CN1070151A - 压力可调灵敏度可变的流体制动系统调节器 - Google Patents

Abstract

一种用于机动车辆流体制动系统，特别是液压制 动系统的调节器。它包括由主壳体件(15)和可拆卸 盖件(16)形成的壳体(12)，装在壳体内的弹性囊 (14)。壳体包括一个大于弹性囊的囊腔(13)。弹性 囊随刹车流体压力变化而膨胀和收缩，刹车流体与弹 性囊的内腔连通。囊与囊腔之间的空间可用约束压 力源(160)加压，压力超过100磅/平方英寸。囊约 束腔可设置一约束件(140)，最好是有弹性的，并装在 囊腔的内表面上，以便可向内伸展并与弹性囊最初接 触来提供弹性约束。

Description

本发明的技术领域是用于流体致动制动系统的压力均衡器与调节器。

流体制动系统用于汽车、卡车及其它车辆中。在这样的系统中，一般有跟制动鼓或制动盘啮合的制动蹄片或制动卡钳。制动鼓与制动盘承受引起变形而导致失圆的强大的力。当这个情况发生时，制动蹄片或制动卡钳的制动效力就降低了;因为它们会跳动或者跃离变了形的制动鼓或制动盘的高点。

先前已知，可以用储能减振器或压力均衡装置来降低液压制动系统内的压力波动。这样的装置也有助于均衡由各制动缸所施加的压力。授予米顿的美国专利3，430，660公开了一种压力均衡装置。授于本发明专利申请的发明人钟士的美国专利4，571，009也公开了另一种压力均衡装置。这两种均衡器都具有一个保持在一个壳体内的弹性囊。这个囊装入一个允许囊的侧壁当增大了的制动压力施加到弹性囊的内部时向外变形的中凹的空腔内。

本申请的发明人发现这两种先有技术的制动系统均衡器都在响应方面有缺陷。在猛烈制动的情况下，在制动系统内形成高的压力。发现这样的高制动压力可以导致挠性的囊在均衡器的腔内充分膨胀。这样就大大地降低了或实际上排除了在极端制动状况下的正确操作。提高高压力的响应度的尝试导致在中等与轻度制动状况下的比较差的响应特性。

轻度制动状态对制动均衡与抑制因制动偏心而形成的压力波动有一个种实际的需要。轻度制动时下雨湿滑的道路或雪盖的道路特别重要。在这些情况下，制动组件的偏心可能对制动效力有明显的效应，因为在道面与轮面之间产生的力降低了。因此这种偏心能够更容易地导致车轮锁住、打滑，从而使车辆失控。

先有技术的制动均衡器还很难将制动系统从一种类型的车辆改变到另一种类型的车辆上。在一些车辆中，一个制动系统均衡器的加入导致驾驶员施加的视在制动力有不希望有的柔软性。同一的或类同的装置装在另外一辆车上可能有最佳的表现。因此采用单种型号的制动系统均衡器一直是一个折衷方案，至少对一些车辆，它的性能不是最佳的。按各种具体情况定制专用的制动均衡器一直是不可行的，因为缺少引起设备、制造与安装方面的改变而成本增加的一些可变参数的知识。

这样，在流体制动系统技术领域内就留下一个对在随着变化的操作者的踏板压力与制动要求产生的低、中、高制动压力下有适当响应的均衡器或蓄能减振器的实际需求。还有一个对在不同路面情况下经受轮面与路面之间的形成的制动力大小变化的、有效制动系统均衡化的不断需求。还有一个对适用于各种车辆类型与大小范围的压力均衡与波动抑制蓄能减振器的强烈需求。

结合下面简述的附图对本发明的优选实施例进行描述，

图1是一个示出本发明的优选制动系统调节器的透视图;

图2是沿图1的线2-2切取的纵向剖视图;

图3是沿图2的线3-3切取的横向剖视图;

图4是本发明的另一个实施例的调节器、类似于图2纵向剖视图;

图5是图4的调节器的前视图。

图1至3示出本发明的一个优选制动系统调节器10。调节器10包括一个限定与包封着一个弹性囊腔13的壳体12。弹性囊14以这样的方式安装设在弹性囊腔13内使囊能够响应变化的制动管路压力而膨胀和收缩。

