CN1812905A - 无效行程减小的助力器和包括这种助力器的制动系统 - Google Patents

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克里斯·安德森
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Abstract

本发明主要涉及一种操作行程短的气动制动助力器，其包括裙部(6)和气动活塞(12)，它们固定连接且以密封的方式滑动安装在壳体中并同时还限定了低压室和变压室，由第一端连接在制动踏板的控制杆控制的三通阀结构包括第一阀座(48)和第二阀座(50)及阀(46)，阀(46)通过阀弹簧(106)作用在第一和第二阀座(48，50)的至少其中一个上，所述第二阀座(50)由柱塞式分配器(32)的第一纵向端(44)产生，其特征在于第一阀座由套筒(54)的第一纵向端产生，其中套筒以密封的方式可滑动第一预定行程地安装在气动活塞(12)中，在移动预定行程(C)之后，所述套筒(54)轴向固定在气动活塞(12)上。本发明主要应用于机动车制动工业领域。

Description

无效行程减小的助力器和 包括这种助力器的制动系统
技术领域
本发明主要涉及一种快速操作气动制动助力器以及包括这种助力器的制动系统。
背景技术
快速操作制动装置、还指无效行程减小的制动装置在现有技术中是已知的，该装置包括通过驾驶员操纵控制杆而促动的主缸，驾驶员的动作可被气动助力器放大，通过这种方式可以减小制动所需的踏板行程。
已知类型的助力器(例如FR2696143公开的)包括壳体，其中将壳体内空间分割成低压室和变压室的裙部以密封的方式滑动安装在壳体中。
该裙部包括中心通道，在中心通道中安装着具有由控制杆控制的三通阀的气动活塞，在静止状态时其使低压室和工作室连通，以及使低压室和工作室隔离并使工作室与高压流体源连通。
裙部的安装使其在开始制动时可相对于气动活塞轴向移动预定行程。因此，当驾驶员踩下制动踏板时，工作室与低压室隔离并在工作室中充满高压气体。由于低压室和工作室之间的压力差，裙部会移向低压室预定行程，但气动活塞不移动。因此驾驶员无需进一步踩制动踏板来保持工作室中供应高压气体。裙部的移动被传递到主缸的初级活塞，使主缸的阀关闭，制动压力上升。
移动预定行程之后，裙部支撑在气动活塞的径向外部，从而使它们一起移动。此时驾驶员必须进一步按压控制杆以增加制动强度。在这种无效行程下，驾驶员无法通过制动踏板得知关闭主缸的阀所需的行程，这个行程、也称为无效行程、不会在制动器中产生任何的压力增大，或使驾驶员直接感觉到减速，感觉到制动。
由于这种装置取消了驾驶员的无效行程，所以该装置也称为取消无效行程的装置完全可以满足要求，但还需不断改进使其简化以降低其复杂性，使组装变得容易，并降低成本。由于该装置需要控制气动活塞和进行多次冲压操作，因此该装置结构非常复杂。
发明内容
因此，本发明的目的就是提供一种操作行程短的制动装置，该装置结构简单且适用于已知装置。
本发明的另一个目的是提供一种操作行程短的制动装置，该装置组装简单且成本适中。
上述目的通过一种气动制动助力器实现，该气动制动助力器包括由彼此刚性连接的裙部和气动活塞、包括第一阀座和第二阀座的三通阀组成的组件，第一阀座在第一预定轴向行程之内不固定在气动活塞上，第二阀座由柱塞式分配器产生。在移动超过所述预定行程之后，第一阀座固定在气动活塞上。
换句话说，在第一制动阶段，第一阀座的轴向移动独立于气动活塞的轴向移动。
