CN1032297C - 多斜率补偿器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多斜率补偿器，这种补偿器以公知的方式包括：一个总其中形成两个压力腔(2，3)的细长体(1)，一个活塞(4)，其中设有可将腔室相互连通的阀(6)，支撑装置(8，81)和反作用装置。反作用装置包括在第一活塞内滑动的第二活塞(5)，一个可变形件(8)和锁定装置(10，11)，以此方式输出压力(P1)随输入压力(P0)的变化的函数具有两个以上的斜率。

Description

多斜率补偿器
本发明涉及一种使输出压力随输入压力而变化的装置，这种装置尤其适用于液压回路。本发明尤其涉及一种多斜率补偿器。
现有技术中的这种多斜率补偿器包括：
——一个细长体，其中设有一个孔，该孔至少被分成两个充液压力腔室，即承受输入压力的第一腔室和承受输出压力的第二腔室；
——一个在所述孔中滑动并用于划分第一和第二腔室的第一活塞，所述活塞具有分别暴露于第一和第二腔室压力之中的第一和第二压力断面；
——一个阀，该阀设于第一活塞上且与固定于细长体上的元件相配合，以便利用该元件随第一活塞在所述孔中位置的变化而被开启或关闭，该阀在任一个低于极限值的输入压力时为常开，以便利用第一和第二腔空之间的自由容积位移实现所述腔室中的流体压力平衡；
——支撑装置，该装置于第一活塞之上施加一个决定压力的所述极限值的弹性力，该力将该活塞推向使阀常开的常开位置；
——反作用装置，用于在第一活塞上作用一个抵抗弹性力的作用随输入压力而增加的力，该力趋于使活塞脱离其常开位置，并在较极限值高的输入压力值下至少对从第一腔室向着第二腔室的任何容积位移提供局部阻力；
这些反作用装置本身包括：一个密封地相对第一活塞滑动的第二活塞，该活塞具有至少暴露于第一腔室压力下的压力断面；一个可变形元件，该件至少支撑在第二活塞上以便承受至少随输入压力变化而使其变化的力并通过输入压力增加的作用而由其变形允许两个活塞向一个相对的末端位置的相对位移；锁定装置在活塞已经到达其相对的末端位置时，该锁定装置能够防止活塞的任何相对位移。
这种称之为补偿器的装置是公知的且已在机动车液压制动回路中使用多年。
更准确地说，是以这样一种方式将补偿器设在后轮制动器液压回路的上游中，即在高制动压力下，仅将部分前轮制动器的输入压力传递给后轮制动器，并以此防止不及时制动后轮。
传统的补偿器可以不仅随着输入压力改变输出压力，而且可以随着由支撑装置作用于第一活塞上的载荷来改变输出压力，上述载荷取决于由机动车后轮所支撑的载荷。
另一方面，为了一个给定载荷，常规补偿器允许输出压力仅根据输入压力的两个仿射函数而演变，也就是说，根据两直线段描绘出的规律变化。
虽然补偿器亦允许根据三个不同工况的输出压力演化，但目前这些补偿器的结构复杂，其制造相当困难且费用高昂。
根据其前序部分的特征，英国GB—A—2060102文献中给出一种这类补偿器的例子。
在这篇文献中所描述的补偿器中，精确加工并组装的接头数量和基本零件的数量是相当可观的，这便造成相当大的麻烦以及高昂的制造费用。
本发明的目的在于提供一种补偿器，它允许输出压力根据具有两个以上斜率的规律进行变化，且其结构简单。
为此，本发明装置的主要特征在于第一活塞至少局部地为环状，且第二活塞在第一活塞上述环状部分中滑动。
根据这些特征，即可生成一种多斜率补偿器，其中的细长体上仅打一个孔且其中仅有一个活塞是中空的，这便限制了加工问题并减少了所需零件的数量。
在本发明的第一个可能的实施例中(图1)，支撑装置包括一个由可变形件构成的反作用盘。
