ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ ТОРМОЗНОГО ПРИВОДА
ELECTROMECHANICAL AMPLIFIER OF BRAKE ACTUATOR

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к электромеханическому усилителю тормозного привода согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Подобный электромеханический усилитель тормозного привода известен из DE 10327553 А1. Такой известный усилитель тормозного привода имеет толкатель поршня, механически соединяющий педаль тормоза с поршнем главного тормозного цилиндра. Под толкателем поршня согласно изобретению в общем случае подразумевается соединительный элемент, который независимо от своей формы, т.е. даже если она не напоминает форму стержня, механически соединяет педаль тормоза с поршнем главного тормозного цилиндра. Вместо педали тормоза для приведения в действие тормозной системы автомобиля мускульным усилием может быть также предусмотрен иной орган или элемент управления, например ручной рычаг стояночной тормозной системы. В соответствии с этим термин "педаль тормоза" должен трактоваться как родовое понятие для обозначения подобного органа или элемента управления. Толкатель поршня известного усилителя тормозного привода имеет поводок, который взаимодействует с винтом винтовой передачи. Винт представляет собой полый винт и концентрично охватывает толкатель поршня. Гайка винтовой передачи одновременно является ротором электродвигателя электромеханического усилителя тормозного привода. Электродвигатель в сочетании с приводом ходовым винтом можно обобщенно назвать электромеханическим устройством для создания дополнительного усилия, каковое устройство при подачи на него электрического тока развивает прикладываемое к толкателю поршня через поводок дополнительное усилие, которое повышает приложенное к толкателю поршня мускульное усилие приведения в действие тормозной системы. При быстром нажатии на педаль тормоза, например при аварийном торможении, толкатель поршня может опережать в своем движении ходовой винт, и в этом случае тормозная система приводится в действие исключительно мускульным усилием. Водителю автомобиля не требуется совместно ускорять винт и маточную гайку, которая одновременно является ротором электродвигателя.
Краткое изложение сущности изобретения
Предлагаемый в изобретении электромеханический усилитель тормозного привода с отличительными признаками, представленными в п.1 формулы изобретения, имеет толкатель поршня и электромеханическое устройство для создания дополнительного усилия. Такое устройство для создания дополнительного усилия может, как и известный из DE 10327553 А1 электромеханический усилитель тормозного привода, представлять собой электродвигатель в сочетании с приводом ходовым винтом либо в общем случае может представлять собой механизм преобразования вращательного приводного движения вала электродвигателя в поступательное движение для перемещения толкателя поршня. В кинематической цепи между электродвигателем и механизмом преобразования вращательного движения в поступательное можно предусмотреть понижающий редуктор. В качестве примера других возможных электромеханических устройств для создания дополнительного усилия можно назвать электродвигатель с линейно движущимся ротором, электромагнит или при определенных условиях пьезоэлемент, т.е. в общем случае устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. Согласно изобретению ведомое или выходное звено устройства для создания дополнительного усилия упруго, например упругим или пружинящим элементом, соединено с толкателем поршня. Ведомое или выходное звено представляет собой поступательно перемещающийся элемент устройства для создания дополнительного усилия, т.е. при использовании электродвигателя в сочетании с приводом ходовым винтом представляет собой ходовой винт или гайку винтовой передачи, в которой ее винт приводится во вращение, а гайка установлена без возможности вращения и подвижно в осевом направлении, а при использовании электродвигателя с линейно движущимся ротором или электромагнита представляет собой его якорь. Ведомое или выходное звено не обязательно должно быть непосредственно упруго соединено с толкателем поршня, а может быть также упруго соединено с толкателем поршня опосредованно, например через педаль тормоза или поршень главного тормозного цилиндра.
Преимущество изобретения состоит в том, что при быстром приведении в действие тормозной системы, например при аварийном торможении, толкатель поршня может в своем движении опережать ведомое или выходное звено устройства для создания дополнительного усилия, благодаря чему по сравнению со схемой с жестким соединением ведомого или выходного звена с толкателем поршня уменьшается усилие, передаваемое от толкателя поршня на ведомое или выходное звено устройства для создания дополнительного усилия, а тем самым уменьшается и мускульное усилие, которое водителю автомобиля требуется развивать при быстром приведении в действие тормозной системы, поскольку водителю вследствие упругого соединения ведомого или выходного звена с толкателем поршня требуется ускорять подвижные части устройства для создания дополнительного усилия с меньшей интенсивностью. Тем не менее водитель через упругое соединение ускоряет подвижные части устройства для создания дополнительного усилия, и поэтому устройство для создания дополнительного усилия ускоряется быстрее, например, электродвигатель устройства для создания дополнительного усилия разгоняется быстрее.
