CN1156431A - 缩短行程的助力制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车的助力制动装置，该装置包括：一个主油缸(200)和一个气动助力器(100)，助力器(100)可通过操作杆(28)控制阀(26)的开启来进行操作，以便驱动主油缸的主液压活塞(34)。助力装置包括由一个被可移动的隔板(16)无泄漏地分隔成两腔膛(12、14)的壳体(10)，该隔板能驱动一个可相对壳体(10)移动的气动活塞(22)。主油缸的主液压活塞(34)包括一个空心移动缸筒(38)，一个二级液压活塞(40)在该空心移动缸筒(38)内无泄漏地滑动。移动隔板(16)紧固在该移动缸筒(38)上并以可滑动的方式安装在气动活塞(22)上，以便可从一个初始位置相对气动活塞(22)向前滑过一个轴向距离L至最终位置，在该初始位置时，隔板(16)向后顶在驱动活塞(22)上，在最终位置时，移动缸筒(38)与二级活塞(40)相接触。根据本发明，当主液压活塞(34)在腔(62、64)内的移动小于轴向距离(L)时，一个环形活塞(70)紧固在主液压活塞(34)上，当主液压活塞在腔膛(62、64)内的移动大于轴向距离(L)时，该环形活塞(70)可在主液压活塞(34)上滑动。

Description

缩短行程的助力制动装置

本发明涉及一种用于机动车制动的助力制动装置。

此种制动装置已面世很长时间，通常一方面包括一个充满制动流体并装有一个主液压活塞的主缸，该活塞用于接收由沿轴线方向作用的输入力和助力组成的驱动力；另一方面包括一个气动助力装置，该助力装置是通过在操作杆上施加输入力控制阀的开启来操作的，以便将驱动力作用到主液压活塞上，该助力装置包括由一个可移动的隔板无泄漏地分隔成两腔的壳体，隔板能被两腔之间的压力差所驱动，该压力差是由于阀的开启所产生的，并且该隔板能驱动一个可相对壳体移动并带有上述阀的气动活塞，输入力是通过反作用圆盘进行传递的，并且气动活塞压在该反作用盘上，以便至少提供一些助力。

这种形式的装置在现有技术中是公知的，例如在文献US-A-4,491,058中已有描述。

很长时间以来人们就寻求改进这些装置，以便使操作杆的总行程，以及可用于制动踏板的总行程，是兼顾两个互相矛盾的参数的结果，而获得本技术领域中公知的好的踏板感觉。

实事上，在最佳的制动过程中操作杆的行程必须正好足够使驾驶员控制机动车的减速，然而操作杆的总行程需要延伸一个较明显的初始行程，在初始行程中制动回路中的液压力达到一最小值，在该初始行程以外的任何压力增加将产生一个有效的制动作用。

为了解决这一问题，一个解决方案已被提出，如在文献FR-A-2,696,141中所提出的，它与本独立权利要求的前序部分相对应，根据这一解决方案，主油缸的主液压活塞本身包括一个与主油缸相通的空心可移动的缸筒，该缸筒接收至少一部分助力，有一个可接收至少部分输入力的二级液压活塞在缸筒的内部沿轴向无泄漏地滑过一个轴向距离L，一个可移动的隔板以可滑动的方式安装在气动活塞上，以便沿主油缸方向相对活塞从初始的相对位置滑过一个轴向距离L，在初始位置时隔板被压力差向后驱动与气动活塞相接，并且至少间接地向前推动移动缸筒。

该解决方案可以使得随操作杆的一个非常小的初始行程而获最小的制动压力，这个初始行程甚至难以被机动车驾驶员觉察到。

但是，这种解决方案确实牵涉到增加主油缸的主活塞的行程，相应地增加主油缸的轴向长度，其结果增加了制动装置的长度，其总体的尺寸大小妨碍它装在一些机动车的发动机室。

本发明的目的是提供一种在制动一开始，也就是说在制动踏板一个非常短的初始行程之后，就有好的制动效果的助力制动装置，而且装置的整体大小不大于如上述第一个文献所述的常规制动装置的大小。

为了这个目的，本发明提供一种上述所定义的助力制动装置，在该装置中当主液压活塞在腔膛内的移动小于轴向距离L时一个环形活塞紧固在主液压活塞上，当主液压活塞在腔膛内的移动大于轴向距离L时该环形活塞在主液压活塞上滑动。