在这种情况下，即有希望利用一个面使第二活塞与所述可变形件相接触，所述面与该活塞压力断面的比率大于第一活塞的第一和第二压力断面之比。
此外，锁定装置包括例如一根固定在第二活塞上的销轴，以及一个设置于第一活塞上的并由所述销轴穿过的一个径向小孔的止挡面。
所述阀最好主要包括一个设置于第一活塞中的球，该球由一个弹簧压在穿过所述活塞的小孔的内边缘上，与该阀相配合的元件是一个固定在细长体上的指状物并可穿过所述小孔以便向后推该球。
在本发明的第二个可能的实施例中(图2)，该阀例如包括一个由第一活塞的外径向延伸部分所形成的环状凸缘，且与该阀相配合的元件是一道用于所述环状凸缘的座所形成的密封。
上述情况可有利地实现，以使第二活塞具有与第一和第二腔室相同的压力断面，并使锁定装置至少包括一个第二活塞的轴向面，该面转向第一活塞的外侧。
在本发明的第二实施例中，可变形件例如为一根弹簧，该簧沿着与第二活塞相对第一活塞在所述活塞的相对末端位置方向上的相对位移相反的方向向后推第二活塞。
通过以下特定的无限定性的描述，并参考相应的附图将使本发明的其它特征及优点变得更清晰。其中：
图1是根据本发明第一实施例的装置的截面示意图；
图2是根据本发明第二实施例的装置的截面示意图；
图3是表示在根据本发明装置中输出压力(P1)随输入压力(P0)变化的曲线图。
为简明清楚起见，在图1和2中以相同的序号表示起同样作用的元件。
本发明装置旨在使输出压力P1可随输入压力P0和定位力F的函数而变化。
本装置包括一个其中形成有一孔1a的细长体1，其中可带或不带凸台且被分成两个充液的腔室2和3，第一腔室2中为输入压力P0而第二腔室3中为输出压力P1。
至少局部为环形的第一活塞4可滑动地安装在孔1a中，第二活塞5则可活动地安装在第一活塞4的环形部分中。
在相应的腔室2和3中，第一活塞4包括第一和第二压力断面S4a和S4b，第二活塞5包括至少暴露于第一腔室2中的压力下的压力断面S5a。
第一活塞带有一个与固定于细长体1上的元件7相配合的阀6，并随第一活塞4在孔1a中的位置的变化来决定打开或关闭所述阀。
如图1所示，该阀可包括一个设于活塞4之中的球14，并利用弹簧15将其推压在一个穿过活塞4的孔的内缘上，与该阀相配合的元件包括一个指状物7，该物固定于细长体1之上并可穿过上述孔将球14推离其阀座。
如图2所示，阀6也可以由第一活塞4的外径延伸部分所形成的一环状凸缘所构成，与该阀相配合的元件是一密封件，它为该环状凸缘形成一阀座。
无论哪种实施例，阀6均可在输入压力P0的低压值及其极限值P0.1下处于常开状态。
因此，第一腔室2中的流体在一开始总是与第二腔室3中的流体自由相通，并且通过流体从第一腔室2向第二腔室3的自由容积位移，使得输入压力P0的任何增加均导致输出压力P1的相值增加。
下面将详细描述利用由支撑装置8，80，81传递给第一活塞的弹性力将第一活塞4推向图1和2的右侧，即将其推向所述阀的常开位置。
但也可利用反作用装置将第一活塞4向相反的方向推，这种装置趋于使该活塞脱离其常开位置，且一旦输入压力P0高于其极限值P0.1，这种装置便至少对从第一腔室向第二腔室的任何容积位移产生局部阻力。
下面将参照图示各实施例详细描述这些由第二活塞5、可变形件8或9以及锁定装置10、11所组成的反作用装置。
在如图1所示的本发明第一实施例中，第二活塞5为圆柱形实心体，且于第一活塞4内密封滑动；而第一活塞4是中空圆柱体，且于孔1a无凸肩部分中密封滑动。
在第一活塞4中设有第一腔室2，并通过小孔4a和该活塞中的环形空腔4b在输入压力P0下与一个流体源相连。