Предлагаемый в изобретении электромеханический усилитель тормозного привода можно использовать в качестве устройства для создания постороннего усилия в целях приведения в действие тормозной системы автомобиля под действием такого постороннего усилия, т.е. без мускульного усилия водителя. При отказе устройства для создания дополнительного усилия либо при отказе системы его питания или системы управления им/его регулирования всегда сохраняется возможность торможения по запасному варианту. Такое торможение по запасному варианту представляет собой аварийное или экстренное торможение, к которому прибегают, как указывалось выше, при отказе устройства для создания дополнительного усилия, и его не следует путать с торможением по варианту с созданием дополнительного усилия, когда одну часть совокупного усилия для приведения в действие тормозной системы развивает водитель автомобиля, прикладывая свое мускульное усилие к педали тормоза, а остальную часть усилия для приведения в действие тормозной системы развивает устройство для создания дополнительного усилия. Торможение по варианту с созданием дополнительного усилия является, таким образом, предусмотренным нормальным приведением в действие тормозной системы.
Различные предпочтительные варианты выполнения предлагаемого в изобретении усилителя тормозного привода, заявленного в п.1 формулы изобретения, приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Краткое описание чертежа
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере одного из вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемый к описанию единственный чертеж, на котором в продольном разрезе показан предлагаемый в изобретении электромеханический усилитель тормозного привода.
Описание варианта осуществления изобретения
Показанный на чертеже предлагаемый в изобретении электромеханический усилитель 1 тормозного привода имеет толкатель 2 поршня, механически соединяющий педаль 3 тормоза с не показанным на чертеже поршнем главного тормозного цилиндра и передающий прикладываемое к педали 3 тормоза мускульное (физическое) усилие на этот поршень главного тормозного цилиндра. Вместо педали 3 тормоза мускульное усилие может также прикладываться через ручной рычаг включения стояночной тормозной системы или иной элемент управления (не показано).
Усилитель 1 тормозного привода имеет электромеханическое устройство 4 для создания дополнительного усилия, основными компонентами которого являются электродвигатель 5 и винтовая передача 6. Электродвигатель 5 выполнен в виде двигателя с полым валом, который концентрично охватывает толкатель 2. Как указано выше, ротор 7 электродвигателя 5 выполнен в виде полого вала, несущего роторные обмотки 8 и концентрично охватывающего толкатель 2. Вокруг ротора 7 расположен концентрично охватывающий его статор 9 со статорными обмотками 10. Ротор 7 установлен в статоре 9 с возможностью вращения в нем на шарикоподшипниках 11. Показанная на чертеже и описанная выше конструкция электродвигателя 5 не является строго обязательной для реализации изобретения.
Выполненный в виде полого вала ротор 7 одновременно образует гайку винтовой передачи 6, т.е. ротор 7 имеет внутреннюю резьбу. Винтовая передача 6 преобразует вращательное приводное движение вала электродвигателя 5 в поступательное движение, необходимое для перемещения толкателя 2. В показанном на чертеже и описываемом варианте осуществления изобретения винтовая передача 6 выполнена в виде привода ходовым винтом, а именно: в виде шариковой винтовой передачи. Подобное исполнение винтовой передачи также не является строго обязательным для реализации изобретения. Винтовая передача 6 имеет полый винт 12, который концентрично расположен в роторе 7 и который концентрично охватывает толкатель 2. Винт 12 имеет резьбу, которая через шарики 13 взаимодействует с внутренней резьбой ротора 7. Резьба ротора 7 и резьба винта 12 представляют собой имеющие форму винтовых линий винтообразные желоба или дорожки качения шариков.
