CN1458892A - 用于制动助力器的反作用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及一种用于气动制动助力器的反作用装置,其中的制动助力器具有可变的助力比,本发明还涉及一种装备该反作用装置的制动助力器。根据本发明的反作用装置包括一壳体,在该壳体中设置了一反作用盘(33),反作用盘是由不可压缩的材料或几乎不可压缩的材料制成的,所述装置是这样界定的:a)在一第一纵向端,其由一第一表面界定;b)在与第一端相对的一第二端,由一位于径向外侧的第二表面和一第三表面界定,其中,气动活塞作用在第二表面上,而第三表面则受柱塞的作用,第三表面由第二表面界定;以及c)其由一第四径向表面界定,该表面从第一表面延伸向第二和第三表面。反作用装置还包括至少一个能发生变形的弹性装置,并包括用于对该弹性装置进行预压的装置(45),当某一输入力大于某一定值时,所述弹性装置能使反作用盘(33)的可用体积增大,该体积增大发生在第一、第二表面的交汇处。本发明尤其适用于汽车行业,主要是应用在制动领域中。

Description

用于制动助力器的反作用装置
技术领域
本发明主要是涉及一种用于气动制动助力器的反作用装置,其中该制动助力器的助动作用是可调节的,本发明还涉及一种装备该反作用装置的制动助力器。
背景技术
用在制动系统中的气动制动助力器是通过利用气压力来放大作用到制动踏板上的人力。助力器被设置在制动踏板和制动主缸之间,其中的制动主缸例如是串列式双腔制动主缸。
助力器包括一壳体,一密封的移动隔壁将该壳体分成两个腔室,其中的隔壁可在两腔室内压力之间的压差作用下移动。移动隔壁包括一气动活塞,该活塞通过压接在其外周部上的一裙边而径向向外延展开。两腔室之间的压差由一个三通阀进行控制,该三通阀受由制动踏板控制的一动作杆的推拉而移动。三通阀设置在气动活塞的后圆筒形部件中。
动作杆的作用力通过一推杆、并经一反作用盘传递到制动主缸的活塞上,反作用盘是由弹性体材料制成的一例如是用橡胶材料制成的。反作用盘是一个合并三个作用力的装置:来自于动作杆的第一个作用力通过一柱塞式分力器作用到反作用盘上,其中的柱塞式分力器相对于动作杆固定不动;第二个作用力来源于气动活塞提供的助动力,其中的助动力是由于移动隔壁在压差作用下移动而产生的;以及第三个作用力,该力是液压制动管路经推杆传递来的反作用力。反作用盘通过向车辆驾驶员反馈液压管路的压力信息,而使驾驶员可调节其施加到制动踏板上的作用力。
将由驾驶员施加在制动踏板上的作用力称为输入力;将由动作杆施加的作用力称为动作力;将由推杆作用到主缸活塞上的作用力称为输出力,其中的主缸例如为串列双腔制动主缸。
利用这种类型的制动助力器,当输入力数值处于一定的范围内时,输入力和输出力之间具有非常精确的关系。
现有技术中存在这样的装置:其能使助力器的助力比是可变的,这也就是说,其能允许输入力与输出力之间的比值发生变化,例如,当输入力超出某一确定数值时其能加大助力比。法国专利文献FR00/15943中公开了一种用在气动活塞的后圆筒部件上的装置,该分力器装置是由两个部件组成的:一个与动作杆位于同一侧的柱塞、以及一与反作用盘位于同一侧的感力器,在感力器与柱塞之间设置了一预压弹簧,该弹簧装在一可变形的罩盒中。如果动作力小于弹簧的预压力,感力器和柱塞就表现为刚性部件的特征。如果输入力足够大,则弹簧就被压缩,从而感力器就可在轴向上移向制动踏板,使得反作用盘能向制动踏板挤胀。这样就可减小作用到动作杆上的反作用力,从而增大助力比。
但是,由于这种装置的体积很大,所以要对助力器的内部结构作相当大的改动。而配件制造商出于成本的考虑要尽力使其产品能标准化,同时还寻求减小助力器尺寸的方案。
发明内容
因此,本发明的一个目的是提供一种反作用装置,其能安装到已有类型的气动助力器上。
本发明的另一个目的是提供一种尺寸较小的反作用盘。
本发明的又一个目的是提供一种气动制动助力器,该助力器的助力比可变,并具有标准的活塞体。
本发明的另一个目的是提供一种气动制动助力器,其能以很低的成本就实现助力比的可变。
本发明的另一个目的是提供一种气动制动助力器,其以较小的尺寸就实现了助力比的可变。
本发明的另一个目的是提供一种气动制动助力器,其能产生大小可变的助动力,且其设计和制造都很简单。
有利之处在于:本发明装置能以简单的方式安装到标准型式助力器的气动活塞上。
