CN104640754A - 制动助力器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车的气动式制动助力器，所述气动式制动助力器具有助力器壳体，所述助力器壳体的内室通过至少一个可被气动差压加载的轴向可动的壁分成至少一个工作腔和至少一个负压腔，其中，所述可运动的壁包括膜盘和卷动膜，所述卷动膜密封地设置在助力器壳体与控制壳体之间，所述气动式制动助力器具有控制差压的设置在所述控制壳体中的控制阀，所述控制阀控制所述工作腔与所述负压腔或大气的连接，所述气动式制动助力器具有至少一个集成在所述控制壳体中的抽吸通道，用于使所述负压腔与所述工作腔连接，其中，所述抽吸通道可通过所述控制阀闭锁。为了在运行中、尤其是在所述控制壳体8回程期间改善在所述制动助力器在运行中的噪声情况而提出，在所述负压腔5与工作腔4之间2设置有用于影响在所述抽吸通道10中的流体动态性的装置。

Description

制动助力器

技术领域

本发明涉及一种具有根据权利要求前序部分特征的用于机动车的气动式制动助力器以及一种用于运行所述气动式制动助力器的方法。

背景技术

所述类型的制动助力器已充分公知。在此，在制动过程中，通过控制阀释放工作腔与大气的连接。在工作腔与负压腔之间由此建立差压并且控制壳体与可运动的壁一起在朝负压腔的方向上错位。在制动过程结束之后，通过控制阀释放工作腔与负压腔之间的空气连接，其方式是抽吸通道由控制阀解锁。控制壳体在此与可运动的壁一起在朝工作腔的方向上回行。

因为驱动发动机噪声以及其它寄生噪声在现代机动车的很好消声的内室中可越来越少地察觉到，所以通常与车辆内室处于循环中的有些气动式制动助力器的噪声发展越发成为焦点并且总体上被视为缺点。在控制壳体回程期间产生的噪声通常被感觉为特别恼人，其中，这种事实情况在不同的车辆应用中表现为不同强度。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种具有改善的噪声特性的气动式制动助力器，此外，所述气动式制动助力器可容易且经济地与不同的车辆应用中的具体要求相匹配。

根据本发明，所述目的与独立权利要求1的特征部分一起来实现，其方式是在抽吸通道中在负压腔与工作腔之间设置有用于影响流体动态性的装置。从属权利要求提供其它的可能的有利构型。

由此，工作腔与控制阀之间的空气流可这样受到影响，使得通过空气流造成的噪声排放可有利地有目的地受到影响和降低。尤其是由此可实现制动助力器的多个构型或者说基本构型的分别具有不同的相对于基本构型降低的噪声排放特性的分支。

在本发明的有利扩展方案中，用于影响流体动态性的装置这样构造，使得所述用于影响流体动态性的装置有目的地提高抽吸通道中的流动阻力，由此，可特别简单地有目的地降低抽吸通道中的空气质量的流体动态性并且可降低噪声排放。

在另一个有利扩展方案中，这可特别有效地实现，其方式是用于影响流体动态性的装置被构造用于降低抽吸通道的液压横截面或者说液压直径。

在根据本发明的第一实施形式中，用于影响流体动态性的装置可构造成至少一个用于嵌入到抽吸通道中的嵌入元件，由此，所提出的技术任务可用特别简单的方式例如通过事后可逆地改变制动助力器的已经存在的基本构型来解决并且特别有效地实现多个分别具有匹配的噪声排放的制动助力器。

在有利扩展方案中，可实现特别精细地且精确地有目的地影响流动阻力，其方式是嵌入元件具有至少一个可透过空气的通孔。

根据本发明的实施形式提出，嵌入元件构造成弧形元件，由此，可实现与空气通道的几何形状的简单匹配并且实现嵌入元件在空气通道中的可靠坐置。

在根据本发明的另一个实施形式中，嵌入元件构造成环形元件，由此，所述环形元件的装配得到显著简化。

在特别有利的扩展方案中，嵌入元件可被构造得可在至少一个确定的圆周位置中固定在控制壳体中，其中，所述固定借助于至少一个缺口和插入到缺口中的卡锁鼻来形成。由此保证在制动助力器运行时可靠就位并且避免装配错误。

