一种带预充功能的液压助力器总成装置
技术领域
本发明涉及应用于汽车制动系统的助力装置技术领域,具体涉及一种带预充功能的液压助力器总成装置。
背景技术
液压助力器是一种液压助力的伺服装置,并和汽车制动装置配合使用。其工作原理是通过控制机械滑阀结构来控制附属的高液压蓄能装置的压力输入,进而推动液压助力器的助力活塞运动,从而推动制动主缸总成活塞运动,实现制动主缸建压,并通过制动主缸出油口向整车的制动执行机构输出压力实现制动。
传统的液压助力器在制动过程中,须先克服液压助力器自身空行程,再克服制动主缸的空行程,总空行程比较大,影响踏板感觉。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足提供一种带预充功能的液压助力器总成装置,通过增加预充活塞等部件实现预充功能,不但可以达到正常情况下的制动效果和优异的踏板感,而且制动响应速度更快,制动距离更短,结构更加紧凑,可以满足不同行程需求的制动主缸匹配。
本发明通过以下技术方案实现该目的:
一种带预充功能的液压助力器总成装置,包括:
主缸壳体,中部包括两段不同直径大小的缸孔,其前端缸孔直径小于后端缸孔的直径,前端缸孔连通设置有回油孔,后端缸孔连通设置有高液压进液口;
制动主缸总成,设置在主缸壳体的前端;
密封座,设置在主缸壳体的后端;
助力活塞总成,设置在上述两段缸孔内,与主缸壳体内腔精密配合形成高压腔,通过密封座限位,所述助力活塞总成一端与制动主缸总成抵接,另一端从主缸壳体伸出并与制动踏板连接,与主缸壳体、制动主缸总成围设构成常压腔e;
所述助力活塞总成包括:
助力活塞,所述助力活塞、密封座和主缸壳体围设构成助力腔c,所述助力活塞内部分为前腔和后腔,所述后腔设置有与助力活塞精密配合的滑杆及套设在滑杆前端的第一回位弹簧,所述助力活塞与滑杆精密配合形成有机械滑阀密封组件,所述第一回位弹簧设于助力活塞的内端面与滑杆端面之间,所述助力活塞前腔端面处设置有沉孔,所述助力活塞总成还包括预充机构,所述预充机构包括设置于助力活塞后腔的预充活塞、比例杆及用于连通沉孔和助力腔c的预充过油通道,所述预充活塞、助力活塞和主缸壳体围设构成预充腔d,所述预充过油通道内贯穿有中心阀顶杆,所述预充过油通道与机械滑阀密封组件之间设有过油孔,所述预充活塞前端与制动主缸总成抵接,所述沉孔内设置有第二回位弹簧,所述第二回位弹簧一端与中心阀顶杆抵接,另一端通过弹簧限位片限位,所述中心阀顶杆和沉孔的端面之间形成有过油间隙,所述比例杆的一端卡设于助力活塞的后腔内,与滑杆存在反馈间隙,另一端伸入预充活塞的内腔。
进一步的,所述前腔的前部内侧壁上设置有限位槽,所述限位槽内设置有用于限定预充活塞轴向运动的第一挡圈,所述第一挡圈和预充活塞的端面之间具有预顶行程。
进一步的,所述助力活塞的外径与密封座、主缸壳体的抵接处均设有密封件,所述密封座与主缸壳体抵接处设有密封件,所述助力活塞内径与预充活塞、比例杆抵接处均设有密封件。
进一步的,所述比例杆外侧套设有用于使比例杆回位的第三回位弹簧。
进一步的,所述滑杆后端面抵接有操纵杆,所述操纵杆连接有用于与制动踏板连接的叉头。
进一步的,所述助力活塞上设有与常压腔e连通的卸压通道,所述泄压通道与助力活塞的轴向成一定角度。
进一步的,所述高压腔包括由主缸壳体和助力活塞围设构成高压腔a及由助力活塞和滑杆围设构成高压腔b,所述高压腔a通过高液压进液口和动力源高压相通,所述高压腔a和高压腔b相通,所述机械滑阀密封组件包括第一密封段、第二密封段和阀口,所述第一密封段为液压助力腔自身空行程,在非工作状态时,所述第一密封段和阀口位于高压腔b的前方,所述第二密封段位于高压腔b的后方,高压腔a通过第一密封段和第二密封段与助力腔c、常压腔e隔离,所述助力腔c和预充腔d通过阀口和常压腔e相通。
