CN107738637B - 压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统 - Google Patents

压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车辆制动系统领域，尤其涉及一种压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统，一种压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统，它包括依次连接的踏板支架机构(1)、顶杆机构(2)、真空助力器机构(3)、集成总泵机构(4)以及油杯机构(5)。通过设置这种总泵机构，总泵尺寸较短，而且制动可靠并且响应及时。

Description

压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统
技术领域
本发明涉及车辆制动系统领域，尤其涉及一种压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统。
背景技术
随着汽车行业的发展，汽车由初期燃油动力最快车速不足18km/h，到现在车速可以高达180km/h以上；由以往蒸汽动力车车速3.5～3.9km/h到现在普遍使用的燃油动力、混合动力，以及将来可能普及使用的燃冰、燃电动力车等，甚至其轻量化的发展都给工业及其它产业的各个方面带来了巨大发展。在发展过程中某一些传统设施及装备，因不能满足发展现状的需要而被淘汰，如为了保证可靠的制动性，在高速车上淘汰了鼓式制动器而采用盘式制动器，以及燃油经济性淘汰了化油器等。
汽车提速的发展必须要考虑保证其制动的安全性，但是单就从汽车制动力以及制动距离上考虑还是不够的，还必须要从制动操控的人控快捷性方面还要给予充分考虑，目前从汽车交通事故可以看出，因为刹车不及时、切换动作过缓以及误将油门当刹车的安全事故已远超过半成以上。如汽车追尾事件中，因为现在汽车密度与车流量大，导致车间距过短；或者，即使车间距较大，但在车速较高的高速路上时，许多司机在切换踏板的过程中就已经发生了交通事故。
这些已潜在说明，传统的人机操控制动系统一定存在着不适于现代车况的缺陷设计，以及不符合当今适宜的人机控制布置方式。所以为防止延迟制动或制动失误所带来的交通事故，首先就应该避免“脚控动作的切换”，这是解决该类交通安全事故发生的根本办法。《汽车单控制动装置研究浅析及其配件探索性设计分析》列出了车速100km/h时，安全制动时间为1.4s；车速150km/h时，安全制动时间仅为0.9s。
据专业资料统计，脚制动切换时间，在正常情况下要占据0.3s～1s的时间，采用等比计算法时，计算非正常情况下其制动的情形：㈠疲劳驾驶制动时间增加0.6-0.48/0.48～0.63-0.56/0.56倍；㈡年龄差距再增加0.78-0.48/0.48～0.8-0.56/0.56倍；㈢接听电话制动时间又再需增加1.585-1.27/1.585～2.714-1.371/1.371倍。则脚切换最长时间应为2.7816s，即使去除接听电话其最长的切换时间也为1.8s。那么在无踏错踏板的情况下，包含非正常情况脚制动切换的时间分布带为：t′1+t″1∈[0.3s，2.718s]，则制动的时间为t′1+t″1+t′2+t″2＝[0.3s，2.718s]∪[0.2s，0.9s]＝[0.5s，3.618s]。所以严格地说，一旦路况出现交通突发事件时，相对车速100km/h安全制动时间为1.4s来说，只有1.4-0.5/3.618-0.5＝28.9％的司机能够安全制动得了车辆，而71.1％的司机在切换踏板并再踏制动踏板的过程中就已经发生了安全事故。那更别说车速150km/h安全制动时间仅为0.9s的情况了，可安全制动的人数仅占12.8％，这与统计这类事故超过半数比例是基本一致的。采用单一的“一对一”脚控制动模式，不仅制动时因避免了t″1时间的占用由于没有t″1时间占用，也就没有上述等比计算的时间区域，故总的制动时间不会超过1.5s再严格地说t′1+t′2+t″2∈[0.2+0.3s，0.9+0.3s]＝[0.5s，1.2s]该时间区域完全满足车速100km/h～120km/h的安全制动时间，而且这单一的“一对一”脚控制动模式无切换动作还从根本上避免了“燃油当刹车”。那么，经过以上分析，目前这种“双脚三踏板传统系统”即两只脚控制三个踏板，以及“单脚双踏板系统”即单只脚控制两个踏板，是否已到了因不能满足当前“快速”驾程以及现代城市“车流”路况的需求，而应澹出汽车的发展史？
