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和制动主缸，所述制动主缸可手动地通过制动踏板操作。

背景技术：

在用于液压式机动车制动设备的制动系统中，具有负压制动助力器、液压式串联制动主缸和连接在下游的用于行驶动态调节功能的电子调节的调制单元的传统制动装置仍被认为特别轻、成本低廉、易于制造且具有最舒适的踏板感觉和响应特性。随着对自动化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。

因此使用具有紧凑液压助力器级的制动装置。但已知的具有液压助力器级的制动装置大多构造非常复杂，且依赖于重且昂贵的高压贮存器作为压力源，通常需要与传统系统不兼容的专用的单独的固定接口，此外，在其响应特性方面值得改进。

技术实现要素：

因此，本实用新型的目的在于，给出一种具有液压地工作的助力器级的改进的制动装置。所述制动装置应通过最简单手段以最低成本来制造并且具有与传统负压制动助力器尽可能相似的舒适性和接口。

根据本实用新型，所述目的通过具有如下所述的特征组合的制动装置来实现：液压助力器级，所述液压助力器级具有助力器壳体、助力器活塞，所述助力器活塞能移动地支承在所述助力器壳体中并且在此将压力室与回流腔分开，其中，所述压力室和所述回流腔被填充以液压压力介质；制动主缸，所述制动主缸具有能直线移动的压力活塞，所述压力活塞在由其限定边界并且被填充以压力介质的压力腔中产生制动压力，其中，所述助力器活塞对所述压力活塞加载由所述压力室中的压力产生的助推力；电驱动的马达-泵单元，所述马达-泵单元将压力介质馈送到所述压力室中；压力介质容器，用于给所述马达-泵单元供给压力介质；回流连接装置，所述回流连接装置将所述回流腔与所述压力介质容器连接；活塞杆，所述活塞杆能通过制动踏板操作以及能通过所述助力器活塞移动地被引导并且具有液压通路，所述液压通路根据所述活塞杆与助力器活塞之间的轴向相对位置实现所述回流腔与所述压力室之间的液压连接；传感器装置，用于直接或间接地检测所述活塞杆的位置和/或运动；第一控制棱边，所述第一控制棱边在打开状态中允许所述液压通路与所述压力室之间的连接并且在关闭状态中切断该连接；弹性的反作用盘，所述反作用盘布置在所述活塞杆与所述压力活塞之间并且在通过所述制动踏板操作所述活塞杆时能被压缩而产生反作用力。

根据一个实施方案，所述制动主缸作为单独的组件能拆卸地固定在所述助力器壳体上。

根据一个实施方案，在所述回流腔与所述压力介质容器之间布置有节流部位，所述节流部位在所述助力器活塞的特定的移动速度以上在所述回流腔中引起背压。所述节流部位可布置在所述制动主缸中。

根据一个实施方案，在所述回流腔与所述压力室之间设置有溢流装置，所述溢流装置在所述回流腔与所述压力室之间存在特定的压力差时允许压力介质从所述回流腔向所述压力室的体积输送。所述溢流装置可构造成所述助力器活塞与所述助力器壳体之间的密封元件，所述密封元件取决于压力而允许从所述回流腔向压力室的体积输送。或者，所述溢流装置可构造成弹簧加载的过压阀。所述过压阀可布置在所述助力器活塞中的孔中。

根据一个实施方案，所述液压通路配置有第二控制棱边，所述第二控制棱边相对于所述第一控制棱边朝制动主缸的方向错位地定位，使得在所述第一控制棱边关闭时能实现所述液压通路与所述回流腔之间的连接并且在所述第一控制棱边打开时能切断该连接。

根据一个实施方案，在径向上在所述活塞杆与所述助力器活塞之间布置有控制套筒，由此，所述第一控制棱边和所述第二控制棱边分别在所述活塞杆与所述控制套筒之间起作用。

根据一个实施方案，在所述助力器活塞与所述活塞杆之间设置有锁止装置，所述锁止装置被力控制地阻止所述助力器活塞相对于所述活塞杆的轴向相对移动。所述锁止装置可构造成能通过操作所述活塞杆而释放。所述锁止装置可构造有弹簧加载的球，所述球接合到所述活塞杆上的径向凹部中。所述锁止装置可构造有相对于所述活塞杆横向运动的闭锁活塞，所述闭锁活塞通过所述压力室中的压力控制地接合到所述活塞杆上的径向凹部中。

