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.
Из DE 10327553 А1 известен электромеханический усилитель тормозного привода с электродвигателем, вал которого выполнен полым и полый ротор которого имеет маточную гайку, которая взаимодействует с полым (ходовым) винтом. Маточная гайка и винт образуют винтовой привод или в более общем случае - винтовую передачу, которая преобразует приводное вращательное движение вала электродвигателя в поступательное движение выходного звена для приведения в действие главного тормозного цилиндра гидравлического тормозного привода. Винтовой привод известного электромеханического усилителя тормозного привода образует, таким образом, передачу для преобразования вращательного движения в поступательное. Поступательное движение выходного звена, которым является полый винт, передается на поводок, который неподвижно установлен на толкателе, входящем в состав усилителя тормозного привода. Толкатель шарнирно соединен с педалью тормоза и для приведения в действие тормозной системы нагружается передаваемым на него через педаль тормоза мускульным усилием, прикладываемым к ней водителем. Толкатель соединен с поршнем главного тормозного цилиндра и передает на этот поршень главного тормозного цилиндра мускульное усилие и дополнительное усилие, развиваемое усилителем тормозного привода. Толкатель известного усилителя тормозного привода, если использовать общепринятую терминологию, одновременно образует также его нажимной шток.
Еще один электромеханический усилитель тормозного привода известен из DE 3031643 А1. Такой усилитель тормозного привода также имеет электродвигатель, который через червячную передачу приводит в действие многодисковую муфту. Через эту многодисковую муфту приводное вращательное движение вала электродвигателя передается на следующее звено. Передаваемый от электродвигателя через последующую червячную передачу момент зависит от величины осевой нагрузки на многодисковую муфту под действием мускульного усилия, прикладываемого водителем для приведения в действие тормозной системы.
Краткое изложение сущности изобретения
Предлагаемый в изобретении электромеханический усилитель тормозного привода с отличительными признаками, представленными в п.1 формулы изобретения, имеет электродвигатель и приводимый им в действие передаточный механизм. Передаточный механизм имеет передачу для преобразования вращательного движения в поступательное, а именно: для преобразования приводного вращательного движения вала электродвигателя в поступательное движение выходного звена для приведения в действие главного тормозного цилиндра гидравлического тормозного привода. Передача для преобразования вращательного движения в поступательное может быть выполнена, например, в виде реечной передачи, винтовой передачи, такой как винтовой привод, шариковой винтовой передачи, ролико-винтовой передачи, в том числе в виде планетарной ролико-винтовой передачи, или передачи с гибкой связью. Указанный перечень возможных вариантов не является исчерпывающим. Приводное, соответственно входное звено передачи для преобразования вращательного движения в поступательное не обязательно должно также являться приводным, соответственно входным звеном передаточного механизма в целом, а вместо этого перед передачей для преобразования вращательного движения в поступательное может быть предусмотрена еще одна передача или еще одна ступень передачи. То же самое относится и к ведомому, соответственно выходному звену передачи для преобразования вращательного движения в поступательное, которое не обязательно должно являться ведомым, соответственно выходным звеном передаточного механизма в целом. После передачи для преобразования вращательного движения в поступательное может быть предусмотрена еще одна передача или еще одна ступень передачи.
Приводной механизм предлагаемого в изобретении электромеханического усилителя тормозного привода имеет распределительную передачу и объединительную передачу. В состав распределительной передачи и/или объединительной передачи могут входит звенья передачи для преобразования вращательного движения в поступательное. Распределительная передача распределяет воздействие входного звена по меньшей мере по двум кинематическим цепям, а объединительная передача вновь объединяет воздействия в кинематических цепях в воздействие на выходное звено. Как уже пояснялось выше в отношении передачи для преобразования вращательного движения в поступательное, входное звено распределительной передачи не обязательно должно являться входным звеном передаточного механизма усилителя тормозного привода, а вместо этого перед распределительной передачей может быть предусмотрена еще одна передача или еще одна ступень передачи. Равным образом и выходное звено объединительной передачи не обязательно должно являться выходным звеном передаточного механизма в целом, а вместо этого после объединительной передачи может быть предусмотрена еще одна передача или еще одна ступень передачи. Передачи могут быть предусмотрены в каждой кинематической цепи, при этом в каждой из них предпочтительно предусматривать одинаковые передачи, что, однако, не является строго обязательным условием. Такие передачи могут образовывать объединительную передачу.
Преимущество изобретения состоит в распределении нагрузки на передаточный механизм, т.е. передаваемого им момента и/или передаваемого им усилия, по меньшей мере по двум кинематическим цепям. Благодаря этому снижается нагрузка на кинематические цепи, что позволяет, например, изготавливать детали передаточного механизма из пластмассы вместо стали. Еще одно преимущество изобретения состоит в возможности симметричного выполнения передачи и в возможности симметричного воздействия на выходное звено усилителя тормозного привода для приведения этого выходного звена в поступательное движение.