根据上述分析，认为汽车驾乘速度的提高，以及城市道路复杂化发展，当今就不得不考虑应避免再沿用踏板的切换的这种传统制动模式，以实现双脚“一对一”的简单双踏板脚控模式。为此，2010年10月提出并获得“CN201110048036.3单控式车辆制动装置”发明专利。该专利认为离合器与制动器对车辆的速度控制来说，均是缓速系统，故认为离合器与制动器就可以集中由一个主缸也称：总泵来控制。但该技术的提出仅是逻辑关系的原理模型，距离工程化还有相当长的距离。再后，又经专家评估该原理还是有较大可行性的，至少从安全保障来说是可行的，于是设计出了带有工程概念的“ZL 20121034241 9.6前导中心阀位控制式集成总泵”，该泵对离合器与制动器串行控制，提出的要求是：在对离合器进行控制时，制动器不能带有任何附加的制动作用。基于此，设计了阀杆式结构，但在具体设计时出现了，中心控制阀杆过长和主缸压力“死角”即，活塞出现正、负极动度现象，以及阀杆回位不可靠的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能解决上述缺陷的压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统。
本发明所采用的技术方案是：一种压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统，它包括依次连接的踏板支架机构、顶杆机构、真空助力器机构、集成总泵机构以及油杯机构，其特征在于：集成总泵机构包括外缸体，外缸体内设有两个台阶进而将外缸体内腔分为离合工作腔、第一制动腔以及第二制动腔，离合工作腔内滑动设置离合活塞，第一制动腔以及第二制动腔内滑动设置与两个制动腔内壁形状相匹配的滑动内缸体，且第一制动腔内壁上还设有防止滑动内缸体滑出第一制动腔的挡圈，滑动内缸体内依次滑动设有第一制动活塞以及第二制动活塞，且第一制动活塞内滑动设有滑阀，且滑阀通过卡圈与滑动内缸体连接，离合活塞与外缸体靠近离合活塞的台阶之间设有第一复位弹簧，第一制动活塞与第二制动活塞之间设有第二复位弹簧，第二制动活塞与外缸体之间设有第三复位弹簧，且滑阀与第一制动活塞靠近离合活塞一端之间设有控制弹簧，第一制动腔一侧壁上设有第一排油口，第一制动腔另一侧壁上设有第一进油口，第二制动腔一侧壁上设有第二排油口，第二制动腔另一侧壁上设有第二进油口，且第一排油口设置在第一制动腔远离离合活塞一侧且与第一制动腔连通，第二排油口设置在第二制动腔远离离合活塞一侧且与第二制动腔连通，且滑动内缸体上分别设有用于第一进油口以及第二进油口匹配的第一补偿孔以及第二补偿孔，
当处于第一状态时，即初始状态，离合活塞、第一制动活塞以及第二制动活塞分别在第一复位弹簧、第二复位弹簧以及第三复位弹簧的作用下复位，滑阀随着第一制动活塞一起复位，并且带动滑动内缸体移动，此时第一补偿孔、第二补偿孔分别与第一进油口以及第二进油口连通，第一排油口以及第二排油口开启；
当处于第二状态时，离合活塞移动但是并未与第一制动活塞接触，此时离合工作腔内压力升高，带动第一制动活塞、第二制动活塞以及滑动内缸体移动，进而使得第一补偿孔、第二补偿孔与第一进油口以及第二进油口之间不连通，第一排油口以及第二排油口封闭；
当处于第三状态时，离合活塞继续移动且挤压第一制动活塞，此时第一制动活塞、第二制动活塞继续沿着离合活塞移动的方向移动，滑阀则与离合活塞移动方向相反，这样带动滑动内缸体也与离合活塞移动方向相反，此时第一排油口以及第二排油口打开。
采用以上结构与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过设置这种总泵机构，总泵尺寸较短，而且制动可靠并且响应及时。
作为优选，第一制动活塞远离离合活塞一端设有弹簧座，且弹簧座与滑阀之间设有第四复位弹簧，第二制动活塞与滑动内缸体之间设有关闭弹簧。这样设置滑阀整体运行比较平稳，不容易晃动。