壳体12最好制成两部分，第一件或主壳体件15与第二件或壳盖件16。第一与第二壳体件最好适于可拆卸的连接件。如图所示，主壳体件设有一个沿其侧壁设有内螺纹的壳盖连接座18。壳盖沿着侧壁相应设有具有跟壳盖连接座内的内螺纹配对的外螺纹的连接部分19。

壳盖连接座19的向内凹入端20包括两个部分，一个碗状部分21与一个凸缘部分22。这些部分设计成分别容纳弹性囊14的帽部23与凸缘部24。凸缘部分的面横向于调节器的纵轴线并包括有一条密封凸脊25，这凸脊压靠着弹性囊的凸缘24并沿着有效接触的圆周线提供增大的密封力。凸缘24的相对侧被壳盖16的端面夹持住。

壳体的主部分也最好设有一个或多个制动流体连通通道，制动流体压力通过这些通道通到弹性囊14的内部。壳体部分15包括一个适于容纳一个诸如在下面结合图4示出的另一个实施例来描述的连接配件的通孔通道26。通孔26起主要制动流量连通通道的作用。第二分支通道27跟主通道26流体连通并伸展到在壳盖连接座18的凹入端内的碗状部分21的中央部分，第二分支通道27因而跟弹性囊14的内腔28流体连通。发生在车辆的制动系统内的流体压力变化由通常在整个制动系统内行进的压力波传递，因此，这些压力变化连同其压力波也就通过在主壳体部分内形成的制动流体连通通道26与27连通到内室28。

主壳体部分15最好也设有跟放气口30流体连通的第三分支道29。放气口设置来邦助从液压制动系统去除空气。放气口最好设计成带有一个放气口连接座31。放气口连接座的外部分设有一个诸如所示内螺纹32的合适的阀门连接部。放气口的连接座适于跟放气口配件34的内端一起形成一个放气阀33。放气口配件的带拔梢的内端35跟第3通道29的边缘接合以提供一个在壳体与配件34之间的密封。

放气口配件最好设有一个有软管连接接头37的外连接端头36。这连接配件能使一个放气软管接在其上，使空气能够从制动系统中被驱出，放气软管夹持在一个制动流体容器上以防止空气再度进入。放气口配件的中央部分设有连接在放气口连接座的内螺纹上的外螺纹。一个跟扳手接合的螺母38在放气口配件的外露部分上形成以方便旋动来紧松放气口配件。这个动件控制放气阀33进入关闭或开放状态。

壳体的第二或帽形部分16用于主要限定囊腔13。囊腔基本为凹圆形，且其构形做成与弹性囊的膨胀形状相适应，以支持该囊防止爆破或产生塑性变形。囊和腔的横截面皆为圆形，如图3所示。腔13由腔内表面限定，当囊在接近大气压力而处于松弛或无内压的状态时腔内表面与囊的外表面之间有空间。囊和腔内壁之间的空间称为约束室13a。腔口制有密封卷边43，它径向向内延伸并与邻近突缘24的囊接合。密封卷边限制囊的可随刹车压力膨胀的部分。

囊腔13最好设有一个囊制约元件40。囊制约元件最好是一个接纳于在囊腔13内壁上制出的囊制约元件槽41内的弹性元件。制约元件最好位于邻近囊的可膨胀部分的一个中间范围内。槽41和制约元件40的位置以放在一个其宽度等于囊在松弛时其可膨胀部分无支持的轴向长度的20%的范围是最合适。这个20%的范围最好以囊在松弛时其可膨胀部分无支持长度的中点为中心。这就提供了在囊可膨胀部分无支持长度中点附近大约±10%长度的变化范围。

弹性囊14包括一个远离密封卷边43（或法兰24）向下的可膨胀端部（如图2所示）。囊的可膨胀部分的外侧壁最好以大约1-5度的平缓斜度向下部收缩。囊的最远端可做出一个点部45，它置于点部凹座46内使囊相对于囊腔定位。

囊的内腔28最好做出一个漏头形的外部或第一部分。室28还最好包括一个比较窄的内盲端部分或第二部分。漏斗形部分从囊帽23顶部的内腔口开始向内逐渐收缩。囊的内腔口比内腔的其余部宽。通常内腔口较囊帽23的最大宽度或直径的一半为大。这有利于压力波进入和通过内腔并提高装置的响应度。

