CN107298083A - 一种自增程柱塞式液压制动主缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自增程柱塞式液压制动主缸，包括缸体、设于缸体内的第一柱塞和第二柱塞，第一柱塞的前端连接推杆，第一柱塞和第二柱塞前后间隔设置，第一柱塞和第二柱塞之间支撑有第一回位弹簧，且第一柱塞和第二柱塞之间形成第一压力腔，第二柱塞和缸体的后壁之间支撑有第二回位弹簧，且第二柱塞和缸体的后壁之间形成第二压力腔；缸体上还设有第一进油口、第二进油口、第一出油口和第二出油口，第一进油口和第二进油口分别连接储液罐的两个出油嘴，第一出油口和第二出油口连接制动器；所述的第一柱塞包括第一柱塞分体一、第一柱塞分体二和增程球，第一柱塞分体一的后端与第一柱塞分体二的前端拼接，且增程球设于第一柱塞分体一和第一柱塞分体二之间。

Description

一种自增程柱塞式液压制动主缸

技术领域

本发明涉及机动汽车制动主缸技术领域，尤其涉及一种自增程柱塞式液压制动主缸。

背景技术

现有机动车等机械领域，多方面涉及机构功能需要，例如在制动运作过程中，运动行程在研究设计和功能实现过程中，具有举足轻重的作用。制动操作往往是通过操纵机构构件的杠杆效应来实现，要想实现大动作行程，必须增加操纵机构的空间尺寸，如制动主缸柱塞的行程，需要增加操纵构件制动踏板的踏板臂的连接位置（或增加踏板面空间行程），才能匹配满足行程增加，如此设计，使得操作机构均需牺牲尺寸空间才能满足匹配要求。

在现有技术领域中的电动机车制动设计，多采用电子系统配合辅助制动来完成，现在电子系统的大量应用，通过系统标定，利用ESP及ESP控制单元，经检测车辆工况，通过执行器逻辑控制调节液压系统（增压或减压），进行辅助制动，间接的控制或等效缩短了踏板行程，但是，却未能正真的增加制动主缸行程，且在电子系统故障或失效的情况下，完全不能进行辅助制动，对驾驶者来说，存在较大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种自增程柱塞式液压制动主缸，能够有效增加制动主缸柱塞的自身行程，从而减少后推杆及操纵踏板机构的行程。

本发明采用的技术方案为：

一种自增程柱塞式液压制动主缸，包括缸体、设于缸体内的第一柱塞和第二柱塞，第一柱塞的前端连接推杆，第一柱塞和第二柱塞前后间隔设置，第一柱塞和第二柱塞之间支撑有第一回位弹簧，且第一柱塞和第二柱塞之间形成第一压力腔，第二柱塞和缸体的后壁之间支撑有第二回位弹簧，且第二柱塞和缸体的后壁之间形成第二压力腔；缸体上还设有第一进油口、第二进油口、第一出油口和第二出油口，第一进油口和第二进油口分别连接储液罐的两个出油嘴，第一出油口和第二出油口连接制动器；

所述的第一柱塞包括第一柱塞分体一、第一柱塞分体二和增程球，第一柱塞分体一的前端设有柱塞推杆，第一柱塞分体一的后端与第一柱塞分体二的前端拼接，且增程球设于第一柱塞分体一和第一柱塞分体二之间，第一柱塞分体一的后端面设为第一增程面，第一柱塞分体二的前端面设于第二增程面，第一增程面上设有多条上增程滚槽段，第二增程面上设有多条下增程滚槽段，每条上增程滚槽段和一条对应的下增程滚槽段拼接后形成一个条状增程腔，每个增程腔从中间向两端逐渐缩小变窄，每个增程腔内设有一个增程球；当增程球处于增程腔的中间位置时，第一增程面和第二增程面接触，当增程球由增程腔的中间位置向端部滚动时，第一增程面和第二增程面逐渐分离；当增程球处于增程腔的端部时，第一增程面和第二增程面分离间隙达到最大，最大间隙长为增程球的直径；沿第一柱塞分体一的周向均匀设有多条前螺旋线导槽，多条前螺旋线导槽由第一柱塞分体一的后端面轴向延伸，每条前螺旋线导槽内设有一块前导块；沿第一柱塞分体二的周向均匀设有多条后螺旋线导槽，多条后螺旋线导槽由第一柱塞分体二的前端面轴向延伸，每条后螺旋线导槽内设有一块后导块；前螺旋线导槽和后螺旋线导槽的旋转方向相反。