在另一个根据本发明的实施形式中，用于影响流体动态性的装置可这样构造，使得例如由发泡或烧结的可透过空气的材料构成的或者包含这种材料的所述用于影响流体动态性的装置降低抽吸通道中的空气渗透性。为此，空气流可特别均匀地受到影响并且不期望的噪声源如失速/停顿得到有效避免。

在特别有利的扩展方案中，可设置一个或多个用于嵌入到所述抽吸通道中的过滤嵌件。

在本发明的另一个有利实施形式中，尤其是与可用浇注方法制造的控制壳体相联系，抽吸通道的通流横截面的尺寸可构造得可通过在浇注模具中使用合适的备换嵌件来改变，其中，与控制壳体的基本构型相比，可按照需求和确定的期望应用的确定要求减小抽吸通道的通流横截面。由此可实现运行特别可靠的解决方案并且减小所提高的装配投入。

在本发明的另一个有利实施形式中，引导碟可具有通孔的相对于基本构型减小的累加的通流横截面，由此，借助于简单地改变成本相对低廉的部件并且在不影响原来的装配过程的情况下实现期望的效果并且抽吸通道中的流动阻力提高。

在根据本发明的有利方法中，气动式制动助力器的噪声排放可特别简单地降低并且该方法可满足需求地应用于制动助力器的多个变型结构，其方式是在第一步骤中确定出制动助力器的基本构型在确定的车辆应用中的噪声排放，在另一个步骤中，在基本构型上使用用于影响抽吸通道中的流体动态性的装置，以便形成制动助力器的另外的构型或者说变型结构，其中，制动助力器的另外的构型具有控制壳体的相对于基本构型降低的回程速度。

在前述方法的有利扩展方案中这样实现前述优点：制动助力器的另外的构型具有引导碟，所述引导碟具有通孔的通流横截面相对于基本构型减小了的累加的面积。

本发明的其它细节、特征、优点和应用可能性由从属权利要求与说明书和附图得到。

附图说明

因为气动式制动助力器的基本结构和作用方式已经充分公知，所以后面仅仅且首先探讨对本发明重要的元件和流程。彼此一致的部件和结构元件尽可能设置相同的参考标号。附图表示：

图1在回程位置中在控制壳体的区域中公知的制动助力器的部分剖面。

图2根据本发明的制动助力器的第一实施例，具有弧形嵌件。

图3根据本发明的制动助力器的第二和第三实施例，具有环形嵌件(3a)和另外的弧形嵌件(3b)。

图4根据本发明的制动助力器的第四实施例，具有过滤嵌件。

图5根据本发明的制动助力器的第五和第六实施例。

图6根据本发明的制动助力器的第七实施例，在保持件的区域中具有抽吸通道的横截面变型方案。

图7根据本发明的制动助力器的第八实施例，具有保持件长度的变型方案。

图8根据本发明的制动助力器的第九实施例，在保持件的区域中的槽中具有过滤环。

图9根据本发明的制动助力器的第十实施例，在阀活塞上具有变型方案。

图10根据本发明的制动助力器的第十一实施例，具有锁止楔的厚度的变型方案。

图11根据本发明的制动助力器的第十二实施例，具有锁止楔的贴靠部与控制阀的密封棱之间的距离的变型方案。

图12根据本发明的制动助力器的第十三实施例，在控制壳体中具有楔宽度局部的变型方案。

图13根据本发明的制动助力器的其它实施例，具有引导碟的变型方案。

具体实施方式

图1

图1示出了公知的气动式制动助力器1的部分局部。示意性表示的助力器壳体2的内室通过轴向可动的壁3分成工作腔4和负压腔5。可动的壁3包括膜盘6和卷动膜7。控制壳体8在助力器壳体2中沿着操作方向R可轴向运动地夹紧在活塞杆20与回动弹簧21之间，其中，回动弹簧21通过引导碟19支撑在控制壳体8上。卷动膜7在此在其径向内棱处以环绕的密封唇18密封地处于控制壳体8上并且在其另外的未示出的径向外棱处密封地与助力器壳体2连接，例如卡接。