进一步的,所述主缸壳体后端缸孔的后方设置有用于限制密封座向后滑移的第二挡圈。
进一步的,所述制动主缸总成包括主缸体及与设置于主缸体内部的第一活塞、第二活塞,所述主缸体与主缸壳体连接,所述第一活塞与预充活塞抵接,所述第一活塞与第二活塞之间设置有第一弹簧,所述第二活塞和主缸壳体内腔前端设置有第二弹簧,所述第一活塞、第二活塞与主缸体内壁连接处分别设有主皮碗和副皮碗,所述第一活塞和第二活塞上分别设置有与主皮碗连通的补液孔。
进一步的,所述预充活塞直径与比例杆前端的直径作为助力比的调整尺寸。
相对于现有技术,本发明的有益效果为:
本发明的带预充功能的液压助力器总成装置,通过增加预充活塞、中心阀顶杆、比例杆等部件实现预充功能,解决了传统液压助力总成先克服自身空行程,再克服主缸空行程造成的总空行程偏大的问题,有效的减少了空行程,改善了制动脚感;增加了液压助力器总成的助力行程,解决了因为制动主缸长行程需求,导致助力轴向空间偏大的问题,使得液压助力器总成装置结构更加紧凑,能匹配不同行程需求的制动主缸;基本制动特性不受改变,可完全替代真空助力器,可用于全系列的汽车制动助力器。
附图说明
图1为本发明的带预充功能的液压助力器总成装置的剖面结构示意图。
图2为本发明的助力活塞总成的剖面结构示意图。
图3为本发明在液压助力器通过预充消除制动主缸空行程状态下的剖面结构示意图。
图4为本发明在液压助力器通过预充增加助力行程状态下的剖面结构示意图。
图5为本发明在制动平衡状态下的剖面结构示意图。
附图标记:1.1-制动踏板,1.2-叉头,1.3-操纵杆,1.4-防尘罩,1.5-助力主缸壳体,1.6-密封座,1.7-第二挡圈,1.8-密封件,1.9-密封件,1.10-密封件,1.11-动力源,1.12-助力活塞,1.13-中心阀顶杆,1.14-第二回位弹簧件,1.15-密封件,1.16-密封件,1.17-滑杆,1.18-第一回位弹簧件,1.19-密封件,1.20-弹簧限位片,1.21-第三回位弹簧件,1.22-比例杆,1.23-第一挡圈,1.24-预充活塞,2.1-第一活塞,2.2-副皮碗,2.3-主皮碗,2.4-主缸体,2.5-第一弹簧,2.6-第二活塞,2.7-第二弹簧,4-高压腔a,5-高压腔b,6-助力腔c,7-预充腔d,8-常压腔e,M1-第一密封段,M2-阀口,M3-第二密封段,M4-助力活塞斜面,H1-回油孔,H2-补液孔,H3-泄压通道,H4-预充过油通道,P1-高液压进液口,L1-预顶行程,L2-过油间隙,L3-助力行程,L7-反馈间隙。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例1。
如图1-2所示,本实施例提供一种带预充功能的液压助力器总成装置,包括:
主缸壳体1.5,中部包括两段不同直径大小的缸孔,其前端缸孔直径小于后端缸孔的直径,前端缸孔连通设置有回油孔H1,后端缸孔连通设置有高液压进液口P1,在后端缸孔后方设有安装孔,用于安装密封座1.6,在前端缸孔前方有制动主缸安装孔,连接制动主缸总成;
助力活塞总成,设置在上述两段缸孔内,与主缸壳体1.5内腔精密配合形成高压腔,通过密封座1.6限位,所述助力活塞总成一端与制动主缸总成抵接,另一端从主缸壳体1.5伸出并与制动踏板连接,与主缸壳体1.5、制动主缸总成围设构成常压腔e8;
