CN1192928C - 用于紧急制动的助力器 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种机动车辆用的辅助制动气动助力器，这种助力器包括一个单向离合装置(56)，离合装置(56)包括一个在一个柱塞(46)上滑动的轴向套筒(58)和一个基本为环形的卡键(60)，卡键(60)带有径向间隙地包围套筒(58)，并且当一个输入力以一定速度施加在一个与柱塞(46)连接的控制杆(38)上时，卡键(60)能够被一个活塞(22)带动转动并与控制杆(38)无关地锁定活塞(22)，该助力器的特征在于，离合装置包括至少一个轴向向后的套筒锁定横向面(76)，形成卡键(60)的一个径向向套筒(58)延伸的定位销(78)的阻挡，以轴向标记套筒(58)的终极锁定位置。

Description

用于紧急制动的助力器
技术领域
本发明涉及一种机动车辆用的辅助制动的气动助力器。
本发明特别涉及一种机动车辆用的辅助制动的气动助力器，这种助力器包括一个刚性外壳，一个横向隔板可以在外壳中移动，并以密封的方式形成一个前室和一个后室，前室承受发动机负压的第一压力，后室承受在发动机负压和大气压力之间变化的第二压力；助力器包括一个与活动隔板连接并与活动隔板一起移动的活塞和一个控制杆，控制杆根据一个向前施加的轴向输入力选择性地在活塞中移动，向前施加的轴向输入力与一个回位弹簧施加控制杆上的回位力相反；助力器中，控制杆可以沿一个中间动作位置或一个以确定的高速施加输入力时得到的终极动作位置移动；助力器包括一个安排在活塞中的控制杆前面的柱塞和一个三通阀，三通阀包括至少一个柱塞的环形后座，并且能够改变后室中的第二压力，特别是当控制杆处于息止位置时能够使前室和后室连通，或者在控制杆动作时使后室逐渐与大气压连通；在控制杆的终极动作位置中，一个滑动安装在柱塞前端的压感器被与一个反作用盘接触的柱塞促动，反作用盘与活塞连接，以便把活塞的反作用力传给柱塞和控制杆；助力器包括一个单向的离合装置和一个基本为环形的卡键，离合装置包括一个在柱塞上滑动的共轴套筒，环形卡键有间隙地围绕套筒，并且当以一定的速度施加输入力时能够被活塞带动绕一个基本为横向的轴摆动，以便与套筒的表面配合，并且在一个前端的轴向位置锁定套筒，在这个位置，套筒前端的一个环形座锁定压感器，而与柱塞和控制杆无关。
背景技术
可以了解到，这种设计在紧急制动时的安全性方面具有很大的优点。
实际上，普通的助力器既没有压感器，也没有压感器的单向离合装置。柱塞可以直接推压与活塞的后表面连接的反作用盘。
在控制杆上施加一个最大制动力的紧急制动情况下，控制杆的动作导致也形成压感器的柱塞动作，这就造成三通阀的最大开放，使后室承受大气压。然后控制杆使活动隔板向前移动，并且柱塞的端部与连接活塞后表面的反作用盘接触。
因此，控制杆在行程终点时施加在活塞上的力导致活动隔板每一侧的压差造成的辅助力和形成压感器的柱塞施加在所述活塞上的力。另外，机动车辆司机感觉到制动的反作用力，这个力通过反作用盘从活塞传递给柱塞。
然而，面对紧急制动情况，许多司机低估了发生的危险，他们在突然制动后放松了制动力，而没有保持制动力以避免事故。
实际上，在伴有控制杆迅速移动的紧急制动的情况下，柱塞可以与反作用盘接触，并在前、后压力室之间压差最大之前把最大制动的感觉传给司机。这样即使应该保持最大制动力，以便利用最大制动力，也会导致司机放松用力。
上面描述的助力器可以克服这个缺点，通过套筒锁定与反作用盘接触的柱塞，因此即使司机部分放松用力，仍把最大的力保持在活塞的后表面上。
但是，上述类型的助力器具有只能以比较不准确的方式保证套筒的轴向固定。
实际上，由于卡键通过简单地卡住锁定套筒，即通过卡键的一个圆形孔的边缘与套筒圆周之间的一个线接触，甚至几乎是点接触地锁定套筒，套筒会在与卡键接触时滑动。
发明内容
为了克服这个缺点，本发明提出固定套筒的可靠方法。
