CN1671586A - 具有紧急制动辅助功能的制动助力器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其用于机动车辆的制动助力器(10)，它具有一控制阀(22)，该控制阀用于控制由该制动助力器所产生的助动力。该控制阀(22)包括控制阀外壳(18)、输入元件(24)、输出元件(34)和止推块(38)，所述止推块(38)被设置在输入元件(24)和输出元件(34)之间并且作用在输出元件(34)上。一旦由输入元件(24)引起在止推块(38)和控制阀外壳(18)之间的相对移动，止推块(38)就通过由一弹簧偏压的连接元件以可松开的方式被支撑在控制阀外壳(18)上。为了在没有功能缺陷的情况下简化机械结构，弹簧和连接元件被设计成整体的连接部件(52)，该连接部件紧固到控制阀外壳(18)上。

Description

具有紧急制动辅助功能的制动助力器

技术领域

本发明涉及如权利要求1前序部分的尤其用于机动车辆的制动助力器，例如在WO99/26826中公开了这样的制动助力器。这种制动助力器通常采用真空制动助力器的形式，并且在制动操作期间用于为车辆驾驶员提供辅助作用力，以使由驾驶员所施加的制动驱动作用力可以保持在一个舒适的值。纯粹液压操作的制动助力器是已知的，因此本发明并不局限于真空制动助力器。

背景技术

无论用于产生辅助作用力的方式如何，例如无论利用真空方式还是利用液压方式来产生辅助作用力，制动助力器通常都具有用于控制该制动助力器所产生的助动力即控制辅助作用力大小的一个控制阀以及一个控制阀外壳。一输入元件至少部分地伸入到控制阀外壳内，驾驶员的制动请求通过该输入元件被传送到制动助力器。通过输入元件被引入到制动助力器上的输入作用力和随后由制动助力器所产生的辅助作用力在一输出元件处被合成起来，并且由输出元件传递到连接在车辆液压制动系统的制动助力器下游的一主缸。如果制动助力器是一种真空制动助力器，那么输出元件通常包括呈盘状的橡胶弹性材料，该盘状的弹性材料被设置在控制阀外壳的一端块中的一腔室内，并且该盘状弹性材料象液体那样进行动作。在输出元件和输入元件之间设置有一止推块，该止推块相对于控制阀外壳可轴向移动。被引入到制动助力器内的驱动作用力因此通过输入元件并从该处可选地经过一些中间部件例如阀活塞等传递到止推块，然后再传递到输出元件。

早已经知道，大多数机动车辆的驾驶员在紧急刹车情况下并不足够有力地驱动制动器。这种行为在车辆制动系统配备有防滑系统的情况下尤为不利，因为在制动期间，只有当每个车轮都进入滑动受控状态时，即只有当每个车轮都被制动到使得防滑系统的滑动控制被激活这样一个程度时，配备有防滑系统的制动系统才能达到最大的制动作用力。这种状态只有当向每个车轮都提供足够高的液压驱动力时才能达到，这在实际中常常是行不通的。

作为解决这个问题的方案，提出了这样一种装置，这种装置在在技术文献中常被称作“制动辅助装置”。简言之，这种制动辅助装置确保了在紧急制动情况中，即当输入元件沿着驱动方向在一相对较长的路径中非常快速地移动时，这种制动助力器能提供最大的辅助作用力。早期的制动辅助装置采用了电磁铁，在确定紧急制动情况之后，以独立于实际输入作用力的方式来把真空制动助力器的空气控制阀保持在打开位置，从而使得真空腔室和工作腔室之间达到最大压差，从而也就能在真空助力器中产生最大可能的辅助作用力。为了在不使用昂贵的电磁铁的情况下能获得相同的效果，在后来的一些解决方案中提出，在紧急制动情况下，前面所提到过的止推块被支撑抵靠着控制阀外壳，从而，从主缸传回到制动助力器的液压反作用力不会反作用在这种制动助力器的输入元件上，从而也就不会作用在刹车踏板上，而是被这种制动助力器所吸收。这样，采用很低的输入力和/或驱动力，就可以获得很高的输出作用力，这在紧急制动情况下是很有利的。在前面提到过的WO99/26826和EP0901950B1中就公开了上面最后描述的那种类型的技术方案。

