CN1185129C - 带有高跃升值紧急阀的助力制动设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车辆的助力制动设备，其包括：一个主缸(2)；一个受到由致动力作用的主活塞(3)，所述致动力是由手动操作部件(4)所施加的输入力和与手动操作部件(4)相连的助力器(6)所施加的助动力合并而成；一个紧急助力阀(VA)，其包括：一个受弹性复位装置(22)控制在静止位置的反作用活塞(19)，这个反作用活塞(19)在主活塞的孔(20)中密封滑动；一个直径小于反作用活塞(19)的快速活塞(32)，其在另一个相应直径的孔(33)中密封滑动；一个助力比控制器(27)，其被柱塞分配器(10)驱动，所述柱塞分配器自身被手动操作部件(4)驱动。将反作用活塞(19)恢复位置的弹性复位装置(22)安装在主活塞(3)的外面，并配有一个传动元件(T)，用于将弹性装置(22)的复位力传递给反作用活塞(19)。

Description

带有高跃升值紧急阀的助力制动设备
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的助力制动设备，其包括一个用来控制在至少一个制动回路中压力的主缸，一个可滑动地设置在主缸中以便能在其中产生压力变化的主活塞，该主活塞受到一致动力的作用，致动力是由手动部件所施加的输入力和与手动部件相连的助力器所施加的助动力构成的。
背景技术
助力器可以是气动的，包括一个被活动隔板分成两个气动腔室的刚性外壳，活动隔板在手动部件所操纵的阀的作用下，在两个腔室之间会经受一压力差，这个活动隔板驱动一个气动活塞。
这种制动设备是公知的，参见FR-B-2-658466或EP-B-0-662-894。
制动工况很复杂。第一种的情况对应于当从远处看到障碍的正常状态，并可以相对舒缓地制动时的正常状态，这种制动称为“正常制动”或“舒缓制动”。另一种情况是突然制动或者称为“紧急制动”，例如当障碍物突然出现在司机前面的时候，他必须尽快将车辆停下来。
为了满足各种不同的紧急制动情况的需要，上述类型的助力制动设备已经开始使用一个紧急助力阀，助力阀能根据舒缓制动和紧急制动的情况使用不同的助力比；舒缓制动的助力比低而且对手动操作部件动作的液压反作用力很高。对于紧急制动，助力比很高而且对手动操作部件的反作用力很低，这就意味着司机可以用力制动而且持续很长时间。
按照惯例，在说明书的以下部分中，“前面”是指从操作部件指向主缸的方向，“后面”就是用来指示相反的方向。
紧急助力阀包括：受弹性复位装置控制在静止位置的反作用活塞，其在主活塞的孔中密封滑动，该孔的前端与主缸的内部连通；直径小于反作用活塞的快速活塞，其在另一个具有相应直径相同的孔中密封滑动；和一个助力比控制器，其被柱塞分配器驱动，而该柱塞分配器自身被手动操作部件驱动，整个组件这样安排是为了在紧急制动的时候，液压反作用力只作用在快速活塞的截面上。
从操作和制动效果的角度来看，带有紧急助力阀的制动设备都是令人满意的。但是，现有装置相对昂贵而且导致跃升值相对较低的限制很低，该跃升值的定义可在以下参见附图2说明。而且，特别是在由于主缸的直径从19.6mm变化到24.5mm时，助力比从3到6.6之间变化的情况下，这些实施例不能适用于各种不同的主缸。
发明内容
本发明的第一个目的是开发一种经济的紧急助力阀，它可以允许跃升值增加同时减少其分散。
本发明的另一个目的是，提供一种能适用于各种不同直径的主缸的方案。
