CN112303155A - 一种带有密封膜片的弹簧制动气室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有密封膜片的弹簧制动气室，包括第一制动室、第二制动室、隔板、充气管、保压管，第一制动室和第二制动室紧靠设置并通过隔板隔开，第一制动室包括第一壳体和沿第一壳体内壁滑动的活塞板，活塞板将第一壳体隔离为第一舱室和第二舱室，第二舱室靠近隔板，第二制动室包括第二壳体和隔膜，隔膜外缘与第二壳体内壁固定并将第二壳体隔离为第三舱室和第四舱室，第三舱室靠近隔板，其特征在于：弹簧制动气室还包括切换平衡组件，切换平衡组件连接第二舱室和第三舱室，充气管从第二壳体的侧壁连接至第三舱室，保压管从第一壳体侧壁连接至第二舱室，切换平衡组件带有泄压结构，当第二舱室压力卸除时，连通第二舱室和第三舱室。

Description

一种带有密封膜片的弹簧制动气室

技术领域

本发明涉及汽车制动装置技术领域，具体为一种带有密封膜片的弹簧制动气室。

背景技术

弹簧制动气室是汽车制动系统的一部分。它一般安装在汽车的驱动桥上，为车轮提供制动力矩，而现有的弹簧制动气室一般都是双气路独立控制，行车制动时使用充气气路，往其中一个舱室内充入气压顶动制动推杆，另一个舱室则是失气制动，在停车和故障时，舱室内充入的气体卸除，弹簧推挤完成制动，两个制动独立进行，有时会误操作造成非预期的制动力叠加，影响行车安全和制动盘使用寿命，而特殊场合紧急情况下，充气舱室内随着气压的上升，制动力提升较慢，无法满足使用，所以，需要一种能够切换状态使用的弹簧制动气室来充分满足不同使用工况下的制动力曲线需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有密封膜片的弹簧制动气室，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种带有密封膜片的弹簧制动气室，包括第一制动室、第二制动室、隔板、充气管、保压管，第一制动室和第二制动室紧靠设置并通过隔板隔开，第一制动室包括第一壳体和沿第一壳体内壁滑动的活塞板，活塞板将第一壳体隔离为第一舱室和第二舱室，第二舱室靠近隔板，第二舱室内设置压缩状态的泄压制动弹簧，泄压制动弹簧一端抵住活塞板、一端抵住第一壳体内壁，第二制动室包括第二壳体和隔膜，隔膜外缘与第二壳体内壁固定并将第二壳体隔离为第三舱室和第四舱室，第三舱室靠近隔板，其特征在于：弹簧制动气室还包括切换平衡组件，切换平衡组件连接第二舱室和第三舱室，充气管从第二壳体的侧壁连接至第三舱室，保压管从第一壳体侧壁连接至第二舱室，切换平衡组件带有泄压结构，当第二舱室压力卸除时，连通第二舱室和第三舱室。

第一制动室内还有活塞轴和泄压制动弹簧，活塞轴随活塞板一同移动，泄压制动弹簧在第一舱室内分别抵住活塞板和第一壳体，保压管往第二舱室内持续注入气体才可挤压活塞板使其持续压缩泄压制动弹簧，保压管不再接入高压气源而泄走压力气体时，泄压制动弹簧复位从而推动活塞轴移动使其穿过隔板而将隔膜往外顶，隔膜另一面设置制动推杆，往外顶则就是对外提供制动力，另一种情况就是从充气管主动得注入高压气体而主动推挤隔膜，也是达到制动目的，在大多的场合下，这两个制动力不需要同时存在，本申请通过切换平衡组件完成，这一组件的效果在于，当第二舱室处于泄压状态而气压降为大气压时，将充入第三舱室的气压可以由切换平衡组件进入第二舱室，并通过保压管卸除出去。

进一步的，切换平衡组件带有保压叠加结构，当第二舱室压力卸除至特定压力时，连通第一舱室和第三舱室，隔绝第二舱室和第三舱室，该特定压力低于推动活塞板而让泄压制动弹簧产生挤压位移的压力。