然而，上面最后描述的那些技术方案的机械结构相当复杂，从而并不比前面提到过的采用电磁铁的技术方案便宜多少。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种具有制动辅助功能的制动助力器，这种制动助力器与以前已知的方案相比，机械结构更简单，从而也就更便宜。

从开始提到过的背景技术出发，(其利用由一弹簧偏压着的一连接元件来以可松开的方式被支撑抵靠着控制阀外壳的止推块，从而实现对止推块的支撑)可以实现本发明的这个目的，即，弹簧和连接元件被设计成整体的连接部件，该整体连接部件被紧固到控制阀的外壳上。这样，在不损坏所期望的功能的情况下，显著降低了机械结构的复杂程度，从而也就可观地减小了成本。

根据本发明的一优选方式，连接部件具有一基本上中空的圆筒形状，并且同心地环绕着一阀活塞，所述阀活塞与输入元件和止推块以操作方式相连。阀活塞通常直接与输入元件相连，在该阀活塞上设置有一阀座，该阀座就是所谓的大气密封座，通过输入元件沿驱动方向的移动来打开该阀座，从而使得大气压流入到真空制动助力器的工作腔室内，从而产生辅助作用力。采用中空圆筒形连接部件环绕着阀活塞的这种结构，不仅节约了空间，而且在功能方面也是很有利的。

在根据本发明的制动助力器结构的一些优选方式中，连接部件朝着止推块方向呈锥形逐渐缩小。在这些实施例中，连接部件在其锥形渐缩区域中具有多个弹簧辙尖，这些弹簧辙尖在径向向内的方向上被偏压。采用这种结构形式，弹簧辙尖既能执行弹簧偏压功能，又能执行连接功能。

在一些结构形式中，具有弹簧辙尖的一连接部件朝着径向向内的方向被偏压，弹簧辙尖的自由端优选地以滑动方式与一棘爪套筒相互配合，所述棘爪套筒被可移动地设置在阀活塞上。在所述这种情况中，棘爪套筒的一端被设计成使得它可以被支撑抵靠着阀活塞，而棘爪套筒的另一端被设计成使得它可以被支撑抵靠着所述止推块。为了使这个棘爪套筒可以被锁定，阻止其相对于控制阀外壳的返回移动，同时又被支撑抵靠着控制阀外壳，于是，支撑抵靠着棘爪套筒的止推块也以相同的方式被锁定和支撑着，优选地是，棘爪套筒具有一棘爪颈圈，当止推块相对于控制阀外壳沿着输出元件方向的移动距离超过预定的移动距离时，弹簧辙尖的自由端就锁定在所述棘爪套筒的后面。在一种简单的结构形式中，例如，可以由使棘爪套筒的外径逐级缩小来构成棘爪颈圈。

在另一种结构形式中，棘爪颈圈是一突起，该突起从棘爪套筒的外周面沿径向向外突出，并且优选地沿圆周形成为环形颈圈。这里的棘爪套筒和止推块被描述成是两个分开的部件，但是，棘爪套筒和止推块也可以相互连接成一个整体。此外，棘爪套筒不必设置在阀活塞上，而是可以在驱动方向上与阀活塞相邻接，也就是，被设置在阀活塞和止推块之间，如果需要的话，也可以与止推块形成一个整体。所述“棘爪套筒”也不再必须是套筒，而是可由象止推块那样的实心材料制成。