根据本发明，上述用于机动车辆的助力制动设备包括一个紧急助力阀，其特征在于，所述反作用活塞的弹性复位装置安装在所述主活塞的外面，并在包围所述柱塞分配器的所述助力器的里面；而且配有一传动元件，用于将所述弹性复位装置的复位力传递给所述反作用活塞，所述传动元件在一侧支靠着所述反作用活塞，而在另一侧支靠着所述弹性复位装置，所述传动元件包括一控制开口，从而允许通过所述柱塞分配器致动所述助力比控制器。
产生跃升的反作用活塞的弹性复位装置因而可具有比将其设置在主活塞内时要更大的尺寸，这就可以使得跃升值增加。
弹性复位装置一般是由压缩弹簧构成的。这种弹簧称为跃升弹簧，最好设置在助力器内。气动活塞可以包括一个开口朝前的空腔，跃升弹簧设置在这个空腔中，特别是位于柱塞分配器周围。
配有一个气动活塞加强件，其包括一个中心开口的圆盘，用作为反作用活塞的通道，这个圆盘与气动活塞连接，并与后者一起确定一个放置跃升弹簧的腔室。这个圆盘向前支靠着主活塞。
在气动活塞中，这个圆盘盘向后支靠着气动活塞的一个肩部。根据第一种可能，圆盘的周边有一个向前突出的圆柱凸缘，其具有外螺纹，可以旋入位于气动活塞的圆柱部分内表面上相配套的螺纹中。根据另一种可能性，圆盘没有带螺纹凸缘，在前端由开口弹性挡圈夹持，所述开口弹性挡圈固定在气动活塞的环槽中。
传动元件可包括一个板，最好是圆形的，这个板包括一个用来做助力器控制器通道的中心开口，在一侧支靠着反作用活塞，在另一侧支靠着弹性复位装置。所述板在所述活塞的加强件后方可活动地位于所述气动活塞中。有利的是，所述板在至少朝向柱塞分配器的那一面上有一个反作用力缓冲装置用来消除在板和柱塞分配器之间的碰撞。这个缓冲装置是由一块粘接到板上的弹性材料构成的，并且具有至少一个朝着柱塞分配器的向后突起；最好还有另外一个向前的突起。
配有一个所述板的引导装置，用于相对于柱塞分配器引导所述板。这个引导装置可以包括一个固定在板上的中心圆柱形套筒，其朝柱塞分配器突出，所述套筒可滑动地设置在向前开口的，柱塞分配器的盲孔中。所述套筒有一个用于让助力比控制器和顶杆的中间通道，所述顶杆设置在柱塞分配器上。
本发明还涉及一种用于带有紧急阀的助力制动设备用的气动助力器，所述助力器包括一个被活动隔板分成两个气动腔的刚性壳套，活动隔板在手动操作部件所操纵的阀的作用下的在两个腔室之间会受到的压力差作用，这个活动隔板驱动气动活塞，其特征在于，紧急阀的跃升弹簧设置在助力器中，而且用来传递跃升弹簧力的传递元件也设置在助力器中。
气动活塞可以带有一个向前的空腔，而在这个空腔的前部还有一个活塞加强件连接到气动活塞上，跃升弹簧设置在空腔的底部和可以在气动活塞中活动的板之间，所述板可以由活塞加强件在前方止挡住。
附图说明
除了上述装置，本发明还包括某些其他装置，借助于参照下面的附图并详细说明的作为非限制性实施例，本发明将在下面更清楚地阐明。
其中
图1是一个本发明的制动设备在静止位置的部分剖视图；
图2是一个按纵坐标绘制的在主缸中的液压P随手动操作部件所施加的力F变化的示图；
图3是一个图1中的部件和紧急助力阀处于静止位置处的放大后的部分剖视图；
图4与图3类似，示出在平衡的舒缓制动状态时各部件的位置；
图5是一个另一种形式的实施例的部分视图；
图6最后示出图5中的细节VI的部分放大图。
具体实施方式
本发明所涉及的助力制动设备的整体构造和一般操作是公知的，特别已经被EP-B-0 662 894或FR-B-2 658 466所公开，在这里只做简要介绍。更多细节，可从所述两篇专利文献中得到，并通过引用来使用其说明。
图1表示的汽车用的制动设备1，其包括：一个主缸2，只表示了其一部分，和一个在主缸2中可滑动的主活塞3。一个手动操作部件4具有一个与主活塞3同轴的杆件，所述手动操作部件是从后向前将一个输入力施加给活塞，也就是说，在图1上是从右向左。主活塞3的向前运动使得在主缸内部5中的液体压力增加，所述主缸与至少一个液压制动回路连接。操作部件4一般是由示意性地示出的制动踏板4a所驱动。