本发明还具有这样的优点:其设计简单,且制造成本低。
本发明还具有尺寸较小的优点。
因而,这些目的通过根据本发明的反作用装置而得以实现,其包括一壳体,在该壳体中设置了一反作用盘,反作用盘是由不可压缩的材料或几乎不可压缩的材料制成的,所述装置是这样界定而成的:
a)在一第一纵向端,其由一第一表面界定;
b)在与第一端相对的一第二端,由一位于径向外侧的第二表面和一第三表面界定,其中,气动活塞施力在第二表面上,而第三表面则受柱塞的作用,第三表面由第二表面界定;以及
c)其受一第四径向表面的界定,该表面从第一表面延伸向第二和第三表面。
该反作用装置还包括至少一个能发生变形的弹性装置,并包括用于对该弹性装置进行预压的装置,当某一输入力大于某一定值时,所述弹性装置能使得反作用盘的可用体积增大,此体积增大发生在第一、第二表面的交汇处。
本发明的主要目的是提供一种用于制动助力器的反作用装置,其包括一反作用盘,其设置在一容纳壳体中,该装置是这样围成的:在一第一纵向端,其由一第一表面界定,在与第一端相对的一第二端,由一位于径向外侧的第二表面和一第三表面界定,其中的第三表面又由所述第二表面界定,且由一从第一表面轴向延伸向第二、第三表面的第四径向表面界定,所述反作用装置还包括至少一个可发生变形的弹性装置,当输入力超过某一确定的数值时,弹性装置能使所述反作用盘的可用体积增大,并为输入力小于所述设定数值的情况确定了一第一助力比,其特征在于:所述反作用盘可用体积的增大是发生在第一、第四表面的交汇处,且所述反作用装置为输入力大于设定数值的情况确定了至少一个第二助力比。
本发明的另一个目的是提供一种反作用装置,其特征在于:所述第四表面至少在部分上是由所述推杆的一径向端形成的。
本发明的另一目的是提供一种反作用装置,其特征在于:第一表面是由一环形垫圈和至少一个浮动部件形成的。
本发明的又一目的是提供一种反作用装置,其特征在于:第一表面是由一部件形成的,该部件固定到推杆的一轴向端上。
本发明的另一目的是提供一种反作用装置,其特征在于:至少有一种弹性装置被预压缩,从而对于输入力低于设定值的情况,使反作用装置表现为刚性。
本发明的又一目的是提供一种反作用装置,其特征在于:所述反作用装置能根据输入力的数值而改变助力比。
本发明的另一目的是提供一种反作用装置,其特征在于:当动作力大于设定值时,所述反作用装置增大助力比。
本发明的又一目的是提供一种反作用装置,其特征在于:对弹性装置的预压力大于或等于150牛顿。
本发明的另一目的是提供一种反作用装置,其特征在于:所述弹性装置是一弹簧。
本发明的另一目的是提供一种反作用装置,其特征在于:弹性装置是一圆柱弹簧。
本发明的另一目的是提供一种反作用装置,其特征在于:所述弹性装置是一弹性圈。
本发明的另一目的是提供一种反作用装置,其特征在于:弹性装置是一锥形弹簧。
本发明的另一目的是提供一种反作用装置,其特征在于:所述环形垫圈与浮动部件的至少之一形成了对至少一个弹性装置进行预压的装置。
本发明的另一目的是提供一种反作用装置,其特征在于:环形垫圈压接到推杆的杆体上。
本发明的另一目的是提供一种反作用装置,其特征在于:浮动部件包括用于对弹性装置进行定中的装置。
本发明的另一目的是提供一种反作用装置,其特征在于:其包括至少两个同轴的弹性装置。
本发明的另一目的是提供一种反作用装置,其特征在于:一弹性装置的预压载荷小于另一弹性装置的预载。
本发明的另一目的是提供一种反作用装置,其特征在于:浮动部件包括一中央第一部件和一环形第二部件,这两个部件可相互轴向移动。
本发明的另一目的是提供一种反作用装置,其特征在于:其包括导向装置,该导向装置可与气动制动助力器中的导向装置相配合。
本发明的另一目的是提供一种气动制动助力器,其包括一壳体,该壳体被一密封的移动隔壁分隔成两个腔室,移动隔壁包括一气动活塞,在该活塞中设置有一个三通阀,该三通阀由一动作杆进行操作,动作杆的第一纵向端连接到一制动踏板上,与第一端相对的第二纵向端则连接到一分力器上,其特征在于:所述分力器可与如上述限定的一反作用装置相接触。
本发明的另一目的是提供一种气动制动助力器,其特征在于:如上述限定的所述反作用装置通过一垫圈固定到气动活塞上。
本发明的另一目的是提供一种气动制动助力器,其特征在于:通过将垫圈夹卡在一复位弹簧和气动活塞之间而将其固定。
本发明的另一目的是提供一种气动制动助力器,其特征在于:气动活塞包括导向装置,该导向装置与先前所限定的反作用装置的导向装置相配合。