在根据本发明的制动助力器的一种优选结构形式中，为了能够解除前面所描述的锁定状态，在阀活塞上可移动地设置有一脱离套筒，该脱离套筒的朝着输入元件的一端被设计成可支撑抵靠着与阀活塞相连的一横向锁条，另一端则被设计成当控制阀外壳相对于脱离套筒沿着输入元件的方向进行移动时，该另一端就与连接部件相接触，并且沿着径向向外方向挤压弹簧辙尖的自由端，以便把弹簧辙尖的自由端从它们的位于棘爪套筒的棘爪颈圈后面的锁定位置上松开。为了能完成这个任务，脱离套筒必须具有足够刚性的结构，即，该脱离套筒必须能轻易地承受住所述连接部件的沿径向向内的弹性偏压力。如果连接部件是中空圆筒形，则脱离套筒的朝着连接部件的端部优选为环形的。

在根据本发明的制动助力器的所有结构形式中，连接部件优选由弹簧钢制成。从而，一方面能确保连接部件产生所期望的弹簧偏压，另一方面又能把支撑力传递到控制阀外壳，而且不会损坏所述控制阀外壳。

为了实现连接部件在控制阀外壳中的稳定固定，连接部件在其朝着输入元件的端部优选地设置有一径向向外的突缘，该突缘可以接合在设置于控制阀外壳中的一突起后面，从而使得该突缘通过一卡环固定在控制阀外壳中，所述卡环被插入到控制阀外壳的一相邻槽内。相对于由传递作用力所产生的变形而言，为了增大连接部件的稳定性，从径向向外的突缘沿着连接部件的自由端方向延伸的连接部件的一部分具有这样的外径，该外径除了正常的误差以外是与控制阀外壳的孔的内径相一致的，所述连接部件的所述部分就设置在所述孔内。这就允许所述部分能被支撑抵靠着控制阀外壳中的孔壁，而不会导致连接部件发生变形。采用这种结构，连接部件的所述部分的壁厚就无需被制得象其它结构中所需的那样厚。

具体实施方式

下面将参照一个示意图来详细描述本发明的制动助力器的一实施例，所述示意图中表示出根据本发明的制动助力器的控制阀的纵向剖面图。

附图是表示用于机动车辆液压制动系统的真空制动助力器的相关部分的纵向剖面图，该真空制动助力器整体由附图标记10表示。制动助力器10的下游连接有一制动主缸(图中未示出)，制动助力器10具有由金属板壳构成的外壳12，图中只表示出了该外壳12的起始部分。在该外壳12中，图中未示出的可移动壁把工作腔室14与真空腔室16密封地分隔开。

可移动壁牢固地连接到控制阀外壳18，该控制阀外壳18在制动助力器外壳12的管状端部20内以可滑动移动的方式延伸。控制阀外壳18是控制阀22的一部分，用于选择性地把工作腔室14与周围大气相连或者把真空腔室16与工作腔室14相连。

在制动助力器10的操作期间，真空腔室16与一真空源例如一内燃机的进气歧管保持连接，以便使真空腔室内的压力持续地保持低于周围大气压。在制动助力器10的初始状态中，工作腔室14也被抽空至这个较低压力。如果通过向一输入元件24施加一个输入作用力F来驱动所述控制阀22，那么，输入元件24和与其操作连接的阀活塞26就移动到制动助力器外壳12内，即，移向图中的左侧。于是，设置在阀活塞26上的环形大气密封座28脱离环形阀密封元件30，从而允许大气压通过一过滤器32流入到控制阀外壳18内，并经过此时已打开了的大气密封座28进入到工作腔室14内。由此在把工作腔室14与真空腔室16分隔开的可移动壁处产生了压差，由此压差所产生的作用力尽力使所述可移动壁和与其刚性连接的控制阀外壳18向左侧移动。这个作用力是由制动助力器10所产生的辅助或伺服作用力。例如在挺杆36的辅助下，所述辅助或伺服作用力经由橡胶弹性输出元件34被传递到主缸，所述橡胶弹性输出元件34设置在面向主缸的控制阀外壳18端部的一腔室内，图中只表示出了挺杆36的一部分。