进一步的，切换平衡组件为三通切换，切换平衡组件包括进气管、泄气管、叠加管和三通切换阀，三通切换阀包括阀体，阀体内设置三通气路，三通气路的总路端通过进气管与第三舱室连接，三通气路的两路支管中的一路通过泄气管与第二舱室连接，三通气路的另一支路通过叠加管与第一舱室连接，三通气路根据与第二舱室连接处的气压条件控制三通气路中进气管和叠加管的连通状态。如前文，当三通气路与第二舱室连接处的气压为P/时，三通气路中进气管至叠加管的支路连通。

进一步的，三通切换阀还包括压板、阀板、通断组件，阀体上设置识压腔、滑槽和通孔，识压腔位于三通气路的末端并与进气管相连，阀板设置在识压腔底部作为单向遮挡部件阻隔三通气路和识压腔顶部，压板安装在识压腔顶部并通过弹簧顶住阀板，滑槽设置在进气管至叠加管的三通气路上，滑槽底端通过通孔连接至识压腔，通断组件安装在滑槽内，通断组件包括螺塞和滑块，滑块沿滑槽以垂直于三通气路的方向滑动，滑块一端被螺塞通过弹簧抵紧、一端朝向通孔接受识压腔内的气压，滑块上设置过流孔，过流孔与滑块所在位置的三通气路平行。

进一步的，滑块朝向通孔的一侧端面设置由表面延伸而出的挤压球，滑槽底部侧面设置沿深度方向布置的两组弹性凸起，挤压球位于两组弹性凸起之间时，过流孔与三通气路对齐，挤压球位于两组弹性凸起两侧时，过流孔与三通气路不对齐。

进一步的，第一舱室对外设置带泄气通断阀的排气管。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过三通切换阀切换制动力的调配状态，分为行车制动、停车制动和紧急制动，其中行车制动力较小，停车制动时第二舱室内充入的压力被卸除，防止制动力叠加，而紧急制动时，又需要有较大的制动力，此时为引入第三舱室内的气压至第一舱室内叠加利用活塞板的一面取用压强，完成制动力的快速上升。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的爆炸结构示意图；

图3是本发明三通切换阀的结构示意图；

图4是本发明三通切换阀的爆炸结构示意图；

图5是本发明三通切换阀内滑块的三个位置示意图；

图6是本发明行车制动时各腔室压力分布与制动力分析图；

图7是本发明紧急制动时各腔室压力分布与制动力分析图；

图8是本发明停车制动时各腔室压力分布与制动力分析图；

图9是本发明制动力随第三舱室充气压力的变化示意图。

图中：1-第一制动室、101-第一舱室、102-第二舱室、11-第一壳体、12-活塞板、13-泄压制动弹簧、14-活塞轴、2-第二制动室、201-第三舱室、21-第二壳体、22-隔膜、23-复位弹簧、24-制动推杆、3-隔板、41-充气管、42-保压管、5-切换平衡组件、51-进气管、52-泄气管、53-叠加管、54-三通切换阀、541-阀体、5411-三通气路、5412-识压腔、5413-滑槽、54131-弹性凸起、5414-通孔、542-压板 、543-阀板、544-通断组件、5441-螺塞、5442-滑块、54421-过流孔、54422-挤压球。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本发明提供技术方案：

一种带有密封膜片的弹簧制动气室，包括第一制动室1、第二制动室2、隔板3、充气管41、保压管42，第一制动室1和第二制动室2紧靠设置并通过隔板3隔开，第一制动室1包括第一壳体11和沿第一壳体11内壁滑动的活塞板12，活塞板12将第一壳体11隔离为第一舱室101和第二舱室102，第二舱室102靠近隔板3，第二舱室102内设置压缩状态的泄压制动弹簧13，泄压制动弹簧13一端抵住活塞板12、一端抵住第一壳体11内壁，第二制动室2包括第二壳体21和隔膜22，隔膜22外缘与第二壳体21内壁固定并将第二壳体21隔离为第三舱室201和第四舱室，第三舱室201靠近隔板3，其特征在于：弹簧制动气室还包括切换平衡组件5，切换平衡组件5连接第二舱室102和第三舱室201，充气管41从第二壳体21的侧壁连接至第三舱室201，保压管42从第一壳体11侧壁连接至第二舱室102，切换平衡组件5带有泄压结构，当第二舱室102压力卸除时，连通第二舱室102和第三舱室201。