气动助力器6连接到操作部件4上。助力器6包括一个刚性外壳7，外壳的内部被活动隔板8以密封方式分成两个气动腔室7a、7b，隔板包括一个由弹性材料制成的薄膜8a和一个刚性外缘8b。腔室7a通过管接头永久地连接到一个低压源(未示出)。与主活塞3同轴的套筒式气动活塞9固定在刚性的外缘8b上。气动活塞9可滑动地密封设置在柱塞分配器10上，所述柱塞分配器的形状是圆柱形的。所述密封是通过O形环11来实现的。
柱塞分配器10朝前包括一个头部10a和朝后包括一个向后开口的轴向盲孔座10b，该盲孔座10b可以容纳设置在杆件4上的圆头体4b。柱塞分配器10在与活塞3相反的一侧具有一个锥台形的宽部12，所述宽部12密封靠在一个弹性材料环圈13上，所述宽部轴向平移地连接着气动活塞9。组件12、13构成了三通阀B(部分示出)的一部分，所述三通阀可以将腔室7b与空气相隔离并使腔室7a、7b相连通，也可以将腔室7a、7b彼此隔离，并使得当宽部12轴向移动离开环圈13的时候，在大气压力下的空气能进入腔室7b中。
如图1所示，气动活塞9在压缩弹簧14的作用下回到静止位置，所述弹簧设置在活塞9和外壳7的相对壁之间，主缸2固定在所述壁上。气动活塞9大致为钟体形，其水平放置，与活塞3同轴，其腔室9a朝前。活塞9可以由硬塑性材料制成。
活塞加强件包括一个可以是金属制成的圆盘15，其设置在空腔9a的前部，与活塞9的几何轴垂直。圆盘15与气动活塞9连接，并在它的圆周上轴向向后靠在气动活塞9的肩部16上。在图1、3和4所表示的实施例中，圆盘15包括一个向前的圆柱形外缘17，其具有外螺纹，可以旋入位于气动活塞9的圆柱部分内表面上与之配套的螺纹中。活塞加强件15包括一个中心开口18，并可在开口18周围附近向前支靠着主活塞3。加强件15构成了与腔室9a对应的闭合腔室的前壁。
还带有一个紧急助力阀VA，用于产生至少分别对应于正常制动(缓舒制动)和紧急制动的两种助力比。
阀VA包括一个反作用活塞19，其外表面是圆柱形的，直径恒定。反作用活塞19借助于O形圈19a在主活塞3的轴向孔20中密封地滑动。反作用活塞19的后端能通过开口18轴向压靠着力传递元件T，所述开口18的直径大于活塞19的直径，力传递元件包括一个优选为环形的金属板21，其设置在活塞9的空腔9a中，位于远离活塞3的活塞加强件15的一侧。板21包括一个中心开口21a，并能在活塞9中轴向移动。
在主活塞3的外侧有一个螺旋压缩弹簧22----称为跃升弹簧。
弹簧22最好设置在位于气动活塞9的空腔9a中，围绕着柱塞分配器10，位于与主活塞3相对的加强件15的一侧。弹簧22向前轴向靠在板21上，向后靠在气动活塞9上，气动活塞9有一个圆形槽23，弹簧22的一部分座落于在其中。由于弹簧22的推动，板21由与活塞9连接的加强件15向前保持着。
跃升弹簧22的直径可以大于主活塞3的外径。
板21带有一个反作用力缓冲装置24，该缓冲装置是位于板21开口中并粘接到板上的弹性材料块25构成。弹性材料块25具有两个圆形的向后凸起25a、25b，还有一个向前的环形突起25c。突起25a隔断了板21跟柱塞分配器10之间的接触。径向较为远离柱塞分配器10几何轴线的突起25b隔断了与气动活塞9底部的接触。突起25b的外径最好等于弹簧22的内径，以便将板21定位在弹簧的中心。
定位在板21另一侧的突起25c消除了与活塞加强件15的接触。