为此，本发明提出一种上述类型的助力器，其特征在于单向离合器包括至少一个轴向向后的套筒锁定横向面，形成卡键的一个向套筒径向延伸的定位销的阻挡，以轴向确定套筒终极锁定位置。
根据本发明的其他特征：
-套筒的表面为直径基本恒定的柱形，并且包括一个径向凹槽，凹槽肩部的一个横向前表面形成锁定横向面；
-凹槽的剖面基本为锥形，在肩部横向前表面之后；
-定位销的形状为与套筒凹槽的锥形剖面互补的凹锥形扇角段；
-卡键沿一个轴向平面的截面为“T”形，套筒穿过基本为径向的T形垂直分支，基本为轴向的水平分支位于一个凹槽的2个相对的壁之间，没有轴向间隙，使卡键只能在凹槽中转动，凹槽沿与活塞轴垂直的方向跨过活塞；
-T形卡键的前半水平分支有一个径向朝向套筒的表面，定位销从这个表面凸出；
-T形卡键前半分支的前端形状为一个沿一个与活塞轴正交的轴方向的凸出柱形弧，以便与凹槽的一个横向前壁贴靠配合；
-T形卡键后半分支的后端形状为一个凸出的柱形的弧，方向为一个与活塞轴正交的轴，以便与凹槽的一个横向后壁配合；
-T形卡键通过一个装在凹槽的横向前壁与T形卡键的对中销之间的压缩弹簧弹性贴靠凹槽的横向前壁，对中销从与定位销径向相对的T形垂直分支的一部分上凸起。
附图说明
阅读下面的详细描述并参照以下附图可以了解本发明的其他特征和优点：
-图1为根据现有的技术制造的辅助制动气动助力器的详细轴向剖面图；
-图2为图1所示柱塞、套筒、卡键和助力器的柱塞的四分之三前轴测透视的详细分解图；
-图3为根据本发明制造的辅助制动气动助力器的轴向剖面图；
-图4为图3所示柱塞、套筒、卡键和助力器的柱塞的四分之三前轴测透视的详细分解图；
-图5为图4卡键和套筒的四分之三的后透视详细分解图；
-图6为图4助力器的详细轴向剖面图，卡键和套筒处于息止位置；
-图7为图4助力器的详细轴向剖面图，卡键处于锁定套筒的位置；
具体实施方式
在下面的描述中，相同的参考数字表示相同或具有类似功能的零件。
按照惯例，“前”、“后”、“上”、“下”分别表示图1-4中朝向左、右、上、下的零件或位置。
现在介绍图3中的机动车辆用辅助制动气动助力器10的整体。
已经知道，气动助力器10包括一个刚性外壳12，一个横向隔板14活动安装在外壳12中，并以密封的方式形成一个承受第一压力“P1”的前室16和一个承受第二压力“P2”的后室18，第一压力“P1”的值等于车辆发动机的负压值，正如后面将要描述的，第二压力“P2”可以在发动机的负压值“P1”与大气压“Pa”的值之间变化。
通过一个负压管20给前室16提供压力“P1”，负压管20与车辆的一个负压源，例如车辆发动机的进气岐管(未示)中的负压连接。
气动助力器10包括一个与活动隔板14连成一体的活塞22。在外壳12内，活动隔板14被一个贴靠在外壳12和活塞22的前表面26上的回位弹簧24弹性向后推。活塞22的前表面26有一个反作用座30，正如下面将要看到的，一个弹性材料的反作用盘32位于其中。反作用座30的前表面34与一个动作杆28连接，因此动作杆28与活塞22的移动相连动，并且可以使车辆的一个液压制动总缸泵36动作。
一个控制杆38可以根据向前施加在控制杆38上的轴向输入力选择性地在活塞22中移动，例如控制杆38通过一个位于控制杆的后自由端的联轴节41与车辆的制动踏板连接。施加的动作力与位于活塞22和控制杆38之间的回位弹簧40施加到控制杆38上的回位力相反。
如图1更精确地表示的，控制杆38的另一个前端的形状为一个球窝节42，并且位于柱塞46的一个形状互补的凹槽44中，柱塞46基本为柱形，并滑动安装在活塞22中。
柱塞46的一个环形后座48成为一个三通阀50的一部分，三通阀50可以改变后室18中的第二压力“P2”，特别是当控制杆处于息止位置时使前室16与后室18连通，或者当控制杆38动作时使后室18逐渐与大气压“Pa”连通。
三通阀50的工作已从技术上了解，本文不再作更明确的描述。
已经知道，压感器52同时滑动安装在柱塞46与凹槽44相对的前端和活塞22的一个与反作用座30相对的镗孔54中。这样，压感器52就能够被柱塞46推压，使其推压并压缩反作用盘32，因此把活塞22在控制杆38行程终点的紧急动作位置中的反作用力传递给柱塞46，并且又传递给控制杆38。