第一制动室1内还有活塞轴14和泄压制动弹簧13，活塞轴14随活塞板12一同移动，泄压制动弹簧13在第一舱室101内分别抵住活塞板12和第一壳体11，保压管42往第二舱室102内持续注入气体才可挤压活塞板12使其持续压缩泄压制动弹簧13，保压管42不再接入高压气源而泄走压力气体时，泄压制动弹簧13复位从而推动活塞轴14移动使其穿过隔板3而将隔膜22往外顶，隔膜22另一面设置制动推杆24，往外顶则就是对外提供制动力，另一种情况就是从充气管41主动得注入高压气体而主动推挤隔膜22，也是达到制动目的，在大多的场合下，这两个制动力不需要同时存在，本申请通过切换平衡组件5完成，这一组件的效果在于，当第二舱室102处于泄压状态而气压降为大气压时，将充入第三舱室201的气压可以由切换平衡组件5进入第二舱室102，并通过保压管42卸除出去。

切换平衡组件5带有保压叠加结构，当第二舱室102压力卸除至特定压力时，连通第一舱室101和第三舱室201，隔绝第二舱室102和第三舱室201，该特定压力低于推动活塞板12而让泄压制动弹簧13产生挤压位移的压力。

如图1、6、7所示，当泄压制动启动时，第二舱室102至少应当将压力卸除至活塞板12完全到达靠近隔板3的位置将制动推杆24完全推出，此时，泄压制动弹簧上剩余的制动力是该位置处的弹力减去第二舱室102内的压力所抵消的部分的力，设第二舱室102和第一舱室101内气压全为大气压时，泄压制动弹簧13所提供的弹簧制动力为T1，则当第一舱室101不带压而第二舱室102带压P0/2时，提供的制动力为T1-S1*P0/2，S1为活塞板12面积，在后续数值分析时，记让活塞板12完全挤压泄压制动弹簧13的压力为P0，也就是图5状态，设进入第三舱室201的气压为Px，则第二舱室102压力不卸除时，制动力约等于Px乘以S1减去复位弹簧23的力，复位弹簧23只是需要在压力全部复位后，将制动推杆24重新推动到收起位置，所以，其弹性系数不需要很大，很小即可，所以可以忽略，参见图9的制动力与充气压力曲线，制动力随着充气压力Px线性变化，这一制动力也是一般的车子行驶过程的制动力，随着刹车脚踏板的踩下，Px逐渐升高而制动力F1逐渐变大，当发生切换时，如果是不需要较大制动力的停车制动，则可以直接卸除第二舱室102的压力，此时，第三舱室201也被卸除压力，从而只保留了一个恒定的T1制动力，而当紧急情况下，需要提高制动力时，单纯得依靠Px的提高，制动力提升较慢，此时，引入第一舱室101作为另一个制动舱室，这一舱室进入的带压气体也推挤活塞板12使其提供叠加的制动力，假设活塞板12面积与隔膜22的面积近似相等，则等量的充气压力Px的提高，能提供双倍的制动力提高，如图9所示，横坐标为通入第三腔室201的气体压力大小Px，纵坐标为制动推杆对外给出的制动力F，包括第三腔室气压体现的制动力F1、泄压制动弹簧13推挤活塞板12的弹力、还有第一腔室101内注入气压后对活塞板的力F3；

当然，这一制动力的叠加是带条件的，因为需要第二舱室102的压力降到P0/2或以下后续均以P0/2为中间特定压力值，制动推杆24上叠加三个制动力：T1-S1*P0/2、两个Px乘以S1，第二舱室102在P0/2恒压，随着Px的升高，制动力快速上升提供很大制动力。具体的是停车恒力制动还是紧急的快速提升制动力的制动，看切换点位置处的选择，如何选择是通过保压管42的进气控制完成的，保压管42上设置泄压支管，设定其泄压压力为P0/2并打开泄压支管，则第二舱室102内压力被降低至P0/2。

切换平衡组件5为三通切换，切换平衡组件5包括进气管51、泄气管52、叠加管53和三通切换阀54，三通切换阀54包括阀体541，阀体541内设置三通气路5411，三通气路5411的总路端通过进气管51与第三舱室201连接，三通气路5411的两路支管中的一路通过泄气管52与第二舱室102连接，三通气路5411的另一支路通过叠加管53与第一舱室101连接，三通气路5411根据与第二舱室102连接处的气压条件控制三通气路5411中进气管51和叠加管53的连通状态。如前文，当三通气路5411与第二舱室102连接处的气压为P0/2时，三通气路5411中进气管51至叠加管53的支路连通。