本发明主要涉及一种气动制动助力器，其包括由第一和第二壳的径向外端相连而形成的纵向壳体，由裙部和纵向气动活塞组成的组件以密封的方式滑动安装在壳体中，所述组件将壳体的内空间分隔成低压室和变压室，使裙部/气动活塞组件回到静止位置的回位弹簧安装在位于第一壳和气动活塞表面之间的低压室中，由控制杆促动的三通阀安装在于气动活塞中钻出的纵向通道中，所述控制杆的第一纵向端与制动踏板相连，所述控制杆的第二端容纳在由柱塞式分配器的第一纵向端构成的容纳腔中，所述控制杆通过回位弹簧回到静止位置，所述柱塞式分配器的第二纵向端包括触头，其将控制杆的力通过反作用装置施加到主缸的液压活塞上，所述裙部/活塞组件将气动助力通过气动活塞的中心面传递到主缸的液压活塞上，所述三通阀结构包括第一和第二阀座及通过阀弹簧作用在第一和第二阀座的至少其中一个上的阀，所述第二阀座由柱塞式分配器的第一纵向端产生，其特征在于第一阀座由套筒的第一纵向端产生，其中套筒以密封的方式且可滑动第一预定行程地安装在气动活塞中，其包括在所述气动活塞移动预定行程后可将所述套筒轴向连接到气动活塞的固定装置。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于该助力器包括弹性装置，该弹性装置使套筒相对于助力器壳体保持不动直到达到移动所述预定行程所用的时间，所述弹性装置以轴向压缩的方式安装在由气动活塞的轴向通道壁中形成的环形支撑表面和套筒的肩之间。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于该助力器包括垂直于轴线的第二键销，该键销固定安装在气动活塞上径向相对的两个第三孔中，且轴向布置在第一孔和制动踏板之间并且穿过套筒上径向相对的两个第四孔，从而通过固定在柱塞式分配器的环形轴圈和第二键销的第一和第二分支的共同作用而形成柱塞式分配器沿制动踏板方向的轴向止挡，从而通过所述第二键销的横向端与套筒壳体共同作用来限定气动活塞的静止位置。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于气动活塞的环形支撑表面由气动活塞表面产生的轴向窄部形成而将助力传递到主缸的液压活塞，其中套筒的肩轴向位于第一键销和柱塞式分配器的触头之间。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于所述固定装置是第一键销，从运动角度来看，该键销可相对于套筒固定在套筒上，且垂直于轴线穿过所述气动活塞尾部上的径向相对的两个第一孔，以及穿过套筒上径向相对的两个第二孔，其中，所述预定行程等于第一孔的后端与第一键销的第一后表面之间的距离，所述第一键销形状为具有两个分支的叉形。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，控制杆的回位弹簧安装支撑在气动活塞中的轴向凹槽的下端和柱塞式分配器截头圆锥形加宽部的第一表面之间，所述加宽部产生于与产生第二阀座的第一表面相反的第二表面上。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，该助力器包括由下述设备形成的紧急制动助力装置，当柱塞式分配器的移动速度高于预定速度时，所述设备可在制动方向上轴向移动第一阀座。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，第一键销的第一和第二臂是径向弹性的，可彼此径向分开以与两个第二孔产生的轴向阶梯共同作用，所述阶梯限定了套筒的第一轴向位置和第二轴向位置，其中柱塞式分配器包括用于使第一键销的臂径向远离的装置。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，用于使所述臂径向远离的装置近似为在制动踏板的方向加宽的截头圆锥形表面，其刚性地连接在柱塞式分配器上且轴向布置在第一键销和第二键销之间。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，所述气动活塞包括容纳所述套筒的环形轴向凹槽，该轴向凹槽限定了用于容纳柱塞式分配器的中心管状部分，其中环形支撑表面在轴向凹槽的壁中形成。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，中心管状部分包括使第二键销穿过的径向相对的两个第五孔。