Различные предпочтительные варианты выполнения предлагаемого в изобретении усилителя тормозного привода, заявленного в п.1 формулы изобретения, приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно п.4 формулы изобретения предусмотрено выполнение передаточного механизма многоступенчатым, для чего, например, перед передачей для преобразования вращательного движения в поступательное можно предусмотреть понижающую передачу. Такая понижающая передача может быть выполнена в виде червячной передачи, цилиндрической зубчатой передачи, в том числе и многоступенчатой, планетарной передачи, конической зубчатой передачи или корончатой зубчатой передачи. Указанный перечень возможных вариантов не является исчерпывающим. Передачи могут образовывать распределительную передачу и/или иметься в каждой кинематической цепи. В отношении варианта с выполнением передаточного механизма многоступенчатым также справедливо, что в каждой кинематической цепи предпочтительно предусматривать одинаковые передачи, что, однако, не является строго обязательным условием для изобретения.
Согласно п.5 формулы изобретения передаточный механизм выполнен с переменным передаточным отношением. При этом с увеличением пути, который проходит выходное звено усилителя тормозного привода при своем перемещении, передаточное отношение прежде всего уменьшается, соответственно редукция увеличивается. При неизменном приводном моменте электродвигателя развиваемое усилителем тормозного привода дополнительное усилие возрастает, тогда как в момент начала приведения в действие тормозной системы скорость перемещения выходного звена усилителя тормозного привода при данной частоте вращения вала электродвигателя выше. В качестве передаточных механизмов с переменным передаточным отношением известны кулачковые механизмы, в том числе и таковые с цилиндрическим кулачком. К кулачковым механизмам относятся также кулачковые механизмы с приводимым во вращательное или прежде всего поворотное движение кулачком. Указанный перечень возможных вариантов также не является исчерпывающим. Именно в передаточных механизмах с переменным передаточным отношением их выполнение с несколькими подобными передачами, распределенными по нескольким кинематическим цепям, может оказаться предпочтительным с точки зрения снижения нагрузки на отдельные передачи.
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 схематично и упрощенно 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, который шарнирно соединен с педалью 3 тормоза, которая не является компонентом усилителя 1 тормозного привода, и нажимной шток 4. Нажимной шток 4 позволяет известным образом приводить в действие не показанный на чертеже главный тормозной цилиндр гидравлического тормозного привода, т.е. вдвигать поршень внутрь главного тормозного цилиндра. Между толкателем 2 и нажимным штоком 4 расположен так называемый реактивный диск 5, через который на нажимной шток 4 передается нажимное усилие, создаваемое толкателем 2. При нажатии на педаль 3 тормоза толкатель 2, реактивный диск 5 и нажимной шток 4 могут перемещать поршень не показанного на чертеже главного тормозного цилиндра внутрь него, т.е. главный тормозной цилиндр приводится в действие описанным образом мускульным усилием. Реактивный диск 5 выполнен из резины или резиноупругой пластмассы.
Усилитель 1 тормозного привода имеет корпус 6 с соосным сквозным отверстием 7, в котором подвижно в осевом направлении установлен толкатель 2. Корпус 6 также выполнен подвижным в осевом направлении и выполнен с сужающейся в виде усеченного конуса в направлении нажимного штока 4 наружной стороной, а на своем обращенном к нажимному штоку конце выполнен расширенным до диаметра большего основания этого усеченного конуса. На своем обращенном к нажимному штоку конце корпус 6 имеет раззенкованное цилиндрическое углубление 8, в дне которого оканчивается сквозное отверстие 7 и в которое утоплен реактивный диск 5, а также входит примыкающее к нему пластинчатое основание 9 нажимного штока 4.
Поперечно корпусу 6 расположен червячный вал 10 с двумя жестко соединенными с ним или выполненными за одно целое с ним червяками 11, которые расположены симметрично по обе стороны корпуса 6. Червячный вал 10 приводится во вращение электродвигателем 12. Оба червяка 11 имеют винтовые линии с одинаковым шагом, но разнонаправленным ходом. Червяки находятся в зацеплении с червячными колесами 13 и образуют совместно с ними червячные передачи 11+13. Благодаря разнонаправленности хода винтовых линий червяков 11 и тем самым противоходности обеих червячных передач 11+13 осевые усилия на обоих червяках 11 при приведении ими во вращение червячных колес 13 взаимно компенсируются, и поэтому червячный вал 10 не нагружается осевыми силами. Червячный вал 10 соединен с валом электродвигателя 12 муфтой 16 без возможности вращения относительно этого вала, но с возможностью перемещения в осевом направлении. Благодаря своей осевой подвижности червячный вал 10 компенсирует возможные обусловленные допусками погрешности в кинематических цепях, которые в результате нагружаются одинаково.