Толкатель 2 имеет поводок 14, который взаимодействует с винтом 12. В показанном на чертеже варианте осуществления изобретения поводок 14 представляет собой кольцевой уступ на ближней к не показанному на чертеже поршню главного тормозного цилиндра стороне, обращенной к педали 3 тормоза и взаимодействующей с тем торцевым концом винта 12, который обращен к не показанному на чертеже поршню главного тормозного цилиндра. Между образующим поводок 14 кольцевым уступом толкателя 2 и торцевым концом винта 12 на толкателе 2 расположен амортизатор 16. Такой амортизатор 16 представляет собой резиновый упор, который имеет форму резинового кольца прямоугольного сечения. При приведении в действие тормозной системы путем нажатия на педаль 3 тормоза на электродвигатель 5 устройства 4 для создания дополнительного усилия подается электрический ток, в результате чего ротор 7, образующий гайку, начинает вращаться, а винт 12 начинает перемещаться в направлении нажатия на толкатель, т.е. в направлении не показанного на чертеже поршня главного тормозного цилиндра. Таким путем устройство 4 для создания дополнительного усилия прикладывает через амортизатор 16 и поводок 14 к толкателю 2 дополнительное усилие, которое повышает мускульное усилие, прикладываемое к толкателю через педаль 3 тормоза. Система управления устройством 4 для создания дополнительного усилия или его регулирования на чертеже не показана. Устройство 4 для создания дополнительного усилия обеспечивает также возможность торможения, при котором водитель не является источником энергии для создания тормозной силы и не приводит в действие тормозную систему мускульным усилием и при котором усилие, необходимое для приведения в действие тормозной системы автомобиля, создается исключительно устройством для создания дополнительного усилия.
Толкатель 2 упруго соединен с винтом 12 упругим или пружинящим элементом 15. В показанном на чертеже варианте осуществления изобретения упругий элемент 15 представляет собой винтовую пружину растяжения, один концевой виток которой соединен с толкателем 2, а другой - с винтом 12. В принципе в качестве упругого элемента 15 не обязательно использовать только винтовую пружину растяжения, а можно также использовать винтовую пружину сжатия или иной упругий элемент (не показано). При быстром или резком нажатии на педаль 3 тормоза в целях быстрого приведения в действие тормозной системы, например, при аварийном торможении или при спортивной манере управления автомобилем, выполненный в виде кольцевого уступа поводок 14 может отходить от торцевого конца винта 12, а толкатель 2 может поэтому опережать в своем движении винт 12, т.е. толкатель 2 может двигаться в направлении нажатия на него быстрее, чем винт 12. Благодаря этому водителю автомобиля при быстром нажатии на педаль тормоза не требуется полностью ускорять совместно подвижные части устройства 4 для создания дополнительного усилия, т.е. винт 12 и образующий гайку ротор 7, а электродвигатель 5 может разгоняться медленнее со скоростью, меньшей той, которая соответствует скорости движения толкателя 2. В результате для быстрого приведения в действие тормозной системы необходимо меньшее мускульное усилие. Тем не менее благодаря упругому соединению толкателя 2 с винтом 12 через упругий элемент 15 водитель автомобиля ускоряет винт 12 и тем самым в результате облегчает и ускоряет разгон электродвигателя 5.
При отказе устройства 4 для создания дополнительного усилия всегда сохраняется возможность приведения в действие тормозной системы мускульным усилием путем нажатия на педаль 3 тормоза.
Винтовая передача 6 образует механизм преобразования вращательного приводного движения вала электродвигателя 5 в поступательное движение для приведения в действие тормозной системы. Винт 12 образует ведомое или выходное звено устройства 4 для создания дополнительного усилия. При приведении в действие тормозной системы со скоростью, не превышающей ускорение при разгоне электродвигателя 5, винт 12 передает создаваемое устройством 4 дополнительное усилие на образующий поводок 14 кольцевой уступ толкателя 2 без использования упругости упругого элемента 15.
Амортизатор 16 смягчает удар винта 12 о поводок 14, когда после быстрого приведения в действие тормозной системы винт 12 "догоняет" "опередивший" его поводок 14 толкателя 2. Таким путем снижается уровень превышения усиления тормозной силы и уровень превышения давления в тормозном приводе из-за ускорившегося устройства 4 для создания дополнительного усилия, когда винт 12 ударяет в поводок 14. Вместо амортизатора 16 в разъединенном исходном состоянии усилителя 1 тормозного привода между торцевым концом винта 12 и поводком 14 может иметься зазор. Амортизация в этом случае происходит в результате сжатия упругого элемента 15, т.е. в результате воздействия сжимающей нагрузки на упругий элемент 15, до того момента, как винт ударится в поводок 14. Амортизацию можно также не предусматривать. В этом случае амортизатор 16 отсутствует, а винт 12 в разъединенном исходном состоянии усилителя 1 тормозного привода прилегает к поводку 14. Благодаря этому обеспечивается возможность предварительного сжатия упругого элемента 15 с передачей дополнительного усилия от устройства 4 для его создания на толкатель 2 без использования упругости.