作为优选，滑动内缸体远离离合活塞一端与外缸体之间设有密封圈，且滑动内缸体远离离合活塞一端设有挡边。在密封圈上设置挡边可以有效防止密封圈受压变形而产生的压力泄露。
作为优选，真空助力器机构包括壳体、设置在壳体内的移动阀体、设置在壳体以及移动阀体之间用于将壳体与移动阀体之间的空腔分成两个腔体的分隔件，移动阀体内设有顶杆机构，所述顶杆机构依次包括推杆、反馈盘组件以及顶杆，两个腔体分别为第一腔体以及第二腔体，第一腔体内设有用于将第一腔体分隔成第一真空腔以及第一空气腔的第一皮膜，第二腔体内设有用于将第二腔体分隔成第二真空腔以及第二空气腔的第二皮膜，推杆上套设有气密阀帽组件，气密阀帽组件包括套设在推杆上的弹簧座、一端与弹簧座相抵的弹簧组件以及与弹簧组件另一端相抵的气密阀帽，气密阀帽上端与移动阀体接触且密封，气密阀帽下端与推杆接触且密封的空气阀膜，移动阀体内设有用于阻挡气密阀帽组件进而使第一空气腔以及第二空气腔与外界空气导通的阻挡件，阻挡件上设有用于抵住气密阀帽下部进而使得气密阀帽下部与推杆脱开的第一接触环，且第一接触环下部与推杆之间设有供外接气体流入第一空气腔以及第二空气腔的进气通道，且在第一状态，即初始状态时，气密阀帽与阻挡件之间相距L。采用这种气密阀帽组件与阻挡件，并且在初始状态下将气密阀帽与阻挡件之间设置间距L，这样开始时推杆移动气密阀帽与阻挡件之间是没有作用关系的，即真空助力器此时不进行助力的，只有当推杆继续移动，推动气密阀帽与阻挡件上的第一接触环接触后才开始进行助力，达到了半程助力的功能。
作为优选，气密阀帽中部还设有真空阀膜，阻挡件上还设有用于与真空阀膜相抵进而防止从气密阀帽下端进入的气体沿着气密阀帽进入第一真空腔以及第二真空腔的第二接触环。设置一个第二接触环，这样可以有效防止外接气体进入到真空腔内。
作为优选，第二接触环与阻挡件分体设置，且第二接触环与阻挡件之间设有驱动弹簧。这样接触时对真空阀膜的冲击力较小，真空阀膜不容易损坏。
作为优选，气密阀帽包括帽体、设置在帽体外圆周上的第一骨架、设置在帽体内圆周内的第二骨架以及设置在帽体内圆周上的收口卷簧，第一骨架与第二骨架一端接触且可转动。这样设置，气密阀帽与第一接触环接触后能方便的转动打开，两者不会因为碰撞而损坏。
作为优选，反馈盘组件包括反馈盘、一端与反馈盘中部相抵且另一端与推杆相抵的压力输入塞、套设在压力输入塞外且与反馈盘边缘相抵的反馈承接盘、设置在反馈盘外部用于帮助反馈盘快速复位的复位机构以及用于套住反馈盘、复位机构以及反馈承接盘的封闭套，且反馈盘与压力输入塞接触一端为球面。这样设置，采用球面的反馈盘更容易被挤压形变，而且设置一个复位机构，在没有推杆压力的情况下能快速的进行复位。
作为优选，反馈盘整体为三角形，且反馈盘与压力输入塞接触部分为与压力输入塞配合的内凹弧面，且复位机构为蜂窝筛或者弹性箍之间的至少一种。设置成三角形结构，这样受力挤压后能方便的变成圆形，反馈效果较好，而且与压入输入塞接触部分设置成内凹弧面，这样两者能更好匹配，而且复位机构设置成弹性箍结构简单，设置成蜂窝筛则复位效果较好。
作为优选，推杆上还设有供外界气体快速进入进气通道的快速进气道。这样可以实现空气腔快速打开到最大开启状态，从而实现紧急制动时提供最大助力。
附图说明
图1为本发明压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统的结构示意图。
图2为本发明中集成总泵机构中处于第二状态的示意图。
图3为图2中A处的放大示意图。
图4为图2中B处的放大示意图。
图5为图2中C处的放大示意图。
图6为本发明中集成总泵机构中处于第三状态的示意图。
图7为本发明中真空助力器的初始状态的示意图。
图8为图7中D处的放大示意图。
图9为图7中E处的放大示意图。
图10为本发明的真空助力器气密阀帽组件与阻挡件接触时的示意图。
图11为本发明的真空助力器中气密阀帽的结构示意图。
图12为本发明的真空助力器中反馈盘与复位机构的结构示意图。
图13为本发明的真空助力器中反馈盘的结构示意图。
图14为本发明的顶杆机构中推杆的结构示意图。