这样，主液压活塞有一个随着它在腔膛内的位置而变化的横截面，在其行程的第一部分该横截面明显较大。这一增大了的横截面可以实现在活塞移动一个相应的轴向距离L后获得预期的最小制动压力。

本发明的其它目的、特征和优点将在下面结合附图所给出的对实施例非限定性的描述，清晰地体现出来。

图1是如上面第二个文献所述的已知的助力制动装置的部分剖面图。图2是根据本发明的助力制动装置部分剖面示意图，图示的装置在静止位置。图3与图2相似，只是一个放大了的视图，表示装置在第二位置。图4是与图3相似的视图，表示装置在第三位置。

图1表示一个助力制动装置的部分剖面图，该装置由一个用标号100表示的气压制动助力器和一个用标号200表示的主油缸组成。

助力器100设计成用常规方法固定在位于发动机室和驾驶室之间的隔仓内，由位于驾驶室的制动踏板来驱动。控制机动车液压制动回路的主油缸200被设计成固定到助力器100上。

通常，制动装置朝向主油缸200的那部分被定为”前”，朝向制动踏板的那部分被定为”后”。在附图中，前是左后是右。

助力器100包含一个壳体10，该壳体是绕轴线X-X’的壳体，并被一个可移动的隔板式结构16无泄漏地分隔成前腔12和后腔14，可移动的隔板式结构16包含一个滚动密封18和一个刚性的裙板20，两者都连到一个气动活塞22上，它们可以整体在壳体10内沿轴线X-X’移动。

更确切地说，可移动隔板16最好通过它的刚性裙板20的中心部分21来安装，以便它能相对气动活塞22自由地滑动。

前腔12通过一个单向阀24永久地连到一个部分真空的气源(未表示)上。后腔14的压力由阀26控制，此阀由位于轴线X-X’方向且连到制动踏板25(图2)上的操作杆28来操作。

支承在壳体10的前面上的弹簧30将活塞22推向右边它的静止位置，支承在活塞22上的弹簧32将刚性裙板20推向右边它的静止位置。

主油缸200包括一个组合式的主液压活塞34，主液压活塞34一方面包括一个移动的空心缸筒38，另一方面包括一个二级液压活塞40。

移动缸筒38的内部容积42与主油缸的内部容积36通过至少一个诸如44这样的节流孔相通，该节流孔位于移动缸筒38中并位于轴线方向。

除了位于主油缸200的内部容积36和移动缸筒38的内部容积之间的通孔44允许流体通过外，这个移动缸筒38在主油缸200内无泄漏地滑动，密封是借助于至少一个环形圈46来获得的。

二级液压活塞40借助于一个环形圈48在移动缸筒38内无泄漏地滑动。此外，移动缸筒38借助于一个连接件50紧紧地连到刚性裙板20上。

二级液压活塞40构成助力器的推杆52的轴向延伸部分，一方面能传递作用在操作杆28上的输入力，另一方面能传递由气动活塞22产生的一部分助力，这些力按照已知的方式通过一个反作用园盘54传递，支承在该圆盘54的一面的是气动活塞和由操作杆驱动的柱塞56，支承在该圆盘54的另一面的是紧紧靠着推杆52的支承面58。

给缸筒36装上一个限位止挡作为预防措施以限制二级液压活塞40相对空心可移动缸筒38自由滑动，因而就限制移动隔板16相对气动活塞22自由滑动。在刚性裙板20的中心部分21和气动活塞22上装上限位止挡也可获得同样的限位效果。

上述装置的操作描述如下：

当操作杆28如图1所示处于静止位置时，也就是说位于右边，阀26通常使助力器的两腔12和14相通。

随后，当后腔14与前腔12处于相同的局部真空时，活塞22和刚性裙板20分别被弹簧30和32推回右边，回到静止位置。

将操作杆28推向左边有如下效果，第一，移动阀26，从而使腔12和14互相隔离，第二，移动此阀，而使后腔14打开与大气压相通。

密封18感受到两腔12和14之间的压力差，该压力差产生一个推力作用在移动隔板20上，趋于使它们向前移动。由于在静止位置加在弹簧32上的预加载荷通常小于加在弹簧30上的预加载荷，所以移动隔板20自己移动，压缩弹簧32。