所述的增程腔采用2或3个。

所述的上增程滚槽段的深度大于下增程滚槽段相对应位置处的深度，。

所述的上增程滚槽段呈C状槽型，下增程滚槽段结构与上增程滚槽段结构相匹配。

所述的前螺旋线导槽设有3或4条，前螺旋线导槽的倾斜度θ范围为0°-30°，且需满足非自锁条件θ＜arccot（μ），μ为导槽摩擦系数，前螺旋线导槽的长度占第一柱塞分体一长度的1/3。

所述的后螺旋线导槽设有3或4条，后螺旋线导槽的倾斜度θ范围为10°-60°，且需满足非自锁条件θ＜arccot（μ），μ为导槽摩擦系数，，后螺旋线导槽的长度占第一柱塞分体二长度的2/3。

本发明利用缸体和设于缸体内的第一柱塞、第二柱塞，具体通过第一柱塞和第二柱塞之间构成第一压力腔，第二柱塞和缸体的后壁之间构成第二压力腔，再利用第一柱塞和第二柱塞之间支撑的第一回位弹簧和第二柱塞和缸体的后壁之间支撑的第二回位弹簧，完成第一柱塞和第二柱塞的回位。推杆受到踏板的作用，利用液压制动主缸与第一柱塞和第二柱塞的机械结构将驾驶者踩踏踏板产生的机械力转换为液压力。

进一步地，利用第一柱塞的增程结构，主要通过第一柱塞分体一、第一柱塞分体二和增程机构，增程机构包括设于第一柱塞分体一的后端面上的多条上增程滚槽段和设于上增程滚槽段内的前导块、设于第一柱塞分体二的前端面上的多条下增程滚槽段和设于下增程滚槽段内的后导块，和设于上增程滚槽段和下增程滚槽段拼接后形成的增程腔内的增程球。

当增程球处于增程腔的中间位置时，第一增程面和第二增程面接触；当增程球由增程腔的中间位置向端部滚动时，第一增程面和第二增程面逐渐分离；当增程球处于增程腔的端部时，第一增程面和第二增程面分离间隙达到最大，最大间隙长为增程球的直径。

通过增程球在增程腔内的滚动情况，调整第一柱塞分体一和第一柱塞分体二的间隙距离，从而达到增程的作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的第一柱塞的结构示意图；

图3为本发明的第一柱塞分体一结构示意图；

图4为本发明的第一柱塞分体一的后端面结构示意图；

图5为本发明的初始状态结构示意图；

图6为本发明的工作状态结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括缸体21、设于缸体21内的第一柱塞22和第二柱塞23，第一柱塞22的前端连接推杆3，第一柱塞22和第二柱塞23前后间隔设置，第一柱塞22和第二柱塞23之间支撑有第一回位弹簧24，且第一柱塞22和第二柱塞23之间形成第一压力腔M，第二柱塞23和缸体21的后壁之间支撑有第二回位弹簧25，且第二柱塞23和缸体21的后壁之间形成第二压力腔N；缸体21上还设有第一进油口26、第二进油口27、第一出油口和第二出油口（图中未标出），第一进油口26和第二进油口27分别连接储液罐28的两个出油嘴，第一进油口26对应第一压力腔M，用于制动前轮，第二进油口27对应第二压力腔N，用于制动后轮，第一压力腔M和第二压力腔N用于产生制动压力，第一出油口和第二出油口连接轮制动器。

如图2、图3和图4所示，所述的第一柱塞分体一1、第一柱塞分体二2和增程球4，第一柱塞分体一1的前端设有柱塞推杆3，第一柱塞分体一1的后端与第一柱塞分体二2的前端拼接，且增程球4设于第一柱塞分体一1和第一柱塞分体二2之间，第一柱塞分体一1的后端面设为第一增程面P，第一柱塞分体二2的前端面设于第二增程面Q。

