CN104118412B - 一种车辆液压制动增压器和制动压力分配系统 - Google Patents
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Abstract
一种车辆液压制动增压器和制动压力分配系统，属于车辆液压制动部件和系统领域。由于采用第一引出孔和第二引出孔的配合控制高压腔与制动液输入口之间的连通和阻断，省略了卸荷弹簧（或压力弹簧），根本性的消除了使用过程中的因卸荷弹簧故障造成的增压功能消失的隐患，提高了安全性和可靠性；在壳体上设置与低压腔相连的低压制动液输出口，设置了低压制动液输出口的集成了增压和分配两种功能，简化了制动系统。将制动主泵与制动液输入口连接，高压制动液输出口连接高压车轮制动分泵，低压制动液输出口连通低压车轮制动分泵，建立了制动压力分配系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆液压制动增压器制动压力分配系统，属于车辆液压制动部件和系统领域。
背景技术
目前国内外的车辆液压制动系统中，广泛采用制动助力器，如真空助力器、气动助力器等，这些制动助力器耗用汽车发动机工作时的动力，在汽车制动时，发出制动力可以减轻驾驶员的制动踏板力，效果较好，但结构复杂、体积大、维修困难，发动机熄火后便失去助力功能。
现有的液压制动增压器（或增力器），利用增压活塞杆使得输出口输出更高的压力，避免了其他助力器依赖汽车发动机动力源的缺点；但在其工作时，增压控制以卸荷弹簧所控制的卸荷阀（或压力弹簧控制的滑阀）关闭低压腔和高压腔的通道；在使用过程中，一旦弹簧发生故障，增压功能便无法实现，有相当大隐患。卸荷阀（或滑阀）采用卸荷弹簧（或压力弹簧）的轴向回复力促使密封面紧贴从而达到密封目的，在卸荷阀（或滑阀）初始密封时，卸荷弹簧（或压力弹簧）压缩较小，轴向回复力也较小，密封效果较差。且卸荷弹簧（或压力弹簧）与回复弹簧力的方向相反，两者叠加使得增压活塞杆受力情况复杂，保持协调工作较为困难。另外，为保证密封良好，密封面粗糙度要求较高（或另外附加密封圈），对粗糙度的提高需要增加较大成本，且加工不便；而附加密封圈的方式虽然可以降低成本，但粘接在卸荷阀体表面的密封圈在长期反复使用中也有脱落隐患，有一定的安全隐患。
另外，现有的液压制动增压器只有压力增大功能而无压力分配功能，在简单制动系使用时较为合适，在需要对前后轮进行压力不同的制动时，则需要再增加压力分配器方可，管路较为复杂。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种液压制动增压器，省略了卸荷弹簧和卸荷阀，消除了隐患。更进一步的提供一种可分配压力的车辆液压制动增压器，其特点是不仅能够将制动主泵输出的低压制动液压液增压，还可以将增加压力的高压制动液和低压制动液分别传输至高压制动分泵和车轮低压制动分泵，从而实现平稳制动。
为解决卸荷弹簧的失效隐患问题，本发明提供一种液压制动增压器，包括：增压活塞杆、壳体、复位弹簧以及孔用密封圈，所述增压活塞杆设置有大端和小端，小端直径为D2，大端直径为D1且D1>D2；所述壳体依次设置有制动液输入口、低压腔、高压腔、高压制动液输出口，所述制动液输入口、低压腔、高压腔、高压制动液输出口之间依次连通，所述低压腔和高压腔合称内腔；所述增压活塞杆轴向滑动安装在壳体内腔中，增压活塞杆大端与低压腔相配合，活塞杆小端与高压腔相配合；孔用密封圈安装在增压活塞杆大端上，密封增压活塞杆与低压腔内周壁，复位弹簧安装在增压活塞杆与壳体内腔之间，增压活塞杆在复位弹簧的弹力作用下抵靠在壳体低压腔内端壁上；其特征在于：增压活塞杆设置有与高压腔连通的第一通孔，所述第一通孔与设置在增压活塞杆侧周面的第一引出孔相通，壳体内腔内周壁上设置在的第二引出孔，壳体或增压活塞杆设置有与制动液输入口相连通的第二通孔，所述第二通孔与第二引出孔相通；自由状态下，所述第一引出孔与第二引出孔相接触并连通高压腔与制动液输入口，增压活塞杆受低压腔和高压腔的压力差向高压腔行进后，所述第一引出孔与第二引出孔错开，壳体内腔内周壁遮蔽第一引出孔，切断高压腔与制动液输入口的通道。