所述助力活塞总成包括助力活塞1.12,所述助力活塞1.12、密封座1.6和主缸壳体1.15围设构成助力腔c6,所述助力活塞1.12内部分为前腔和后腔,所述后腔设置有与助力活塞1.12精密配合的滑杆1.17及套设在滑杆1.17前端的第一回位弹簧1.18,所述助力活塞1.12与滑杆1.17精密配合形成有机械滑阀密封组件,通过相对位移控制高压腔与常压腔的通断;
所述第一回位弹簧1.18设于助力活塞1.13的内端面与滑杆1.17端面之间,所述助力活塞前腔端面处设置有沉孔;
所述助力活塞总成还包括预充机构,所述预充机构包括设置于助力活塞1.12后腔的预充活塞1.24、比例杆1.22及用于连通沉孔和助力腔c6的预充过油通道H4,所述预充活塞1.24、助力活塞1.12和主缸壳体围设构成预充腔d7,所述预充过油通道H4内贯穿有中心阀顶杆1.13,所述预充过油通道H4与机械滑阀密封组件之间设有过油孔,两者的相互配合实现助力腔c6、预充腔d7和高压腔、常压腔e8的通断;
所述预充活塞1.24前端与制动主缸总成抵接,所述沉孔内设置有第二回位弹簧1.14,所述第二回位弹簧1.14一端与中心阀顶杆1.13抵接,另一端通过弹簧限位片1.20限位,所述中心阀顶杆1.13和沉孔的端面之间形成有过油间隙L2,实现助力腔c6和预充腔d7的连通,所述比例杆1.22的一端卡设于助力活塞1.12的后腔内,与滑杆1.17存在反馈间隙L7,另一端伸入预充活塞1.24的内腔。
相对于传统的不具备预充功能的助力活塞总成,本发明的带预充功能的液压助力器总成装置,在助力活塞总成结构上增加预充机构实现预充功能,解决了传统液压助力器总成先克服自身空行程,再克服主缸空行程造成的总空行程偏大的问题,有效的减少了空行程,改善了制动脚感;增加了液压助力器总成的助力行程,解决了因为制动主缸长行程需求,导致助力轴向空间偏大的问题,使得液压助力器总成装置结构更加紧凑,能匹配不同行程需求的制动主缸;基本制动特性不受改变,可完全替代真空助力器,可用于全系列的汽车制动助力器。
其中,为了保证助力活塞1.12、预充活塞1.24、密封座1.16、比例杆1.22及主缸壳体1.5抵接处的密封性,在助力活塞1.12的外径与密封座1.16、主缸壳体1.5的抵接处分别设有密封件1.8(1.9、1.15),助力活塞1.12的内径与预充活塞1.24的抵接处设有密封件1.16,助力活塞1.12与比例杆1.22的抵接处设有密封件1.19,所述各密封件与相应的部件共同围设成不同的腔。
其中,所述助力活塞1.12前腔的前部内侧壁上设置有限位槽,所述限位槽内设置有用于限定预充活塞1.24轴向运动的第一挡圈1.23,防止预充活塞1.24无限制向前运动,装置失控,所述第一挡圈1.23和预充活塞1.24的端面之间具有预顶行程L1,此预顶行程L1作为预充活塞预充行程的调整尺寸,预充活塞预充停止后,中心阀顶杆1.13在第二回位弹簧件1.14抗力的作用下,反向运动,将预充腔d7关闭,形成密封空间,确保后续建压稳定曲线稳定。
增加预充机构的液压助力器,仅需在液压助力器克服自身临界空行程,即可通过预充活塞1.24向前运动预顶行程L1,优先实现主缸空行程的消除,实现液压助力器自身空行程和制动主缸的空行程同步消除,从根本上解决传统液压助力器总成总空行程较大的问题,进而改善踏板感觉。