反作用活塞19包括一个轴向孔26，一个由杆形成的助力比控制器27，通过被O形圈27a在所述孔中密封地滑动。助力比控制器27的后端穿过板21的开口21a，靠在柱塞分配器10的头部10a上。助力比控制器27的前端具有一个定位在孔20的腔室29中的头部28，腔室29位于反作用活塞19和衬套30之间，所述衬套位于孔20的前部。
衬套30例如通过压紧配合轴向锁定在孔20中。这个衬套30包括一个完全穿过衬套的轴向孔31，有一个快速活塞32借助于O形圈密封可滑动地设置在该孔31中。快速活塞32的外径小于反作用活塞19的直径。快速活塞32由通向两端的通道33穿过。快速活塞32的前端支靠着滑块34上，该滑块被止动弹簧35弹性推到衬套30上。弹簧35的另一端靠在孔20的底部。
容纳有弹簧35的孔20的前部区域20a通过通道36与主缸2的内部容积5连通。快速活塞32的后端32a(图3)定位在靠近助力比控制器头部28的腔室29中。后端32a与头部28一起构成了阀37，该阀37包括比如一个在端面32a周围的环形支承面和一个固定在头部28上的弹性材料的柱塞28a，其凸出来以便密封压靠在表面32a上。一个压缩弹簧38位于分别设置在活塞32和头部28的两个凸肩之间，在阀开口的方向上发生作用。在静止位置，阀37是打开的。
以上就是实施例部分，下面将介绍本发明的助力制动设备如何工作。考虑在舒缓制动的情况下。
在图1和3所表示的静止位置时，跃升弹簧22推动板21压靠到气动活塞加强件15上。反作用活塞19通过其后端支靠着板21。助力比控制器27支靠着柱塞分配器10的头部10a。
手动操作部件4相对缓慢地向前移动。阀B动作，切断腔室7a和7b之间的连通，然后锥台形宽部12移动离开弹性环圈13，这样大气压力下的空气就可以进入助力器6的腔室7a中。
在图2的曲线C中，部件4打开阀B的运动阶段对应线段C1，其纵轴上的值为零，因为移动部件4的力不会引起主缸2内压力P的升高。
一旦阀B打开，在腔室7b中的压力增加，活动隔板8将助动力传递给气动活塞9，气动活塞向前移动压缩弹簧14。活塞9推动加强件15，加强件推动主活塞3向前运动。在容积5中的液体压力增加，由于阀37打开从而使容积5与腔室29连通，所以腔室29中的压力也增加。压力会在反作用活塞19上产生一个向后的力。当这个力达到并超过弹簧22的预加载荷的时候，反作用活塞19后退，推动板21直到它与头部10a接触，如图4所示。突起25a消除了冲击，避免了噪音。
该过程作为跃升，并由图2中的垂直线段C2表示。这里，在主缸5中的压力增加，而施加在部件4上的力没有增加。
图4表示的是在舒缓制动的平衡条件下的结构，也就是说阀B闭合，部件4停止在图4的位置上。
如果司机继续制动使得部件4上的输入力进一步增加的话，柱塞分配器10就会继续向前运动；气动活塞9跟随柱塞分配器10一起运动，并用助动力推动主活塞3。在容积5中的液体压力沿着图2中的线段C3继续升高。
当助力器6产生最大力的时候，就达到饱和状态，这对应线段C3的上端，在X轴上的数值为F4。
超过饱和点，操作部件4在手动输入力的作用下继续向前移动。助力比控制器27相对主活塞3向前移动，头部28压在端部32a，这样阀37闭合。
板21在柱塞分配器10的推动下，逐渐靠在活塞加强件15上并且突起21c可以消除冲击。然后施加在部件4上的手动输入力被加强件15传递到主活塞3上，这样就引起在主缸2内压力沿着图2中的线段C4的增加，C4的倾斜度并不象C3那么大。
在紧急制动的情况时，柱塞分配器10在开始阶段比活塞9移动更快，也就是说助力比控制器27相对主活塞3向前移动；结果，阀37闭合。柱塞分配器的头部10a靠在板21的突起25a上，而所述板21它自身靠在活塞加强件15上，加强件推动主活塞3。由于阀37闭合，液压反作用力只作用在快速活塞32的很小的截面区域上。