采用上述技术方案的液压制动增压器，由于采用第一引出孔和第二引出孔的配合控制高压腔与制动液输入口之间的连通和阻断，省略了卸荷弹簧（或压力弹簧），根本性的消除了使用过程中的因卸荷弹簧故障造成的增压功能消失的隐患，提高了安全性和可靠性；去掉了卸荷弹簧（或压力弹簧）后，增压活塞杆受力更加简单，控制更加方便；此外，第一引出孔与第二引出孔之间依靠增压活塞杆侧周面与壳体内周壁之间的间隙密封，较轴向接触面的密封方式效果更好；同时密封面的加工难度较低，也无需另外增加密封圈；在结构和加工要求上大大简化，减少了成本。
作为对本发明的液压制动增压器的改进，其特征在于：在壳体上设置与低压腔相连的低压制动液输出口。设置了低压制动液输出口的液压制动增压器集成了增压和分配两种功能，简化了制动系统。
依托本改进所建立的制动压力分配系统是：将制动主泵与制动液输入口连接，高压制动液输出口连接高压车轮制动分泵，低压制动液输出口连通低压车轮制动分泵。
液压制动增压器的增压活塞杆的小端侧周面与高压腔内周壁之间的密封的传统方式是使用轴用密封圈，增压活塞杆在侧周面设置第一引出孔后，为避免第一引出孔对轴用密封圈的摩擦而造成密封圈磨损，须加长增压活塞杆，将会使液压制动增压器的整体尺寸增大，在增加了制造成本的同时也加大了安装的不便。为解决此问题，本发明液压制动增压器进行了如下改进：增压活塞杆的小端侧周面与高压腔内周壁之间采用间隙密封。使用间隙密封的液压制动增压器减少了一个轴用密封圈，在不增大整体尺寸的同时进一步降低了密封圈的设置成本。
增压活塞杆的小端侧周面与高压腔内周壁之间采用间隙密封后，增压活塞杆移动的阻力减小，增压开始时间有所减小，为解决此问题，本发明液压制动增压器进行了进一步改进：制动液输入口、低压腔之间设置节流孔。通过节流孔可以实现对增压开始时间的控制。
本发明具有如下优点：
1、由于液压制动增压器所需制动主泵输出压力较低，因而驾驶人员施压的制动踏板力也较小，可以取消或部分取消现有车辆的附加制动助力器，简化了制动系统；
2、增压分配器集成了增压和分配两种功能，简化了制动系统；
3、应用到电动汽车上，液压制动增压器和增压分配器优势更加明显，传统汽车的发动机工作必然产生尾气以供传统助力器利用，但电动汽车运行时不产生尾气，将传统助力器应用于电动汽车必须增加气泵，不仅增加了系统的购置成本，同时还需要耗费宝贵的电力；一旦电源失效或者气泵发生故障，便无法实现功能。使用本发明不仅可以节省购置气泵的成本，还可以简化制动系统，实现安全、可靠、无外加动力源的制动。
附图说明
图1为本发明液压制动增压器第一种实施方式的结构示意图。
图2为本发明液压制动增压器根据第一种实施方式经过改进的第二种实施方式的结构示意图。
图3是采用图1或图2液压制动增压器构建车辆制动控制系统时的工作原理图。
图4为本发明液压制动增压器第三种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术人员可以根据上述本发明内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
对照图1对本发明液压制动增压器的第一种实施方式作详细说明。