根据一个实施方式，所述制动装置设置有压力传感器，所述压力传感器检测所述压力室中的压力并且将该信息传输给用于控制所述马达-泵单元的电子控制单元。

根据本实用新型的制动装置具有液压助力器级，所述液压助力器级能量高效地按照循环原理直接地由马达-泵单元进行馈送，由此不需要外部高压贮存器。

系统可构造成模块式，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已经存在的固定接口上，并且可用于替换负压制动助力器。由此可通过改变根据本实用新型的制动装置形成多种依客户而定的特征，并且能简化其在现有系统中的集成。

根据本实用新型的制动装置可借助于用于检测活塞杆运动和压力室中的压力的传感器装置来完全监测，并且适用于软件支持的基于调节的外部操作和自主行驶。

根据一个实施方案，所述制动装置设置有切断阀，所述切断阀电驱动地打开或切断所述回流连接装置。在根据本实用新型的制动装置中，可非常容易地通过关闭通到压力介质容器的回流管路中的可电控制的切断阀来引入全自动化的与驾驶员无关的制动。

与连接在下游的调制单元、例如ESP模块相互配合，调制单元可通过制动装置预加载以确定的液压压力，由此，调制单元的液压泵可卸载并且制动行程仍可缩短。

根据一个实施方案，在所述活塞杆与所述反作用盘之间布置有传动件，所述传动件将所述反作用力从所述反作用盘引入到所述活塞杆中。在活塞杆与压力活塞之间使用弹性的反作用盘保证了制动踏板上的触觉上舒适的反馈，并且尤其是在活塞杆与反作用盘之间使用传动件的情况下可实现依客户而定的在宽范围内可调整的响应特性。

与外部的马达-泵单元以及高压贮存器的避免相互配合，紧凑的在最大程度上同轴线的结构使得构件、结构空间、重量、制造和装配投入以及成本明显降低。

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的一实施例的立体视图。

图2示出同一实施例的正面视图。

图3示出在释放位置或者说未被操作的初始位置中根据本实用新型的一实施例的极其简化的纵向剖面视图。

图4示出在与驾驶员无关的外部控制下根据图3的制动装置。

图5示出在通过驾驶员借助于制动踏板正常地适度地操作或者说手动操作时根据图3的制动装置。

图6示出在通过驾驶员强烈操作例如紧急制动时根据图3的制动装置。

图7示出在压力建立阶段中在手动操作时制动装置的根据本实用新型的另一实施例的部分区域的纵向剖面。

图8示出在回流或者说压力减低阶段中根据图7的实施例。

图9示出在未被制动的初始位置或者说释放位置中制动装置的根据本实用新型的另一实施例。

图10示出具有控制套筒的制动装置的根据本实用新型的另一实施例的部分区域的纵向剖面。

图11示出具有控制套筒和借助于弹簧加载的球锁止的制动装置的根据本实用新型的另一实施例的部分区域的纵向剖面。

图12示出具有控制套筒和借助于压力控制的闭锁活塞锁止的制动装置的根据本实用新型的另一实施例的部分区域的纵向剖面。

具体实施方式

图1和图2

在图1和图2中示出了根据本实用新型的制动装置1的第一实施例的外部视图。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7和电驱动的马达-泵单元10。

助力器级2通过可轴向移动的活塞杆13由在此未示出的制动踏板 15——可能情况下在中间连接有另外的在此未示出的常规机械部件的情况下——操作。

电动驱动的马达-泵单元10可摆动地在弹性的径向减振器33中支承在固定螺栓32上，并且在中间连接有轴向减振器34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10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32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7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36、36'、36”，制动主缸7和马达-泵单元10由优选图中未示出的单个的公共的压力介质容器11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35，压力介质在制动情况需要时由马达-泵单元10 直接地——在无需连接在中间的高压贮存器的情况下——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 7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3至图6

图3至图6中借助于极其简化的轴向剖面视图解释根据本实用新型的制动装置的一个实施例的内部结构和工作方式。在助力器级2的助力器壳体3中，助力器活塞4径向向外密封地可轴向移动地被引导并且在此支撑在复位弹簧39上，所述复位弹簧用于使助力器活塞4在制动过程之后复位。