在橡胶弹性输出元件34和阀活塞26之间以轴向可移动的方式设置一止推块38，通过这个止推块38把作用到输入元件24上的输入作用力F传递到输出元件34上。于是，在输出元件34中，由使用者所施加的输入作用力F和由制动助力器10所产生的辅助作用力就被结合起来，然后被传递到主缸。

当使用者松开制动器时，阀活塞26就移回到右侧，撞击阀密封元件30，并且把阀密封元件30稍稍地压向右侧，以使阀密封元件30与设置在控制阀外壳18中的一环形真空密封座40脱离，于是就在真空腔室16和工作腔室14之间形成连通，工作腔室14就被再次排空，以便重新形成在制动操作开始时所需的初始状态。真空制动助力器的这种一般功能对于本领域技术人员来说是熟知的，因此在此无需作进一步描述。

为了提供一种所谓的制动辅助功能，在控制阀22内设置其他一些部件，下面将详细地对此作出描述。在本文中，“制动辅助功能”意思是指：在紧急制动情况下，即使使用者未保持一相应的输入作用力F，或在制动操作的整个过程中至少未保持相应的输入作用力F，制动助力器10也能为使用者提供最大的制动力辅助，也就是，提供最大的辅助作用力。在正常的制动操作期间，正象所描述的那样，阀活塞26相对于控制阀外壳18进行移动。在朝着输出元件34且具有缩小直径的阀活塞26的一端部42上，以浮动方式设置一棘爪套筒44，该棘爪套筒44具有沿径向向外突出的环形突缘45，与这里图中所表示的结构不同的是，棘爪套筒还可以与止推块38形成为一个整体。朝着输入元件24的棘爪套筒44的端部被支撑地抵靠着一台阶46，该台阶46是通过缩小阀活塞26的直径而形成于阀活塞26上的，从而一旦驱动所述制动助力器10，阀活塞26就把棘爪套筒44向左侧驱动。棘爪套筒44相反的另一端与阀活塞26的相应端齐平，并且象阀活塞26的该相应端一样，与止推块38相接触。

在棘爪套筒44的外周面上形成有一棘爪颈圈48，在这个例子中，棘爪颈圈48沿周向方向是连续的，下面将会对该棘爪颈圈的作用进行更详细的描述。

在控制阀外壳18的孔50中设置有一大致中空的圆筒形连接部件52，在本例子中，该圆筒形连接部件52是由弹簧钢制成的。在朝着输入元件24的端部，该连接部件52具有沿径向向外的突缘54，该突缘54接合在孔50中的台阶突起56的后面。在孔50的壁中的突起56附近设置有一环形槽58，在环形槽58内插有一卡环60，该卡环60把连接部件52的突缘54紧固在控制阀外壳18内。

与突缘54相邻接的是连接部件52的部分62，这个部分62沿着输出元件34的方向延伸并且具有一外径，除了正常误差以外，该外径是与孔50的内径相一致的。利用这个部分62，连接部件52就可以被支撑抵靠着孔50的壁。连接部件52朝着它的自由端呈锥形渐缩。该锥形渐缩区域是由多个弹簧辙尖64形成的，这些弹簧辙尖64在径向向内方向上被偏压，并且被图中未出的一些槽相互分离开，这些弹簧辙尖64的自由端座落在棘爪颈圈48的表面上。

脱离套筒68以轴向可移动的方式设置在阀活塞26的一部分66上，在本例子中，该脱离套筒68通过它的朝着输入元件24的突缘状端部可以被支撑抵靠着一横向销条70，所述横向锁条70与阀活塞26相连并且在阀活塞26的槽71中可轴向移动。横向锁条70被用于限定控制阀22的一起始位置，因为在起始位置中该横向锁条70的自由端被支撑抵靠着制动助力器外壳12的一止动部72。这个起始位置也被称作“LTF位置”(无行程损失位置，lost-travel-free position)。动助力器10能从这个起始位置被驱动，而且不会有行程损失。