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，所述固定装置是第一键销，从运动角度来看，该键销可相对于气动活塞固定在气动活塞上，且垂直于轴线穿过所述气动活塞尾部中制作的径向相对的两个第一孔，并穿过套筒中形成的径向相对的两个第二孔，其中，距离等于套筒的第二纵向端和所述第一键销的第一表面之间的预定行程，所述键销形状为具有跨越气动活塞中心管状部分的两个分支的叉形。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，弹性装置是圆柱弹簧。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，套筒和气动活塞之间的滑动移动通过安装在由套筒外壁内形成的凹槽中的O形密封圈密封。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，该助力器包括用于减小气动活塞相对于助力器壳体移动的起始速度的装置。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，用于减小活塞起始速度的装置包括通道，当阀从第二阀座上移开时该通道连通低压室和高压室，直到达到气动活塞移动完第二预定行程所用的时间。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，所述通道由成形在套管外壁和活塞通道之间的管道构成，其中套管产生于阀的轴向端，至少一个径向孔成形在包围控制杆的支架的第一轴向圆柱延伸部上，且套管上至少一个轴向孔使变压室与由套管、第一圆柱延伸部和第二内圆柱延伸部构成的环形室连通，其中第二内圆柱延伸部与第一延伸部同心并且其朝向制动踏板的轴向端以密封的方式连接在第一延伸部上，套管在阀的相对端包括唇缘，当活塞移动预定行程时，该唇缘可移动到阻塞径向孔的位置。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，第二预定行程基本等于第一预定行程。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，反作用装置包括以密封的方式滑动安装在主缸的液压活塞的轴向通孔中的辅助活塞，辅助活塞通过其第一端承受主缸中的液压力，从而通过其第二相对纵向端接触柱塞式分配器的触头，该反作用装置还包括跳簧(jumpspring)，跳簧的第一纵向端固定支撑在液压活塞上，其第二端以相对于液压活塞浮动的方式支撑。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，所述固定支撑是压配合在液压活塞的轴向孔中的一个环，浮动支撑是滑动安装在轴向孔中的一个环，并且在主缸中的压力低于预定压力时，所述环支撑在连接第一和第二部分的孔的环形支撑表面上。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，辅助活塞通过第二纵向端支撑在触头上，其中在浮动支撑和辅助活塞的肩之间具有间隙。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，辅助活塞通过肩抵靠浮动支撑，其中在第二纵向端和触头之间具有间隙。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，反作用装置包括回位弹簧，该回位弹簧安装支撑在辅助活塞的第一端和轴向孔端部之间，使辅助活塞保持与浮动支撑接触，其中，在辅助活塞的第二纵向端和触头之间具有间隙。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，反作用装置包括回位弹簧，该回位弹簧安装支撑在辅助活塞的第一端和轴向孔的端部之间，所述弹簧使辅助活塞的第二纵向端保持支撑在触头上，其中，在浮动支撑和辅助活塞的肩之间具有间隙。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于，辅助活塞和液压活塞轴向孔之间的滑动移动通过O形密封圈密封，该O形密封圈安装在于辅助活塞外周内形成的凹槽中。