销轴10穿过第二活塞5，且由弹簧12压在细长体1的内凸肩1b上。通过螺纹旋入细长体1上的环16来压缩弹簧12。
销轴10穿过第一活塞4上的径向孔13并允许活塞4和5间有一定的相对位移，这种位移由销轴10与孔13圆周边上的止挡面11的接触程度所限制。
位于第一腔室2之外的第二活塞5的轴向面压在嵌于刚性盖81中的反作用盘8上，该盘其余的表面压在第一活塞4的远离第二腔室3的轴向环面上。
通过盖81作用于反作用盘8上一个定位力F，该力之大小使极限值P0.1变化。盘8例如，可由一弹性体材料制成为可变形的但不可压缩的元件，并与弹簧12一起用作支撑装置。
通过参看附图1和3以及以下的说明即可理解图1所示装置的工作过程。
以最小的力F并在有效的输入压力P0和有效的输出压力P1的初始零值上使阀6持继开启，由此P0的任何增加均伴随有P1的等值增量，即P1等于P0。
因此，在P0和P1低值的整个范围内均保持P1和P0相等。
但是，腔室2和3的压力升高总使向左作用于第一和第二活塞上的力增加，该压力作用于第一活塞的剖面S4a上，以及第二活塞的剖面S5a上。
与支撑装置8，12，81所施加的力反向的力在输入压力的极限值P0.1下将第一活塞4向左推回，使常开的阀6关闭。
以后的平衡取决于通过反作用盘8的中介而由第一和第二活塞相互作用的力平衡。
若第二活塞5抵靠在盘上的面积等于其压力断面S5a，则P0·S5a＝P·S5a，其中P为反作用盘8上的压力。
此外，若忽略阀6的断面，则P1·S4b＝P·S4a，即P1＝P0·S4a/S4b。
由于S4a小于S4b，因此，如图3所示，函数P1＝f(P0)的斜率在极限值P0.1之上时小于1。
这种状况一直持续至压力P0达到第二极限值P0.2，在该值下止挡面11抵靠在销轴10上。
由于活塞4和5之间的相对运动没有了，则使得所述的活塞形成一个整体，在图1所示的实施例中，这个整体上没有承受输入压力P0的面，且不可能产生压力P1的相应增升。
在如图2所示的本发明第二实施例中，活塞5也是实心圆柱体，且在第一活塞4的环形部分中密封滑动。
第一活塞4在密封17的密封下于孔1a中滑动，且在其轴向外表面81上作用有定位力F。
另外，利用支撑在细长体1上的弹簧80将活塞4向右推，由此而在该活塞上施加一个与定位力F同向的力。
活塞4可在其所承受的力的作用下而在由环18限位的密封7的两侧移动。
在与P0的低值相对应的静止位置上，利用在活塞4上的小孔(例如4a和4c)而使该活塞从第一腔室2至第二腔室3的流体自由容积位移。
利用靠在第一活塞4上的弹簧9将第二活塞5在活塞4之中向后推。
根据本发明的第三实施例的装置的工作过程如下所述。
开始时阀6开启，且输出压力P1与输入压力P0对应，直至P0达到其第一极限值P0.1。
在此期间，输入压力P0在第一活塞4的第一断面S4a上施加一个力，该力压缩弹簧80而将活塞4向后推。
在输入压力P0达到其第一极限值P0.1的点上，阀6完全关闭，此后只能由第二活塞5的位移来形成从第一腔室至第二腔室的任何容积位移。
但由于这种位移受到弹簧9的阻力，则使得输出压力P1在超过点P1.1之后的增升迅速小于输入压力P0。
当输入压力P0达到第二极限值P0.2时，活塞5的轴向面与固定凸座11相接触，第二活塞向右的任何进一步移动均被制止，且输出压力保持在其最终值P1.2上。
如图1和2中的例子所示，可以各种方式实施本发明的的总体概念，本发明可生成一种补偿器，在采用其中仅有一个孔的细长体和仅用一个中空活塞时，这种补偿器具有两个以上的斜率。
不过，第一实施例的某些优越之处在于其简单以及全部由断面比所确定的巨大的斜率(P1.2—P1.1)/(P0.2—P0.1)这一事实。