附图说明
借助于下文的详细描述和附图,可对本发明有更好的理解,其中,图面上的左手侧和右手侧分别代表前方和后方,在附图中:
图1中的纵向剖视图表示了现有类型的气动制动助力器;
图2中的图线表示了对于具有两级助力比的助力器、助力器输出力随输入力的函数变化关系;
图3是一气动制动助力器的纵向剖视图,该助力器包括一根据本发明第一可选方式的反作用装置;
图4是对图3所示反作用装置所作的详细视图;
图5是一个纵向剖视图,表示了根据本发明的反作用装置第一实施例的第二可选形式,其中的反作用装置被用在一助力器中;
图6是一个纵向剖视图,表示了根据本发明的反作用装置第一实施例的第三可选形式,其中的反作用装置被用在一助力器中;
图7是一个纵向剖视图,表示了根据本发明的反作用装置第一实施例的第四可选形式,其中的反作用装置被用在一助力器中;
图8是一个纵向剖视图,表示了根据本发明的反作用装置的第二实施例,该反作用装置可被用在一助力器中;
图9是一个纵向剖视图,表示了根据本发明的反作用装置的第三实施例,该反作用装置可被用在一助力器中;
图10中的图线表示了对于装备有图9所示反作用装置的气动制动助力器、输出力随输入力的函数变化关系;
图11a是一个纵向剖视图,表示了根据本发明的反作用装置的第四实施例,该反作用装置可被用在一助力器中;
图11b是从前方对图11a所示反作用装置中反作用盘的外壳所作的一个3:4轴测图;
图12a中的图线表示了在反作用盘具有相同的定弹性模量的情况下,对于三个不同的推力和三个直径大小不同的反作用盘,动作力随弹性装置压缩量的函数变化关系;以及
图12b中的图线表示了在反作用盘具有相同的恒定弹性模量、但该弹性模量与图12a中图线所示测量结果所对应模量不同的情况下,对于三个不同的推力和三个直径大小不同的反作用盘,动作力随弹性装置压缩量的函数变化关系。
具体实施方式
在所有附图中,将用相同的附图标号指代相同的部件或具有相同功能的部件。
图中所示的所有元件都是以XX′轴为对称轴的部件。
在本说明书中,所谓的“挤胀”应当被理解为是一个弹性动作,且在下文中,在挤胀结束后,以下将被定义的反作用盘复位到其最初的形状。
图1表示了现有类型的气动制动助力器,其包括一壳体1,该壳体是由第一壳板3和第二壳板5组成的,这两块壳板以密封的方式压接在一起,且都包括一中央开孔6和8,两开孔相互正对,壳体1中围出的内部空间被一密封的移动隔壁11分隔成一个前腔7和一个工作腔9。在隔壁11的中央部位处装有一气动活塞13,该活塞在轴向方向上向后延伸,在隔壁的径向外侧部位,设置有一压接到活塞13外周部上的裙边15。利用一卷边密封件16对隔壁11进行密封,其中的密封件16例如是用弹性体制成的,其被固定到活塞13的外周部以及壳体1的外周部。在壳板3的后壁面与活塞13的前壁面之间安装了一处于压缩态的弹簧18,从而将隔壁回推向其息止状态。
前腔7通过封接装置(图中未示出)与一部分真空源相连接。在息止状态,工作腔9与前腔7是相通的,而在执行制动时,工作腔就被置于与大气压环境相通的状态。
通过一个设置在气动活塞13后圆筒部件中的三通阀19来执行两腔室的连通操作以及与外界环境的连通操作。三通阀19包括一阀座20,阀座20设置在一动作杆21上,动作杆21与制动踏板(图中未示出)相连接,三通阀还包括一柱塞式分力器22,柱塞式分力器包括一柱塞23和一感力器25,柱塞23的后端中接纳着动作杆21的前端,其中动作杆的前端是与制动踏板那一端相对置的,且在该前端上设置有一第一阀件27。
由气动活塞13的后周部形成了一个第二阀件29。感力器和柱塞通过一弹簧30连接在一起,处于压缩态的弹簧30安装在一可变形的罩盒32中,且其内径大于感力器和柱塞的外径。罩盒32包括一朝向后方的第一套筒,该套筒固定到感力器上,且固定方式最好是利用过盈配合,并包括一尺寸较小的第二套管,其面朝向第一套筒,并最好是通过过盈配合固定到柱塞上。
助力器还包括一推杆31,该推杆可推动利用一垫圈32′安装在助力器前方的一主缸的活塞(图中这二者均未示出),其中的垫圈32′夹在弹簧18和活塞13的前端面之间,且在其朝向制动踏板的轴向后端中形成了一个杯帽,一反作用盘33安装在该杯帽中,在执行制动的情况下,反作用盘可与感力器25的前表面相配合,反作用盘33是由可变形、但几乎不可压缩的材料制成的,例如可采用弹性体材料—最好是用橡胶来制成。