已经知道，如图1、2所示，助力器10包括一个单向离合装置56，单向离合装置一方面包括一个在柱塞46上滑动的共轴套筒58，一个位于活塞22和套筒58之间的回位弹簧57使套筒58与柱塞46的凸肩59的前表面弹性接触，另一方面还包括一个基本为环形的卡键60，卡键60在套筒58的周围，并带有径向间隙。特别是，当助力器组装时，套筒58穿过卡键60的一个圆孔61。
卡键60位于一个沿与活塞轴“A”垂直的方向跨过活塞22的凹槽62中。卡键60的上部64通过一个位于凹槽62的前壁68和卡键60的上部64之间的回位弹簧67弹性贴靠凹槽62的一个后壁66。
卡键60的下部70在息止位置贴靠在一个与助力器10的外壳12连接的支座72上。杆38的息止位置，一个穿过套筒58的孔眼73和柱塞46的横销71贴靠卡键60的一个前表面75，以确定柱塞46的息止位置。
这样，当沿控制杆的终极行程从后向前施加一个输入力时，特别是以一个确定的速度施加输入力时，卡键60的上部64被所述控制活塞22带动，它的下部70离开对支座72的贴靠。因此，卡键60围绕一个大体为横向的轴逆时针转动，以便与套筒58的表面配合。
只要控制杆38继续从后向前移动，并且通过套筒58的凸肩59的表面带动套筒58与其一起移动，施加在控制杆38上的力就足以防止完全锁定套筒58，因为施加在控制杆上的力大于弹簧67施加在卡键60上的力。
相反，如果司机过早放松他在杆38上的力，套筒58就被卡键60锁定在一个轴向前端位置，在这个位置，套筒前端的一个环形轴颈74单独锁定压感器52，而与柱塞和控制杆无关，这样，只要控制杆38的返回不造成三通阀50的重新开放并因此造成活塞22从前向后返回，就可以保持一个最大的制动力。
但是，在这种设计中，卡键60具有不能按照一个准确的轴向位置锁定套筒58的缺点。
实际上，套筒58被卡键60卡住造成卡键60的孔眼61的边缘与套筒58表面几乎为点接触。
一方面，这个接触的突然发生取决于卡键60在套筒58表面的转动方式。卡键60的转动是活塞22带动卡键60造成的，由于参与元件的惯性，活塞的移动速度是确定的，以便确定卡键60在套筒58表面的接触点的位置，接触点位置可以有几十毫米的变化。
另一方面，由于接触几乎是点状的，因此是非常小的，当放松控制杆的推压力时，在各种不同原因，如震动或司机在控制杆38上的一系列不同力量的影响下，套筒会部分在卡键60的孔眼61的边缘上滑动。
为了克服这个缺点，本发明提出一种保证卡键60沿套筒58表面准确定位的上述类型的助力器。
因此，根据本发明并如图4及后面的图所示，单向离合装置56包括至少一个锁定套筒58的横向面76，横向面轴向向后，形成卡键60的一个向套筒58径向延伸的定位销78的阻挡，以便轴向确定套筒58的终极锁定位置。
因此，套筒58的表面为直径基本恒定的柱形，并且有一个径向凹槽80，凹槽的一个位于套筒58前部并向后的凸肩横向面形成锁定横向面76。
这种设置不是本发明的限定装置。在本发明的推荐实施例中，锁定横向面76为环形，但是它也可以由环形零件的一部分或一个角度扇形段构成，或者是一个从套筒58的一个柱形体突出的凸缘，而不改变本发明的特性和优点。
另外，如图4、6、7所示，凹槽80的型面基本为锥形，在凸肩的前横向面76之后。这样，凹槽80与凸肩的横向前表面76相对的端部与套筒58的后轴颈的柱形表面逐渐连接。
套筒58的锥形剖面凹槽80有特殊的优点，因为当卡键60转动时，它可以把卡键的定位销78引导到贴靠套筒58的凸肩前表面76的阻挡位置，定位销78的形状为一个凹的锥形角度扇，与凹槽80的锥形剖面互补。套筒58包括一个在凹槽80前面的柱形轴颈100，它的作用将在后面描述。
与前面参照图1描述的类似，卡键60包括一个包围套筒58的孔眼61。相反，与参照图1描述的卡键60不同的是，孔眼61不参与套筒58的锁定。