为了在工作腔4与负压腔5之间实现可控制的空气交换，设置有抽吸通道10，所述抽吸通道可通过控制阀9阻断。抽吸通道10形成工作腔4与控制阀9之间的气动连接并且通常具有周向(radial)绕环的环形槽15和环形间隙16，所述环形槽和环形间隙通过一个或多个连接通道17连接。在此，在公知的制动助力器1的引导碟19中设置有多个通孔12，所述通孔允许工作腔4与控制阀9之间的尽可能不受阻碍的空气交换，并且因此在保持对于支撑回动弹簧21而言足够的形状稳定性的情况下，力求达到用于通过空气质量的尽可能大的横截面。

碟阀24轴向弹动地设置在保持件26中。保持件26支承在控制壳体8的内部，其中，在操作方向R上所述保持件的轴向位置通过环绕的止挡27、相对应的台肩28和中间环29决定性地确定。但没有中间环29的解决方案也是可以的。

控制阀9借助于碟阀24与阀活塞22和密封棱23这样相互作用，使得在需要时可通过从碟阀24抬起密封棱23来建立工作腔4与负压腔5之间的空气连接，其方式是通过阀活塞22使碟阀24回退，即逆着操作方向R移动。在此，在密封棱23与碟阀24之间形成抽吸间隙25，工作腔4与负压腔5之间的空气交换通过所述抽吸间隙进行。这通常在制动过程结束时发生并且通过工作腔4和负压腔5中的压力平衡以及回动弹簧施加在控制壳体8上的力导致控制壳体8与壁3一起回程运动。在图1中画出了这种所谓的回程设置。

而在制动过程中在工作腔4与大气之间建立空气连接，其方式是阀活塞22在操作方向R上抬离碟阀24并且由此实现工作腔4与包围活塞杆20的壳体内室30之间的空气交换，所述壳体内室通常与车辆内室连接。

图2

图2示出了根据本发明的制动助力器的第一实施形式。从视图“a”中的部分剖面可获知，在控制壳体8的环形槽15的区域中设置有嵌入元件11，所述嵌入元件伸入到连接通道17中并且阻挡所述连接通道。

从视图“c”和“d”可获知，嵌入元件11在所示实施形式中构造成弧形元件13，所述弧形元件的圆度匹配于环形槽15。弧形元件13具有成形部32，所述成形部在轴向方向上伸展并且在其周向尺寸方面构造得比弧形元件13窄。在视图“d”中，嵌入元件11附加地具有通孔12，所述通孔允许空气穿过嵌入元件11。在此，在本发明内可考虑具有不同横截面的通孔。

在立体视图“b”中可看到，控制壳体8总共具有四个连接通道17a～17d，所述连接通道通入到环形槽15中。连接通道17d在此通过具有通孔12的嵌入元件11阻挡，其中，成形部32伸入到连接通道17d中并且弧形元件13贴靠在肋31上。由此，连接通道17d部分地被阻挡并且抽吸通道10的液压横截面减小。在需要时可使用多个嵌件11来闭锁其它的连接通道17a、17b、17c，以便进一步减小抽吸通道10的液压横截面。

液压横截面是流体力学中常用的辅助参量，用于评估具有非圆横截面的流动通道中的流动特性。液压横截面的计算方法为：流动通道的通流横截面的四倍除以流动通道的被浸润的周缘来计算。可定性地确定，在流体量、例如经过流动通道的空气量保持相同的情况下，流动通道的液压横截面的减小引起流动阻力的提高。

通过液压横截面的减小，空气质量在其在负压腔5与工作腔4之间传输时在边界条件在其它方面保持相同的情况下由于流动阻力提高而需要更多的时间，控制壳体8的回程以及压力平衡进行得更缓慢，动态性降低。此外，由于工作腔4中的保持较长时间的、与负压腔5中的压力相比较高的压力而使阻尼作用提高。前述效果总体上引起在控制壳体8回程期间噪声排放显著降低。