移动隔板20在移动时通过连接件50驱动主液压活塞38，于是引起主油缸200的内部容积36中的液压压力升高，通过液压流体借助于通孔44的流通，压力在移动缸筒38的内部容积42中急剧升高并建立起来。

移动隔板20继续移动直到碰上气动活塞22，或者直到空心缸筒38碰上二级液压活塞40。在这一操作阶段获得的压力对应于初始制动所需的最小压力。这个最小压力只需操作杆一个非常小的行程就可获得。

在这一时刻，在裙板20和活塞22之间不再有任何相对运动，当气动活塞22自己移动时，也就是说如果机动车驾驶员给制动踏板增加力，它们会一起移动。

内部容积42的压力在二级液压活塞40上附加地产生一个趋于将二级活塞40推回向操作杆28的力，就是说推向图1的右边。这个在二级液压活塞上的力构成一个取决于助力的反作用力，它通过反作用圆盘54传递的力相对抗，利用复合作用以输入力来控制助力，该复合作用既包含有液压的又有机械的。

因此这种装置可以使主油缸中获得一个相对较高的压力，这是由于裙板20和主油缸的主液压活塞34走过的行程大于操作杆28的行程，活塞34这样的行程有些是驾驶员难以觉察到的。结果，主油缸的长度必须使主液压活塞34包含一个(活塞34)相对操作杆28的附加行程，该附加行程是为获得有效的制动效果和压力所必须补偿的。

本发明的目的就是要避免这一缺陷，并且使制动装置按照以上所述进行操作，进而在没有明显地增加主油缸总长的情况下使得主液压活塞34包含一个为获得最小制动压力所需的附加行程。

如图2到4所示，供空心缸筒38滑动的腔膛是阶梯形的，并且包括一个位于直径较小的前部62和直径较大的后部64之间的径向轴肩60。

空心可移动缸筒38本身是阶梯形的，并且包括一个位于其前部38a和其后部38b之间的径向轴肩66，该前部和后部分别与腔膛的前部62和后部64相配合。

一个环形的密封圈65位于腔膛的前部62中，并且如下所述，在缸筒38完成预定行程之后与缸筒的前部38a相配合。

一个环形的活塞70借助于两个密封圈72、73能够无泄漏地在缸筒38a上滑动，并借助于一个密封圈74能够无泄漏地在腔膛64内滑动。环形活塞70、腔64、轴肩66和缸筒38a确定一个容积可变的环形腔76，它通过至少一个径向通路78能与移动缸筒38的内部容积42连通。

缸筒38包括一个标定的单向阀80，该阀位于一个与后腔76连通的孔82(图3和图4)和一个在缸筒38的后部38b的外表面上的径向孔84之间，并位于环形圈46之后。

最后，为了驱使环形活塞70永远向前，一个压簧86位于腔76内并位于缸筒38的轴肩66和环形活塞70之间。例如，为了确定环形活塞70相对缸筒38的静止位置，由轴肩构成的限位止挡88形成在缸筒38的前部38a。为了限制二级液压活塞40相对缸筒38往回移动，在缸筒38内部有一个类似的限位止挡90。

如图2所示，在静止位置，限位止挡88保持环形活塞70相距腔内轴肩60一个轴向距离L，限位止挡90位于二级液压活塞40之后同样一个轴向距离L。另外，环形密封圈65位于缸筒38前，距缸筒38的前部38a的前端有一个轴向距离L。

在静止时，如图2所示，除环形活塞70向前支承在限位止挡88外，所有的移动部件都占据它们的后部位置。主油缸的内部容积36、移动缸筒38的内部容积42、位于环形活塞70和环形腔76的轴肩60之间的容积91互相连通并通过一个膨胀节流孔92与一个低压油箱(未示出)连通。

如前所见，驱动制动踏板25引起操作杆28和柱塞56向左移动。阀26首先将腔12和14互相隔离，其次，然后打开后腔14与大气压相通。

两腔12和14的压差作用在移动隔板20上产生一个推力，趋使其向前移动，气动活塞22在弹簧32的预加载荷作用下保持在它的后部位置。

移动隔板20在移动过程中通过连接件50驱动主液压活塞38。环形圈46刚一越过膨胀节流孔92，在主油缸的内部容积36和缸筒38的内部容积42中的液压力以及在容积91和环形腔76中的压力便开始升高。