如公知的那样,气动制动助力器的表征值是一个助力比,其等于输出力(Fs)与输入力(Ft)的比值,且该比值是由反作用盘33与感力器25的面积之比决定的。
很显然,出于安全的原因,如果制动操作的输入力大于某个设定值时,就希望能增大该助力比,从而促使驾驶员进一步加大对制动踏板的作用,其中,输入力大于设定值的情况对应于紧急制动的情况。
因而,助力器的特征在于其具有一第一助力比和至少一第二助力比。
下面将参照图1和图2对已有类型助力器的工作过程进行介绍。
在息止状态时,前腔7与工作腔9是相通的,它们的内部压力均为前腔7的部分真空压力。
在制动过程中,驾驶员对制动踏板的作用将使得动作杆移动,从而,通过将第二阀件29压到阀座20上、并通过将第一阀件27从阀座20上抬起而使前腔7与工作腔9隔断、并使工作腔与大气压环境相通。这样就会在前腔7与工作腔9之间产生压差,该压差的作用效果是将隔壁11推向主缸。由感力器25和柱塞23构成的分力器22就像是一个刚性部件,反作用盘33将动作杆21施加的推力、气动活塞施加的助动力以及液压管路的反作用力进行组合,其中,液压管路的反作用力是通过推杆31传递来的。此时助力器的助力比为第一助力比(见线段AB)。
如输入力足够大,则弹簧30就会被压缩,从而感力器25就能相对于柱塞24移向制动踏板一侧,使得反作用盘33向制动踏板一侧挤胀。
因而,橡胶反作用盘表面上接触压力的分布就会发生改变,使分力器22与反作用盘33的接触压力减小,这种情形对应于第二助力比(见线段BC)。
在制动过程的终了,动作杆31向后移动,从而使整个助力器恢复到其息止状态,具体来讲,反作用盘恢复到其最初的形状。
图3表示了一种制动助力器,其装有根据本发明第一实施例的反作用装置,该助力器包括一壳体1,壳体是由第一壳板3和第二壳板5构成的,第一、第二壳板上都具有一中央开孔6、8,壳体被一密封的移动隔壁11分隔成两个腔室7、9。移动隔壁11的中央部件是一气动活塞13,其在轴向上延伸向后方,隔壁11的径向外周部件是一个刚性的裙边15,该裙边压接到活塞13的外周部上,是通过一卷边密封件16来实现密封的,密封件16气密地固定到壳体1和气动活塞13上。
在壳板3的后壁面与活塞13的前表面之间安装一处于压缩态的弹簧18,从而可将活塞13复位到息止状态。
前腔7通过封接装置(图中未示出)与一部分真空源相连接。
在气动活塞13的圆筒形部件中设置一个三通阀19,该三通阀由一与制动踏板(图中未示出)相连的控制杆21进行控制。三通阀包括一设置在动作杆21上的阀座20,该阀座由一环形面构成;安装了一处于压缩态的弹簧,其抵压在阀座20的后壁面上,从而将阀座20推向阀件27、29。
动作杆21的动作通过一反作用装置35和一柱塞式分力器22传递到液压制动管路中,其中的分力器22与动作杆21同轴,其后部的一个近似为锥台形的孔洞中接纳了动作杆21的前端部。分力器的后端部形成了一个第一阀件27。
气动活塞13包括一后圆筒端,该圆筒端形成了一第二阀件29,在活塞的前表面上,其轴向导向装置24可与反作用装置35的轴向导向装置相配合,这些导向装置最好是由一径向凹口26形成的。
图4和图5表示了图3所示助力器中反作用装置第一实施例的两种可选形式,该反作用装置包括一弹性装置30、用于对弹性装置30进行预压的装置45、以及一反作用盘33。预压装置45包括一罩盒37,该罩盒是由一套筒38、一环形垫圈47以及一浮动件49组成。在朝向前方的第一端处,套筒38包括一段直径较小的第一套筒39,在朝向后方的第二端处,套筒38包括一段直径较大的第二套筒41,套筒41通过一轴肩部43与第一套筒39相连,直径较细的第一套筒39的前轴向端是封闭的,该封闭端形成了一推杆31的底部,推杆31与动作杆21同轴,套筒38也与推杆31同轴。
与推杆31同轴的环形垫圈47被固定地安装在第二套筒41中,并抵压在轴肩部43上,最好还被紧压到套筒39的径向内侧表面上。浮动部件49被安装成能在垫圈47中形成的孔道51内轴向平动,且其最好是与柱塞式分力器22同轴安装,其外径等于孔道51的内径。
浮动部件49包括保持装置53,其所在位置与部件49的轴向端部离开一不为零的距离,该装置最好是由一径向向外延伸的凸缘件55形成的,其外径大于孔洞51的内径。在图5所示第一实施例的第二可选形式中,保持装置53还包括用于对弹簧30进行定中的装置54,该装置是由一环形凹陷54构成的,凹陷制在凸缘件55的前表面上。
