CN1248893C - 力传送比可变的气压制动增压器 - Google Patents

Abstract

一种用于汽车的气压制动增压器(10)，它具有：一用于控制气压差的控制阀(22)，一用于启动控制阀的力输入元件(24)，一用于传送制动力的力输出元件(38)，以及一设置在力输出元件和力输入元件之间的弹性材料制的反作用盘(34)。设置在反作用盘和力输入元件之间是一个用来改变力输入元件和力输出元件之间的力传送比的装置(30)。该装置(30)包括一可位移的内活塞(50)和一外活塞(52)，该外活塞在内活塞周围且可相对内活塞位移。该内活塞在径向外侧处或者该外活塞在径向内侧处具有一用来接纳材料细粒的凹部(50′)，该凹部在各种情况下都被活塞(50，52)复盖。

Description

力传送比可变的气压制动增压器

技术领域

本发明涉及气压制动增压器，特别是用于汽车的，该气压制动增压器包括：一用于控制气压差的控制阀，一用于启动控制阀的力输入元件，一用于传送制动力的力输出元件，一设置在力输出元件和力输入元件之间的弹性材料制的反作用盘，以及一设置在反作用盘和力输入元件之间对反作用盘起作用的、用来根据力输入元件上所受到的作用力来改变力输入元件和力输出元件之间的力传送比的装置，其中该装置包括一个内活塞和一个在内活塞的径向外侧周围且可相对内活塞位移的外活塞。

背景技术

这种汽车用的、设计成一真空制动增压器的制动增压器可以从EP0705190B1专利中得知。

通常，气压制动增压器的力传送比是固定的，也就是说，输入元件所产生的、传入制动增压器的启动力是从一个与输入元件相关联的较小的面积传送到与力输出元件相关联的较大的面积上去的。多般它是通过所谓的弹性材料反作用盘来实现的，该弹性材料呈类似于液体的性状。但是，在某些情况下，例如在应急制动状态时，会要求给用户提供尽可能大的辅助制动力，以使从一个给定的输入力中产生尽可能高的制动压力。

因而，在上述的EP0705190B1专利中建议：在超过了某个给定的输入力后，应借助改变力传送比的装置来使作用在反作用盘上的面积减小。所述减小了的面积还进一步进入相对应的非减小面积的弹性反作用盘之中(给定同样的输入或启动力)，这样，制动增压器的控制阀打开到一个相应较大的程度，因而在制动增压器中产生相应较大的差动压力，从而得到一个加大了的力的增值。

在EP0705190B1的制动增压器中，用来改变力的传送比的内活塞和外活塞是直接作用在反作用盘上的。作为该两活塞直接作用在反作用盘上的结果就是产生弹性材料磨损后的细尘。在外活塞挡肩和外活塞面向挡肩的表面之间、且为改变力传送比的装置可靠运作所要求而设置有一间隙，该间隙就会逐渐地被收集在改变力传送比的装置内部的尘埃填塞。一旦该间隙全部填满，则在一次制动压力的高压制动动作之后就不再可能在被控状态下将之除去。更确切地说，由制动增压器所产生的辅助制动力只在驾驶员施加之输入力急剧降低时才终结。其理由在于：当间隙填满时，作用在外活塞上的流体反作用力并不被引向力输力元件，而是完全地引入到控制阀壳体中。

驾驶员都把施加的输入力减小了制动效应却几乎不变的事实认为是车辆制动性能变坏。驾驶员常有的印象是他对车辆制动性能所加的影响作用在减小，这就会导致难以驾驶。

本发明的目的在于提供一种如前所述的气压制动增压器，该种增压器的启动性能与磨损情况的关系不太大。

发明内容

从所述的那种制动增压器来看，根据本发明可以达到所述的目的。一方面，本发明的内活塞在径向外侧处具有一个用以接纳材料细粒的凹部，且该凹部被外活塞所复盖；另一方面，本发明的外活塞在径向内侧处具有一个用以接纳材料细粒的凹部，且该凹部被内活塞所复盖。由于例如反作用盘的磨损所引起的、向启动方向反方向迁移的材料细料在他们能沉积在改变力传送比的装置的内部以前就收集在内活塞的凹部之中了。因此，材料细粒对改变力传送比的装置的运作的影响被减到了一种可承受的程度。由于上述原因，磨损对车辆制动器的启动性能的影响也被减轻了。