助力器活塞4在助力器壳体3中将压力室5与回流腔6分开，所述回流腔用液压压力介质、例如制动液体填充。

回流腔6通过回流连接装置12与未加压的或者说处于大气压力下的压力介质容器11连接。

可通过制动踏板15操作的活塞杆13在助力器活塞4中的中央孔中相对于助力器活塞4以及相对于助力器壳体3可轴向移动地被引导。通过活塞杆13，来自制动踏板15的未被助推的操作力通过压力稳定的传动件31 引入到弹性的反作用盘19中并且从那里在形成迟滞的情况下引入到制动主缸7的压力活塞8中。同时，反作用盘19将反作用力引入到活塞杆13 中，所述反作用力基本上作为触觉反馈或者说制动踏板15上的特殊踏板感觉被驾驶员注意到。

通过改变传动件31及其与反作用盘19接触的端侧的直径，可根据力和行程影响相应的有效面积以及由此影响反作用力。由此，可非常容易地符合需求地来匹配制动装置的响应特性和踏板感觉。

在活塞杆13中，液压通路14构造成轴向和横向孔的组合。根据活塞杆13与助力器活塞4之间的轴向相对位置，通过液压通路14可实现回流腔6与压力室5之间的液压连接。

止挡元件41用于对活塞杆13在助力器壳体3中在未被操作的初始位置或者说释放位置中进行确定的定位。优选止挡元件41可构造成止动环/ 簧环，其嵌入到活塞杆13上的相应的环绕槽中。但在本实用新型内也允许具有等价功能的其它实施形式。

在所示实施例中，活塞杆13通过弹簧元件40在轴向上预张紧地支承在助力器活塞4上，由此，不仅影响响应特性和踏板感觉，而且可实现制动装置1的特别精确的操作。然而，两个部件之间在无弹簧的情况下的相互关联同样在本实用新型的范围内。

弹簧元件40在本实用新型内在其它实施形式中也可支承在其它部位上，例如布置在助力器壳体3与活塞杆13之间或者活塞杆13与助力器活塞4中的单独的控制套筒25之间，如尤其是从图7至图12中可获知的那样。

通过传感器装置16检测活塞杆13的位置以及优选也检测其位置变化并且传输给电子控制单元17，所述电子控制单元处理所述位置以及位置变化并且输出用于控制马达-泵单元10的电信号。在本实用新型内，允许通过传感器装置16不仅直接地而且间接地——例如借助于与活塞杆13联接的制动踏板15的监测——来监测活塞杆13。

马达-泵单元10在其被激活之后将压力介质从压力介质容器11输送到压力室5中并且在其中引起压力建立。助力器活塞4据此朝制动主缸7的方向移动并且将由该压力建立引起的助推力传递给制动主缸7的压力活塞 8，以便在压力腔9中产生制动压力。在所示实施例中，这不是直接地而是通过单独的压力件38进行，所述压力件尤其是可作为适配器用于使不同尺寸较容易地匹配于压力活塞8和助力器活塞4。在本实用新型内的其它实施形式中也可放弃这种压力件。

在所示实施例中使用传统的按照串联结构形式的具有两个分别与制动回路连接的压力腔和两个可移动的活塞的制动主缸7，但在本实用新型内不言而喻也可使用其它制动主缸结构形式。

图3示出了处于释放位置或者说未被操作的初始位置中的制动装置1。制动踏板在此未被操作，马达-泵单元10关断，切断阀20使回流连接装置 12保持敞开，活塞杆13和助力器活塞4处于其相应的未被操作的初始位置中，由此，在压力室5与回流腔6之间通过液压通路14形成液压连接。

图4示出了外部控制的与驾驶员无关的制动开始时的状态。在此，制动踏板15保持未被操作，切断阀20关闭并且回流连接装置12由此中断，马达-泵单元10通过电子控制单元17控制地运转并且将压力介质输送到压力室5中。压力介质不可通过回流连接装置12流出到压力介质容器11中，由此在压力室5中建立压力，所述压力将引起助力器活塞4朝制动主缸7 的方向移动。

与图4不同，图5示出了常规的适度强度的由驾驶员引入的制动。

液压通路14具有第一控制棱边18。所述第一控制棱边通过活塞杆13 中的压力室侧的横向孔的压力室侧外边缘形成，所述横向孔是液压通路14 的组成部分。对于更详细地描述，在此参阅图7至图12。