从视图a)另外可获知，嵌件11在制动助力器1的组装状态中设置在控制壳体8与引导碟19之间并且由此确保位置固定。

在本发明中同样可以使用带有其它数目的连接通道17的实施形式。

图3

图3中示出了根据本发明的制动助力器1的两个另外的实施例。与根据图2的实施形式不同，嵌件11在所示实施形式中不具有成形部32并且由此不伸入到连接通道17中，而是仅在环形槽15的区域中遮盖所述连接通道。设置有用于使空气量通过嵌件的通孔12。

在此，嵌入元件11中的通孔12的数量、形状、横截面积和位置可构造得完全不同，以便满足所规定的目的。在此所规定的目的是通过有目的地减小液压横截面，以所期望的程度限制通过抽吸通道10的空气质量流量，所述液压横截面在控制壳体8的不具有嵌件11的初始构型中或者说基本构型中在抽吸通道10中提供。

视图“b”中的嵌入元件11构造成环形元件14，所述环形元件在很大程度上完全覆盖环形槽并且在很大程度上通过或仅仅通过通孔12允许空气质量交换。

视图“c”中的嵌入元件11构造成弧形元件13，其中，所述弧形元件的周向尺寸这样选择，使得所述弧形元件可遮盖多于仅一个的连接通道17。

在本发明的一个扩展方案中可额外设置有卡锁装置，用于精确地圆周定位弧形元件13或盘形元件14，如尤其是在细节视图“d”中所示。弧形元件具有卡锁鼻33，所述卡锁鼻插入到缺口34中并且因此可在期望的确定的圆周位置中以不能相对转动的方式支承在控制壳体中。可设置多个缺口，以便可形成圆周位置的变化并且因此以仅一个弧形元件14实现对连接通道17的不同覆盖。由此可简单且经济有效地以唯一一个嵌入元件11实现具有控制壳体8的不同回程速度的制动助力器1的多个变型方案。

也可以类似于编码的方式设置多个和/或不同成形的卡锁鼻与相对应的缺口的组合，以便可靠地只允许弧形元件13或环形元件14的确定的空间位置并且因此简化其装配以及避免错误安装、例如镜像反向/前后颠倒的安装。

卡锁元件在此也可不同地构造，例如构造成嵌入元件11上的轴向突出的止挡元件，所述止挡元件与肋31共同作用并且同时防止有此装配的嵌入元件11被镜像反向地安装。

图4

图4示出了本发明的另一个实施形式，在该实施形式中，嵌入元件11构造成过滤环35。过滤环可由发泡或烧结的材料、例如海绵材料制造并且在环形槽15的区域中覆盖整个抽吸通道10。

由于降低了空气渗透性，这种材料必然造成通流介质中的更高的流动阻力。因此可以通过选择匹配的材料和合适的尺寸来有目的地提高抽吸通道10中的流动阻力并降低控制壳体8的回程速度。此外，这种过滤装置35制造成本非常低并且可以特别简单以及避免错误地装配。

图5

图5示出了具有嵌件11的另外两个实施例，所述嵌件按照与图4中所述相同的工作原理来工作，但不同地成形和定位。

在视图“a”中，与图4不同，嵌入元件11构造成用于嵌入到连接通道17中的过滤嵌件36。

视图“b”中的嵌入元件11成形为过滤管37并且设置在环形间隙16中。

图6

图6示出了另一个实施形式，在该实施形式中，环形间隙16的横截面宽度B可改变，以便实现抽吸通道10中横截面变窄并且由此提高流动阻力。这一点这样来实现：这样构造用于制造控制壳体8的注射模具，使得环形间隙16的不同的宽度B可特别简单地通过使用不同的相对应的备换嵌件来实现。

由此也可快速且成本低廉地制造较小批量的具有抽吸通道10中的不同流动阻力值的控制壳体8。由于构件数目和装配流程保持不变，所以并不会提高装配成本。

图7

图7示出了本发明的另一个实施形式，在该实施形式中，抽吸间隙25的宽度A可改变，其方式是可以选用所带有的外部周向(radial)环形面38的长度L不相同的、可有利地制造的保持件26。视长度L而定，环形面38或多或少地伸入到抽吸间隙25中，由此，可控制抽吸间隙25中的流动阻力。