用于接纳材料细粒的凹部最好相对于内活塞和外活塞设置成在改变力传送比的装置所有的工作位置上它都被复盖住。凹部可以例如被做成在外活塞的一个区域内，此区域是始终(也就是在所有的工作位置上)都被内活塞所复盖住的。在这种情况下凹部最好形成在外活塞面向反作用盘的前部区域。在内活塞上设有一凹部时也同样。但是，在这种情况下，该凹部应设在内活塞背离反作用盘的后部区域。这样，进入凹部的材料细粒才可能停留在那里。这样均可以防止材料细粒发生不希望有的迁移。

凹部最好做成沟槽形式，例如是一个沿着活塞中的一个的外周向整个或至少几个区域中延伸的沟槽。这种凹槽结构可以确保迁移的材料细粒可靠地收集在此凹槽之中。凹槽的尺寸最好选取成为能够容纳在制动增压器的使用寿命期间所产生的最大的材料细粒总量。

内活塞的面向力输入元件的端部可与例如柱形结构的柱塞相连接。这样就可使外活塞能在柱塞杆上滑动位移。这种结构可无须对外活塞再作单独的导向，就可使结构轻巧紧凑。柱塞和内活塞最好是整体结构。

为了要进一步简化结构设计并减小改变力传送比的装置的尺寸，在本发明的较佳实施例中在柱塞杆面向力输入元件的端部设置有一盘，其对面支承着一弹性元件，该元件预先对内活塞向形成在外活塞上的柱块加力。限制内活塞向启动方向相反方向轴向位移的挡肩最好径向布置在中空柱形外活塞的内侧。

将外活塞预先加力至其初始位置上的弹性元件可有一个线性弹性特性曲线。而同样，弹性元件也可有一个渐增的弹性特性曲线，在此时，本发明的制动增压器的辅助制动力从外活塞移出其初始位置时起直到外活塞到达一个终端位置时为止是逐渐增大的。

外活塞的外径最好要比盘的内径来得大，这样，外活塞可以容易地靠在外活塞的挡肩上，该挡肩可以设置在例如控制阀壳体上。尽管该盘可以与柱塞杆做成一体的结构，但最好还是将盘和杆做成分离的结构。将盘和杆做成分离构件可以使改变力传送比的装置特别容易组装。下面将会结合附图来对此作详细阐述的。

根据本发明的一个较佳实施例，改变力传送比的装置取用卡盒形式，它在预先组装后就能插入到控制阀壳体中。卡盒可以不用化高的成本而装入多种已有的制动增压器中。还可以通过在制动增压器中安装或不安装该卡盒来提供可变或不可变力传送的同类型的制动增压器。

下面结合附图来详细阐述本发明制动增压器的一个实施例。这些附图如下。

附图的简要说明

图1是本发明第1实施例的制动增压器的纵剖面图，该增压器带有改变力输入元件和力输出元件之间的力传送比的装置。

图2是图1所示改变力传送比的装置的放大剖面图，图中所示的是制动增压器未启动时处于升高的状态。

图3是一个改变力传送比的装置的纵剖面图，该装置与图1和图2中所示的装置相比稍有改进，它采用预先组装的卡盒形式。

图4表示图3所示本发明第2实施例的制动增压器中的一个改变力传送比的装置，它处于正要被组装的状态。

图5是表示本发明的制动增压器的传送比随着驾驶员所施加的输入力而改变的曲线图，图中还给出了由已有技术的制动增压器的磨损现象所表征的传送比。

具体实施方式

图1为表示本发明第1实施例一真空制动增压器10的纵剖图，该增压器具有一个由活动壁14分隔成真空腔16和工作腔18的壳体12。当制动增压器10工作时，真空腔16总是与真空源相连通，而工作腔18可以有选择地或是与真空相连或是与大气压相连。对于所述的用途采用一控制阀22，该阀根据通常与制动踏板(未图示)相连的力输入元件24的启动来将控制阀22中的阀的位置控制成使大气压或更高的压力可以通入工作腔18、或者在制动增压器10启动终结后将真空腔与工作腔18相连、以将工作腔再次抽空。由于这种制动增压器10的结构和功能皆为熟悉本技术领域的人员所知晓，因此，下面仅就与本发明相关的部件及其功能作详细说明。