如图所示：1、踏板支架机构；2、顶杆机构；3、真空助力器机构；4、集成总泵机构；5、油杯机构；6、外缸体；7、离合工作腔；8、第一制动腔；9、第二制动腔；10、离合活塞；11、滑动内缸体；12、挡圈；13、第一制动活塞；14、第二制动活塞；15、滑阀；16、卡圈；17、第一复位弹簧；18、第二复位弹簧；19、第三复位弹簧；20、控制弹簧；21、第一排油口；22、第一进油口；23、第二排油口；24、第二进油口；25、第一补偿孔；26、第二补偿孔；27、弹簧座；28、第四复位弹簧；29、关闭弹簧；30、挡边；31、壳体；32、移动阀体；33、分隔件；34、推杆；35、顶杆；36、第一真空腔；37、第一空气腔；38、第一皮膜；39、第二真空腔；40、第二空气腔；41、第二皮膜；42、弹簧座；43、弹簧组件；44、气密阀帽；45、空气阀膜；46、阻挡件；47、第一接触环；48、进气通道；49、真空阀膜；50、第二接触环；51、帽体；52、第一骨架；53、第二骨架；54、收口卷簧；55、反馈盘；56、压力输入塞；57、反馈承接盘；58、复位机构；59、封闭套；60、快速进气道。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式对本发明做进一步描述，但是本发明不仅限于以下具体实施方式。
一种压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统，它包括依次连接的踏板支架机构1、顶杆机构2、真空助力器机构3、集成总泵机构4以及油杯机构5，集成总泵机构4包括外缸体6，外缸体内设有两个台阶进而将外缸体内腔分为离合工作腔7、第一制动腔8以及第二制动腔9，离合工作腔7内滑动设置离合活塞10，第一制动腔8以及第二制动腔9内滑动设置与两个制动腔内壁形状相匹配的滑动内缸体11，且第一制动腔8内壁上还设有防止滑动内缸体11滑出第一制动腔8的挡圈12，滑动内缸体11内依次滑动设有第一制动活塞13以及第二制动活塞14，且第一制动活塞13内滑动设有滑阀15，且滑阀15通过卡圈16与滑动内缸体11连接，离合活塞10与外缸体6靠近离合活塞10的台阶之间设有第一复位弹簧17，第一制动活塞13与第二制动活塞14之间设有第二复位弹簧18，第二制动活塞14与外缸体6之间设有第三复位弹簧19，且滑阀15与第一制动活塞13靠近离合活塞一端之间设有控制弹簧20，第一制动腔8一侧壁上设有第一排油口21，第一制动腔8另一侧壁上设有第一进油口22，第二制动腔9一侧壁上设有第二排油口23，第二制动腔9另一侧壁上设有第二进油口24，且第一排油口21设置在第一制动腔8远离离合活塞一侧且与第一制动腔8连通，第二排油口23设置在第二制动腔9远离离合活塞一侧且与第二制动腔9连通，且滑动内缸体11上分别设有用于第一进油口22以及第二进油口24匹配的第一补偿孔25以及第二补偿孔26，
当处于第一状态时，即初始状态，离合活塞、第一制动活塞以及第二制动活塞分别在第一复位弹簧、第二复位弹簧以及第三复位弹簧的作用下复位，滑阀随着第一制动活塞一起复位，并且带动滑动内缸体移动，此时第一补偿孔、第二补偿孔分别与第一进油口以及第二进油口连通，第一排油口以及第二排油口开启；
当处于第二状态时，离合活塞移动但是并未与第一制动活塞接触，此时离合工作腔内压力升高，带动第一制动活塞、第二制动活塞以及滑动内缸体移动，进而使得第一补偿孔、第二补偿孔与第一进油口以及第二进油口之间不连通，第一排油口以及第二排油口封闭；
当处于第三状态时，离合活塞继续移动且挤压第一制动活塞，此时第一制动活塞、第二制动活塞继续沿着离合活塞移动的方向移动，滑阀则与离合活塞移动方向相反，这样带动滑动内缸体也与离合活塞移动方向相反，此时第一排油口以及第二排油口打开。
在第二状态到第三状态之间，即此时踏动踏板制动活塞体不会发生任何移动，仅仅是离合器工作腔被压缩，直至离合器腔产生5～6MPa的工作压力，使离合器产生分离动作后(注，本案例中对离合器控制的有效行程按30mm设定)，若继续踏动踏板不管其腔的压力，是否超过6.8MPa的离合器卸荷压力，均不会影响离合器活塞体与制动第一活塞前端体端面的接触。并继续踏动踏板，离合器活塞体推动第一制动活塞体向左移动。因第一制动活塞体的压入使第一制动腔体积变小，由于液体具有不可压缩性，所以该制动腔的液体又反向推动滑阀向右移动。滑阀向右的移动会导致，该阀通过卡圈带动滑动内缸体一并向右移动。间距l0缩短为l0-δ时，制动管路打开，直到滑动内缸体碰到挡圈位置时，滑阀不再移动，踏板行程已进入制动控制状态。