本发明另一方面涉及一种助力器，其特征在于辅助活塞的第二端包括减振元件，该减振元件优选由橡胶制成，用于减少触头和辅助活塞之间的接触噪音。
本发明另一方面涉及一种制动装置，该装置包括与机动车车轮上的制动器液压相连的主缸和布置在主缸和由制动踏板移动的控制杆之间的助力器，所述助力器传递施加在踏板上的力以及将气动助力施加在主缸的液压活塞上，其特征在于，所述助力器是根据本发明的助力器，其中所述液压活塞通过第一纵向端支撑在位于助力器低压室中的气动活塞的端部。
附图说明
通过下面的说明和所示的附图可以更好地理解本发明，其中，装置的前后方向对应于图中的左右方：
图1是处于静止状态的本发明助力器第一实施例的纵向截面图；
图2是图1的放大详细视图；
图3是图1所示助力器处于第一操作状态的局部纵向截面图；
图4是图1所示助力器处于第二操作状态的局部纵向截面图；
图5是图1所示助力器处于第三操作状态的局部纵向截面图；
图6是图1所示助力器处于制动结束状态的局部纵向截面图；
图7是处于静止状态的本发明助力器第二实施例的第一实例的纵向截面图；
图7a是图7的详细视图；
图8是图7所示助力器处于第一操作状态的局部纵向截面图；
图9是图7所示助力器处于第二操作状态的局部纵向截面图；
图9a是图9的详细视图；
图10是图7所示助力器处于第三操作状态的局部纵向截面图；
图11是处于静止状态的、根据第二实施例而包括紧急制动助力装置的助力器的纵向截面图；
图12是在触发紧急制动助力装置时图11所示助力器处于平衡状态的局部纵向截面图；
图13a和13b是图9所示助力器的独立元件的四分之三视图(three-quarter view)；
图14a和14b是本发明不同实施例的局部纵向截面图。
具体实施例
相同的附图标记表示功能相同的元件。
图1和图2表示处于静止位置的本发明的助力器，该助力器包括：具有纵轴线X的壳体2，该壳体2限定了内空间4；裙部6，该裙部6以密封的方式可轴向滑动地安装在空间4中，并将空间4分割为第一低压室8或称为前室和第二变压室10或称为后室；活塞12以密封的方式固定安装在裙部6的中心孔14中。然而无需说明也可以看出，还可使用制成单个部件的裙部/气动活塞组件。
前室供应低压气体。后室通过三通阀结构26可与低压室或高压气体源(例如压力等于大气压的空气)连通。
裙部6的中心孔14由朝后延伸且基本为截头圆锥形的挡圈16限定，气动活塞12相应形状的第一前端18容纳在其中。密封装置20布置在截头圆锥形挡圈的内表面和活塞12第一前端18的外表面之间；例如O形密封圈安装在活塞12外表面形成的凹槽22中。
气动活塞向后延伸出近似圆柱形的活塞尾部24，其通过摩擦密封件29以密封的方式滑动安装在与壳体的后壳27成一体形成的中空轴25中。通道34轴向穿过气动活塞12，其中在通道的第一后部中安装着控制杆28操纵的三通阀结构26。
控制杆的第一端与制动踏板(未示出)相连，第二端30与柱塞式分配器32相连。
有利地，通道34从后往前包括直径较大的第一后部36、直径小于第一后部36直径的第二部38、直径小于第二部38直径的第三部40和直径大于第三部40直径的第四部42。
控制杆28的第二端30旋转安装在柱塞式分配器的第一后端44中。
三通阀结构26包括阀46，其可与第一平衡阀座48和第二进气阀座50共同作用。第一阀座48由以密封的方式滑动安装在轴向环形凹槽56中的套筒54的后纵向端产生，其中轴向环形凹槽56成形在气动活塞12中且包围通道34的第二部38。轴向凹槽56在活塞中限定了中心管状部分57。
例如圆柱弹簧的弹性装置58以反作用方式安装在轴向凹槽56的壁62形成的环形支撑表面60和套筒54外壁上的肩64之间，肩64将套筒的第一较大直径后部70连接到套筒的第二较小直径部72。弹性装置58使套筒54相对于助力器壳体保持不动，直到气动活塞移动了预定行程C。