液压制动增压器包括壳体1、增压活塞杆2、复位弹簧3以及孔用密封圈4，所述增压活塞杆2设置有大端和小端，小端直径为D2，大端直径为D1且D1>D2；所述壳体1由高压腔壳体11和低压腔壳体12组成，两者通过螺纹连接。高压腔壳体11上设置高压制动液输出口O1和高压腔K，低压腔壳体12上设置制动液输入口O2和低压腔G，壳体1组装后，所述制动液输入口O2、低压腔G、高压腔K、高压制动液输出口O1之间依次连通; 所述低压腔G和高压腔K合称内腔；所述增压活塞杆2轴向滑动安装在壳体内腔中，增压活塞杆2大端与低压腔G相配合，活塞杆2小端与高压腔K相配合；孔用密封圈4安装在增压活塞杆2大端上，密封增压活塞杆2与低压腔G内周壁；复位弹簧3套装在增压活塞杆2小端，安装在低压腔G中，增压活塞2杆在复位弹簧3的弹力作用下抵靠在低压腔壳体12的内端壁上。
第一通孔为增压活塞杆2小端轴向钻设的孔d，第一引出孔为增压活塞杆2小端径向钻设的孔c。
第二通孔由增压活塞杆2大端轴向钻设的孔e和小端径向钻设的第三引出孔a组成，第二引出孔的形式为覆盖第一引出孔c和第三引出孔a的环槽b。
环槽b的边缘分别与第一引出孔c和第三引出孔a齐平，自由状态下，制动液输入口O2、孔e、孔a、环槽b、孔c、孔d、高压腔K连通；由制动液输入口O2输入制动液，制动液进入低压腔G和高压腔K，制动液作用在增压活塞杆2大端和小端的压强相同，方向相反，因为大端大于小端的截面积，制动液作用于大端的压力高于小端，在压力差的作用下，增压活塞杆2向高压腔K行进，孔c与环槽b错开，高压腔K内周壁遮蔽第一引出孔，切断高压腔K与制动液输入口O2的通道。
增压活塞杆2继续向前移动，压缩高压腔K的制动液，使其压力升高，增压倍数：I=D1 2/D2 2。
增压活塞杆2的小端侧周面与高压腔K内周壁之间采用间隙密封。其间隙的具体数值与增压活塞杆2及高压腔K的具体尺寸有关，本领域技术人员可以根据间隙密封的设计准则给予计算和确定。
本实施例中的增压活塞杆2的小端侧周面与高压腔K内周壁之间也可以采用密封圈密封，图1左下侧是增压活塞杆2的小端侧周面与高压腔K内周壁之间采用轴用密封圈密封的示意图，采用轴用密封密封增压活塞杆小端侧周面与高压腔内周壁是本技术领域的惯用方式。
为提高可控性，制动液输入口、低压腔之间设置节流孔，所述节流孔的形式为：在增压活塞杆2大端沿径向加工的与大端轴向钻设的孔e相通的孔m，在壳体与增压活塞杆2大端接触面上设置密封圈5。密封圈5粘接在壳体上，增压活塞杆2移动之前，密封圈5密封壳体与增压活塞杆2，因为孔m的节流作用，制动液大部分由孔e流入高压腔K，少部分流入低压腔G，低压腔G充液后，增压活塞杆2开始移动，其端部与密封圈5脱离接触，制动液正常流入低压腔G。孔m的存在，起到了延缓增压活塞杆2移动的作用，从而实现对增压开始时间的控制。
为防止制动液溢出，第二引出孔与壳体安装缝之间设置有轴用密封圈。
增压活塞杆2大端、小端圆周面以及壳体1内腔壁围成的腔体设置有放气孔。放气孔的设置使得增压活塞杆2移动顺畅。
实施例2
图2是本发明液压制动增压器的另一种实施方式。
本实施方式的第一通孔和第一引出孔的形式与前两种实施方式设置方式相同。第二引出孔的形式为与第一引出孔相对应的环槽b，第二通孔由沿壳体1轴向钻设的孔f、与环槽b位置相对应的径向钻设的孔h，制动液输入口O2与孔h相通。
图2中，壳体1包含端盖13，端盖13设置低压制动液输入孔O2，输入孔O2与第二通孔相通。
节流孔的形式为沿端盖13轴向加工的孔p，孔p与低压制动液输入孔O2相通。采用这种方式，节流孔始终能够起到节流作用，便于对增压全程的控制。