由于单向阀80被标定(校准)为在这个操作阶段不开启，故环形活塞70随缸筒38在弹簧86的作用下移动，所以被缸筒38/活塞70这对移动装置扫过的容积由腔64的横截面减去在该操作阶段保持静止状态的二级液压活塞40的横截面来确定。

随着液压压力升高，这个移动继续越过整个轴向距离L直到环形活塞70与轴肩60接触，缸筒38内的限位止挡90几乎同时与二级液压活塞40相接触，该接触取决于制造公差，正如缸筒38的前部38a的前端与环形密封圈65相配合一样。

之后主油缸中的各元件所处的位置如图3所示。由于容积91由密封圈73、74和65包围，因此它便与主油缸的其余部分隔离。而且，单向阀80被标定为在操作的这个时刻所达到的压力下开启。

此时，在缸筒38和二级活塞40之间不再有任何相对移动，或者在裙板20和活塞22之间不再有任何相对移动，因为当气动活塞22自己移动时，就是说如果机动车驾驶员在制动踏板上增加力时，它们便一起移动。

在这种情况下，在缸筒38刚走过增加了密环圈72和65的轴向长度的轴向距离L后，缸筒38和二级活塞40便一起移动，所以径向孔78越过环形密封圈72，而仍保留在密封圈73后面，这样便一方面截断了环形腔76和空心缸筒38的内部容积42之间的连通，另一方面截断了环形腔76与主油缸的内部容积36的连通。这时阀80被打开，容许环形腔76内的液体通过径向孔84和与低压油箱相通的膨胀节流孔92或补偿节流孔94返回油箱，而弹簧86被逐渐压缩。

这样，容积36和42中的压力继续升高，由缸筒38/二级活塞40这对移动装置所扫过的容积被在环形活塞70内滑动的缸筒38的前部38a的横截面所确定，在这种操作阶段保持不变。可有利地采取措施使得这一横截面等于直径较小的腔部62的横截面，这种措施使得使用一个如图2所示的串列主油缸成为可能。

如上所见，借助于一复合作用，作用在二级液压活塞40上的压力产生一个反作用力，该反作用力依赖于助力并使助力由输入力来控制，所说的复合作用是指既有液压的又有机械的。

主油缸中的各元件现位于图4所表示的位置。主油缸200和助力器100的操作与通常的助力制动装置相同。

当机动车驾驶员为了终止制动作用而松开制动踏板时，所有的移动件都返回到后部位置。具体说，单向阀80重新关闭以便使环形腔76的容积不能增加，因此环形活塞70随缸筒38向后移动直到环形圈46露出膨胀节流孔92。

这时，缸筒38的前部38a的前端停止与环形密封圈65互相作用，所以容积91和主油缸的其余部分的连通重新建立，并且弹簧86可将环形活塞70向前推回，将其顶在限位止挡88处。因此所有的元件都重新回到如图2所示的静止位置，然后可以开始如刚才所述的另一次制动过程。

可以清楚地看到得到一个实现了本发明目的的助力制动装置。事实上，在用于得到最小的有效制动压力的第一操作阶段，移动隔板16相对气动活塞22滑动，并且缸筒38在二级液压活塞70上滑动，也就是说，对于移动隔板16的初始行程L，被缸筒38/活塞70这对移动装置排出的液体体积明显地大于在为了获得希望的制动效果和压力的第二操作阶段中被缸筒38/二级活塞40这对移动装置排出的液体体积，在第二操作阶段除环形活塞70以外所有的元件一起移动。

上述现象的发生就好象主油缸的主液压活塞有一个随着它在腔内的行程而变化的横截面，它在行程的第一部分L段的横截面大于它在行程的第二部分，即通过轴向距离L以后的横截面。

这样，由于装有本发明的助力制动装置的机动车制动系统的特征的功能，以及通过仔细选择：环形活塞70和缸筒38的前部38a的横断面、环形活塞70和轴肩60之间以及限位止挡90和处于静止状态下活塞40之间的轴向距离L，以及仔细选择单向阀80的标定，确实可以获得最小的有效制动压力，而不必相应地加大主油缸的长度，并且使装有环形活塞70的主液压活塞34的行程大于操作杆28的行程。