第一增程面P上设有多条上增程滚槽段5，第二增程面Q上设有多条下增程滚槽段6，上增程滚槽段5呈C状槽型，下增程滚槽段6结构与上增程滚槽段5结构相匹配；每条上增程滚槽段5和一条对应的下增程滚槽段6拼接后形成一个条状增程腔7，上增程滚槽段5的深度大于下增程滚槽段6相对应位置处的深度，即增程腔7进行偏心切分，使得上增程滚槽段5占整个增程腔7的3/4的体积，下增程滚槽段6占整个增程腔7的1/4的体积；增程腔7采用2或3个，每个增程腔7从中间向两端逐渐缩小变窄，即每条上增程滚槽段5由中间向两端的深度逐渐变浅，每条下增程滚槽段6由中间向两端的深度同样逐渐变浅，最终形成的增程腔7的中间的截面面积逐渐大于向两端延伸的截面面积，且增程腔7的中间的截面直径与增程球4直径相匹配，每个增程腔7内设有一个增程球4；

当增程球4处于增程腔7的中间位置时，第一增程面P和第二增程面Q接触，当增程球4由增程腔7的中间位置向端部滚动时，第一增程面P和第二增程面Q逐渐分离；当增程球4处于增程腔7的端部时，第一增程面P和第二增程面Q分离间隙达到最大，最大间隙长为增程球4的直径；增程球4的直径直接影响第一增程面P和第二增程面Q分离间隙距离，即增程腔7的深度和长度大小影响第一增程面P和第二增程面Q分离间隙距离，所以，上增程滚槽段5需要根据增程量的大小来进行合理的选择或者进过精确的计算再设定。

沿第一柱塞分体一1的周向均匀设有多条前螺旋线导槽8，多条前螺旋线导槽8由第一柱塞分体一1的后端面轴向延伸，每条前螺旋线导槽8内设有一块前导块9；所述的前螺旋线导槽8设有3或4条，前螺旋线导槽8的倾斜度θ范围为0°-30°[具体根据产品机构设计尺寸功能特征确定，且需满足非自锁条件θ＜arccot（μ），μ为导槽摩擦系数]，，前螺旋线导槽8的长度占第一柱塞分体一1长度的1/3。

沿第一柱塞分体二2的周向均匀设有多条后螺旋线导槽10，多条后螺旋线导槽10由第一柱塞分体二2的前端面轴向延伸，每条后螺旋线导槽10内设有一块后导块11；所述的后螺旋线导槽10设有3或4条，后螺旋线导槽10的倾斜度θ范围为10°-60°[具体根据产品机构设计尺寸功能特征确定，且需满足非自锁条件θ＜arccot（μ），μ为导槽摩擦系数]，后螺旋线导槽10的长度占第一柱塞分体二2长度的2/3。前螺旋线导槽8和后螺旋线导槽10的旋转方向相反。

下面结合附图说明本发明的工作原理：

本发明实施例包括缸体21、设于缸体21内的第一柱塞22和第二柱塞23，第一柱塞22的前端连接推杆3，推杆3通过真空助力器29连接踏板臂，第一柱塞22和第二柱塞23前后间隔设置，第一柱塞22和第二柱塞23之间支撑有第一回位弹簧24，且第一柱塞22和第二柱塞23之间形成第一压力腔M，第二柱塞23和缸体21的后壁之间支撑有第二回位弹簧25，且第二柱塞23和缸体21的后壁之间形成第二压力腔N；缸体21上还设有第一进油口26、第二进油口27、第一出油口和第二出油口，第一进油口26和第二进油口27分别连接储液罐28的两个出油嘴，第一进油口26对应第一压力腔M，用于制动前轮，第二进油口27对应第二压力腔N，用于制动后轮，第一压力腔M和第二压力腔N用于产生制动压力，第一出油口和第二出油口连接轮制动器。

第一柱塞分体一1、第一柱塞分体二2和增程机构，增程机构包括设于第一柱塞分体一1的后端面上的多条上增程滚槽段5、设于第一柱塞分体二2的前端面上的多条下增程滚槽段6，和设于上增程滚槽段5和下增程滚槽段6拼接后形成的增程腔7内的增程球4。本实施例的上增程滚槽段5和下增程滚槽段6均采用3条，形成三个增程腔7。

如图5所示，当整个柱塞处于初始状态时，第一柱塞分体一1未受到推杆3作用，第一柱塞分体一1和第一柱塞分体二2均不动作，增程球4处于增程腔7的中间位置，此时，第一增程面P和第二增程面Q处于近乎接触的状态。