囊可膨胀部分的外表面最好与囊腔13的内表面以及囊制约元件40的内表面有间距。囊壁的这个间距在低的刹车压力时能提供较灵敏的响应，因为囊可在腔13内向外自由膨胀，只受约束室13a内存留的制约压力的影响。在刹车压力达到较高的水平以后，囊的膨胀使囊的侧壁碰撞制约元件40和腔的内表面，从而降低囊膨胀对压力增加的响应度。这样，调节器10在高的刹车压力下自动变得不太灵敏。随着囊更充份压在制约元件灵敏度继续下降。当囊进一步压着制约元件40膨胀，它也以逐步的形式从可膨胀部分的两端朝向中间制约元件与腔的内表面接触。这个动作使囊对压力增加的响应度以加大的速率降低。本发明的新颖的调节器的这种可变响应度特性在很大范围内的刹车压力，包括有时达到1000表压的极高刹车压力时都能提供优良的刹车性能。

本发明推荐的柔性制约元件40在囊膨胀到接触腔的表面时能提供显著的额外柔性。在中等到猛烈的制动压力期间，该制约元件40的弹性允许该囊对提高压力的响应度保持在充足的程度。由于这是被驾驶员注意到的正常制动操作范围，该调节器的性能从而得到改善。在快速或紧急制动期达到高制动压力时，该囊膨胀与所述腔内壁的大部分相接触，藉此达到响应度再进一步降低。该囊壁的弹性及它在制约件范围内的剩余变形为某一给定的压力变化提供了最高阻力值和囊响应的最低值。

图4表示本发明的制动系统调节器110的另一个优先实施例。调节器110类似于上述调节器110。图4中所采用的标号相应于图1-3中所用的标号，但这些标号之前附加了1，如110对应于10。这样，上面相对于调节器10给出的叙述由于图1与图4之间相似性而适用于同样的范围。下面将讨论图1和图4实施例之间的差异。

图4额处地表示了一个相配的制动管路连接配件148。它可从许多适当的装置中选取，或者，通道126可制有螺纹，或相反，适当配合其上连接一制动管路导管。如图所示，制动管路连接配件148包括二个互补部件149和150。部件149和150装于通孔126的相反两侧。O型环1511在通孔两端密封。部件149和150在通孔中部附近适当配合连接在一起，如通过相应的制有螺纹部分152和153相互连接。制动流体连接通道154自螺纹连接接头155上延伸至通孔的中部，以完成与通道127及129的流体连通。

调节器110的主壳体115与上述的主壳体15相同。第二或盖部116类似于盖16，但盖的末端部较长，并设有一约束压力源160，它能使囊约束腔113a预冲到一个所希望的提高约束压力。约束压力源160包括一个囊约束压力输送口161，它在壳盖116的末端处制出。压力输送口161经一囊约束压力源连接座164和压力输送道162连接，以达到跟弹性囊腔113和约束腔113a的流体连通。利用约束压力源160，腔113a内和弹性囊114周围的压力建立在一个所希望的值。

约束压力源160最好还包括一约束压力源控制阀165。控制阀165最好由约束压力源配件166的一内部构成。利用在连接座内和配件上制出的相应螺纹配件166安装于压力源连接座164内。一个阀隔开密封装置167在配件周围延伸，以密封该阀，与配件的螺纹部分隔离。该配件装有压力连接接头168，它最好制有螺纹以允许连接压力输送管道（未示出）。设置一螺母部分169，以方便于由于螺纹连接而通过转动及相应的轴向移动来移动配件166。压力输送配件供应通道170自连接接头168至0型环密封件167的向内侧穿过整个配件而形成。配件166的向内端设有阀实封锥体172，它密封由在壳盖116内形成的凸肩构成的阀座173的密封接触圆周线。

也应理解，所表示的压力源160的优选结构在本发明中并不是唯一合适的结构。只要可提供充分的耐压密封能力，其它采用自动操作止回阀的控制阀门也可替换适用。

图4还表示一种弹性囊的尖部的另一结构，弹性囊尖部145成形为一锥形，或成形为一截锥形。尖部145的圆锥表面定位成充分靠近进入空腔113的通道162的开口，这样施加于囊113内部的压力导致密封。充入腔室113a的压力也将使囊的侧壁变形，伸长囊的可膨胀部分，而在预充注之后完成密封。在囊的约束腔室13a之内建立了一升高的约束压力的情况下，该变化的结构可帮助防止泄漏。