在所述实例中，套筒54和凹槽56的外壁62之间的滑动移动通过安装在套筒54外壁上的凹槽68中的O形密封圈66密封。当然，例如可在轴向凹槽56的外壁62上形成凹槽以容纳密封装置。
第二阀座50由包围控制杆28第二前端部的柱塞式分配器第一后端44的截头圆锥形加宽部78产生。
有利地，柱塞式分配器包括第一较大直径圆柱部80，其直径基本等于通道34的第二部38的内径；和第二较小直径圆柱部82，其直径基本等于通道34的第三部40的直径。因此，柱塞式分配器被通道34的第二和第三部38、40轴向导向。
根据本发明的助力器还包括第一元件84，在预定行程C以外其可轴向连接活塞和套筒54。所述元件84由第一键销形成，该键销垂直于轴线X穿过活塞上径向相对的两个第一孔86和套筒54的较小直径部72中的径向相对的两个第二孔88。
键销84固定安装在气动活塞12中。
键销84的形状近似为具有跨越管状中心部57的两个平行分支的叉形。
行程C由键销的第一前表面100和第二孔88的第一纵向前端99之间的距离限定。
助力器还包括第二键销90，其构成分配器的轴向回程止档且平行于第一键销84轴向安装在后者的后部。第二键销90穿过径向相对的两个第三孔92(形成在活塞上第一孔86的轴向后部)、穿过径向相对的两个第四孔94(形成在套筒上第二孔88的轴向后部)、以及穿过径向相对的第五孔96(形成在中心管状部57中)。
该键销90的形状近似为包括跨越第二较小直径圆柱部82的两个平行臂的叉形。第二键销90的臂可与从第二较小直径圆柱部82径向突出的环形挡圈98共同作用，而将柱塞式分配器轴向保持在制动踏板的方向。
此外，键销90在与轴线X垂直的方向上具有端部117，该端部从活塞尾部径向突出且抵靠在助力器壳体2的中空轴25的环形支撑面119上，从而限定了气动活塞12的静止位置。
挡圈98的外径近似等于通道34的第二部38的内径，加强了柱塞式分配器在通道34中的导向。
三通阀结构的阀46由位于与轴线X垂直的平面中的环形面形成，该环形面由弹性材料制成的套管102的前纵向端支撑且通过支架104固定安装在活塞尾部，支架104例如压配合在活塞尾部。支架和套管包围控制杆。阀弹簧106以反作用方式安装在支架104的外肩108和阀的后表面110之间，以确保阀作用在一个或另一个或两个阀座上。
控制杆的回位弹簧112以压缩的方式安装在支架104的环形支撑表面114和控制杆的突起表面(未示出)之间。
柱塞式分配器的第二前纵向端具有触头116，其可接触安装在主缸120的活塞118尾部的反作用装置DR。
主缸120的纵向后端支撑在壳体的前壳上，且包括至少一个液压活塞122，该活塞的纵向后端124抵靠在气动活塞的前表面上；在所述的实例中，液压活塞122的端部124平面抵靠在与气动活塞12的通道34的第三部38和第四部40相连的环形支撑表面127上。
液压活塞的后端124通过密封装置以密封的方式安装在第四部中，该密封装置位于液压活塞的凹槽中。当然，可将凹槽设置在气动活塞中。
图1示出了反作用装置DR的第一变形实施例，该装置包括以密封的方式滑动安装在轴向通孔128中的辅助活塞126，该轴向通孔128位于液压活塞122中且与主缸的初级室连通。辅助活塞126的第一纵向前端具有承受主缸中液压力的第一表面130，其第二纵向后端具有与触头相对的第二表面132。
辅助活塞126的回位弹簧129安装在第一表面130和孔128前端之间的孔128中。
反作用装置DR还包括本领域技术人员熟悉的弹性跳簧138，其安装在比第二较小直径前部142直径大的第一较大直径后部140中，该弹簧安装在第一径向支撑144和第二支撑146之间，其中第一径向支撑144固定安装在第一部140中且通过例如压配合环形成，第二支撑146以浮动的方式安装在第一部140中，且在静止状态时抵靠与第一和第二部140、142相连的环形支撑表面148。在所述的实例中，支撑146由横截面优选为帽子形的环构成，以构成弹簧前端的轴向导引部。