如图6所示，当第一柱塞分体一1受到推杆3推动，第一柱塞分体一1要处于工作状态，第一柱塞分体一1进行前移（沿图中V1方向）的同时，其前螺旋导槽在主缸的前导块9导引下，产生自旋；自旋的同时，增程球4随着旋转的方向、沿着上增程滚槽段5向其中一个端部滚动，与此同时，第一柱塞分体二2在增程球4的推动作用下，其后螺旋导槽在主缸的后导块11导引下，产生反向自旋（与第一柱塞分体一1旋转方向相反）；增程球4在第一柱塞分体二2和第一柱塞分体一1相对反向旋转情况下，在第一柱塞分体二2和第一柱塞分体一1之间的增程腔7内滚动，即沿上增程滚槽段5和下增程滚槽段6向端部滚动，形成相对撑张效应，此时，第一增程面P和第二增程面Q逐渐分离，即达到增程功能。最后，当增程球4处于增程腔7的端部时，第一增程面P和第二增程面Q分离间隙达到最大，最大间隙长为增程球4的直径。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种自增程柱塞式液压制动主缸，其特征在于：包括缸体、设于缸体内的第一柱塞和第二柱塞，第一柱塞的前端连接推杆，第一柱塞和第二柱塞前后间隔设置，第一柱塞和第二柱塞之间支撑有第一回位弹簧，且第一柱塞和第二柱塞之间形成第一压力腔，第二柱塞和缸体的后壁之间支撑有第二回位弹簧，且第二柱塞和缸体的后壁之间形成第二压力腔；缸体上还设有第一进油口、第二进油口、第一出油口和第二出油口，第一进油口和第二进油口分别连接储液罐的两个出油嘴，第一出油口和第二出油口连接制动器；

所述的第一柱塞包括第一柱塞分体一、第一柱塞分体二和增程球，第一柱塞分体一的前端设有柱塞推杆，第一柱塞分体一的后端与第一柱塞分体二的前端拼接，且增程球设于第一柱塞分体一和第一柱塞分体二之间，第一柱塞分体一的后端面设为第一增程面，第一柱塞分体二的前端面设于第二增程面，第一增程面上设有多条上增程滚槽段，第二增程面上设有多条下增程滚槽段，每条上增程滚槽段和一条对应的下增程滚槽段拼接后形成一个条状增程腔，每个增程腔从中间向两端逐渐缩小变窄，每个增程腔内设有一个增程球；当增程球处于增程腔的中间位置时，第一增程面和第二增程面接触，当增程球由增程腔的中间位置向端部滚动时，第一增程面和第二增程面逐渐分离；当增程球处于增程腔的端部时，第一增程面和第二增程面分离间隙达到最大，最大间隙长为增程球的直径；沿第一柱塞分体一的周向均匀设有多条前螺旋线导槽，多条前螺旋线导槽由第一柱塞分体一的后端面轴向延伸，每条前螺旋线导槽内设有一块前导块；沿第一柱塞分体二的周向均匀设有多条后螺旋线导槽，多条后螺旋线导槽由第一柱塞分体二的前端面轴向延伸，每条后螺旋线导槽内设有一块后导块；前螺旋线导槽和后螺旋线导槽的旋转方向相反。

2.根据权利要求1所述的自增程柱塞式液压制动主缸，其特征在于：所述的增程腔采用2或3个。

3.根据权利要求2所述的自增程柱塞式液压制动主缸，其特征在于：所述的上增程滚槽段的深度大于下增程滚槽段相对应位置处的深度，。

4.根据权利要求3所述的自增程柱塞式液压制动主缸，其特征在于：所述的上增程滚槽段呈C状槽型，下增程滚槽段结构与上增程滚槽段结构相匹配。

5.根据权利要求1所述的自增程柱塞式液压制动主缸，其特征在于：所述的前螺旋线导槽设有3或4条，前螺旋线导槽的倾斜度θ范围为0°-30°，且需满足非自锁条件θ＜arccot（μ），μ为导槽摩擦系数，前螺旋线导槽的长度占第一柱塞分体一长度的1/3。

6.根据权利要求1所述的自增程柱塞式液压制动主缸，其特征在于：所述的后螺旋线导槽设有3或4条，后螺旋线导槽的倾斜度θ范围为10°-60°，且需满足非自锁条件θ＜arccot（μ），μ为导槽摩擦系数，后螺旋线导槽的长度占第一柱塞分体二长度的2/3。