上述的力输入元件24是与阀塞26相连的，而该阀塞是安设在控制阀22的壳体28中呈轴向可位移的状态。阀塞26的、与力输入元件24轴向相反的一侧连接有一个用于改变传送比的装置30，对该装置下面还将详细说明，它是作为一个预先组装的卡盒从图中的左侧插入到控制阀壳体28的阶梯形凹口中的。所述装置30在启动方向连接有一反作用盘34，该盘是用弹性材料制成的，且安置在制动增压器10的力输出元件38的一个呈杯形延伸的端部36中。力输出元件38藉助于其杯形端部36而在控制阀壳体28的毂形端部40上被导向。

当制动增压器10启动后，作用在力输入元件24上的启动力使力输入元件向左位移，亦即进入制动增压器10。所述位移传送到与力输入元件24相连的阀塞26上，同时导致阀座打开，以允许大气压进入工作腔18。阀塞26通过改变力传送比的装置30将该位移传给反作用盘34，可将该盘的特性设想为流体的特性。这就意味着作用在力输入元件24上的力通过反作用盘34从装置30的较小的横截面面积传送到了由杯形端部36的内径所限定的力输出元件38的较大的横截面面积上。装置30较少的横截面面积与反作用盘34较大的横截面面积之比限定了制动增压器10的力传送比。

下面参照图2和图3来详细阐述改变力传送比的装置30。它包括具有杆44的柱塞42，杆44的面向力输入元件24的端部连接有一盘46。采用该盘46，一方面将力从阀塞26传到装置30上，另一方面用来支承与柱塞同轴布置并围绕它的压缩弹簧48。柱塞杆44和盘46的结构做成分离构件，目的在于便于组装改变力传送比的装置30。

在盘46的中心开有一圆孔，柱塞杆44的柱形延长部分44′从此圆孔中延伸通过，延长部分44′的外径要比柱塞杆44小些。可以用不同的方法来将盘46固定到柱塞杆44上。根据图2，延长部分44′是设计成一中空柱体，以便将盘46用堆焊固定到柱塞杆44上。如图3所示，将盘46固定到柱塞杆44上去也可通过档圈44″，档圈44”啮合在盘46的后面。

盘46呈盆形，具有一个沿该力输入元件24方向延伸、与阀塞26协配的圆形轴环46′。盘46的盆形结构和与力输入元件24协配的圆形轴环46′使力能可靠地从阀塞26引入盘46中和/或引入没有延长部分44′的改变力传送比的装置30中，而延长部分44′是用来将盘46与被加上一作用力的柱塞杆44相连接的。

在柱塞杆44远离盘46的端部设有一圆柱形的内活塞50，它构成了作用在反作用盘34上的装置30的横截面面积的一部分。在此实施例中，柱塞42和内活塞50是个整体结构。与所述内活塞50同轴设置的是一个中空圆柱形外活塞52，它藉助于轴环54来导向而使之可在柱塞杆44上滑动位移，且其在内活塞50范围中的内径除去通常的公差配合外与内活塞50的外径相对应。外活塞52的外径要比盘46的外径大，大体上与控制阀壳体28中的阶梯凹口32的最大直径相当。

内活塞50的径向外侧有一个呈圆周内槽50′形式的凹部。该凹部槽50′用来接纳向与制动增压器启动相反迁移的材料细粒，尤其是反作用盘34上磨损下来的细粒，不然的话细粒会沉积在供内活塞50用的、形成在中空圆柱形外活塞52中的挡肩60上，而影响到改变力传送比的装置30的运作功能。凹槽50′形成在内活塞50面向力输入元件24的端部，其尺寸做成可以确保制动增压器10的运作功能和防止由于凹槽结渣堵塞而引起的内活塞50的材料应力。