所述弹性装置30最好是一弹簧,其在压缩状态下安装到套筒39的后壁面与凸缘件55的前环形面之间。
反作用盘被这样进行设置:其抵压在一个表面57上,该表面57是由环形垫圈47的后表面、以及浮动部件49的后表面组成的。
大径套筒41的轴向尺寸要大于垫圈47轴向尺寸与反作用盘33轴向尺寸的总和,从而在套筒41的轴向后侧多出一自由端,该自由端构成了反作用装置35的导向装置59,该装置能与助力器中气动活塞的导向装置24相配合。
反作用装置通过一环形垫圈32固定到气动活塞13上,垫圈32的中央孔道最好能在轴向方向上向前延伸而形成一段套筒,该套筒与套筒37的小径段39毗连。
下面将对安装有本发明反作用装置35的气动制动助力器的工作过程进行描述。
在息止状态,腔室7和9中的压力为部分真空负压。
在执行制动时,对制动踏板的作用会推动动作杆,这样,通过将第二阀件29压到阀座20上而截断前腔7与工作腔9之间的连通,然后,通过将第一阀件27抬离阀座20而使工作腔9与大气压环境相连通。之后,在两腔室7和9之间的压差作用下,活塞13被向前推。
然后,反作用盘22就承受了从分力器22传递来的动作杆推力Fa、气动活塞13的助动力Fp、以及液压制动管路的反作用力Fr,其中,由于设置了径向凹口24,气动活塞实际上可相对于反作用盘移动。
如果输入力小于某个确定的输入力Fe,则反作用装置35就像是一个刚性的部件,该反作用装置就确定出一第一助力比。
如果输入力大于所述数值Fe,弹簧30就被压缩,使得浮动部件49向前滑动,从而反作用盘33就向前挤胀到了孔道51中。因而,橡胶表面上接触压力的分布就会发生变化,分力器22与反作用盘33之间的接触压力就会减小,此时反作用装置就确定出一第二助力比。
如果输入力变得更大,浮动部件49就会抵压到推杆31上,因而此时助力器的助力比将等于输入力小于Fe时的第一助力比。
助力比的变化取决于制造反作用盘所用橡胶的弹性模量、反作用盘的几何形状、以及反作用盘外壳的几何形状。
在制动过程的终了,动作杆21后退,使得整个助力器恢复到其息止状态,具体来讲,反作用盘恢复到其最初的形状。
图6表示了根据本发明的反作用盘第一实施例的第三种可选形式,该反作用盘包括一弹性装置530、用于对弹性装置530进行预压的装置45、以及一反作用盘33。预压装置45包括一罩盒37,该罩盒是由一以轴线XX′为中心的圆筒形套筒38、一环形垫圈47、以及一浮动部件49构成的,其中,套筒的前轴向端构成了推杆31的底部,垫圈47上设置有一个中央孔洞51。
环形垫圈47被固定地安装到套筒38中,其固定方式最好是通过将其压接到套筒38的圆周部来实现。
浮动部件49最好被安装成这样:其与柱塞式分力器22同轴,并可在垫圈47的孔洞51中平动,其外径等于孔道51的内径。
浮动部件49包括保持装置53,其所在位置与部件47的轴向端部离开一不为零的距离,该装置是由一径向向外延伸的凸缘件55形成的,其外径大于孔洞51的内径。
弹性装置530最好是一锥形弹簧,该弹簧的锥角朝向前方,弹簧以压缩态安装在罩盒37前端壁的后壁面与凸缘件55的前环形面之间。反作用盘被设置成抵压在表面57上,表面57是由环形垫圈47的后表面与浮动部件49的后表面组成的。
反作用装置包括用于相对于活塞13进行导向的装置59,该装置可与气动活塞13上的导向装置24相配合,装置59是由罩盒的圆筒形后端部形成的。
反作用装置通过一环形垫圈32固定到气动活塞13上,垫圈的中央孔道最好能在轴向方向上向前延伸而形成一段套筒,该套筒与推杆31相毗接。
应用到制动助力器中的本发明反作用装置135的工作方式与图4、5所示反作用装置的工作方式相同。
这种属于本发明反作用装置第一实施例的可选形式的优点在于其能显著减小反作用装置的轴向尺寸。
图7表示了反作用装置35第一实施例的第四种可选方式,在该附图中,只表示出了气动活塞13和分力器22的一部分。装置35包括一反作用盘33以及用于对弹性装置30预压的装置45,装置45包括一套筒60,该套筒内制有一轴肩部61,且一浮动部件49被安装成可在套筒60中平动,浮动部件的外径等于轴肩部61所形成的孔道的内径,套筒60中还安装有另一套筒63。套筒63的前轴向端是封闭的,从而形成了推杆31的底部64,该底部与套筒63制为一体。套筒63的后端部插入到套筒60中,并与套筒60相固定,其中的固定方式例如是通过过盈配合或通过压接,这样就封闭了套筒60的前开口端。