实际上，如图6、7所示，卡键60的一个轴向平面的剖面形状为一个“T”形，它的基本为径向的垂直分支82有一个套筒58穿过的孔眼61。T形卡键60有一个与主分支82垂直的基本为轴向的水平分支84，该水平分支84无间隙地位于凹槽62的前壁68和后壁66之间，凹槽62沿与活塞轴“A”垂直的方向穿过活塞22。
这种设计的优点是卡键只能在凹槽62中摆动。实际上，卡键60不能相对凹槽62轴向移动，但是它的分支82可以在凹槽62中摆动，如图7所示。
T形卡键60的水平分支84带有定位销78。特别是，T形卡键的前半水平分支86有一个径向面对套筒的表面88，定位销从这个表面凸起。
另外，T形卡键60前半分支86的前端形状为沿与活塞22轴“A”垂直的轴“B”方向的凸出柱形弧91，以便与凹槽的横向前壁68贴靠配合。柱形孤91使半分支86很容易沿凹槽62的前横向壁68滑动。
与此类似，T形卡键的后半分支90的后端形状为沿与活塞22轴“A”垂直的轴“C”方向的凸出柱形弧92，以便沿凹槽62的横向后壁66滑动。卡键60转动时，柱形弧92使半分支90很容易在凹槽62的横向后壁66上滑动。这种设计示于图5。
如图6、7所示，卡键60以与前面描述的卡键60类似的方式安装在凹槽62中，不同之处在于符合本发明的T形卡键60通过一个位于凹槽62的横向前壁68与T形卡键60的对中销96之间的压缩弹簧贴靠凹槽的横向壁66，卡键60的对中销96从与定位销78相对的T形的垂直分支82的下部98突起。
这样，控制杆38上没有力时，卡键60处于图6所示的位置。它的水平分支84与活塞22的轴A基本平行，它的垂直分支82与这个轴基本垂直。
当车辆司机以一个比较慢的速度起动作用杆38时，这相当于逐渐制动的情况，活塞22以和柱塞46同样的速度移动，因为大气压“Pa”的建立随着三通阀50的打开而逐渐建立。在这种设置中，水平分支84保持在凹槽的前壁68和后壁66之间，不能轴向移动，一旦卡键的垂直分支的下部离开对与外壳12连接的支座72的贴靠，卡键60就转动。因此，定位销78在位于凹槽80前部的柱形轴颈100上与套筒58接触，而没有深入到锥形凹槽80中。
这样，如果司机放松用力，卡键60就不锁定套筒58，并且不阻止活塞22从前向后返回。
相反，如果司机猛然起动控制杆38，这相当于紧急制动的情况，由于与后室18中压力平衡有关的滞后，柱塞46以比使活塞22移动更快的速度前进。因此，当卡键60转动时，定位销78位于凹槽80中，并且滑动，直到阻挡在肩部表面76上。
然后，如果司机部分放松用力，卡键60锁定套筒58，套筒58的端部环形轴颈74锁定压感器52，因此阻止活塞22从前向后返回，而与柱塞46的位置无关。这个位置可以保持活塞22上的最大制动力。
当司机大大放松用力时，杆38的返回运动起动柱塞46，柱塞46的横销71从前向后推压卡键60垂直分支82，造成卡键60解锁。另外，柱塞46的返回造成三通阀50开放。后室18中负压的建立使活塞22移动，并由此导致卡键60返回其息止位置，因为它的水平分支84被引导在活塞22的前壁68与后壁66之间。
因此，无论司机在猛烈制动后举止如何，本发明都可以利用紧急制动情况下的最大制动力。

Claims (9)

1.机动车辆用的辅助制动气动助力器，所述类型的助力器包括一刚性外壳(12)，一横向隔板(14)可以在所述外壳中移动，并以密封的方式形成一前室(16)和一后室(18)，所述前室(16)承受为发动机负压的第一压力(P1)，后室(18)承受在发动机负压和大气压力之间变化的第二压力(P2)；
所述类型的助力器包括一与所述活动隔板(14)连接的活塞(22)和一控制杆(38)，所述活塞(22)与所述活动隔板(14)一起移动，所述控制杆(38)根据一向前施加的轴向输入力选择性地在所述活塞(22)中移动，向前施加的轴向输入力与一回位弹簧施加在所述控制杆上的回位力相反；
在所述类型的助力器中，所述控制杆(38)可以沿一中间动作位置或一以确定的高速施加输入力时得到的终极动作位置移动；