图3示出的改变力传送比的装置30是一个呈预先组装好的卡盒形式的、分离的组装子件。当组装装置30时，先将柱塞杆44穿过外活塞52的轴环、直到与柱塞杆44做成整体结构的内活塞50靠上了形成在外活塞52的径向内侧的挡肩60为止。然后将压缩弹簧从远离内活塞50的端部滑移到轴环54上，这样做就局部地接纳在外活塞52的凹槽形袋腔52′中了。随后，将盘46沿压缩弹簧48作用的相反方向推入到柱塞杆44的延长部分44′上，并将之连接到柱塞杆44上成为如上所述的样子。内活塞50藉助于支承在盘46上的预先加力的压缩弹簧48压靠在外活塞52的挡肩60上的其初始位置上。在装置30的、如图1-3所示的由挡肩60固定的初始位置上，内活塞50和外活塞52的面向反作用盘34的面积形成单独的一个平整的区域。在制动增压器的初始位置上，在外活塞52远离反作用盘34的端部和由凹口32的直径缩小而形成的供外活塞用的挡肩62之间有一个规定的轴向余隙S存在。

图4表示本发明第2实施例的真空制动增压器中的改变力传送比装置30的另一种可能的设计方案。图4中所示的本发明第2实施例的真空制动增压器和改变力传送比的装置30在功能上皆与图1-3的真空制动器10和改变力传送比的装置30相一致。

不同的是，在图4中所示的改变力传送比的装置30中的凹部(具体地说是凹槽52″)是形成在外活塞52的径向内侧。所述的凹槽52″相对于反作用盘(图4中未示出)设置在外活塞52上的面向反作用盘(未图示)的前部区域的。与此相反，在图3中所示、形成在内活塞50的径向外侧的凹槽50′是安设在内活塞50面向远离反作用盘34的一个区域里的。由于将凹槽52″相对于反作用盘设置在外活塞52的前部并将凹槽50′设置在内活塞50的后部，从而可确保改变力传送比的装置在所有的工作位置上都被在各个情况下相对布置的活塞50、52所复盖住。因此，就能消除所收集到的材料细粒的不希望出现的迁移。

参照图3和图4来对改变力传送比的装置30在各种情况下按照通过阀塞26施加在其上的力来改变力传送比的功能说明如下。当与力输入元件24相连的制动踏板(未图示)被压下时，此运动被从力输入元件24传送给了阀塞26，并从阀塞26传送给盘46。作为其结果，整个装置30移到了左边，同时，设置在内活塞50上的呈球面部分的升高部64开始进入反作用盘34之中。

由于最初在升高部64与反作用盘34之间的接触面积非常小，故活塞50可以相当快地进入反作用盘34之中，这就导致在制动增压器的初始启动阶段控制阀22急速打开，且因此而使辅助制动力快速生成。图5是表示由力输出元件38施加在主压力缸(未图示)上的制动压力对力输入元件24所产生的输入力所画成的曲线图，这可从图5曲线上越过一个起始动作(点A)至主压力缸的徒峭上升(在点A和点B之间的部分)来得知。

力输入元件24的进一步的位移会导致不久以后内活塞50和外活塞52两者的全部表面都压靠在反作用盘34上。在上述情况下装置30整个地移到了左边，这可从其后在挡肩62和外活塞52之间较大的间隙上明显看出。同时在未图示的主压力缸中生成且通过力输出元件38起反作用的制动压力引起反作用盘34的材料稍稍被压入到凹口32中。不过，通过反作用盘34传送给外活塞52的该反作用力还不足以将压缩弹簧48压缩。因此，在所述状态下，制动增压器10的力传送比系由外活塞52的外径和容纳反作用盘34的杯形端部的内径之比来决定的。

当力输入元件24所施加的输入力进一步加大时，由柱塞42牢固地与阀塞26相连接的装置30的内活塞50进一步向左边位移，并因而更深地压入到反作用盘34之中。在主压力缸中所得到的相对较高的制动压力通过反作用盘34也反作用于外活塞52上，而后就足以将压缩弹簧48压缩了。因此，外活塞52相对于内活塞50向制动增压器启动方向的相反方向位移，在外活塞52面向挡肩62之端部与挡肩62之间的间隙就减小了。

最后，当输入力进一步增大时，外活塞52面向挡肩62的端部与挡肩62相接触，这就造成外活塞52“着陆”，也就是说，外活塞52与反作用盘34的接触面积不再影响制动增压器的力传送比。这就相应于图5中的点C。此时仅仅是内活塞50的较小的面积起作用，其结果是制动增压器的力增益比从内活塞50的外径与杯形端部36的内径之比向上升了。由于内活塞50的外径比外活塞52的外径要小，故力传送比就增大，正如从图4可明显看到的那样。