所以，为了使制动系统具有较高的快速响应的关闭与开启的特性，滑阀与滑动内缸体均可采用硬质铝合金。
离合活塞上设有左边设有液体补偿阀，开启压力设定为为0.05MPa；右边设有压力卸荷阀，该卸荷阀的卸荷压力设置为6.8MPa。
第一制动活塞远离离合活塞一端设有弹簧座27，且弹簧座27与滑阀15之间设有第四复位弹簧28，第二制动活塞14与滑动内缸体11之间设有关闭弹簧29。
滑动内缸体11远离离合活塞一端与外缸体6之间设有密封圈，且滑动内缸体远离离合活塞一端设有挡边30。
因本案例离合器控制有效行程按30mm取定，且因皮碗又会占据有效行程，故离合器活塞杆高度按36取定；制动有效行程按30mm，故制动总设计行程就可按32定义，故制动排压卸荷腔深度按34取定；离合器独立工作时，滑动内缸体关闭行程为5mm(可优化为2.5mm)；离合器控制的行程到制动器开始工作的过渡行程，由皮碗张开所占据的宽度，以及滑阀的开启行程决定，本案例离合器活塞杆的后置皮碗为Y型，故过渡区非常短，为皮碗与缸体的接触变形量，此处取0.5mm，开启行程约为第一制动腔的制动液输出口直径，约为5mm(可优化为2.5mm)，故该泵总的有效工作行程约为30+30+5+0.5+5＝70.5左右(可优化为65.5mm)，最大行程为36+32+5+0.5+5＝78.5mm(可优化为73.5mm)。
在踏板紧急制动的情况下，由于离合器机械惯性大，所以猛踏踏板时离合器还未来得及分离动作，离合器缸体内高压制动液已将离合器活塞体的卸荷阀打开，故离合器活塞体前端直接快速作用于第一制动活塞，进行紧急制动。
本案例虽然设计了滑阀机构，但对于这种新结构有必要对其在紧急制动的情况下，对该滑阀的响应特性或速度作一估算分析，过程如下：
由于制动主缸的最高工作压力设置为6MPa，所以离合器活塞背压卸荷压力按6.8MPa设定。则卸荷阀打开时，流经卸荷阀孔的流量，按下式计算：
忽略沿途压力损失以及预压片开启时残余压力带来紊流的影响(见《HG 2865—1997》残余压力为0.05MPa)，那么上式中可认为△P＝6.8MPa，以采用壳牌DOT4制动液为例，则动力粘度μ＝1200*10^(-3)/1.075(Pa·s)，卸荷阀通孔直径d1＝φ4.3mm、孔深29mm，代入(1)式可计算出Q＝1.37*10^(-3)(m3/s)，本案例中该卸荷阀通路共5条。
紧急制动时，由于阀门开启的过渡时间短，且又因液体质量惯性的瞬间保持性，所以可认为DOT4流入离合器分泵的管内的制动液并没有多大流动(即，也可认为(1)式中的管道长度值l非常大)，故可认为该管道内的液体流动值为零。所以滑阀前端的DOT4总流量为：∑Q＝5*1.37*10^(-3)＝6.85*10^(-3)(m3/s)。则此时可计算出：外径为φ33.1mm的‘滑阀’移动速度为υ0＝6.85*10^(-3)/(π*(33.1/2*10^(-3))^2)＝7961(mm/s)。按制动通道直径φ5mm，即可初估出滑阀开启制动通道的时间为t1＝5/7961＝0.00628(s)，说明该结构在紧急制动时具有足够的移动响应速度。另外，作用在顶杆上的推力约为6.8*10^6*(π*(33.1/2*10^(-3))^2)＝5850(N)，踏板杠杆比为4，则踏板力按轻型家用电瓶汽车160～180(N)设计时，则真空助力器的助力比应在B∈[8.125～9.14]范围内取定；如果踏板力按目前家用轿车200～250(N)来设计，则助力器的助力比的取定范围是B∈[5.85～7.31]。
真空助力器机构3包括壳体31、设置在壳体31内的移动阀体32、设置在壳体31以及移动阀体32之间用于将壳体与移动阀体之间的空腔分成两个腔体的分隔件33，移动阀体内设有顶杆机构2，顶杆机构2依次包括推杆34、反馈盘组件以及顶杆35，两个腔体分别为第一腔体以及第二腔体，第一腔体内设有用于将第一腔体分隔成第一真空腔36以及第一空气腔37的第一皮膜38，第二腔体内设有用于将第二腔体分隔成第二真空腔39以及第二空气腔40的第二皮膜41，推杆34上套设有气密阀帽组件，气密阀帽组件包括套设在推杆上的弹簧座42、一端与弹簧座相抵的弹簧组件43以及与弹簧组件另一端相抵的气密阀帽44，气密阀帽44上端与移动阀体32接触且密封，气密阀帽44下端设有与推杆34接触且密封的空气阀膜45，移动阀体32内设有用于阻挡气密阀帽组件进而使第一空气腔以及第二空气腔与外界空气导通的阻挡件46，阻挡件46上设有用于抵住气密阀帽下部进而使得气密阀帽下部与推杆脱开的第一接触环47，且第一接触环47下部与推杆34之间设有供外接气体流入第一空气腔以及第二空气腔的进气通道48，