图7中装置的所有部件都是相对于轴线XX′同轴的。
浮动部件49还包括止挡装置53,该装置是由一径向向外延伸的环形面71构成的。
反作用盘33被安装成这样:其位于套筒60后端部的那一侧,并顶压在套筒的后端面上,一弹簧30在压缩状态下安装到套筒63前端部的后壁面与浮动部件49上止挡装置53环形面71的前表面之间。
套筒60的轴向后端处设置有导向装置59,该装置可与制在气动活塞13前表面中的导向装置24相配合。
装置35还包括用于相对于活塞13进行导向的装置59,该装置可与气动活塞13上的导向装置24相配合。
图7所示的、应用到制动助力器中的本发明反作用装置35的工作方式与图5、6所示反作用装置的工作方式相同。
该实施例的优点在于其简化了根据本发明的反作用装置的制造过程。
图8表示了根据本发明的反作用装置135的第二实施例,其包括一反作用盘33、一弹性装置30、以及用于对弹性装置进行预压的装置,预压装置包括一套筒72,在套筒72朝向前方的第一端处,其具有一直径较小的第一部分73,在朝向后方的第二端处,套筒72具有一直径较大的第二部分75,第一部分73通过一轴肩部77与第二部分相连接。小径部分73的前向端具有一环形面79,且向内侧延伸,并围出一孔道74。
推杆31的前向第一端处具有一横截面较小的第一部分78,在与第一端相对的第二端处具有一横截面较大的第二部分78′,第二部分形成了一个底座80,其外径要小于大径的第二部分75的内径,底座80与套筒75之间的空间形成了一个环形通道76。部件78固定在该通道内,其中的固定方式例如为压配合。
装置135还包括用于相对于活塞13进行导向的装置54,该装置可与气动活塞13上的导向装置24相配合。
预压装置还包括一环形圈81,其外径大致等于套筒72第二部分75的内径,该部件可滑动地安装到第二部分75中,环形圈81向后延伸而形成一直径较大的第一筒腔83,并向前突伸而形成一直径较小的第二筒腔85,两筒腔83、85通过一轴肩部87连接到一起,筒腔83的内径大致等于推杆31第二部分78′的外径,且筒腔85的内径大致等于底座80的外径。环形圈81的前端还包括一部件89,其内侧的形状为锥台状,且锥台的锥筒朝向前方。环形圈81可滑动地安装到套筒的部分75中,并环包着推杆31。弹性装置30最好是一圆柱弹簧,其压缩后安装在环面79的后壁面与部件89的端壁之间。
反作用盘33被安装成抵压在由底座80的后表面和环形圈81的后表面组成的表面上。
该反作用装置通过一环形垫圈32固定到气动活塞13上,环形垫圈的中央孔道在轴向方向上向前延伸而形成一段套筒32″,该套筒与套筒72的小径部分73相毗接。
下面将描述采用图8所示反作用装置135的气动制动助力器的工作过程。
在制动时,如果输入力小于某一确定数值Fe,反作用装置135就表现为一个刚性部件。反作用盘的作用是公知的,其将作用力Fa、Fp和Fr进行组合,并将全部反作用力传递到动作杆上。此时,反作用装置确定出一第一助力比。
如果输入力大于Fe,弹簧30就发生变形,使得环形圈81向前滑动,因而使反作用盘33挤胀到外环形部分76中,这部分空间76是由底座80的外径与套筒72的部分75的内径限定出的。
因而,橡胶表面上接触压力的分布状况就会发生改变,这将减小分力器22与反作用盘33之间的接触压力,此时,反作用装置确定出一第二助力比。
当输入力为所述设定值时,弹性圈81就顶靠在轴肩部77上,从而,此时助力器所提供的助动力大小就等于输入力Fa小于弹簧预压力时所能获得的第一助动程度。
与第一实施例的区别在于:反作用盘的挤胀是在一环形部分76中进行的,而不是在一中央孔道51中发生的。
图9表示了反作用装置的第三实施例,对于该反作用装置,能允许助力器的助力比再一次发生变化,在该图中,只部分表示出了气动活塞13和分力器22。
反作用装置235与第一实施例中反作用装置35的不同之处在于:其中的浮动部件49是组合式的,其包括一中央第一部件249和一环形的、在第一部件249上滑动的第二部件349。第一部件249包括一止挡装置253,止挡装置抵压在部件349的前表面上,而第二部件也包括一止挡装置353,其抵压在环形垫圈47上。在罩盒37端壁的后面与止挡装置253之间安装了一处于压缩态的第一弹簧230,在罩盒37端壁的后面与止挡装置353之间也设置了一处于压缩态的第二弹簧330,该弹簧的预压程度高于第一弹簧230的预压程度。弹簧330的内径大于弹簧230的外径。