其中,所述比例杆1.22外侧套设有用于使比例杆1.22回位的第三回位弹簧1.21,第三回位弹簧1.21的抗力大小可根据需求调整,比例杆1.22后端面与滑杆1.17前端面之间的反馈间隙L7也可通过滑杆1.17调整,所述的第三回位弹簧1.21的抗力和反馈间隙L7的大小共同决定跳跃值变化。
其中,所述预充活塞直径与比例杆前端的直径作为助力比的调整尺寸。
其中,所述滑杆1.17后端面抵接有操纵杆1.3,所述操纵杆1.3连接有叉头1.2,所述叉头1.2与制动踏板1.1连接。
其中,所述助力活塞上设有与常压腔e8连通的卸压压通道H3,所述卸压通道H3与助力活塞的轴向成一定角度,通过与机械滑阀密封组件的配合,实现常压腔e8和助力腔c6、预充腔d7的通断。
其中,所述高压腔包括由主缸壳体1.5和助力活塞1.12围设构成高压腔a4及1.12助力活塞和1.17滑杆围设构成高压腔b5,所述高压腔a4和高压腔b5相通,所述机械滑阀密封组件包括第一密封段M1、第二密封段M3和阀口M2,所述第一密封段M1为液压助力腔自身空行程,在非工作状态时,所述第一密封段M1和阀口M2位于高压腔b5的前方,所述第二密封段M3位于高压腔b5的后方,高压腔a4通过第一密封段M1和第二密封段M3与助力腔c6、常压腔e8隔离,所述助力腔c6和预充腔d7通过阀口M2和常压腔e8相通。
其中,所述主缸壳体1.5后端缸孔的后方设置有用于限制密封座1.6向后滑移的第二挡圈1.7。
其中,所述制动主缸总成包括主缸体2.4及与设置于主缸体内部的第一活塞2.1、第二活塞2.6,所述主缸体2.4与主缸壳体1.5连接,所述第一活塞2.1与预充活塞1.24抵接,所述第一活塞2.1与第二活塞2.6之间设置有第一弹簧2.5,所述第二活塞2.6和主缸壳体内腔前端设置有第二弹簧2.7,所述第一活塞2.1、第二活塞2.6与主缸体2.4内壁连接处分别设置主皮碗2.3和副皮碗2.2,所述第一活塞2.1和第二活塞2.6上分别设置有与主皮碗2.3连通的补液孔H2,在工作状态下,可通过主皮碗2.3封住补液孔H2,进而消除自动主缸总成的第一腔空行程K2和第二腔空行程K3。
本发明的带预充功能的液压助力器总成装置的工作原理:
如图1和图2所示,在非工作状态时,主缸壳体1.5和助力活塞总成形成的高压腔a4和高压腔b5为高压区域,通过滑杆1.17和助力活塞1.12后腔的精密配合形成的第一密封段M1(该段长度为K1,为液压助力器自身空行程)、第二密封段M3、密封件1.9、及密封件1.15实现和助力腔c6及常压腔e8的隔离;未工作时助力活塞斜面M4因受到高压腔a4的液压力作用,导致助力活塞总成紧靠在密封座1.6上,密封座1.6靠第二挡圈1.7限位。而助力腔c6及预充腔d7通过开启的阀口M2和常压腔e8相通;操纵杆1.3、滑杆1.17等部件由于第一回位弹簧1.18的抗力作用均处于原始位置不产生助力;比例杆1.22在第三回位弹簧1.21抗力的作用下处于原始位置,比例杆1.22后端面和滑杆1.17的前端面之间存在反馈间隙L7。
如图3所示,工作时,驾驶员踩下制动踏板,踏板力F与位移传递到叉头1.2,通过操纵杆1.3、滑杆1.17克服第一回位弹簧1.18的始动抗力,消除液压助力总成自身的空行程K1,此时打开第一密封段M1(刚刚开启),使得高压腔a4、高压腔b5和助力腔c6、预充腔d7相通,同时关闭阀口M2使得高压腔a4和常压腔e8隔离,保证高压不泄漏到常压腔e8;通过开启的第一密封段M1,动力源1.11的高压通过开启的第一密封段M1按箭头方向分别向助力腔c6和预充腔d7增压;预充腔d7的液压克服密封件1.16摩擦阻力和第二弹簧2.7的抗力由静止开始运动,推动制动主缸活塞轴向运动;对于助力活塞1.12因自身密封件1.9和密封件1.15的摩擦阻力、高压腔a4液压作用在主活塞斜面M4的反作用力及制动主缸的第一弹簧2.7抗力的存在,助力腔c6内的液压力未达到促使助力活塞总成由静止到运动的阀值,保证了预充活塞1.24先于助力活塞1.12运动,保证预充功能的实现。