且真空助力器机构在第一状态，即初始状态时，气密阀帽与阻挡件之间相距L。本具体实施例中L设置为20-30mm。如果将L设置成0，则变成了全程助力了。
气密阀帽中部还设有真空阀膜49，阻挡件46上还设有用于与真空阀膜49相抵进而防止从气密阀帽下端进入的气体沿着气密阀帽进入第一真空腔以及第二真空腔的第二接触环50。
第二接触环50与阻挡件46分体设置，且第二接触环50与阻挡件46之间设有驱动弹簧。
气密阀帽44包括帽体51、设置在帽体外圆周上的第一骨架52、设置在帽体内圆周内的第二骨架53以及设置在帽体内圆周上的收口卷簧54，第一骨架52与第二骨架53一端接触且可转动。
推杆与移动阀体之间还设有滤清圈与消音圈，且滤清圈与消音圈均采用可弹性形变的材料制成，然后与收口卷簧对空气阀膜的作用，可以可靠地保证推杆相对球体摆动±3°的情况下，空气阀不会发生漏气现象。
当然，这种空气阀由轴向位置来控制开启的模式，就可较好地实现该真空助力器“两工况”的功能，即实现‘半程助力’的工作能力。而且还可根据脚踏板推杆实际的行程的需要，可进行合理而且灵活的设计开启接触环，从而就可规划或设计出推杆整个行程中，“助力段”与“非助力段”的工作区域。这是目前广泛使用的真空助力器径向开启的空气阀与真空阀，所不能实现或较难实现的功能。这可以说，是真空助力器空气阀‘轴向密闭与开启’的一大优势。
本申请中初始状态是气密阀帽是不与两个接触环接触的，即气密阀帽组件与阻挡件之间是留有一段距离的，当推杆开始推动时，此时气密阀帽组件与阻挡件之间还没有接触，即还没有开始进行助力，当推杆移动一段距离后，气密阀帽组件与阻挡件接触，即气密阀帽上的空气阀膜与阻挡件上的第一接触环接触，第一接触环顶开空气阀膜，这样空气腔就会与外接空气连通，这样开始实现助力。并且同时在第一接触环顶开空气阀膜时，第二接触环会与真空阀膜相抵，防止外接空气进入真空腔。
设计变比反馈盘的目的是为了让脚踏的负荷尽量趋于一致，避免最大踏板力时，不同年龄段或性别以及疲劳等体力的差异而导致，可能出现的正常坐姿下踏不动踏板的现象，同时，也避免所需踏板力较小时而助力比偏大所导致的‘踏板疲软’的现象发生。为此设计了变比反馈盘，以保证最大踏板力时反馈盘有最大的助力比。
本案例是按当今还未提出的‘无极变比反馈盘’这一特例来设计的。其中最核心的就是无极变比感载系统，该系统作为推杆组件的中间连接件，由封闭套与推杆头弹性卡圈将顶杆与推杆连接在一起。
反馈盘组件包括反馈盘55、一端与反馈盘中部相抵且另一端与推杆相抵的压力输入塞56、套设在压力输入塞外且与反馈盘边缘相抵的反馈承接盘57、设置在反馈盘外部用于帮助反馈盘快速复位的复位机构58以及用于套住反馈盘、复位机构以及反馈承接盘的封闭套59，且反馈盘55与压力输入塞56接触一端为球面。
当然，作为本案例的辅助说明，为提高反馈盘27弹变特性，或提高反馈盘27的摩擦寿命，可以在与反馈盘27相接触的推杆4和反馈承接盘29的两接触面之间添加抗压润滑脂或润滑油，也可用石墨介质，或推杆4和反馈承接盘29的接触面进行塑化或皂化处理等多种工艺方案。
反馈盘55整体为三角形，且反馈盘55与压力输入塞56接触部分为与压力输入塞56配合的内凹弧面，且复位机构58为蜂窝筛或者弹性箍之间的至少一种。其中图中的蜂窝筛是按照圆筒来设计的，但并不排除三角形、五角形、六边形等其他中空结构件。
推杆34上还设有供外界气体快速进入进气通道48的快速进气道60。作为更可靠的优化设计还应考虑紧急制动的工作状况。当踏板在紧急制动时，为了得到最大的助动力，根据本专利空气阀轴向启闭的特点，还可在推杆34上加工快速进气道(可以是月牙槽结构，也可以是方槽、孔等各种结构)，就可以实现空气阀快速打开到最大开启状态，从而实现紧急制动时的最大助力力。
