CN1074182A - 液压制动系统的驱动机构 - Google Patents

Abstract

一种用于液压制动系统的驱动机构，包括一气动 制动加力器和一接在其下游的主制动缸，后者的柱塞 构成一液压室并有一与该柱塞相连的直径较大的环 形柱塞，它构成一可与压力室相连的填充室。为保证 驱动机构的操作在精确确定的换接压力和空程下与 驱动速度无关，本发明建议环形柱塞(23)在作用其上 的液压力达到一预定值时可以从柱塞(19)上脱开。 由此保证环形柱塞的填充容积的排量不会影响整个 主缸行程。

Description

本发明涉及一种用于液压制动系统的驱动机构，包括一个气动制动加力器和一个按功效接在加力器下游的主制动缸，后者的活塞（或称柱塞）限定一液压室并有一个与该活塞按功效方式相接的直径较大的环形活塞（柱塞），该环形活塞限定了一个可与压力室相连的填充室。

由德国专利3317996得知一种类似的驱动机构，其环形柱塞是空心的，由柱形内壁和外层构成，内外壁在一相连，在另一端构成一个开的环形室，柱形外壁可通过主缸壳中的密封件移动到靠近制动力器的主制的缸端部处的环形模截面的填充室中，填充室径向向外与主制动缸的第一压力室同轴布置，它由构成第一柱塞开并闭柱形内壁的一个底部围住。

先有技术中的驱动机构的不足之处是其轴向总长度很长，整个结构非常复杂。另一个缺陷在于压力液体容量，当驱动时，它由环形柱塞通过复杂的阀排入供给槽。该压力液体容量在主制缸的整个行程中都在排放。当驱动速度低时，所述压力液体容量流过阀的一节流孔进入供给槽中从而没有达到填充效果，其结果是没有缩短驱动行程。另一方面，当驱动速度快时，在填充室建立了动压，从而密封着第一柱塞的密封杯被淹没，第一压力室中的压力增加直到动压将阀打开为此。但是这使填充呈不确定，它取决于填充室中的压力。最后，缓慢进行的释放动作也被认为是先有驱动机构的一个缺陷，在这期间第一室和填充室都只通过前述节流也来补充。

本发明的目的是提供一种开头所提类型的用于液压制动系统的驱动机构，它能在精确确定的换接压力和空程下操纵而与驱动速度无关。此外由环形柱塞对填充容积的排放在整个主缸行程中不会受影响。

本发明是这样实现该目的的，即当在环形柱塞上作用的液压力达到一预定值后环形柱塞能与柱塞脱开。作用在环形柱塞上的压力最好是主制动缸的压力室中的压力。由此实现填充级只在达到一确定的压力时才动作，而在此之后则完全不起作用，因此整个驱动机构的结构变小且成本低。

在与压力室相连的液压线路出现故障时要限制环形柱塞的可能的最大行程，这通过本发明的主题的一项有利的改进而实现，即环形柱塞脱开后能在柱塞上滑动并与一个止动件相配合。

在本发明的另一个有利的实施例中，填充室用作由柱塞围住的液压室的供给室。这一措施可以消除空程，在驱动时主制动缸的压力室中要经过这一空程，从而可以消除产生的误差。

本发明的另一结构变型（尤其适用于防锁制动系统（ABS））的特征在于柱塞中的一中央阀设置在填充室和压力室之间。

在本发明的又一个有利实施例中，中央阀可由一销驱动，该销垂直于柱塞纵轴并设置在环形柱塞的轴向延伸部分中。由于这种措施，大大改善了环形柱塞在主缸柱塞上的导向。

此外，按照本发明的另一个特征，中央阀可由一垂直于柱塞纵轴并设在一环中的销来驱动，从而缩短了轴向总长度。该环滑装在柱塞上并支撑在环形柱塞上，只到压力室中达到一预定的压力。

按照本发明的另一优选实施例，在柱塞和环形柱塞之间设置一个可释放的锁定装置，它允许柱塞带动环形柱塞，直到达到预定的压力。由此使环形柱塞可不必走过主缸柱塞的整个驱动行程，从而消除了密封环形柱塞的密封件的影响。同时这种措施也缩短了总长度。

在使生产成本降低的另一结构变型中，锁定装置由一个或多个弹力加载的球构成，它们导入柱塞或环形柱塞中并与环形柱塞或柱塞中的斜面相配合。

在本发明的另一实施例中，可对作用在环形柱塞上的换接压力作精确的调节。其措施是锁定装置由设置在柱塞的径向孔中的一个或多个锁定件构成，它们一方面与环形柱塞中的第一斜面相配合，另一方面与一个受到弹力偏压的驱动柱塞上的第二斜面相配合。该驱动活塞可滑动地在柱塞中导向并能受压力室中的压力的作用。