С червячными колесами 13 без возможности вращения относительно них соединены цилиндрические зубчатые колеса 14, которые расположены друг против друга по обе стороны корпуса 6 усилителя тормозного привода. Эти цилиндрические зубчатые колеса 14 зацепляются с зубчатыми рейками 15 на корпусе 6, которые проходят в продольном направлении этого корпуса 6 в его имеющей форму усеченного конуса части. Расстояние между обеими зубчатыми рейками 15 уменьшается в направлении нажимного штока 4. Цилиндрические зубчатые колеса 14 расположены на постоянном межосевом расстоянии друг от друга и от корпуса 6, а также выполнены эксцентричными и благодаря этому компенсируют расположение зубчатых реек 15 под наклоном к осевому направлению корпуса 6 и направлению его перемещения. Попарно цилиндрические зубчатые колеса 14 и сопряженные с ними зубчатые рейки 15 образуют реечные передачи 14+15, которые вследствие эксцентриситета цилиндрических зубчатых колес 14 и расположения зубчатых реек 15 под наклоном к направлению перемещения корпуса усилителя тормозного привода имеют переменные передаточные отношения. Передаточное отношение реечной передачи 14+15 при перемещении корпуса 6 в направлении нажимного штока 4, т.е. при приведении в действие не показанного на чертеже главного тормозного цилиндра, уменьшается, при этом при перемещении корпуса 6 в направлении приведения в действие главного тормозного цилиндра скорость перемещения корпуса при принятой постоянной частоте вращения вала электродвигателя 12 уменьшается, а дополнительное усилие, развиваемое усилителем 1 тормозного привода, при принятом постоянным приводном моменте электродвигателя 12 возрастает. Выполнение зубчатых реек 15 прямолинейными не является строго обязательным условием для изобретения, и поэтому в отличие от показанного на чертеже варианта зубчатые рейки 15 можно также выполнять любой криволинейно изогнутой формы, прежде всего выпукло или вогнуто закругленными. Форма цилиндрических зубчатых колес 14 должна быть согласована с формой зубчатых реек 15 с тем, чтобы зубчатые венцы тех и других постоянно оставались в зацеплении между собой. Возможен также вариант с расположением зубчатых цилиндрических колес 14 на переменном межосевом расстоянии друг от друга и от корпуса 6 усилителя тормозного привода. Помимо этого возможен также вариант с расположением зубчатых реек 15 параллельно направлению перемещения корпуса усилителя тормозного привода и с выполнением цилиндрических зубчатых колес 14 концентрическими, в каковом случае реечные передачи будут иметь постоянное передаточное отношение (этот вариант на чертеже не показан). Цилиндрические зубчатые колеса 14 имеют зубья только в той части своего окружного периметра, в которой зубчатые колеса при своем вращении или смещении зацепляются с зубчатыми рейками 15, соответственно входят в зацепление с ними.
Дополнительное усилие, развиваемое усилителем 1 тормозного привода, передается от дна раззенкованного углубления 8 в корпусе 6 через реактивный диск 5 на основание 9 нажимного штока 4. Реактивный диск 5 суммирует приложенное к толкателю 2 через педаль 3 тормоза мускульное усилие и дополнительное усилие, развиваемое корпусом 6 усилителя 1 тормозного привода, и передает совместно оба этих усилия в качестве приводного усилия на основание 9 нажимного штока 4. Обе червячные передачи 11+13 образуют распределительную передачу, которая распределяет воздействие входного звена по двум кинематическим цепям. Воздействием входного звена в данном случае является воздействие червячного вала 10, соответственно приводной момент электродвигателя 12. В состав каждой из обеих кинематических цепей входит по червячной передаче 11+13 и по реечной передаче 14+15. Обе реечные передачи 14+15 образуют совместно с корпусом 6 усилителя тормозного привода объединительную передачу, которая объединяет моменты в обеих кинематических цепях и передает их в виде действующего в осевом направлении дополнительного усилия на выходное звено, а именно: на корпус 6 усилителя тормозного привода. Благодаря симметричной конструкции и симметричному расположению обеих кинематических цепей обе они передают одинаковую нагрузку, т.е. одинаковые по величине моменты или силы, и симметрично нагружают выходное звено, а именно: корпус 6, на который тем самым не действуют ни момент, ни поперечная сила. В целом обе червячные передачи 11+13 и обе реечные передачи 14+15 образуют передаточный механизм усилителя 1 тормозного привода.
Обе кинематические цепи являются многоступенчатыми, а именно двухступенчатыми. Червячные передачи 11+13 образуют первую, а реечные передачи 14+15 - вторую ступень кинематических цепей. Червячные передачи 11+13 являются понижающими передачами, которые преобразуют приводное вращательное движение (вращательное движение их входного звена) во вращательное движение их выходного звена. Реечные передачи 14+15 являются передачами для преобразования вращательного движения в поступательное, которые преобразуют приводное вращательное движение (вращательное движение их входного звена) в поступательное движение их выходного звена. Как уже указывалось выше, реечные передачи 14+15 имеют переменное передаточное отношение. Благодаря распределению нагрузки по двум кинематическим цепям червячные колеса 13 можно изготавливать из пластмассы.