根据本发明，跃升弹簧22定位在主活塞3的外面，弹簧的尺寸可以比较大，特别是直径较大。这样，它就可以承受更大的预载荷，使得它可以具有更高的线段C2(图2)，例如达到15到20巴。这样就可以获得更高的跃升。这就可以使得制动踏板更有效。
此外，弹簧22的长度可以精确设定，使得可以减小跃升分散。将弹簧22设置在活塞3之外并处在助力器6之中，使得它可以在确定操作参数过程中减少加工尺寸的累积。紧急阀VA的调整尺寸不会对所使用弹簧的尺寸造成影响。
因为弹簧22设置在助力器6的活塞9中，由加强件15密封成一个系统，并可以在工厂中装配；所以在不拆散装有跃升弹簧22的子组件的条件下，可以调整制动设备。
图5和6表示的是另一种实施例，其中配有一个改善传动元件T的导向装置。对在以上描述中的相同元件或作用相同的元件使用相同的附图标记表示，可能在百位上加了1，这里不再描述。
构成了传动元件的垫板121与向后的同轴的套筒39相连。一个直径大于反作用活塞19的孔26直径的孔40，同轴通过套筒39两端。助力比控制器27的后部伸入到孔40。
柱塞分配器10在其前端包括一个盲孔41，其内径等于套筒39的外径，具有接近滑动的间隙。套筒39伸入到这个孔41。一个圆柱形的推杆42同轴设置在柱塞分配器10中，该推杆位于盲孔41的底部。推杆42在盲孔41中凸起，并可与套筒39的孔40接合，以便与助力比控制器27的后端接触。
活塞加强件15包括一个平盘，与图1和3不同，其没有带外螺纹的圆柱凸缘。加强件15位于活塞9中，通过开口弹性挡圈15a靠在肩部16上，弹性挡圈固定在活塞9的环形凹槽9b中，并且与加强件15的前端面接触。
图5中变换例的工作方式与上述类似。而且，不仅具有上述的优点，而且由于套筒39和盲孔41之间的合作，可以更好地引导板121的滑动。
本发明可消除的助力比不同，特别是从3.5到6.6的不同，使之与主缸2(其直径可以是19-25.4mm)的直径和所需跃升值(当主缸2的直径小于23.8mm的时候，跃升值可以是20巴，当主缸2的直径等于25.4mm的时候，跃升值可以是15巴)无关，而无需大的设计修改。
对所有考虑到的技术方案来说，所述缓冲作用是一致的，并且所述缓冲仅由一个部件21、121实现。部件的尺寸允许增大缓冲部分因此减少噪音。
反作用活塞19的形状被简化，该活塞19的导向被改进。
保留给跃升弹簧22的位移增加可以通过减小弹簧的刚度来减小跃升值的误差。

Claims (14)

1.用于机动车辆的助力制动设备，其包括：一用来控制在至少一个制动回路中压力的主缸(2)；一可滑动地设置在所述主缸中以便能在其中产生压力变化的主活塞(3)，所述主活塞受到一致动力的作用，所述致动力是由一手动操作部件(4)所施加的输入力和与所述手动操作部件(4)相连的助力器(6)所施加的助动力合并而成；和一紧急助力阀(VA)，
所述紧急助力阀(VA)包括：一反作用活塞(19)——受一弹性复位装置(22)控制在一静止位置，所述反作用活塞(19)在所述主活塞的一孔(20)中密封滑动，所述孔的前端(20a)与所述主缸的内部容积(5)连通；一快速活塞(32)——横截面小于所述反作用活塞(19)的横截面，其在另一个相应直径的孔(33)中密封滑动；和一助力比控制器(27)，其被一柱塞分配器(10)驱动，所述柱塞分配器自身被所述手动操作部件(4)驱动，所述助力比控制器(27)按一密封方式在所述反作用活塞中滑动，整个组件布置成使得：在紧急制动的时候，所述助力比控制器与所述快速活塞相接触以便关闭所述紧急助力阀(VA)，从而液压反作用力只作用在所述快速活塞(32)的横截面上；