下面将描述装备有根据本发明第三实施例的反作用装置的气动制动助力器的工作过程。
图10中的图线表示对于具有第三实施例反作用装置的助力器、助力比随动作力的函数变化关系。
如果输入力小于某个确定的数值Fe,反作用装置235就表现为一个刚性部件,反作用装置确定出一个第一助力比,该助力比表示为图中的曲线段DE。如果输入力大于Fe、但小于一设定值Fd,则弹簧230被压缩,由于浮动部件249发生了前向滑动,使得反作用盘33能挤胀到中央孔道51中。此时反作用装置所确定的助力比为第二助力比,该助力比表示在曲线段EF上。如果输入力高于Fd,则对弹簧330进行了压缩,由于环形部件349发生移动,从而使得反作用盘33能在轴向上向前挤胀而穿过一个环形面,此时,反作用装置确定出一第三助力比,该助力比表示在图中的曲线段FG上。然后,如果输入力进一步加大,则浮动部件247的前端部就会抵触到罩盒37端壁的后表面,此时的助力比就重新变为第一助力比DE。此最后阶段的出现取决于装置的设定,此阶段开始于达到饱和区之前,所述的饱和区是指当工作腔中压力达到大气压、从而助动力再不增加的时刻,此时,动作力增大多少,输出力就也增大多少(即无增力效果)。
很显然:用于对弹性装置30、230、330中至少之一进行预压的装置45并不仅限于抵压在一轴肩部上、并压接固定的环形垫圈,而是可采用任何能精确定位不动的装置,例如可采用垫片和螺钉。
可很清楚地理解:可设计一种装置,该装置能使环形圈首先移动,然后才使浮动部件产生移动。
图11a和图11b表示了根据本发明反作用装置的第四实施例,在该反作用装置中,当输入力高于一数值Fe时,反作用盘能径向延伸。该反作用装置包括一反作用盘33、一为反作用盘33设置的外壳91以及一弹性装置430。
为反作用盘设置的外壳91是一个承接杯体91,其通过前轴向面固定到轴线XX′上的推杆31上,杯形体91与推杆31同轴。
杯形体91包括一前表面93,该表面的形状为一与轴线XX′垂直的盘面,在轴向方向上延伸出一套筒95,该套筒与盘面93同轴。在套筒95侧面的圆周部上设置有弧角分布的多个凹陷97,这些凹陷最好是等夹角均匀分布的,设置一预压弹性圈形式的弹性装置430,其内表面上设置了多个突起101,这些突起与凹陷97相配合。
反作用装置通过一环形垫圈32安装到气动活塞13上,环形垫圈的中央孔道最好能在轴向上向前延伸而形成一套筒32′,该套筒与推杆31毗接。
下面将描述装备有根据本发明第四实施例的反作用装置的气动制动助力器的工作过程。
当输入力小于设定值Fe时,杯形体的行为就像是一个刚性部件,此时反作用装置的助力比为第一助力比。
如果输入力大于Fe,弹性圈发生变形,从而使反作用盘33能通过凹陷97而发生挤胀。这样,橡胶表面上接触压力的分布就会发生变化,从而减小了分力器22与反作用盘33之间的接触压力,此时,反作用装置确定出一第二助力比。
图12a和图12b表示了动作力随弹性装置30、230、330、430、530压缩量的函数变化关系。
在改变输出力、反作用盘33的弹性模量、以及反作用盘33的直径的条件下,对作用在分力器上的力进行测量,该作用力是弹性装置压缩量的函数。动作力与作用在制动踏板上的输入力为直接的比例关系。
从图中的特征图线看出,当弹性装置发生压缩时,动作力变小,因而,如输出力不变,则助力比就会增大。
这就证明:将根据本发明的反作用装置应用到气动制动助力器中能有效地改变助力器的助力比,助力比的变化取决于反作用盘的特性参数。
对弹性装置的预压力最好能大于或等于150N。
必须要明确指出的是:作为从第一助力比向第二助力比转换的临界条件,输入力的设定值Fe取决于装置的设定、反作用盘的尺寸、反作用盘所用橡胶的弹性模量、以及所采用的弹性装置。对于设定值Fd,情况也是一样的。
必须要明确指出的是:本发明并不仅限于具有两级或三级助力比的反作用装置,而且也适用于其它为实行有效而又舒适的制动效果而具有多级连续助力比的装置。
本发明尤其适用于机动车辆行业。
本发明主要是应用在制动领域。

Claims (23)