另外，通过在第一实施例装置的孔1a中设置凸台从而使第一活塞4在环形空间4b的各侧具有不同的环形断面，使用这种改进的装置可获得如图3中所示的由超过点P0.2的第三非零斜率段表示的压力特性。

Claims (8)

1.用于使输出压力至少随输入压力而变化的多斜率补偿器，包括：
——一个细长体(1)，其中设有一个孔(1a)，该孔至少被分成两个充液压力腔室，即承受输入压力(P0)的第一腔室(2)和承受输出压力(P1)的第二腔室(3)；
——一个在所述孔中滑动并用于划分第一和第二腔室的第一活塞(4)，所述活塞(4)具有分别暴露于第一和第二腔室压力之中的第一和第二压力断面(S4a，S4b)；
——一个阀(6)，该阀设于第一活塞上且与固定于细长体上的元件(7)相配合，以便利用该元件随第一活塞在所述孔中的变化而被开启或关闭，该阀在任一个低于极限值的输入压力时为常开，以便利用第一和第二腔室之间的自由容积位移实现所述腔室中的流体压力平衡；
——支撑装置(8，80，81)，该装置于第一活塞之上施加一个决定压力的所述极限值的弹性力，该力将该活塞推向使阀常开的常开位置；
——反作用装置，用于在第一活塞上作用一个抵抗弹性力的作用随输入压力而增加的力，该力趋于使活塞脱离其常开位置，并在较极限值高的输入压力值下至少对从第一腔室向着第二腔室的任何容积位移提供局部阻力。
这些反作用装置本身包括：一个密封地相对第一活塞滑动的第二活塞(5)，该活塞具有至少暴露于第一腔室压力下的压力断面(S5a)；一个可变形元件(8，9)，该件至少支撑在第二活塞上以便承受至少随输入压力变化而使其变化的力并通过输入压力增加的作用而由其变形允许两个活塞向一个相对的末端位置的相对位移，锁定装置(10，11)在活塞已经到达其相对的末端位置时，该锁定装置能够防止活塞的任何相对位移，其特征在于，第一活塞(4)至少部分为环形且第二活塞(5)在第一活塞的上述环形部分中滑动。
2.如权利要求1所述的补偿器，其特征在于，支撑装置包括一个由可变形件组或的反作用盘(8)
3.如权利要求2所述的补偿器，其特征在于，第二活塞通过一个表面与所述可变形件相接触，其与该活塞的压力断面(S5a)之比大于第一活塞的第一和第二压力断面之比(S4a/S4b)。
4.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，锁定装置包括一个固定于第二活塞(5)上的横向销轴(10)，一个设置于第一活塞(4)中并使销轴(10)从其中穿过的径向孔(13)的止挡面(11)。
5.如权利要求1至4之一所述的补偿器，其特征在于，阀(6)主要包括一个设置于第一活塞(4)中的球(14)，并由弹簧(15)将其推压在穿过该活塞的一个小孔的内缘上，与该阀相配合的所述的元件(7)为一个固定在细长体上的指状物且其能够穿过所述小孔而向后推球(14)。
6.如权利要求1所述的补偿器，其特征在于，阀(6)包括由第一活塞(4)的外径向延伸部分所形成的环状凸缘，且与该阀相配合的元件(7)是一密封件，该密封件用于形成该环状凸缘的阀座。
7.如权利要求6所述的补偿器，其特征在于，第二活塞(5)具有与第一和第二腔室相同的压力断面(S5a)，所述锁定装置至少包括一个第二活塞的轴向面(10)，该面转向第一活塞的外侧。
8.如权利要求5至7之一所述的补偿器，其特征在于，可变形件(9)为一个弹簧，该簧沿着与第二活塞相对第一活塞在所述活塞的相对末端位置方向上的相对位移相反的方向向后推第二活塞(5)。
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