三通切换阀54还包括压板542、阀板543、通断组件544，阀体541上设置识压腔5412、滑槽5413和通孔5414，识压腔5412位于三通气路5411的末端并与进气管51相连，，阀板543设置在识压腔5412底部作为单向遮挡部件阻隔三通气路5411和识压腔5412顶部，压板542安装在识压腔5412顶部并通过弹簧顶住阀板543，滑槽5413设置在进气管51至叠加管53的三通气路5411上，滑槽5413底端通过通孔5414连接至识压腔5412，通断组件544安装在滑槽5413内，通断组件544包括螺塞5441和滑块5442，滑块5442沿滑槽5413以垂直于三通气路5411的方向滑动，滑块5442一端被螺塞5441通过弹簧抵紧、一端朝向通孔5414接受识压腔5412内的气压，滑块5442上设置过流孔54421，过流孔54421与滑块5442所在位置的三通气路5411平行。识压腔5412内气压就是第二舱室102内的气压，当压力卸除至0时，从进气管51过来的第三舱室201的气体压力只要高于一定程度，就能轻易顶开阀板543从而经由泄气管52泄放至第二舱室102内然后卸除，从而无法在第三舱室201内累积压力而发生叠加作用，当第二舱室102选择保压P0/2时，第三舱室201气压不能轻易顶开阀板543，通过通孔5414到达滑块5442的气压会正好将滑块5442顶至过流孔54421与三通气路5411对齐的位置，从而连通第一舱室101和第三舱室201，充气压力获得两倍的制动力，即图9中的上升更快的一段曲线，第三舱室201的气压能否顶开阀板543取决于阀板543两侧的面积比，如图3、4所示，两侧压力受力面积分别为S2和S3，则只要Px小于（S3*P0/2 +T2）/S2，阀板543就无法被顶开，T2为阀板543被弹簧的顶紧力，（S3*P0/2 +T2）/S2作为叠加制动力工况时，第三舱室201所能达到的最大压力。

滑块5442朝向通孔5414的一侧端面设置由表面延伸而出的挤压球54422，滑槽5413底部侧面设置沿深度方向布置的两组弹性凸起54131，挤压球54422位于两组弹性凸起54131之间时，过流孔54421与三通气路5411对齐，挤压球54422位于两组弹性凸起54131两侧时，过流孔54421与三通气路5411不对齐。两组弹性凸起54131和挤压球54422构成位置阶跃变化结构，如图5所示，当识压腔5412内气压为P0/2附近时，挤压球54422位于两组弹性凸起54131中间位置，即图5的情况a，而当识压腔5412气压降至0时，则滑块5442下落至滑槽5413底部，即图5的情况b，而识压腔5412气压等于保压初压P0时，则是推挤滑块5442使得挤压球54422到达两组弹性凸起54131远离通孔5414的一侧，即图5的情况c，弹性凸起54131的存在使得滑块5442不会根据识压腔5412的压力变化而连续变化，只能在发生较大压力变化时也相应的跳跃性位移，让过流孔54421与三通气路5411的连通只有完全对齐和完全断开两种。

第一舱室101对外设置带泄气通断阀的排气管。第二舱室102和第三舱室201能分别通过保压管42和充气管41卸除气压，而第一舱室101则在滑块5442断开三通气路5411时无法排出气体，影响后续第二舱室102内充入气体至P0压力复位活塞板12，所以，通过排气管在整个弹簧制动气室不再需要提供制动力时排出多余气压。