为便于加工，壳体1除端盖13的其他部分分为中间壳体14和后盖15两部分，中间壳体14上设置低压腔G和高压腔K，后盖15上设置高压制动液输出口O1，中间壳体14和后盖15连接在一起，高压腔K与O1相通。图2中，在壳体上钻设的孔采用钢球密封。端盖13、壳体14、后盖15之间采用螺纹连接，接缝处采用密封圈密封。
本实施例中的增压活塞杆的小端侧周面与高压腔内周壁之间同样也可以采用密封圈密封，图2左下侧是增压活塞杆的小端侧周面与高压腔内周壁之间采用轴用密封圈密封的示意图。
其他与之前实施方式相同的特征和常规实施方式不再一一赘述。
实施例3
图3是采用以上实施方式构建车辆制动控制系统时的工作原理图。
增压器和三通管接头（图3中以双点划线围成的部分示意）组成制动压力分配系统。低压制动液由Z口输入，经三通管接头分成两路，一路由O’2口输出低压制动液至低压车轮制动分泵，另一路经增压器由O1口输出高压制动液至高压制动分泵。
本实施例所示的制动方法也是现有液压制动增压器需要分配高低压制动液时的通用实施方式，其特点是必须采用三通管接头或类似零件实现分压。
实施例4
图4是本发明液压制动增压器又一种实施方式。
本实施方式的第一通孔、第一引出孔、第二通道、第二引出孔的形式与上一种实施方式相同。在壳体1上设置与第二通道相连的低压制动液输出口I。低压制动液不仅可以由低压制动液输入孔O2输入，还可以由低压制动液输出口I输出，从而使液压制动增压器增加了分配制动压力的功能。
图4中，第二通孔与低压腔G相连，低压腔G与低压制动液输出口I相连。第二通孔与低压腔G相连。从而使得制动液可以通过低压腔G、低压制动液输出口I输出。
增压活塞杆2的小端侧周面与高压腔K内周壁之间采用轴用密封圈7密封。
图4中，壳体1包含端盖13，端盖13设置低压制动液输出口I。
与上一种实施方式相同，壳体1除端盖13的其他部分分为中间壳体14和后盖15两部分，中间壳体14上设置低压腔G和高压腔K，后盖15上设置高压制动液输出口O1，中间壳体14和后盖15连接在一起，高压腔K与O1相通。
第二引出孔的形式为与第一引出孔相对应的环槽b，第二通道由沿壳体1轴向钻设的孔f、与环槽b位置相对应的径向钻设的孔h，制动液输入口O2与孔h相通。
壳体1径向在低压腔G的端部相应位置钻设孔r，连通低压腔G和沿壳体1轴向钻设的孔f。
另外，本实施方式又将中间壳体14进一步分为中间壳体本体141和缸套142，缸套142上设置连通环槽b和孔h的通道q。分离设置更便于加工和装配。
本实施例中的增压活塞杆的小端侧周面与高压腔内周壁之间同样也可以采用间隙密封，图2左下侧是增压活塞杆的小端侧周面与高压腔内周壁之间采用间隙密封的示意图。
其他与前三种实施方式相同的特征和常规实施方式不再一一赘述。
采用本实施方式的增压分配器的所构建的车辆制动控制系统是：
将制动主泵与增压分配器的制动液输入口连接O2，高压制动液输出口O1连接高压车轮制动分泵，低压制动液输出口I连通低压车轮制动分泵。
使用设置增压分配器的车辆制动控制系统的步骤是：
（1）制动主泵输出制动液经O2、h、q、b、c、d、K、O1至高压车轮制动分泵；
（2）增压活塞杆2克服复位弹簧3前移，制动主泵输出的制动液由O2、f、r、G、I至低压车轮制动分泵；
（3）增压活塞杆2继续前移，高压腔K内周壁遮蔽孔c，切断高压腔K与制动液输入口的通道；
（4）从高压制动液输出口O1输出的制动液压力升高，并高于制动主泵输出压力，使高压车轮制动分泵中压力高于低压车轮制动分泵压力D1 2/D2 2倍，制动；
（5）制动结束后，制动主泵复位，低压车轮制动分泵中制动液流回汽车制动主泵，增压活塞杆2回到原来位置，高压车轮制动分泵的制动液流回制动主泵。