当输入力进一步增大时，内活塞50会更深地进入反作用盘34之中，直到锁定杆66贴靠到控制阀壳体28为止，锁定杆66是与阀塞26相连的，它一直伸入于控制阀壳体28的径向凹口之中。这就相应于图5的点D。而后，输入力的再进一步增大不会再被制动增压器加大，由此导致主压力缸压力的相对较低的升高。

从以上的功能阐述中显而易见的是：在图5中所示的在点B和C之间的曲线的斜率和变化过程与压缩弹簧的特性有关。该部分曲线的斜率会受不同的弹簧刚度的影响，甚至于同一根压缩弹簧48也可有这样的不同的刚度(渐变弹簧特性)，用以将该曲线部分的力增益比的变化过程做成所要求的样式。

当制动器松开时，所述的装置30的位置反向回过来。在此情况下，图5所示曲线连续地从点D′、C′、B′到A′。如同可从图5中看到的那样，A点的位置与A′点的位置并不重合。同样点B和B′、点C和C′、点D和D′也是。因此，主压力缸内制动压力随输入力的变化过程呈滞后环线样式。

在以往已有的制动增压器中，由于内活塞50的挡肩60上有严重的沉积出现，原先通常在制动增压器外活塞52的挡肩62和外活塞52之间设置的间隙会被完全填满。因此，在一次高压制动运作之后就不再有可能再将其恢复到可控状态，正如图5中的虚线所示。只是在输入力的急剧降低之后才可以把制动增压器的辅助制动力去掉，且该去除是突然间作用的。而本发明的制动增压器却能在此同样的运作期间内呈现出比已有的制动增压器要好得多的启动性能。

Claims (12)

1.一种用于汽车的气压制动增压器(10)，它包括：一控制阀(22)，用于控制气压差；一力输入元件(24)，用于启动控制阀(22)；一力输出元件(38)，用于传送制动力；一弹性材料制的反作用盘(34)，设置在力输出元件(38)和力输入元件(24)之间；以及一装置(30)，设置在反作用盘(34)和力输入元件(24)之间，它作用在反作用盘(34)上以根据力输入元件(24)上所受到的作用力来改变力输入元件(24)与力输出元件(38)之间的力传送比，该装置(30)包括一内活塞(50)和一在内活塞(50)的径向外侧周围、可相对内活塞(50)位移的外活塞(52)，其特征在于，该内活塞(50)在径向外侧处或者该外活塞(52)在径向内侧处具有一用来接纳材料细粒的凹部(50′、52′)，在各种情况下该凹部(50′，52′)都被相对布置的活塞(50，52)所复盖。

2.如权利要求1所述的制动增压器，其特征在于，该凹部是一个沿活塞(50，52)的外周延伸的槽(50′，52′)。

3.如权利要求1所述的制动增压器，其特征在于，内活塞(50)面向力输入元件(24)的端部与一柱塞(42)相连。

4.如权利要求3所述的制动增压器，其特征在于，外活塞(52)可在柱塞(42)的杆(44)上滑动位移。

5.如权利要求3所述的制动增压器，其特征在于，内活塞(50)和柱塞(42)系整体结构。

6.如权利要求3所述的制动增压器，其特征在于，柱塞(42)的杆(44)的面向力输入元件(24)的端部处有一个盘(46)。

7.如权利要求1-6之一所述的制动增压器，其特征在于，外活塞(52)的径向内侧有一挡肩(60)，它限制内活塞(50)相对于外活塞(52)向制动增压器(10)启动方向相反的方向轴向位移。

8.如权利要求7所述的制动增压器，其特征在于，在制动增压器(10)的初始位置上，内活塞(50)被预先向外活塞(52)的挡肩(60)方向加力。

9.如权利要求8所述的制动增压器，其特征在于，设有一个用来形成初始张力的弹性元件(48)，它通过对着外活塞(52)的第一端和对着柱塞(42)的第二端被支承。

10.如权利要求6所述的制动增压器，其特征在于，盘(46)和杆(42)被做成分离元件的结构。

11.如权利要求1所述的制动增压器，其特征在于，供外活塞(54)用的挡肩(62)设在控制阀(22)的壳体(28)上。

12.如权利要求1所述的制动增压器，其特征在于，用于改变力传送比的装置(30)设计成卡盒式的预装配单元，在预装配好后可插入到控制阀(22)的壳体(12)中。

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