因此，可使用具有经适配的长度L的保持件26，以便实现具有控制壳体8的所期望的回程速度的制动助力器1的变型方案。

图8

图8中的实施形式具有另外的过滤环40，所述过滤环设置在围绕密封棱23的密封棱槽39中。

图9

在根据图9的实施形式中，抽吸间隙25的宽度A可改变，其方式是可以选用长度V不同的、可有利地制造的阀活塞22。阀活塞22止挡在锁止楔41上，所述锁止楔插入到控制壳体8中的槽42中。视长度V而定，在控制壳体8回程时，阀活塞22与碟阀24之间的距离或多或少地打开，这导致抽吸间隙25中的不同的通流横截面并且由此导致不同的流动阻力。

图10

在根据图10的实施形式中，抽吸间隙25的宽度A以及由此抽吸通道10中的流动阻力改变，其方式是可选用不同厚度K的锁止楔41。槽42的槽宽度N在此保持不变。

图11

在根据图11的实施形式中，槽42与密封棱23之间的距离M改变，其方式是在控制壳体8的注射模具中使用合适的备换嵌件。槽42的槽宽度N以及锁止楔41的厚度K和阀活塞22在此可保持不变。视图“a”在此示出了组装状态中的控制壳体8的部分剖视图，视图“b”示出控制壳体8作为单个零件的部分剖面视图。

图12

在根据图12的实施形式中，通过控制壳体8的注射模具的合适的备换嵌件，槽42的槽宽度N可简单地以期望的尺寸来实现。如图11中那样，在视图“a”中示出了组件的一个剖面，视图“b”中示出了单个零件，即控制壳体8的剖面。

图13

在制动助力器1的引导碟19的基本构型中，通常使用供空气穿过的横截面尽可能大的引导碟19。这种实施形式在视图“b”中示出。

用于空气穿过的横截面由全部通孔12的通流面积的总和构成。

抽吸通道10中的流动阻力的提高现在可特别简单地实现，其方式是，不使用在所述类型的公知制动助力器中力求达到的横截面尽可能大的引导碟19，而是使用具有减小的横截面的引导碟19。期望的尺寸可通过减少通孔12的数量和/或通过改变所述通孔的轮廓来实现。视图“c”、“d”和“e”示出了三个不同的可能的根据本发明的实施例，其中，所示出的选择不是最终的，并且分别具有其它数量、形状和大小的通孔的其它构型在本发明内也是可以的。

参考标号清单

1  制动助力器

2  助力器壳体

3  轴向可动的壁

4  工作腔

5  负压腔

6  膜盘

7  卷动膜

8  控制壳体

9  控制阀

10 抽吸通道

11 嵌入元件

12 通孔

13 弧形元件

14 环形元件

15 环形槽

16 环形间隙

17 连接通道

18 密封唇

19 引导碟

20 活塞杆

21 回动弹簧

22 阀活塞

23 密封棱

24 碟阀

25 抽吸间隙

26 保持件

27 止挡

28 台肩

29 中间环

30 壳体内室

31 肋

32 成形部

33 卡锁鼻

34 缺口

35 过滤环

36 过滤嵌件

37 过滤管

38 环形面

39 密封棱槽

40 过滤环

41 锁止楔

42 槽

A  抽吸间隙的宽度

B  环形间隙的横截面宽度

K  锁止楔的厚度

L  环形面的长度

M  槽-密封棱的距离

N  槽宽度

R  操作方向

V  锁止楔上的长度

Claims (15)

1.一种用于机动车的气动式制动助力器(1)，包括:

·助力器壳体(2)，所述助力器壳体的内室通过至少一个能被气动差压加载的、轴向可动的壁(3)分成至少一个工作腔(4)和至少一个负压腔(5)，其中，所述可动的壁(3)包括膜盘(6)和卷动膜(7)，所述卷动膜密封地设置在助力器壳体(1)与控制壳体(8)之间，