本发明的主题的一种生产成本尤其低的结构在于锁定装置由一个滑装在柱塞上的可径向扩张的套筒构成，其径向凸缘与柱塞中的环槽相配合。环槽两侧最好由两个坡度不同的横向延伸的侧面围住，径向凸缘则由第一锥形环面径向向内地限定，与之相邻的是与较陡的侧面相配合的第二锥形环面。这些措施可实现环形柱塞和柱塞之间的可拆卸式连接，使之拆卸后产生的摩擦力达到最小。

在本发明主题的另一优选实施例中，环形柱塞和套筒之间设置一弹簧，它允许力从套筒传递到环形柱塞上。由此实现作用在两个柱塞之间的解锁力可精确确定和调节（如果需要时）。

在本发明的另一有利的改进中，环形柱塞有一径向环槽，它允许套筒在驱动时和克服了弹簧力后能径向扩张。在对套筒凸缘导向的区域和环形柱塞中径向环槽之间的过渡部分的结构以及弹簧力的大小会影响上述摩擦力。

本发明的另一特征改善了套筒和环形柱塞之间的力传递。该特征在于弹簧支撑在一个接在凸缘上的导向部分上，该导向部分的柱面在环形柱塞中的径向环槽底部上导向。

在本发明主题的另一优选实施例中，套筒的凸缘过渡到一个截锥形区域或部分中，与之相邻的是一个其内径相应于柱塞内径的柱形部分。套筒有一些均布在其周面上的轴向槽隙，经们将凸缘分割成一些单独的部分，其终止端在截锥部分和柱形部分之间的过渡部分中。这些措施使套筒能与柱塞相配，同时当两个柱塞脱开后也有利于套筒的扩张。

最后，套筒的一个低噪音和低磨损的结构是套筒由塑料来制作。

按照本发明的另一个特征，压力液体容量不受阻碍地流入与压力室相连的制动线路中，其措施是，填充室与压力室相通，直到压力室中达到预定的压力。此外换接压力可由这个措施精确确定。

在本发明主题的一个优选改进中，作用在环形柱塞上的压力是填充室中的液压力。由此保证填充级切断后在填充室中不会出现不希望的容量变化。尤其合适的是中央阀可由一个销来驱动，该销垂直于柱塞的纵轴并设置在一个环中，该环滑装在柱塞上并且在释放位置处支承在主缸壳上形成的止动件上。这一方案就中间阀的开启机构来说提供了很大的设计自由性。

使中央阀的关闭行程与锁定装置被断开的时刻相一致由本发明的另一个有利结构来实现之，即，中央间可由其关闭件和在柱塞中导向的驱动柱塞之间的力传递来操纵。

柱塞在其相邻于压力室的区域中的直径，或者等于或者大于其在环形柱塞的导向区域中的直径。

为了在填充级断开后将环形柱塞放置于其初始位置上，在主缸壳中的环形柱塞的止动件和环形柱塞之间设置了一个压缩弹簧。

最后，将一个接触装置设置在环形柱塞的支承区域中，该装置能触发一个警报装置，由此能提高汽车的行驶安全性。所述警报装置可以是设置在司机视线范围中的一种警报灯，它闪光时可向司机表示制动系统中出现了初始的功能故障。

本发明的其它细节，特征和优点可从以下六个实施例的描述和参照附图而得到。附图中，

图1是发明的驱动机构的第一实施例，

图2是发明的驱动机构的主缸的第二实施例，

图3-6是发明的驱动机构的主制动缸的第三、第四、第五和第六实施例，

图7是图6所示主制动缸在被驱动状态下的第六实施例，

图8是一个套筒的轴向视图，该套筒在图6和7所示实施例中用作锁定装置，

图9是沿图8中A-A截线的套筒截面视图。

附图中所示的驱动机构包括一个真空制动加力器1，它可通过一输入部件3用一制动踏板（未示出）来操纵，和一个接在真空制动加力器1下游的主制动缸，最好是一种串列式主动缸2，该缸与一个未示出的压力液体源相连通。真空制动加力器1有两个壳状的壳体件56，57，它们的开口端相配装，形成加力器壳10。位于图1中左边的壳体件56有一个气口（未详示），该壳体件56与串列式主制动缸2刚性相连，而在右边的壳体件57中设置一个装有控制阀4的控制壳12，该控制壳12可滑动地和密封地在壳体件57中导行。