其特征在于，所述反作用活塞(19)的弹性复位装置(22)安装在所述主活塞(3)的外面，并在包围所述柱塞分配器(10)的所述助力器的里面；而且配有一传动元件(T)，用于将所述弹性复位装置(22)的复位力传递给所述反作用活塞(19)，所述传动元件(T)在一侧支靠着所述反作用活塞(19)，而在另一侧支靠着所述弹性复位装置(22)，所述传动元件(T)包括一控制开口(21a，40)，从而允许通过所述柱塞分配器(10)致动所述助力比控制器。
2.如权利要求1所述的制动设备，其特征在于，所述助力器(6)包括一带有开口朝前的空腔(9a)的气动活塞(9)；并且由一压缩弹簧(22)或跃升弹簧构成的弹性复位装置设置在这个空腔(9a)中。
3.如权利要求2所述的制动设备，其特征在于，还包括一气动活塞加强件，所述气动活塞加强件由一中心开口(18)的圆盘(15)构成，所述开口(18)用于让所述反作用活塞(19)通过，这个圆盘与所述气动活塞(9)连接，并与之一起确定一设置有跃升弹簧(22)的腔室，所述圆盘(15)向前支靠着所述主活塞(3)。
4.如权利要求3所述的制动设备，其特征在于，在所述气动活塞(9)中，所述圆盘(15)向后支靠着所述气动活塞的一肩部(16)。
5.如权利要求4所述的制动设备，其特征在于，所述圆盘(15)在其周边有一向前突出的圆柱凸缘(17)，所述凸缘(17)具有外螺纹，并可以旋入位于所述气动活塞(9)的圆柱部分内表面上相配套的螺纹中。
6.如权利要求4所述的制动设备，其特征在于，所述圆盘(15)在其前端由一开口弹性挡圈(15a)来夹持，所述弹性挡圈固定在所述气动活塞(9)的一凹槽(9b)中。
7.如权利要求1所述的制动设备，其特征在于，所述传动元件(T)包括一板(21、121)。
8.如权利要求3所述的制动设备，其特征在于，所述传动元件(T)包括一板(21、121)；所述板(21、121)布置成使得：所述板(21、121)能移进所述气动活塞(9)中，达到所述活塞(15)的加强件的后部。
9.如权利要求7所述的制动设备，其特征在于，所述板(21、121)在至少朝向柱塞分配器(10)的那一面上有一反作用力缓冲装置(24)，用来减缓在所述板和所述柱塞分配器(10)之间的碰撞。
10.如权利要求9所述的制动设备，其特征在于，所述缓冲装置(24)是由一块粘接到所述板(21、121)上的弹性材料块(25)构成的，并且具有至少一个朝着所述柱塞分配器(10)的向后突起(25a、25b)。
11.如权利要求10所述的制动设备，其特征在于，所述弹性材料块(25)还包括另一个向前的突起(25c)。
12.如权利要求7到11中任一项所述的制动设备，其特征在于，配有一用来引导所述板(121)的引导装置(39、41)，以便相对于所述柱塞分配器(10)导引所述板；而且，所述引导装置包括一固定在所述板(121)上的中心圆柱形套筒(39)，其朝所述柱塞分配器(10)突出，所述套筒(39)可滑动地伸入到向前开口的柱塞分配器的盲孔(41)中。
13.如权利要求12所述的制动设备，其特征在于，所述套筒(39)有一中心通道(40)，用于所述助力比控制器(27)和用于配置在所述柱塞分配器上的一顶杆(42)。
14.气动助力器，用于如上述利要求中任一项所述的带有紧急阀的助力制动设备，所述助力器包括一个被活动隔板(8)分成两个气动腔(7a、7b)的刚性壳套(6)，所述活动隔板在手动部件(4)所操纵的一阀(B)的作用下，在两个腔室之间会受到压力差的作用，这个活动隔板(8)驱动一气动活塞(9)，其特征在于，一紧急阀的跃升弹簧(22)设置在所述助力器中；而且用来传递跃升弹簧力的传递元件(T)也设置在所述助力器(6)中。
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