如已经描述的那样，在正常制动操作期间，阀活塞26相对于控制阀外壳18进行移动，从而打开大气密封座28，在所述情况中，驱动所述棘爪套筒44。棘爪套筒44和阀活塞26都挤压在止推块38上，使得止推块38也相对于控制阀外壳18进行移动，并且刺入到橡胶弹性输出元件34内。在所述情况下，图中所示的处于初始状态并座落在脱离套筒68的环形自由端上的弹簧辙尖64就保持住脱离套筒68，从而也就保持住所述以浮动方式设置在槽71中的横向锁定条70。借助于制动助力器10中产生的对应的辅助作用力，控制阀外壳18随之运动，且横向锁条70就与制动助力器外壳12上的止动部72脱离开。如果制动助力器10的使用者未进一步增大输入作用力F，那么，就会形成与对应制动强度相关联的平衡状态，在这种平衡状态中，大气密封座28再次抵靠所述阀密封元件30。在这种正常制动操作期间，在弹簧辙尖64的自由端的作用下，只有棘爪颈圈48的表面来回移动，这是因为在正常制动操作期间棘爪套筒44的相对移动距离要小于棘爪颈圈48的表面在轴向方向上的延伸长度。

只有当阀活塞26和棘爪套筒44相对于控制阀外壳18的移动距离大于并超过一预定值时，例如在紧急制动操作期间情况就是这样，棘爪颈圈48的表面移离弹簧辙尖64的自由端下方的区域，且由于弹簧辙尖64沿径向向内施加弹簧偏压力，从而使得这些弹簧辙尖64对脱离套筒68进行偏压，使得所述脱离套筒68朝着输入元件24的方向稍稍移回，也就是朝着图中右侧移动，于是，横向锁条70也相应地在阀活塞26中的槽71中进行移动。弹簧辙尖64的自由端卡在棘爪颈圈48的后面，从而就把棘爪套筒44与控制阀外壳18基本上刚性地连接起来。这种连接的效果是，使得由液压制动系统所产生的所有反作用力不再作用到阀活塞26上，从而也就不再通过输入元件24作用在制动踏板上，而是通过止推块38、棘爪套筒44和连接部件52被引入到控制阀外壳18内。这就意味着，所有的反作用力都被制动助力器10单独吸收了，除非制动助力器10的使用者用足够大的力量来压所述输入元件24以致于使得阀活塞26压靠着所述止推块38。在这种状态下，制动助力器10的使用者无需克服很大的反作用力就可以使大气密封座28保持敞开。换句话说，这种状态相当于制动助力器10的力的传动比趋向无穷大。

阀活塞26相对于控制阀外壳18的所能移动的最大距离是由棘爪套筒44的环形突缘45距孔50底部的轴向距离所确定的。这个距离小于阀活塞26中的槽71的轴向长度。

当制动助力器10的使用者希望终止紧急制动操作时(期间已经发生了止推块38与控制阀外壳18的刚性连接)，使用者以相应的方式减小作用在输入元件24上的输入作用力F，于是阀活塞26与止推块38分离开，大气密封座28又重新抵靠着阀密封元件30，从而阀密封元件30就会沿着与驱动方向相反的方向稍稍地移向右侧，于是真空密封座40就与阀密封元件30脱离，从而在工作腔室14和真空腔室16之间形成连通。由于形成了这种连通，在制动助力器10的图中未示出的可移动壁处的压差就会减小，从而使得控制阀外壳18移回到右侧。当横向锁条70被支撑抵靠着止动部72时，脱离套筒68也就不能向右进一步移动，从而，一旦控制阀外壳18再一次进入返回行程，脱离套筒68的环形自由端就从内部撞击弹簧辙尖64，并且沿径向向外推这些弹簧辙尖64。换句话说，弹簧辙尖64的内表面移动到脱离套筒68的端部上，并且一旦控制阀外壳18继续返回移动时，就不可避免地使得这些弹簧辙尖64的内表面被沿着径向向外推。于是这种锁定状态就被解除了，并且棘爪颈圈48的表面再次移动到弹簧辙尖64自由端下方的一位置处。