加力器壳10由第一可移动壁7分成一个可抽真空的真空室5和一个工作室6，壁7位于壳10内并由一个膜板8和一个接在其上的液压隔膜9组成。工作室6可与真空室5相连，当控制阀4被驱动时也可与大气相通。

控制阀4由一个与输入部件3相耦合的阀柱塞17操纵，该阀柱塞17上有控制阀4的一个密封座11，其第二个密封座18设置在控制壳12中。

附图中示意出的一个复位弹簧16支撑在加力器壳10的真空侧端壁上的凸缘上，该复位弹簧16将可移动的壁7保持在所示的初始位置上。经装在控制壳12前端凹槽中的一个橡胶弹性反动作盘13和一个具有顶端凸缘15的推杆14，可将制动力传输到与第二柱塞20配合工作的串列式主缸2的第一柱塞19上，柱塞19和20确定主缸壳30中的压力室21，22，未示出的制动线路（回路）与之相连。一个与第一柱塞同轴设置的大直径环形柱塞23在主缸壳30中确定出一个环形横截面的填充室24，它可以经压力液压通道25与未款出的补偿源或压力液体供给源相连，又可经一个中央阀26（最好设在第一柱塞19中）与第一压力室21相连，从而填充室24同时用作第一压力室21的供给室。环形柱塞23由密封杯27相对于主缸壳30密封，经可拆卸的锁定装置28与第一柱塞19力传递地相连接，并与一个止动件31共同作用，该止动件31由一个设计在主缸壳30中的台阶形成，止动件31上支撑一个压力弹簧29，它在驱动方向的反向上对环形柱塞23施加偏压力。在释放位置上，或在释放了锁定装置28后的被驱动的位置上，环形柱塞23由压力弹簧29压在第二止动件58上。此外，环形柱塞23还有一个轴向延伸部分22，其中支撑一个驱动中央阀26的销33。锁定装置28例如可由一个或多个由弹力预加载的球34构成，它们在主柱塞19中导向并与在环形柱塞23中形成的斜面35相配合。当上述驱动机构用于防锁制动系统中时，则第二柱塞20最好设计成插棒式柱塞，它与设在主缸壳30中的固定密封杯36相配合。

以下描述图1所述驱动机构的工作方式。

当通过未示出的制动踏板使输入部件3沿驱动方向移动到图中左边时，设在阀柱塞17上的第一密封座11则被打开，使工作室6通气。由于运行期间真空室始终与一合适的真空源相连，作用在可移动壁7上的气压差使与壁7相连的控制壳12沿驱动方向移动，该移动经反动作盘13和推杆14传送到第一柱塞19上。由于第一柱塞19和环形柱塞23之间操作上相互连接，从而环形柱塞23被第一柱塞19带动，中央阀26则由于其接在销33上的封闭件37而保持开启状态。因此，通过设在环形柱塞23止的密封环27在填充室24和主压力室21中都建立了液压压力，它使第二柱塞20沿驱动方向移动。

一当压力室（21，24）中建立的压力达到一预定值，此时作用在锁定装置28的球34上的合力分量经环形柱塞中的斜面35克服作用在球34上的压力弹簧38的偏压力，锁定装置28则被释放，从而环形柱塞23与第一柱塞19的力传递上脱开，并能由压力弹簧29的作用复位到其初始位置。同时，中央阀26的封闭件37从销33上升起，使第一压力室21与填充室24隔离，经第一柱塞19的密封件使第一压力室21的压力进一步增大。

也可以将未示出的接触装置设在环形柱塞23的止动件31的区域中，它可触发一个例如设在司机视线范围中的光学警报装置（最好为一种警报灯）。

在图2，3中所示的实施例中，销33构成中央阀26的打开机构，设置得与主缸2纵轴相垂直，支撑在一个滑装在第一柱塞19上的环39中，在驱动机构处于释放位置时，环39轴向支撑在第一柱塞19上的径向环面40和环形柱塞23上。图2所示锁定装置28的结构与图1中的相对应，而图3所示的锁定装置28则由一个球或多个球41构成，它们装在环形柱塞23中并与斜面42相配合，斜面42设在第一柱塞19中并由径向槽43形成。

在图4所示实施例中，图2，3所示实施例中提及的环39支撑在一个与主缸壳一起形成的止动件上，该止动件例如由环形柱塞23止动区中的环形盘44构成。其结果是，第一压力室21和填充室24在驱动开始时就已经相互隔离开，从而设在第一柱塞19上的密封杯45在填充动作期间被液体溢满过。为此，第一柱塞19配置了轴向孔46，而环形盘44有通道47。