如图所示，本案例紧急制动情形分析：当紧急制动猛踩踏板的过程中，推杆34轴向位移会瞬间超过4.5～5mm，从而达到最大助动来设计的。这是因为当紧急制动时，推杆猛地前移，缸体由于在复位弹簧反作用力下，其因惯性迟滞，缸体还未来得及向前移动，其分离环已迅速将空气阀完全打开，即阀膜快速开启已且越过进气键槽的位置，此时进气量最大，进气可以瞬间充满助力腔，从而快速达到最大助力点。
作为反馈盘特例设计，本专利选用‘无极变比反馈盘’作为研究开发对象，是为了满足脚踏负荷尽量趋于一致的要求。其中该组件的核心元件是无极反馈盘，以及保障反馈盘无极变比功能的‘蜂窝筛’机构。其功能的实现如下所述：当踏动踏板给压力输入塞加压时，由于反馈盘背面的反馈承接盘的球面结构，那么在反馈盘体积受压时，其三个端角将会向中心移动，从而形成由三角形向圆形过渡的变形，当该变形与‘蜂窝筛’(即复位机构)弹性作用力达到平衡时，则变形停止。由于在等弧长的情况下圆所占的面积比三角形大，所以，随着压力输入塞压力的加大，反馈盘作用在反馈承接盘上的面积也就越大。由于助力比Ir＝S1/S0(注：S0为压力输入塞与反馈盘的接触面积；S1为反馈承接盘与反馈盘的接触面积)则助力比也就越大。所以，该可以保证踏板力越大时助力比也就越大的更为先进地控制过程。另外，由于反馈盘由三角形向圆形过渡的变形是一个连续的过程，所以称为该助力比的应变也就是一个连续的“无极”控制过程，故该机构称为“无极变比反馈盘系统”，该系统对人机控制具有优良的操控特性。当然，作为简化设计，该无极变比系统，可以去掉蜂窝筛，而保留并采用优质弹性箍(具有良好的高弹复位特性与高的感载应力应变特性)与高密橡胶反馈盘的硫化整件结构。

Claims (8)

1.一种压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统，它包括依次连接的踏板支架机构（1）、顶杆机构（2）、真空助力器机构（3）、集成总泵机构（4）以及油杯机构（5），其特征在于：所述集成总泵机构（4）包括外缸体（6），所述外缸体内设有两个台阶进而将外缸体内腔分为离合工作腔（7）、第一制动腔（8）以及第二制动腔（9），所述离合工作腔（7）内滑动设置离合活塞（10），所述第一制动腔（8）以及第二制动腔（9）内滑动设置与两个制动腔内壁形状相匹配的滑动内缸体（11），且所述第一制动腔（8）内壁上还设有防止滑动内缸体（11）滑出第一制动腔（8）的挡圈（12），所述滑动内缸体（11）内依次滑动设有第一制动活塞（13）以及第二制动活塞（14），且所述第一制动活塞（13）内滑动设有滑阀（15），且所述滑阀（15）通过卡圈（16）与滑动内缸体（11）连接，所述离合活塞（10）与外缸体（6）靠近离合活塞（10）的台阶之间设有第一复位弹簧（17），所述第一制动活塞（13）与第二制动活塞（14）之间设有第二复位弹簧（18），所述第二制动活塞（14）与外缸体（6）之间设有第三复位弹簧（19），且所述滑阀（15）与第一制动活塞（13）靠近离合活塞一端之间设有控制弹簧（20），所述第一制动腔（8）一侧壁上设有第一排油口（21），第一制动腔（8）另一侧壁上设有第一进油口（22），所述第二制动腔（9）一侧壁上设有第二排油口（23），第二制动腔（9）另一侧壁上设有第二进油口（24），且所述第一排油口（21）设置在第一制动腔（8）远离离合活塞一侧且与第一制动腔（8）连通，所述第二排油口（23）设置在第二制动腔（9）远离离合活塞一侧且与第二制动腔（9）连通，且所述滑动内缸体（11）上分别设有用于第一进油口（22）以及第二进油口（24）匹配的第一补偿孔（25）以及第二补偿孔（26），当处于第一状态时，即初始状态，离合活塞、第一制动活塞以及第二制动活塞分别在第一复位弹簧、第二复位弹簧以及第三复位弹簧的作用下复位，滑阀随着第一制动活塞一起复位，并且带动滑动内缸体移动，此时第一补偿孔、第二补偿孔分别与第一进油口以及第二进油口连通，第一排油口以及第二排油口开启；当处于第二状态时，离合活塞移动但是并未与第一制动活塞接触，此时离合工作腔内压力升高，带动第一制动活塞、第二制动活塞以及滑动内缸体移动，进而使得第一补偿孔、第二补偿孔与第一进油口以及第二进油口之间不连通，第一排油口以及第二排油口封闭；当处于第三状态时，离合活塞继续移动且挤压第一制动活塞，此时第一制动活塞、第二制动活塞继续沿着离合活塞移动的方向移动，滑阀则与离合活塞移动方向相反，这样带动滑动内缸体也与离合活塞移动方向相反，此时第一排油口以及第二排油口打开；所述第一制动活塞远离离合活塞一端设有弹簧座（27），且所述弹簧座（27）与滑阀（15）之间设有第四复位弹簧（28），所述第二制动活塞（14）与滑动内缸体（11）之间设有关闭弹簧（29）；所述滑动内缸体（11）远离离合活塞一端与外缸体（6）之间设有密封圈，且所述滑动内缸体远离离合活塞一端设有挡边（30）。