以上4种实施方式仅指出的本发明液压制动增压器和增压分配器的几种具体结构，本领域技术人员根据此说明书，可以做出不同于以上实施例例如：将复位弹簧安装在高压腔中，或将第一引出孔和第二引出孔分布设置于增压活塞杆大端等，所有不同于以上实施例但不脱离本发明的思想的更多实施例均属于本发明所保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种液压制动增压器，包括：增压活塞杆、壳体、复位弹簧以及孔用密封圈，所述增压活塞杆设置有大端和小端，小端直径为D2，大端直径为D1且D1>D2；所述壳体依次设置有制动液输入口、低压腔、高压腔、高压制动液输出口，所述制动液输入口、低压腔、高压腔、高压制动液输出口之间依次连通，所述低压腔和高压腔合称内腔；所述增压活塞杆轴向滑动安装在壳体内腔中，增压活塞杆大端与低压腔相配合，增压活塞杆小端与高压腔相配合；孔用密封圈安装在增压活塞杆大端上，密封增压活塞杆与低压腔内周壁，复位弹簧安装在增压活塞杆与壳体内腔之间，增压活塞杆在复位弹簧的弹力作用下抵靠在壳体低压腔内端壁上；其特征在于：增压活塞杆设置有与高压腔连通的第一通孔，所述第一通孔与设置在增压活塞杆侧周面的径向钻设的第一引出孔相通，壳体内腔内周壁上设置有第二引出孔，壳体或增压活塞杆设置有与制动液输入口相连通的第二通孔，所述第二通孔与第二引出孔相通；自由状态下，所述第一引出孔与第二引出孔相接触并连通高压腔与制动液输入口，增压活塞杆受低压腔和高压腔的压力差向高压腔行进后，所述第一引出孔与第二引出孔错开，壳体内腔内周壁遮蔽第一引出孔，切断高压腔与制动液输入口的通道。
2.根据权利要求1所述的液压制动增压器，其特征在于：壳体上设置与低压腔相连的低压制动液输出口。
3.根据权利要求1或2所述的液压制动增压器，其特征在于：增压活塞杆的小端侧周面与高压腔内周壁之间采用间隙密封。
4.根据权利要求2所述的液压制动增压器，其特征在于：第一通孔为增压活塞杆（2）小端轴向钻设的孔（d），第一引出孔为增压活塞杆（2）小端径向钻设的孔（c）。
5.根据权利要求2所述的液压制动增压器，其特征在于：第二通孔由增压活塞杆（2）大端轴向钻设的孔（e）和小端径向钻设的第三引出孔（a）组成，第二引出孔的形式为覆盖第一引出孔（c）和第三引出孔（a）的环槽（b）。
6.根据权利要求 5所述的液压制动增压器，其特征在于：增压活塞杆（2）的小端侧周面与高压腔内周壁之间采用间隙密封，制动液输入口、低压腔之间设置节流孔；所述节流孔的形式为：在增压活塞杆（2）大端沿径向加工与大端轴向钻设的孔（e）相通的孔（m），在壳体与增压活塞杆（2）大端接触面上设置密封圈（5）。
7.根据权利要求2所述的液压制动增压器，其特征在于：第二引出孔的形式为与第一引出孔相对应的环槽（b），第二通孔由沿壳体（1）轴向钻设的孔（f）、与环槽（b）位置相对应的径向钻设的孔（h）组成，制动液输入口（O2）与孔（h）相通。
8.根据权利要求 7所述的液压制动增压器，其特征在于：增压活塞杆（2）的小端侧周面与高压腔内周壁之间采用间隙密封，壳体（1）包含端盖（13），端盖（13）设置低压制动液输出口（I），制动液输入口、低压腔之间设置节流孔；所述节流孔的形式为沿端盖（13）轴向加工的孔（p），孔（p）与制动液输入孔（O2）相通。
9.一种依托权利要求2所述的液压制动增压器建立的制动压力分配系统：将制动主泵与制动液输入口连接，高压制动液输出口连接高压车轮制动分泵，低压制动液输出口连通低压车轮制动分泵。
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