在图5所示结构变型中，中央阀26的封闭件37支撑在驱动柱塞48的端面上，该驱动柱塞48密封地恃入第一柱塞19中并与一柱形室49相邻，后者例如中所示那样，经第一柱塞19中的孔50与制动加力器1的真空室5相通。室49中装有压缩弹簧51，它沿中央阀26的关闭方向的反向给驱动柱塞48施加一偏压。在该实施例中，锁定装置28由锁定件52构成，它们设置在第一柱塞19的径向孔53中并与环形柱塞23中的第一斜顼54和驱动柱塞448中的第二斜面55相配合。

如前所述，驱动时在压力室（21，24）中建立起液压压力，该压力作用在驱动柱塞48上的效果是产生一个与压缩弹簧51的力成反作用的力。当克服了上述弹簧力后，驱动柱塞48则移动到图中的右边，使中央阀26关闭。同时，锁定球52开始径向向内在第二斜面55上移动，直到它们移动到与环形柱塞23中的第一斜面54相脱开。结果，环形柱塞23与第一柱塞23脱开，并可以由上述压缩弹簧29置于其初始位置。

最后，从图6-9中可见，所示实施例的锁定装置28可由一个套筒60构成，它最好由塑料制造，当滑装在柱塞19上时，可沿径向膨胀。所述套筒60有一径向凸缘61，它的径向向内的小直径部分由第一锥形环面644确定（图7），它在释放位置时置于柱塞19中的一个环槽59中。

所述环槽59有两个最好为横向延伸的坡度不同的侧面62，63，上术凸缘61的第一锥形环面59过渡到第二锥形环面65，后者在驱动柱塞19时与较的侧面63相配合，这示于图的右边。

凸缘61的径向向外设置的大直径部分由柱面73构成，其直径相应于环形柱塞23的内径，用于将套筒60径向支撑在环形柱塞23上。

在套筒60和环形柱塞23之间的力传递由其间的弹簧66实现，弹簧66的靠套筒端侧支撑在一个轴现支撑在凸缘61上的导向部分67上。环形柱塞配置一个矩形横截面的径向环槽68，当克服了弹簧66的力和分别分离开两个柱塞23，19后，环槽68可允许套筒60径向扩张，从而解除锁定装置28。同时，环68底部用作导向部分67的导向面。

尤其从图8，9中显可见，一个截锥形部分69靠近上述套筒的径向凸缘61，并过渡到柱形部分70中，后者的内径相应于柱塞19的外径。在解锁定装置28期间套筒60的径向扩张由一些轴向槽隙71而变得容易实现，这些槽隙71均匀把分布在套筒60的周面上，其终止端部在柱形部分70和截锥表部分69之间的过渡部分上，并将凸缘61和部分69分成径向的弹性的分割部分72。

上述锁定装置28的功能大体上与图1和5中所述锁定装置的功能相同。当柱塞19在驱动方向上移动时，轴向作用在柱塞19上的驱动力经环槽59的斜顼63传到凸缘61的第二锥形环面65上，从而环形柱塞23通过导向部分67和弹簧66而被带动。同时，产生一个径向向外作用的分力，在克服了弹簧66的力和解锁了锁定件28后，该分力使凸缘61径向扩张，或分别使环形柱塞23中的环槽68区域中的分割部分72径向扩张。

Claims (28)

1、一种用于液压制动系统的驱动机构，包括一个气动制动加力器和一个按功效接在其下游的主制动缸，后者至少有一个限定一液压室的柱塞和一个按照功效与该柱塞相耦合的直径较大的环形柱塞，该环形柱塞限定一个可与压力室相接的填充室，其特征在于，当作用在环形柱塞(23)上的液压达到一预定值后环形柱塞(23)可从柱塞(19)上脱开。

2、按权利要求1的驱动机构，其特征为，作用在环形柱塞（23）上的压力是主制动缸（2）的压力室（21）中的液压力。

3、按权利要求1或2的驱动机构，其特征为，环形柱塞（23）与柱塞（19）脱离连接后可在柱塞（19）上滑动并与止动件（31，58）配合。

4、按权利要求1-3中之一的驱动机构，其特征为，填充室用作由柱塞（19）限定的液压室（21）的供给室。

5、按权利要求1-4中之一的驱动机构，其特征为，柱塞（19）中的一个中央阀（26）设置在填充室（24）和压力室（21）之间。

6、按权利要求5的驱动机构，其特征为，中央阀（26）可由一销（33）驱动，销（33）垂直于柱塞（19）的纵轴并设在环形柱塞（23）的轴向延伸部分（32）中。

7、按权利要求5的驱动机构，其特征为，中央阀（26）由一销（33）驱动，销（33）垂直柱塞（19）的纵轴并设置在一环（39）中，该环（39）滑装到柱塞（19）上并支撑在环形柱塞（23）上，直到压力室（21）中达到预定压力。