2.根据权利要求1所述的压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统，其特征在于：所述真空助力器机构（3）包括壳体（31）、设置在壳体（31）内的移动阀体（32）、设置在壳体（31）以及移动阀体（32）之间用于将壳体与移动阀体之间的空腔分成两个腔体的分隔件（33），所述移动阀体内设有顶杆机构（2），所述顶杆机构（2）依次包括推杆（34）、反馈盘组件以及顶杆（35），所述两个腔体分别为第一腔体以及第二腔体，所述第一腔体内设有用于将第一腔体分隔成第一真空腔（36）以及第一空气腔（37）的第一皮膜（38），所述第二腔体内设有用于将第二腔体分隔成第二真空腔（39）以及第二空气腔（40）的第二皮膜（41），所述推杆（34）上套设有气密阀帽组件，所述气密阀帽组件包括套设在推杆上的弹簧座（42）、一端与弹簧座相抵的弹簧组件（43）以及与弹簧组件另一端相抵的气密阀帽（44），所述气密阀帽（44）上端与移动阀体（32）接触且密封，所述气密阀帽（44）下端设有与推杆（34）接触且密封的空气阀膜（45），所述移动阀体（32）内设有用于阻挡气密阀帽组件进而使第一空气腔以及第二空气腔与外界空气导通的阻挡件（46），所述阻挡件（46）上设有用于抵住气密阀帽下部进而使得气密阀帽下部与推杆脱开的第一接触环（47），且所述第一接触环（47）下部与推杆（34）之间设有供外接气体流入第一空气腔以及第二空气腔的进气通道（48），且在第一状态，即初始状态时，气密阀帽与阻挡件之间相距L。
3.根据权利要求2所述的压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统，其特征在于：所述气密阀帽中部还设有真空阀膜（49），所述阻挡件（46）上还设有用于与真空阀膜（49）相抵进而防止从气密阀帽下端进入的气体沿着气密阀帽进入第一真空腔以及第二真空腔的第二接触环（50）。
4.根据权利要求3所述的压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统，其特征在于：所述第二接触环（50）与阻挡件（46）分体设置，且所述第二接触环（50）与阻挡件（46）之间设有驱动弹簧。
5.根据权利要求2所述的压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统，其特征在于：所述气密阀帽（44）包括帽体（51）、设置在帽体外圆周上的第一骨架（52）、设置在帽体内圆周内的第二骨架（53）以及设置在帽体内圆周上的收口卷簧（54），所述第一骨架（52）与第二骨架（53）一端接触且可转动。
6.根据权利要求2所述的压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统，其特征在于：所述反馈盘组件包括反馈盘（55）、一端与反馈盘中部相抵且另一端与推杆相抵的压力输入塞（56）、套设在压力输入塞外且与反馈盘边缘相抵的反馈承接盘（57）、设置在反馈盘外部用于帮助反馈盘快速复位的复位机构（58）以及用于套住反馈盘、复位机构以及反馈承接盘的封闭套（59），且所述反馈盘（55）与压力输入塞（56）接触一端为球面。
7.根据权利要求6所述的压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统，其特征在于：所述反馈盘（55）整体为三角形，且所述反馈盘（55）与压力输入塞（56）接触部分为与压力输入塞（56）配合的内凹弧面，且所述复位机构（58）为蜂窝筛或者弹性箍之间的至少一种。
8.根据权利要求6所述的压差滑阀式制动离合集成控制总泵系统，其特征在于：所述推杆（34）上还设有供外界气体快速进入进气通道（48）的快速进气道（60）。
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