Claims (10)

1、一种制动助力器(10)，其尤其用于机动车辆，该制动助力器具有一控制阀(22)，该控制阀用于控制由制动助力器所产生的助动力，且该控制阀包括一控制阀外壳(18)、一输入元件(24)、一输出元件(34)和一止推块(38)，所述止推块(38)被设置在输入元件(24)和输出元件(34)之间并且作用在输出元件(34)上，一旦由输入元件(24)引起在止推块(38)和控制阀外壳(18)之间的相对移动，止推块(38)就通过由一弹簧偏压着的一连接元件被可松开地支撑抵靠着控制阀外壳(18)，其特征在于：所述弹簧和连接元件被设计成整体的连接部件(52)，该连接部件被紧固到控制阀外壳(18)上。

2、根据权利要求1所述的制动助力器，其特征在于：所述连接部件(52)具有一基本上中空的圆筒形状，并且以同心的方式环绕着一阀活塞(26)，该阀活塞与输入元件(24)和止推块(38)可操作地连接。

3、根据权利要求1或2所述的制动助力器，其特征在于：所述连接部件(52)沿着止推块(38)的方向呈锥形渐缩。

4、根据权利要求3所述的制动助力器，其特征在于：所述连接部件(52)在其锥形渐缩区域中具有多个弹簧辙尖(64)，这些弹簧辙尖沿径向向内被偏压。

5、根据权利要求4所述的制动助力器，其特征在于：所述弹簧辙尖(64)的自由端以滑动方式与一棘爪套筒(44)相配合，该棘爪套筒(44)被可移动地设置在阀活塞(26)上，并且该棘爪套筒的一端设计为支撑抵靠着阀活塞(26)，且另一端设计为支撑抵靠着止推块(38)。

6、根据权利要求5所述的制动助力器，其特征在于：所述棘爪套筒(44)具有一棘爪颈圈(48)，当止推块(38)相对于控制阀外壳(18)沿着输出元件(34)方向移动的距离超过预定的移动距离时，所述弹簧辙尖(64)的自由端锁定在所述棘爪颈圈的后面。

7、根据权利要求2至6任一项所述的制动助力器，其特征在于：在所述阀活塞(26)上可移动地设置有一脱离套筒(68)，该脱离套筒(68)的朝着输入元件(24)的一端设计为支撑抵靠着与阀活塞(26)相连的一横向锁条(70)，且所述脱离套筒的另一端设计成一旦控制阀外壳(18)相对于脱离套筒(68)沿着输入元件(24)方向发生移动，该另一端就与连接部件(52)相接触，并且沿径向向外挤压弹簧辙尖(64)的自由端，以便使弹簧辙尖的自由端从棘爪套筒(44)的棘爪颈圈(48)后面的锁定位置松开。

8、根据前述权利要求任一项所述的制动助力器，其特征在于：所述连接部件(52)由弹簧钢制成。

9、根据前述权利要求任一项所述的制动助力器，其特征在于：所述连接部件(52)在其朝着输入元件(24)的一端具有一径向向外的突缘(54)，该突缘(54)接合在设置于控制阀外壳(18)中的一突起(56)的后面，并且该凸缘(54)通过一卡环(60)被保持在控制阀外壳(18)中，所述卡环(60)接合在控制阀外壳(18)的一邻近槽(58)内。

10、根据权利要求9所述的制动助力器，其特征在于：从径向向外的突缘(54)沿着自由端方向延伸的中空圆筒形连接部件(52)的一部分(62)具有这样的外径，该外径除了正常误差以外与控制阀外壳(18)的孔(50)的内径相一致，所述连接部件(52)的所述部分(62)设置在所述孔(50)中。