切断阀20是敞开的，助力器活塞4处于其未被操作的初始位置中。

驾驶员操作制动踏板15并且使活塞杆13相对于助力器活塞4朝制动主缸7的方向移动。活塞杆13的移动通过传感器装置16检测，据此，马达-泵单元10接通并且开始将压力介质输送到压力室5中。最初，小体积量的压力介质可从压力室5通过液压通路14溢出到回流腔6中并且从那里通过回流连接装置12溢出返回到压力介质容器11中。由此避免在压力室 5中突然地冲击式地建立压力。

在短的移动行程之后，控制棱边18将液压通路14封闭并且由此将压力室5与回流腔6和压力介质容器11分开，由此，压力介质不再可从压力室5流出，在其中产生强烈的压力建立并且助力器活塞4在压力活塞8上施加助推力的情况下移动。

反作用盘19通过活塞杆13的移动而被压缩并且在活塞杆13上产生与移动方向相反的反作用力，由此，尽管间接地通过电子控制的马达-泵单元 10产生助推力，但在制动踏板15上产生对于驾驶员舒适的“模拟的”踏板感觉。

图6中示出了也由驾驶员引入的但相对于图5明显更快且强度更大的制动、例如紧急制动开始时的状态。通过活塞杆的快速移动，控制棱边18 几乎立即关闭，由此，在压力室5中立即产生强烈的压力建立并且制动行程通过系统反应时间的缩短而降低。伴随的舒适性损失在此为了安全性而可被容忍。

图7示出了在制动开始时的压力建立阶段中制动装置1的根据本实用新型的另一个实施例的一个区域的剖面视图。

回流连接装置12在此构造成穿过制动主缸7的单独的通道，所述通道使助力器级2的回流腔6与制动主缸7的容器连接端36'并且由此与连接在其上的压力介质容器11连接。

尤其是在极端动态的制动过程中，制动装置1被要求在压力室5中足够更快地提供压力介质体积，作为其结果可使用功率更大并且由此不期望地较大且较重的马达-泵单元10。

为了避免这种情况，在回流连接装置12中设置有节流部位21以及在回流腔6与压力室5之间设置有溢流装置22。

节流部位21例如可如液压通道中的窄部位那样来构造并且这样布置，使得通过回流连接装置12产生小的确定的体积流，如其在适度制动时那样，可相对不受阻碍地经过所述节流部位。但在助力器活塞4特别快速移动的强烈制动期间，节流部位21在回流腔6中产生背压/滞止压力。如果回流腔6与压力室5之间的压力差低于确定值，则溢流装置22将液压连接打开，由此，在马达-泵单元10保证提供所需体积之前，压力介质通过溢流装置22从回流腔6向压力室5短时间地进行体积输送并且由此压力室5 被强制填充。

溢流装置22在所示实施例中构造成弹簧加载的过压阀，所述过压阀布置在助力器活塞4中的轴向凹部23中。在本实用新型内也允许用于过压阀的其它在此未示出的位置，例如在助力器壳体3中的单独的通道中。

图8示出了在制动时的压力保持阶段中根据图7的实施例。在此需要注意的是，制动过程之后的压力减低阶段将涉及原则上类似的部件间相对位置。

在压力保持阶段中，活塞杆13上的操作力和反作用盘19上的反作用力处于平衡状态。这导致活塞杆13相对于助力器活塞4在这样的程度上相对移动，使得第一控制棱边18打开并且压力介质作为体积流42可通过液压通路14从压力室5溢出到回流腔6中并且从那里通过回流连接装置12 溢出到压力介质容器11中。溢出量的压力介质连续地通过马达-泵单元10 得到补偿，由此，助力器活塞4处于轴向力平衡状态中并且在轴向位置中静止地停住。

在压力减低时，马达-泵单元10停止并且压力介质以相同的路径从压力室5溢出到回流腔6中，这通过助力器活塞4与活塞杆13和压力活塞8 的一起向后移动造成。

在图9中的另一个实施例中，溢流装置22的功能特别有效地且节省构件地集成在助力器活塞4与助力器壳体3之间的径向密封元件中。这种密封元件通常具有至少一个径向的密封唇，所述密封唇在圆柱形表面上——在本示例中在助力器壳体3中的内壁上——滑动并且将体积输送切断。所示的根据本实用新型的制动装置1上的密封元件这样布置，使得在回流腔 6与压力室5之间的特定的背压或压力差下从回流腔6向压力室5进行体积输送。这例如可通过朝压力室5的方向流过密封唇或通过为此布置的密封唇的与压力相关的折合来进行。