如图4所示，阀165关闭。通过适当旋转配件166使其伸出，至使由阀尖172和阀座173形成的阀的密封打开。加压的可压缩流体通过通道170和162充入弹性囊114周围的囊的空腔113。多种适当的气体，例如空气、氮气、CO、制冷剂和其它可适于以约束压力预充注约束腔的气体。密度高的气体尤其适用，只要该气体的其它性质适合于预计可能遇到的温度范围。当预期初始囊压力在囊周围建立之后，就将配件向内转动来关闭阀165。

囊的初始约束操作压力的希望值为最好超出每平方英寸100磅表压（100psig）的范围。更好地，高于约150psig的压力提供改进的响应特性，特别是处在大多数车辆刹车时发生的刹车压力的平均范围内。再好地，所希望的约束腔压力大约150-300psig。再好一些还可使囊的初始约束操作压力为约200-300psig。所有这些标明的压力可用于那些弹性囊内腔不加压的新颖制动调节器。

借助将制动管路连接配件155连接到车辆的流体制动系统而提供其间的流体连通，就可使用根据本发明的调节器10、110。采用一个装在主缸输出管路上的三通配件，就可在一个激压制动系统的主缸体处或其近处有利地实现上述连接。该调节器要不也能安置在制动系统内其它适当的位置。

本发明的调节器响应制动流体压力的变化而动作。制动流体压力的一增量导致制动流体少量流入内腔28。压力的增加和伴随的流量使弹性囊膨胀而增加内腔28的体积。在约束腔周围的压力产生一初始响应，在囊的操作有效开始之前，该响应需要某种程度的踏板压力。在腔113a中获得的该提高的约束压力减少或避免了装有先有技术均衡器的一些车辆所遇到的踏板无力。一旦内腔中的制动压力超过约束腔中的压力，囊就开始响应制动压力的增加或动态波动而膨胀。所推荐的可建立于调节器110的约束腔113a中的升高的压力可在较低制动压力下提供相对小的响应动作。然而，该提高的压力在一较大的制动压力范围内提供了改进的响应。该升高的压力还增加了所需要的导致囊的外表面和囊的约束件40，140之间接触的制动流体压力。升高的约束压力扩展了被适当调整的制动压力的上部范围。

在制动流体压力已增大到一充分程度，使弹性囊接触囊约束件后，就需要一个更高程度的压力增加来产生囊内腔内部体积的膨胀。当囊向外膨胀时，所推荐的环状0形圈的环状截面对囊的膨胀提供不断增加的阻力。随着0形圈被压和囊的进一步膨胀，对该膨胀的阻力程度也进一步增加。由此这种设置提供了对囊膨胀的自动增加的阻力程度，在较高制动流体压力下提供了优越的调节器性能。该新颖的结构提供了比先有技术装置优越的性能。先有技术装置倾向于完全膨胀而在高制动压力下变得对压力波动无反应。以前在急刹车期间当车轮最可能锁死而不同车轮之间的均衡极为需要时，就发生过这种操作失效。

可采用普通金属加工技术来制造本发明的调节器，譬如机加工，模铸或其它形式来形成所示和所描述的调节器组件。壳体最好用铝或其它与所用制动流体相容的金属制造。弹性囊最好用丁基合成橡胶或其它弹性材料制造。其硬度计硬度以60至85范围为佳，最佳为70-80硬度。

本发明可用于流体制动系统，如那些用在在汽车、卡车和其它陆行车辆中的该系统。

Claims (15)

1、一种用于流体制动系统中以均衡和调节制动系统内压力的制动系统调节器，包括：

一个壳体；

一个大致封闭在所述壳体内的囊腔；

一个装在所述壳体的囊腔内的弹性囊；所述弹性囊具有一个在其内形成的内腔；所述弹性囊与囊腔在弹性囊的外表面与囊囊腔的内表面之间界定成一个囊约束腔；所述弹性囊的外表面与所述囊腔的内表面之间留有空间以允许所述弹性囊随其内腔中的压力增加而膨胀；