·控制差压的、设置在控制壳体(8)中的控制阀(9)，所述控制阀控制工作腔(4)与负压腔(5)或大气的连接，

·至少一个集成在控制壳体(8)中的抽吸通道(10)，该抽吸通道用于使负压腔与工作腔连接，其中，抽吸通道(10)能通过控制阀(9)阻断，

其特征在于：在抽吸通道(10)中或在负压腔(5)与工作腔(4)之间设置有用于影响流体动态性的装置。

2.根据权利要求1的气动式制动助力器(1)，其特征在于：所述用于影响流体动态性的装置这样构造，使得所述用于影响流体动态性的装置有目的地提高抽吸通道(10)中的流动阻力。

3.根据权利要求2的气动式制动助力器(1)，其特征在于：所述用于影响流体动态性的装置这样构造，使得所述用于影响流体动态性的装置降低空气通道(10)的液压横截面。

4.根据权利要求3的气动式制动助力器(1)，其特征在于：所述用于影响流体动态性的装置构造成至少一个用于嵌入到抽吸通道(10)中的嵌入元件(11)。

5.根据权利要求4的气动式制动助力器(1)，其特征在于：所述嵌入元件(11)具有至少一个能透过空气的通孔(12)。

6.根据权利要求4或5的气动式制动助力器(1)，其特征在于：所述嵌入元件(11)构造成弧形元件(13)。

7.根据权利要求5的气动式制动助力器(1)，其特征在于：所述嵌入元件(11)构造成环形元件(14)。

8.根据权利要求4或5的气动式制动助力器(1)，其特征在于：所述嵌入元件(11)能在至少一个确定的圆周位置上固定在所述控制壳体中，其中，该固定借助于至少一个缺口(34)和插入到该缺口(34)中的卡锁鼻(33)来形成。

9.根据权利要求2的气动式制动助力器(1)，其特征在于：所述用于影响流体动态性的装置这样构造，使得所述用于影响流体动态性的装置降低抽吸通道(10)中的空气渗透性。

10.根据权利要求9的气动式制动助力器(1)，其特征在于：所述用于影响流体动态性的装置由发泡或烧结的能透过空气的材料构成或者包含这种材料。

11.根据权利要求10的气动式制动助力器(1)，其特征在于：所述用于影响流体动态性的装置构造成一个或多个用于嵌入到抽吸通道(10)中的过滤嵌件。

12.根据权利要求2的气动式制动助力器(1)，其特征在于：所述控制壳体(8)能用浇注方法来制造，所述抽吸通道(10)的通流横截面的尺寸能通过在所述控制壳体(8)的注射模具中使用合适的备换嵌件来改变，其中，与所述控制壳体(8)的基本构型相比，抽吸通道(10)的通流横截面能得到减小。

13.根据权利要求2的气动式制动助力器(1)，其特征在于：所述制动助力器(1)的基本构型具有引导碟(19)，所述引导碟具有一个或多个通孔(12)，其中，所述通孔(12)的累加的通流横截面在保持对于回动弹簧(21)的支撑而言足够的形状稳定性的情况下允许在工作腔(4)与控制阀(9)之间的尽可能不受阻碍的空气交换，并且设置有制动助力器(1)的至少一个另外的构型，所述至少一个另外的构型所具有的引导碟(19)的通孔(12)的累加的通流横截面比基本构型小。

14.一种用于降低具有权利要求1特征的气动式制动助力器(1)的噪声排放的方法，其中，在控制壳体(8)回程期间排放噪声，其特征在于：

·在第一步骤中，确定制动助力器(1)的基本构型在车辆应用中的噪声排放，以及

·在另一个步骤中，在基本构型上使用在抽吸通道(10)中用于影响流体动态性的装置以形成制动助力器(1)的另外的构型，其中，制动助力器(1)的另外的构型中控制壳体(8)的回程速度低于基本构型。

15.根据权利要求13的方法，其特征在于：制动助力器(1)的基本构型具有引导碟(19)，所述引导碟具有一个或多个通孔(12)以及所述通孔(12)的通流横截面，制动助力器(1)的另外的构型所具有的引导碟(19)的通孔(12)的通流横截面的累加的面积比基本构型低。