所述类型的助力器包括一位于在所述活塞(22)中的所述控制杆(38)前面的柱塞(46)和一三通阀(50)，所述三通阀(50)包括至少一个柱塞(46)的环形后座(48)，并且能够改变所述后室(18)中的第二压力(P2)，特别是当所述控制杆(38)处于息止位置时所述三通阀能够使前室(16)和后室(18)连通，或者在所述控制杆(38)动作时使所述后室(18)逐渐与大气压(Pa)连通；在所述控制杆(38)的终极动作位置中，一滑动安装在所述柱塞(46)前端的压感器(52)被所述柱塞(46)推压而与一反作用盘(32)接触——所述反作用盘(32)与所述活塞(22)连接，以便把所述活塞(22)的反应力传给所述柱塞(46)和所述控制杆(38)；
所述类型的助力器包括一单向的离合装置(56)和一基本为环形的卡键(60)，所述离合装置(56)包括一在所述柱塞(46)上滑动的共轴套筒(58)，所述环形卡键(60)有间隙地围绕所述套筒(58)，并且当以一定的速度施加输入力时能够被所述移动活塞(22)带动，绕一基本为横向的轴转动，以便与所述套筒(58)的表面配合，并且在一前端的轴向位置锁定所述套筒，在这个位置，所述套筒前端的一环形轴颈(74)锁定所述压感器(52)，而与所述柱塞(46)和所述控制杆(38)无关，一弹簧(57)设置在所述活塞(22)和所述套筒(58)之间以便所述套筒(58)弹性地返回。
所述类型的助力器的特征在于，所述单向的离合装置(56)包括至少一个所述套筒的锁定横向面(76)，所述横向面轴向向后，用于形成对所述卡键(60)一定位销(78)的阻挡——所述定位销(78)朝向所述套筒(58)径向地延伸，以便轴向确定所述套筒(58)的终极锁定位置。
2.如权利要求1所述的气动助力器(10)，其特征在于，所述套筒(58)的表面为一直径基本恒定的柱形，并且包括一径向凹槽(80)，所述径向凹槽(80)的一凸肩的横向前表面形成所述锁定横向面(76)。
3.如权利要求2所述的气动助力器(10)，其特征在于，所述凹槽(80)为一在所述凸肩前的锁定横向面(76)之后的基本锥形的型面。
4.如权利要求3所述的气动助力器(10)，其特征在于，所述定位销(78)具有一与所述套筒(58)的凹槽(80)的锥形型面互补的凹锥形扇角段的形状。
5.如上述权利要求中任一项所述的气动助力器(10)，其特征在于，所述卡键(60)在一轴向平面的截面上具有一“T”形的形状，所述套筒(58)的基本为径向的垂直分支(82)由所述卡键穿过，并且所述卡键的基本为轴向的水平分支(84)没有轴向间隙地位于一凹槽(62)的两相对的壁(66、68)之间——所述凹槽(62)相对于所述活塞(22)的轴(A)垂直地跨过所述活塞(22)，使得所述卡键(60)只能在所述凹槽(62)中摆动。
6.如权利要求5所述的气动助力器(10)，其特征在于，所述T形卡键(60)的前半个水平分支(86)包括一径向朝向所述套筒(58)的表面(88)，所述定位销(78)从所述表面凸起。
7.如权利要求5所述的气动助力器(10)，其特征在于，所述T形卡键的前半水平分支(86)的形状为一凸出柱形弧(91)——其按一与所述活塞(22)的轴(A)正交的轴(B)取向，以便与所述凹槽(62)的横向前壁(68)贴靠配合。
8.如权利要求5所述的气动助力器(10)，其特征在于，所述T形卡键的后半水平分支(90)的后端的形状为凸出柱形弧(92)——其按一与所述活塞(22)的轴(A)正交的轴(C)取向，以便与所述凹槽(62)的一横向后壁(66)配合。
9.如权利要求8所述的气动助力器(10)，其特征在于，所述T形卡键通过一压缩弹簧弹性贴靠所述凹槽(62)的横向后壁(66)，所述压缩弹簧位于所述凹槽(62)的横向前壁(68)与所述T形卡键(60)的一对中销(96)之间，所述T形卡键的对中销(96)从所述T形垂直分支(82)的一与所述定位销(78)径向相对的部分(98)凸起。
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