图10示出了制动装置1的另一个实施例，所述实施例特别适用于外部控制。如已经在图4中所述，在外部控制时，马达-泵单元10单独地通过电子控制单元17激活，而无需通过驾驶员操作活塞杆13。为此在液压通路14上设置第二控制棱边24，所述第二控制棱边在活塞杆13未被操作时强制性地使液压通路14切断，由此防止了体积流从压力室5流出到回流腔 6中，并且由此在马达-泵单元10被激活时保证在压力室5中压力上升。

第二控制棱边24通过活塞杆13中的另一个横向孔的制动主缸侧的外边缘构成，所述横向孔也是液压通路14的组成部分并且与第一控制棱边18或者说配置给所述第一控制棱边的横向孔在轴向上朝制动主缸7的方向错位地布置。

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，在一个优选实施形式中设置有单独的控制套筒25。控制套筒25在径向上环绕活塞杆13，由此，第一和第二控制棱边18、24分别在活塞杆13 与控制套筒25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13 与控制套筒25的确定的配对可与不同助力器活塞4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25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助力器活塞4。助力器活塞4的较小的运动质量也改善了制动装置1 的动态。

通过用监测压力室5中的压力的压力传感器30——所述压力传感器也将其信号传输给电子控制单元17——补充已经在图3中描述的传感器装置 16，根据本实用新型的制动装置1适用于自主行驶。

此外，制动装置1的所示实施例具有在助力器活塞侧贴靠在反作用盘 19上的引导盘43。在所示构型中的引导盘43具有轴向通孔和在助力器活塞侧呈锥形的轮廓，传动件31在所述轴向通孔中被引导，所述轮廓在力作用下使得助力器活塞4强制性径向对中。由此，尤其是有助于作为输出信号的制动压力响应于作为输入信号的来自于助力器活塞4的助推力的精确的可再现性，这在自动化的自主行驶中是特别值得追求的目标。

尤其是在动态制动过程中，需要固定地保持控制套筒25的相对轴向位置。为此，根据图11的实施例示出了锁止装置26，所述锁止装置穿过控制套筒25在助力器活塞4与活塞杆13之间起作用。

锁止装置26构造有球27，所述球被压缩弹簧45加载地接合到活塞杆 13上的径向凹部28中。压缩弹簧45在径向外侧支撑在固定地安装在助力器活塞4中的塞元件44上。

驾驶员可通过操作活塞杆13随时地机械地操作锁止装置26并且因此干涉制动过程。

图12示出了锁止装置26的另一个实施例，该实施例相对于前述实施例被设计用于更大的运动质量和更动态的制动。

可相对于活塞杆13横向运动的闭锁活塞29安装在助力器活塞4中的横向孔中，并且与根据图11的方案不同，在其解锁位置中通过压缩弹簧 45压在塞元件44上。如果压力室5中的液压压力上升，则所述压力通过压力通道46传递给闭锁活塞29的径向外部作用面并且使闭锁活塞29抵抗压缩弹簧45的压紧力移动到活塞杆13上的径向凹部28中并且使活塞杆 13相对于助力器活塞4锁止。在活塞杆13由驾驶员操作而移动时，在活塞杆13中配置给控制棱边18的横向孔引起液压短路并且由此引起在闭锁活塞29两侧的液压压力平衡状态，由此，所述闭锁活塞通过压缩弹簧40 自动地移动到其解锁位置中。

参考标号清单

1 制动装置

2 助力器级

3 助力器壳体

4 助力器活塞

5 压力室

6 回流腔

7 制动主缸

8 压力活塞

9 压力腔

10 马达-泵单元

11 压力介质容器

12 回流连接装置

13 活塞杆

14 液压通路

15 制动踏板

16 传感器装置

17 电子控制单元

18 第一控制棱边

19 反作用盘

20 切断阀

21 节流部位

22 溢流装置

23 凹部

24 第二控制棱边

25 控制套筒

26 锁止装置

27 球

28 凹部

29 闭锁活塞

30 压力传感器

31 传动件

32 固定螺栓

33 径向减振器

34 轴向减振器

35 液压连接装置

36 容器连接端

37 制动回路连接端

38 压力件

39 复位弹簧

40 弹簧元件

41 止挡元件

42 体积流

43 引导盘

44 塞元件

45 压缩弹簧

46 压力通道