本发明的主要工作原理是：正常行驶的车辆需要行车制动时，通过充气管41注入Px压力气体，制动力随Px增大而增大，根据需要切换停车制动和紧急制动，保压管42完全卸除压力后，泄压制动弹簧13推动活塞板12移动并在末尾位置提供恒定制动力T1，而紧急制动条件下，切换保压管42使其保留第二舱室102内一定压力，该压力在识压腔5412内传递到滑块5442位置并让其正好滑动到过流孔54421与三通气路5411对齐的位置，连通第一舱室101和第三舱室201，充气管41充入的气压可以以两倍的放大系数转变为制动力，而且叠加有部分的泄压制动弹簧13的弹性力，在紧急制动场合下提供快速的制动。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带有密封膜片的弹簧制动气室，包括第一制动室（1）、第二制动室（2）、隔板（3）、充气管（41）、保压管（42），所述第一制动室（1）和第二制动室（2）紧靠设置并通过隔板（3）隔开，第一制动室（1）包括第一壳体（11）和沿第一壳体（11）内壁滑动的活塞板（12），活塞板（12）将第一壳体（11）隔离为第一舱室（101）和第二舱室（102），第二舱室（102）靠近隔板（3），所述第二舱室（102）内设置压缩状态的泄压制动弹簧（13），泄压制动弹簧（13）一端抵住活塞板（12）、一端抵住第一壳体（11）内壁，所述第二制动室（2）包括第二壳体（21）和隔膜（22），所述隔膜（22）外缘与第二壳体（21）内壁固定并将第二壳体（21）隔离为第三舱室（201）和第四舱室，第三舱室（201）靠近隔板（3），其特征在于：所述弹簧制动气室还包括切换平衡组件（5），所述切换平衡组件（5）连接第二舱室（102）和第三舱室（201），所述充气管（41）从第二壳体（2111）的侧壁连接至第三舱室（201），所述保压管（42）从第一壳体（11）侧壁连接至第二舱室（102），所述切换平衡组件（5）带有泄压结构，当第二舱室（102）压力卸除时，连通第二舱室（102）和第三舱室（201）。

2.根据权利要求1所述的一种带有密封膜片的弹簧制动气室，其特征在于：所述切换平衡组件（5）带有保压叠加结构，当第二舱室（102）压力卸除至特定压力时，连通第一舱室（101）和第三舱室（201），隔绝第二舱室（102）和第三舱室（201），该特定压力低于推动活塞板（12）而让泄压制动弹簧（13）产生挤压位移的压力。

3.根据权利要求2所述的一种带有密封膜片的弹簧制动气室，其特征在于：所述切换平衡组件（5）为三通切换，切换平衡组件（5）包括进气管（51）、泄气管（52）、叠加管（53）和三通切换阀（54），所述三通切换阀（54）包括阀体（541），阀体（541）内设置三通气路（5411），三通气路（5411）的总路端通过进气管（51）与第三舱室（201）连接，三通气路（5411）的两路支管中的一路通过泄气管（52）与第二舱室（102）连接，三通气路（5411）的另一支路通过叠加管（53）与第一舱室（101）连接，三通气路（5411）根据与第二舱室（102）连接处的气压条件控制三通气路（5411）中进气管（51）和叠加管（53）的连通状态。

4.根据权利要求3所述的一种带有密封膜片的弹簧制动气室，其特征在于：所述三通切换阀（54）还包括压板（542）、阀板（543）、通断组件（544），所述阀体（541）上设置识压腔（5412）、滑槽（5413）和通孔（5414），所述识压腔（5412）位于三通气路（5411）的末端并与进气管（51）相连，所述阀板（543）设置在识压腔（5412）底部作为单向遮挡部件阻隔三通气路（5411）和识压腔（5412）顶部，所述压板（542）安装在识压腔（5412）顶部并通过弹簧顶住阀板（543），所述滑槽（5413）设置在进气管（51）至叠加管（53）的三通气路（5411）上，滑槽（5413）底端通过通孔（5414）连接至识压腔（5412），所述通断组件（544）安装在滑槽（5413）内，所述通断组件（544）包括螺塞（5441）和滑块（5442），所述滑块（5442）沿滑槽（5413）以垂直于三通气路（5411）的方向滑动，滑块（5442）一端被螺塞（5441）通过弹簧抵紧、一端朝向通孔（5414）接受识压腔（5412）内的气压，滑块（5442）上设置过流孔（54421），所述过流孔（54421）与滑块（5442）所在位置的三通气路（5411）平行。

5.根据权利要求4所述的一种带有密封膜片的弹簧制动气室，其特征在于：所述滑块（5442）朝向通孔（5414）的一侧端面设置由表面延伸而出的挤压球（54422），所述滑槽（5413）底部侧面设置沿深度方向布置的两组弹性凸起（54131），挤压球（54422）位于两组弹性凸起（54131）之间时，过流孔（54421）与三通气路（5411）对齐，挤压球（54422）位于两组弹性凸起（54131）两侧时，过流孔（54421）与三通气路（5411）不对齐。

6.根据权利要求2所述的一种带有密封膜片的弹簧制动气室，其特征在于：所述第一舱室（101）对外设置带泄气通断阀的排气管。

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