当预充活塞1.24运动到L4时,主皮碗2.3的唇口封住活塞的两处补液孔H2,消除制动主缸的第一腔空行程K2和第二腔空行程K3。这样解决了传统的液压助力器在制动过程中,须先克服液压助力器自身空行程K1后,由高压推动助力活塞总成运动再克服制动主缸活塞抗力,进而消除制动主缸的空行程K2和K3,才能实现建压门阀的建立,通过预先机构极大的减少了液压助力器总成的空行程,改善了建压效率。
增加上述预充结构的液压助力器,仅需在液压助力器克服自身临界空行程K1,即可通过预充活塞1.24优先实现主缸空行程的消除,实现液压助力器自身空行程和制动主缸的空行程同步消除,从根本上解决传统液压助力器总成总空行程较大的问题,进而改善踏板感觉。
如图4所示,消除制动主缸的空行程K2和K3后,随着踏板力F增大,第一密封段M1的开度增大到L5,高压迅速补充到预充腔d7,预充活塞1.24继续推动第一活塞2.1和第二活塞2.6建压,当预充活塞1.24端面M5运动到挡圈1.23时,预充活塞1.24预顶停止,第一挡圈1.23起到限位作用,同时预充活塞1.24达到设计的预充行程L1。
预充活塞1.24到设计的预充行程L1的同时,助力腔e内作用在助力活塞总成有效面积上的液压力达到克服阻碍运动的抗力的阀值,助力腔c6的液压迅速推动助力活塞总成向前运动继续推动制动主缸活塞建压。
当助力活塞总成运动距离达到L6时,中心阀顶杆1.13在第二回位弹簧件1.14的抗力作用下和助力活塞1.12反向运动,消除过油间隙L2,预充腔d7形成密闭空间,使得助力活塞1.12运动的同时,预充活塞1.24不被制动主缸的反作用力顶回,确保制动主缸输出压力稳定;随着输入力和位移的增加,制动主缸后续建压所需行程由助力活塞总成自身的助力行程L3保证。通过增加预充活塞1.24的实现预充功能,解决了因空间紧凑要求而导致的液压助力器全行程不足的问题,使得液压助力器总成的全行程由助力活塞1.12提供的助力行程L3和预充活塞1.24的行程L1组成,可满足不同行程需求的制动主缸匹配。
如图5所示,随着制动主缸的反馈力增加,预充腔d7内液压力逐渐增大,使得预充腔d7内的液压的反馈力作用在比例杆1.22截面上,推动比例杆1.22克服第三回位弹簧1.21朝后端运动向后顶,消除掉比例杆1.22和滑杆1.17的反馈间隙L7,反馈力通过滑杆1.17再传递到操纵杆1.3上,当输入力保持不动,作用在比例杆1.22上的液压反馈力会把滑杆1.17往后顶回,阀口M2关闭,但第二密封段M3也没有打开,达到平衡状态。
当作用在制动踏板上的力F解除,滑杆1.17在第一回位弹簧1.18的作用下,会返回原位,同时第一密封段M1会先关闭,使得高压腔a4和助力腔c6隔离;随后阀口M2打开,助力腔c6的液压通过阀口M2及泄压通道H3进入常压腔e8,并通过回油孔H1回到储液罐3.1,以达到解除制动,同时高压腔a4的液压反馈力会作用在助力活塞1.15的斜面M4上迅速推动助力活塞总成回到原位。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。因此,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。