8、按前述权利要求中之一的驱动机构，其特征为，在柱塞（19）和环形柱塞（23）之间设有一可拆卸锁定装置（28），它允许柱塞（19）带动环形柱塞（23），直到达到预定的压力。

9、按权利要求8的驱动机构，其特征是，锁定装置（28）由一个或多个预先弹力加载的球（34，41）形成，它们分别在柱塞（19）或环形柱塞（23）中导向，并与分别成形于环形柱塞（23）或柱塞（19）中的斜面（35，42）相配合。

10、按权利要求8的驱动机构，其特征是，锁定装置（28）由设在柱塞（19）的径向孔（53）中的一个或多个锁定件（52）构成，这些锁定件一方面与环形柱塞（23）中的第一斜面（54）相配合，另一方面与一个设在一个受弹力偏压的驱动柱塞（48）上的第二斜面（55）相配合，驱动柱塞（48）可滑动地在柱塞（19）中导向并可受压力室（21）的压力的作用。

11、按权利要求8的驱动机构，其特征为，锁定装置（28）由滑装在柱塞（19）上的可径向扩张的套筒（60）构成，套筒（60）的径向凸缘（61）与柱塞（19）中的环槽（59）相配合。

12、按权利要求11的驱动机构，其特征为，环槽（59）由两个横向延伸的不同坡度的侧面（62，63）围住，径向凸缘（61）由第一锥形环面（64）径向向内限定，与之相邻的是第二锥形环面（65），它与较陡的侧面（63）相配合。

13、按权利要求11的驱动机构，其特征为，在环形柱塞（23）和套筒（60）之间设有一弹簧（66），它允许将力从套筒（60）传到环形柱塞（23）上。

14、按权利要求11-13的驱动机构，其特征为，环形柱塞（23）有一径向环槽（68），它允许套筒（60）在驱动时和克服了弹簧（66）的力后能径向扩张。

15、按权利要求14的驱动机构，其特征为，弹簧（66）支撑在一个接在凸缘（61）上的导向部分（67）上，该导向部分（67）的柱形面在环形柱塞（23）中的径向环槽（68）的底部导向。

16、按前述权利要求中之一的驱动机构，其特征为，套筒（60）的凸缘（61）过渡到一个截锥形部分（69）中，与之相邻的是一柱形部分（70），其内径相应于柱塞（19）的直径。

17、按前述权利要求中之一的驱动机构，其特征为，套筒（60）的周面上均布着一些轴向槽隙（71），将凸缘（61）分割成一些单独的部分（72），槽隙终止于截锥形部分（69）和柱形部分（70）之间的过渡部分。

18、按前述权利要求中之一的驱动机构，其特征为，套筒（60）由塑料制成。

19、按前述权利要求中之一的驱动机构，其特征为，填充室（24）与压力室（21）相连通，直到压力室（21）中达到预定压力。

20、按权利要求1的驱动机构，其特征为，作用在环形柱塞（23）上的压力是填充室（2）中的液压力。

21、按权利要求5和20的驱动机构，其特征为，中央阀可由销（23）驱动，销（33）垂直于柱塞（19）的纵轴并设在一环（39）中，该环（39）滑装在柱塞（19）上并支接在位于释放位置处的主缸壳上形成的止动件（44）上。

22、按权利要求5和10的驱动机构，其特征为，中央阀（26）可通过在其关闭件（37）和驱动柱塞（48）之间的力传递进行操纵。

23、按权利要求19或22的驱动机构，其特征为，柱塞（19）在其确定压力室（21）的区域中直径等于它在环形柱塞（23）的导向区域中的直径。

24、按权利要求19或22的驱动机构，其特征为，柱塞（19）在其确定压力室（21）的区域中的直径大于它在环形柱塞（23）的导向区域中的直径。

25、按权利要求23或24的驱动机构，其特征为，在止动件（31）和环形柱塞（23）之间设有一个压缩弹簧（29）。

26、按前述权利要求中之一的驱动机构，其特征为，主制动缸（2）设计成一种串列式主缸，其第一柱塞（19）与环形柱塞（23）相配合。

27、按权利要求26的驱动机构，其特征为，第二柱塞（20）设成一种插棒式柱塞，它与固定的密封环（36）相配合。

28、按前述权利要求中之一的驱动机构，其特征为，在环形柱塞（23）的支撑部位中设有一个接触装置，它可触发一种警报装置。

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