1.用于制动助力器的反作用装置,其包括一反作用盘(33),所述反作用盘设置在一容纳壳体中,所述容纳壳体是这样围成的:在一第一纵向端,其由一第一表面界定;在与第一端相对的一第二端,由一位于径向外侧的第二表面和一第三表面界定,其中的第三表面又由所述第二表面界定;并由一从第一表面轴向延伸向第二、第三表面的第四径向表面界定;所述反作用装置还包括至少一个可发生变形的弹性装置(30、230、330、430,530),当输入力超过某一确定的数值(Fe)时,所述弹性装置能使所述反作用盘的可用体积增大,从而为输入力小于所述设定值(Fe)的情况确定一第一助力比,其特征在于:所述反作用盘可用体积的增大是发生在第一、第四表面的交汇处;且所述反作用装置为输入力大于设定数值(Fe)的情况确定了至少一个第二助力比。
2.根据权利要求1所述的反作用装置,其特征在于:所述第四表面至少部分地由一推杆(31)的一径向端形成。
3.根据权利要求1或2所述的反作用装置,其特征在于:第一表面是由一环形垫圈(47)和至少一个浮动部件(49、249、349)形成的。
4.根据权利要求2所述的反作用装置,其特征在于:第一表面是由一部件形成的,所述部件固定到推杆(31)的一轴向端上。
5.根据上述权利要求1到4之一所述的反作用装置,其特征在于:至少有一个弹性装置(30、230、330、430、530)被预压缩,从而对于输入力低于设定值(Fe)的情况,使反作用装置表现为刚性部件。
6.根据权利要求1到5之一所述的反作用装置,其特征在于:所述反作用装置能根据输入力的数值而改变助力比。
7.根据权利要求6所述的反作用装置,其特征在于:当动作力大于设定值(Fe)时,所述反作用装置增大助力比。
8.根据上述权利要求之一所述的反作用装置,其特征在于:对所述弹性装置(30、230、330、430、530)的预压力大于或等于150牛顿。
9.根据上述权利要求之一所述的反作用装置,其特征在于:所述弹性装置(30、230、330、530)是一弹簧。
10.根据权利要求9所述的反作用装置,其特征在于:所述弹性装置(30、230、330)是一圆柱弹簧。
11.根据权利要求1、2、5、6、7或8所述的反作用装置,其特征在于:所述弹性装置(430)是一弹性圈。
12.根据权利要求9所述的反作用装置,其特征在于:所述弹性装置(530)是一锥形弹簧。
13.根据权利要求3所述的反作用装置,其特征在于:所述环形垫圈(47)与所述浮动部件(49)中的至少之一形成了对弹性装置(30、230、330、530)中的至少之一进行预压的装置。
14.根据权利要求3、9、10、12或13所述的反作用装置,其特征在于:所述环形垫圈(47)压接到所述推杆(31)的杆体上。
15.根据权利要求3、9、10、12、13或14所述的反作用装置,其特征在于:所述浮动部件(49)包括用于对所述弹性装置(30)定中的装置(54)。
16.根据权利要求10、13、14或15所述的反作用装置,其特征在于:所述反作用装置包括至少两个同轴的弹性装置(230、330)。
17.根据权利要求16所述的反作用装置,其特征在于:其中一弹性装置(230)的预压载荷小于另一弹性装置(330)的预压载荷。
18.根据权利要求17所述的反作用装置,其特征在于:所述浮动部件(49)包括一中央第一部件(249)和一环形第二部件(349),这两个部件可相互轴向移动。
19.根据上述权利要求之一所述的反作用装置,其特征在于:所述反作用装置包括导向装置(59),所述导向装置可与气动制动助力器上的导向装置(24)相配合。
20.一种气动制动助力器,其包括一壳体(1),该壳体被一密封的移动隔壁(11)分隔成两个腔室(7、9),所述移动隔壁包括一气动活塞(13),在所述活塞中设置有一个三通阀(19),所述三通阀由一动作杆(21)进行操作,所述动作杆的第一纵向端连接到一制动踏板上,与第一端相对的第二纵向端则连接到一分力器(22)上,其特征在于:所述分力器(22)可与上述权利要求之一限定的反作用装置相接触。
21.根据权利要求20所述的气动制动助力器,其特征在于:按上述权利要求1到1 之一限定的反作用装置通过一垫圈(32)固定到所述气动活塞(13)上。
22.根据权利要求21所述的气动制动助力器,其特征在于:通过将所述垫圈(32)夹卡在一复位弹簧(18)和所述气动活塞(13)之间而将其固定。
23.根据权利要求20到22之一所述的气动制动助力器,其特征在于:所述气动活塞(13)包括导向装置(24),所述导向装置与权利要求19所限定反作用装置中的导向装置(59)相配合。
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