制预紧。

在制动过程之后，马达-泵单元11停止，活塞杆6和压力室活塞9复位，由此，控制开口21完全打开并且压力介质从中间室12通过液压通路 19到达回流腔14中并且从那里通过回流连接装置15到达压力介质容器16 中，压力介质在需要时从所述压力介质容器通过容器连接端29又供应给马达-泵单元11。

同时，复位弹簧17使中间室活塞13移动到其未被操作的初始位置中——与尤其是被设置用于支撑中间弹簧22的止挡元件32或在此未示出的单独的附加止挡元件贴靠。需要用于中间室活塞13的后部止挡，因为否则复位弹簧17将会在回流室14中不受束缚并且会以不确定的方式移动。

图3：

图3至图6在不同的运行或者说操作模式中示出了制动装置1的根据本实用新型的另一实施例。

图3中示出了未被操作的初始位置。与根据图2的实施例不同，活塞杆6被接收在中间室活塞13中的轴向通孔中，由此，所述活塞杆可完全穿过所述中间室活塞，例如当完全制动或在备用级中制动时。

此外，中间室活塞13在轴向上被夹紧地布置在复位弹簧17与中间弹簧22之间。复位弹簧17支撑在与助力器壳体固定的止挡(未示出)上并且在轴向上朝压力室活塞9的方向作用在中间室活塞13上，而中间弹簧 22支撑在与活塞杆固定的止挡元件24上并且在轴向上朝制动主缸4的方向作用在中间室活塞13上。

在所示的未被操作的初始位置中，中间室活塞13直接支撑在压力室活塞9上。为了避免两个活塞彼此全面地贴靠以及保证其端面用中间室12 中的压力介质可靠润湿，设置有在周向分布的间隔突起34。

两个液压通路18和19在活塞杆6中在轴向上彼此间隔开地布置。止挡元件24除了支撑中间弹簧22之外还附加地实现在自主操作模式中通过压力室活塞9一起驱动活塞杆。同时，在止挡元件24与压力室活塞9之间布置有轴向密封装置35，所述轴向密封装置将通过第一控制开口20的通流中断并且因此阻止压力室10与中间室12之间的体积输送。

线条36在原理上以及原则上示出通过助力器级2的压力介质回路。图 4至图6中探讨适用于不同操作模式的特点。

压力介质从马达-泵单元11通过助力器壳体3中的通道到达压力室10 中。从那里通过第一液压通路18和第一控制开口20到达中间室12中。压力介质从中间室12通过第二控制开口21和第二液压通路19流动到回流腔 14中，压力介质从所述回流腔通过与图2等效的未示出的回流连接装置15 流动到压力介质容器16中并且从那里又输送给马达-泵单元11。

在活塞杆6与一方面中间室活塞13以及另一方面制动缸活塞5之间设置有弹性的反作用元件23。制动踏板7的未被助推的操作力和中间室活塞 13的助推力通过活塞杆6引入到反作用元件23中并且从那里在形成迟滞的情况下引入到制动缸活塞5中。同时，反作用元件23将反作用力引入到活塞杆6中，所述反作用力基本上作为触觉反馈或者说制动踏板7上的特殊踏板感觉被驾驶员注意到。

在活塞杆6的反作用元件侧的端部中嵌入压力稳定的传动件33。传动件33通过其与反作用元件23的接触面积确定用于在活塞杆6与反作用元件23之间传递力的有效面积并且由此也确定作为制动踏板7上的触觉反馈被察觉的反作用力。传动件33与反作用元件23之间的轴向距离基本上影响制动踏板7上的可感觉的空行程。因此，通过改变传动件33的直径和长度可在结构上控制制动装置1的响应特性。

为了特别容易地依客户而定地匹配响应特性以及可精确地转换助力器级2，在这里示出的优选实施例中设置有单独的第一和第二控制套筒37、 38。控制套筒37、38分别在径向上环绕活塞杆6，由此，第一控制开口20 在活塞杆6与第一控制套筒37之间并且第二控制开口21相应地在活塞杆 6与第二控制套筒38之间起作用。随着而来的是，转换点可特别精确地且以最小化的制造技术投入依客户而定地匹配于不同制动装置。由此例如活塞杆6与控制套筒37、38的确定的配对可与不同压力室活塞9和中间室活塞13相组合地来使用，并且因此在制动装置1的不同的依客户而定的应用中成本低廉地获得规定的响应特性和转换特性。