至少一个通过所述壳体形成的，并设置成将制动流体与所述弹性囊的内腔连通的流通通道；

一个通过壳体形成的，与所述囊约束腔流体连通的约束压力源，该约束压力源可在将弹性囊装在所述囊腔内之后使所述囊约束腔内形成所需的压力。

2、根据权利要求1所述的制动系统调节器，还包括装有一个用于可控调节的可控压力源阀，以允许在所述囊约束腔内形成所需的约束压力范围。

3、根据权利要求1所述的制动系统调节器，还包括有至少一个装在所述囊约束腔内的约束元件，该约束元件的位置是这样的，使所述弹性囊膨胀并且被该约束元件约束。

4、根据权利要求1所述的制动系统调节器，还包括有至少一个装在所述囊约束腔内的弹性元件;该弹性约束元件的位置是这样的，使所述弹性囊膨胀并且被该约束元件弹性约束。

5、根据权利要求4所述的制动系统调节器，其中所述至少一个弹性约束元件包括有一个沿所述囊腔的内表面安装的环形元件。

6、根据权利要求5所述的制动系统调节器，其中所述至少一个弹性约束元件包括有一个具有圆形截面的，沿所述囊腔的内表面安装的环形元件。

7、根据权利要求5所述的制动系统调节器，其中所述至少一个弹性约束元件包括有一个具有圆形截面的，装在沿所述囊腔的内表面形成的一个约束元件槽内的环形元件。

8、一种用于流体制动系统中以平衡和调节制动系统内的压力的制动调节器，包括有：

一个壳体;

一个大致封闭在所述壳体内的囊腔;

一个装在所述壳体的囊腔内的弹性囊;所述弹性囊具有一个在其内形成的内腔;所述弹性囊与囊腔在弹性囊的外表面与囊腔的内表面之间界定成一个囊约束腔;所述弹性囊的外表面和所述囊腔的内表面之间留有空间以允许所述弹性囊随其内腔中的压力增加而膨胀;

至少一个通过所述壳体形成的，并设置成将制成液体与所述弹性囊的内腔连通的流通通道;

至少一个装在所述囊约束腔内的弹性约束元件;该弹性约束元件的位置是这样的，使所述弹性囊膨胀且被约束元件弹性约束。

9、根据权利要求8所述的制动系统调节器，其中所述至少一个弹性约束元件包括有一个沿所述囊腔的内表面安装的环形元件。

10、根据权利要求8所述的制动系统调节器，其中所述至少一个弹性约束元件包括有一个具有圆形截面的，沿所述囊的内表面安装的环形元件。

11、根据权利要求8所述的制动系统调节器，其中所述至少一个弹性约束元件包括有一个具有圆形截面的，装在沿所述囊腔的内表面形成的一个约束元件槽内的环形元件。

12、一种用于流体制动系统中以均衡和调节制动系统内的压力的制动系统调节器，包括有：

一个壳体;

一个大致封闭在所述壳体内的囊腔;

一个装在所述壳体的囊腔内的弹性囊;所述弹性囊具有一个在其内形成的内腔;所述弹性囊与囊腔在弹性囊的外表面与囊腔的内表面之间界定成一个囊约束腔;所述弹性囊的外表面与所述囊腔的内表面之间留有空间以允许所述弹性囊随其内腔中的压力增加而膨胀;

至少一个通过所述壳体形成的，并设置成将制动流体与所述弹性囊的内腔连通的流通通道;

其中当所述弹性囊的内腔近似于大气压力时，所述囊约束腔被加压至压力超过100磅/平方英寸表压。

13、根据权利要求12所述的制动系统调节器，其中当所述弹性囊的内腔近似于大气压力时，所述囊约束腔被加压至压力超过150磅/平方英寸表压。

14、根据权利要求12所述超过的制动系统调节器，其中当所述弹性囊的内腔近似于大气压力时，所述囊约束腔被加压至压力近似于150-300磅/平方英寸表压范围。

15、根据权利要求12所述的制动系统调节器，其中当所述弹性囊的内腔近似于大气压力时，所述囊约束腔被加压至压力近似于200-300磅/平方英寸表压范围。

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