当然，本发明并不限于所描述的实施例，相反它可以包括本领域的技术人员在不超出权利要求所限定的范围的前提下作各种改动。

Claims (9)

1.用于机动车的助力制动装置，它一方面包括一个充满制动流体并装有一个主液压活塞(34)的主缸(200)，该活塞(34)用于接收由沿轴线方向(X-X’)作用的输入力和助力组成的驱动力；另一方面包括一个气动助力装置(100)，该助力装置可以通过在操作杆(28)上施加输入力控制阀(26)的开启来操作，以便将驱动力作用到主液压活塞(34)上，该助力装置(100)包括由一个可移动的隔板(16)无泄漏地分隔成两腔(12、14)的壳体(10)，隔板能被两腔之间的压力差所驱动，该压力差是由于阀(26)的开启所产生的，并且该隔板能驱动一个气动活塞(22)，该气动活塞(22)可相对壳体(10)移动、载带上述阀(26)并且至少提供助力的传递，主缸(200)的主液压活塞(34)本身包括一个在腔膛(62、64)中滑动并与主缸相通的空心可移动的缸筒(38)，该缸筒接收至少一部分助力，有一个至少可以接收输入力的二级液压活塞(40)在该缸筒的内部沿轴向(X-X’)无泄漏地滑过一个轴向距离L，可移动的隔板(16)以可滑动的方式安装在气动活塞(22)上，以便沿主缸(200)的方向相对活塞从初始的相对位置滑过一个轴向距离L，在初始位置时隔板被压力差向后驱动与气动活塞(22)相碰，并且至少间接地向前方推移动缸筒(38)，该装置的特征在于：当主液压活塞(34)在腔膛(62、64)内的移动小于轴向距离(L)时，一个环形活塞(70)紧固在主液压活塞(34)上，当主液压活塞在腔膛(62、64)内的移动大于轴向距离(L)时，该环形活塞(70)可在主液压活塞(34)上滑动。

2.根据权利要求1所述的助力制动装置，其特征在于：腔膛(62、64)是阶梯形的，并且包括一个位于直径较小的前部(62)和直径较大的后部(64)之间的径向轴肩(60)，而且空心可移动缸筒(38)是阶梯形的，并且包括一个位于直径较小的前部(38a)和直径较大的后部(38b)之间的径向轴肩(66)。

3.根据权利要求2所述的助力制动装置，其特征在于：环形活塞(70)在空心移动缸筒(38)的前部(38a)上、阶梯形的腔膛(62、64)的后部(64)内无泄漏地滑动。

4.根据权利要求3所述的助力制动装置，其特征在于：环形活塞(70)、阶梯形的腔膛(62、64)的后部(64)、轴肩(66)、空心移动缸筒(38)的前部(38a)确定了一个容积可变的环形腔(76)。

5.根据权利要求4所述的助力制动装置，其特征在于：容积可变的环形腔(76)可以通过至少一个径向通孔(78)与空心移动缸筒(38)的内容积(42)连通。

6.根据权利要求5所述的助力制动装置，其特征在于：在空心移动缸筒(38)走过一轴向距离(L)后，容积可变的环形腔(76)与空心移动缸筒(38)的内容积(42)的连通被立刻阻断。

7.根据权利要求4所述的助力制动装置，其特征在于：被标定的单向阀(80)安装在位于环形腔(76)和一个低压油箱之间的交流通孔(82、84)中。

8.根据权利要求4所述的助力制动装置，其特征在于：压缩弹簧(86)装在环形腔(76)中，并位于环形活塞(70)和空心移动缸筒(38)的轴肩(66)之间。

9.根据权利要求1-8任何一项所述的助力制动装置，其特征在于：在静止位置时，形成在空心移动缸筒(38)的前部(38a)上的限位止挡(88)使环形活塞(70)相距腔(62、64)的轴肩(60)一个轴向距离(L)，而形成在空心移动缸筒(38)内的限位止挡(90)位于距二级液压活塞(40)的后端一个轴向距离(L)处。

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