优选控制套筒37、38由耐磨且尺寸稳定的材料如金属制成。由此可在重量、成本和制造技术方面优化地由轻且易于成形的材料例如塑料产生明显大的压力室活塞9和中间室活塞13。通过较小的运动质量也改善了制动装置1的动态。

图4：

图4在主动的或者说自主的操作模式中示出了助力器级2。活塞杆6 在此保持未被操作。马达-泵单元11被电子控制地将压力介质在高压力下泵送到压力室10中。压力室活塞9靠在止挡元件上。轴向密封装置35阻止压力介质流出到中间室12中，由此，在压力室10中建立作用在压力室活塞9的端面上的高的液压压力。由此产生的助推力F1由压力室活塞9 机械地传送给中间室活塞13并且进一步传送到制动缸活塞5。压力室活塞 9在此与中间室活塞13一起朝制动主缸4的方向运动，活塞杆6通过止挡元件24由压力室活塞9一起驱动。

图5：

图5在驾驶员引起的适度的部分制动时在被动的或者说手动的操作模式中示出了助力器级2。

驾驶员通过制动踏板7操作活塞杆6。传感器装置8记录制动期望，所述制动期望通过未示出的电子控制单元转换成对马达-泵单元11的控制指令以将压力介质在高压力下输送到压力室10中。通过驾驶员的脚踏力 F2，活塞杆6相对于压力室活塞9移动，由此，第一控制开口20打开并且在压力室10与中间室12之间产生压力平衡。液压压力现在直接作用在中间室活塞13的端面上，由此，所述中间室活塞通过助推力F1朝制动缸活塞5的方向移动并且将助推力F1传输给所述制动缸活塞5。

但第二控制开口21在此不是完全关闭，而是通过所述第二控制开口的通流仅仅以规定的方式降低。压力介质的因此可通过活塞杆6的运动控制的部分持续地从中间室12溢出到回流腔14中并且沿着上述压力介质回路 36流动。由此容易地且在无需单独的专门调节的情况下调整在中间室活塞 13与制动缸活塞5之间的力平衡状态。此外，由此可实现制动装置1的特别舒适且与负压制动力助力器相类似的响应特性并且马达-泵单元11的控制在调节输送量方面明显得到简化。

图6：

图6中也在被动的或者说手动的操作模式中示出了助力器级2，但是是在完全制动的情况下。与上文在图5中所描述的状况不同，驾驶员用明显大的脚踏力F2操作制动踏板7和活塞杆6。

由此，第一控制开口20完全打开并且第二控制开口21完全关闭。从中间室12到回流腔14的液压连接现在完全中断，并且中间室12中的液压压力可达到其技术最大值并且直接作用在中间室活塞13上。由此可产生最大可能的助推力F1，所述助推力还通过加上的脚踏力F2附加地支持。

在根据图5和图6的被动的操作模式中，压力室活塞9保持不参与助推力F1的产生并且基本上不运动地保持在其未被操作的初始位置中。

参考标号清单

1 制动装置

2 助力器级

3 助力器壳体

4 制动主缸

5 制动缸活塞

6 活塞杆

7 制动踏板

8 传感器装置

9 压力室活塞

10 压力室

11 马达-泵单元

12 中间室

13 中间室活塞

14 回流腔

15 回流连接装置

16 压力介质容器

17 复位弹簧

18 液压通路

19 液压通路

20 控制开口

21 控制开口

22 中间弹簧

23 反作用元件

24 止挡元件

25 固定螺栓

26 径向减振器

27 轴向减振器

28 液压连接装置

29 容器连接端

30 电子控制单元

31 止挡

32 止挡

33 传动件

34 间隔突起

35 轴向密封装置

36 压力介质回路

37 控制套筒

38 控制套筒