辅助活塞126为阶梯形且包括第一较大直径部150和第二较小直径部152，其中第一较大直径部150滑动安装在孔128的第二较小直径部142中，第二较小直径部152滑动安装在第一较大直径部140中，特别是安装在环144、146中。辅助活塞126的第一部150和第二部152通过肩154相连。辅助活塞的第二表面132抵靠在触头上。
在所述的实例中，滑动移动由通过辅助活塞支撑在第一较大直径部的O形密封圈密封。
使气动活塞12回位到静止位置的回位弹簧133以压缩方式安装在气动活塞前表面和前壳之间。
下面说明根据本发明的助力器的操作过程。
在静止位置(如图1和2所示)，阀46被提起离开第一平衡阀座48，使前室8和后室10连通，并支撑在第二进气阀座50上。
在开始制动阶段(如图3和4所示)，当驾驶员踩下制动踏板时，操纵杆28轴向向前移动，阀46就会作用在第一阀座48上使后室与前室隔离，同时被提升离开第二阀座50使大气压空气进入后室。由于前室和后室之间的压力差，裙部6和活塞12向前移动。支撑在套筒54上的第一阀座48保持不动直到横向移动了键销84和第二孔88前端之间的间隙C。弹簧58使套筒处于所限定的轴向位置。主缸的液压活塞在气动活塞的作用下向前移动，气动活塞的部件推动辅助活塞126向前移动，该辅助活塞远离触头移动。
超过主缸中的预定压力的压力足以使辅助活塞126克服跳簧的力，而将辅助活塞沿着触头的方向被推回直到其接触触头，并将液压回路的反作用力传递给制动踏板。
当气动活塞12移动了行程C时，相对于气动活塞固定的键销84的前表面抵靠在套筒中第二孔88的前端，该套筒就会与活塞一起轴向移动。阀46接触进气阀座50并中断大气压空气供应到后室中。因此驾驶员必须进一步踩踏制动踏板以增加制动强度。
所选择的自由行程C优选与主缸的无效行程相对应，即制动器中制动液的压力开始上升时主缸中液压活塞的所需行程。当然，根据制动感觉确定的行程C大于或小于主缸的无效行程也没有超出本发明的范围。
因此，驾驶员从踏板只能感觉到关闭平衡阀和打开进气阀所需的行程，不会感觉到主缸的无效行程。因此由于驾驶员感觉到快速制动，所以驾驶员的舒适度会增加。
下面，图4所示的制动阶段对应于驾驶员保持预定制动强度时所达到的平衡状态。阀46接触平衡阀座48和进气阀座50，中断大气压空气供应到后室中。
在所述的实例中，在静止状态时，阀46接触进气阀座50，并与平衡阀座48相距一定距离。因此在开始制动时，阀46接触平衡阀座48以中断前室和后室之间的连通，并远离进气阀座50移动，从而使高压空气进入后室。然而，本发明还应用于包括已知的ZLT(零损失行程)三通阀的制动助力器，其中阀既接触平衡阀座也接触进气阀座。因此在静止状态时，平衡阀座由气动活塞的突起构成，在制动时，平衡阀座由套筒54构成。
图5表示处于饱和状态的助力器，该状态对应于助力器不再提供附加助力的时刻，后室中的压力是大气压力。气动活塞不再轴向前移，结果套筒54和平衡阀座48处于不动状态。驾驶员施加的任何附加制动力均移动控制杆28，并使进气阀座远离阀46；但是这个附加力不再被放大。主缸中增加的压力等于驾驶员施加在主缸活塞横截面上的附加力。
图6相应于制动结束阶段，驾驶员至少部分释放制动踏板。然后，柱塞式分配器随控制杆朝后移动，进气阀座50接触阀46以中断大气压空气供应到后室中，并使阀46远离平衡阀座48，从而使前室8和后室10连通。于是裙部6两侧的压力处于平衡状态，在回位弹簧的作用下回位到静止位置。气动活塞12的静止位置由抵靠在壳体2的环形支撑表面119上的第二键销90确定，通过挡圈98抵靠在键销90上的柱塞式分配器的静止位置也由第二键销90确定。
在套筒的回位弹簧58的作用下，第二孔88的第二端99还远离第一键销84的前表面100。
然后，助力器再次处于最小操作行程的位置。
图7、7a、8、9、9a和10显示了根据本发明第二实施例的助力器。我们主要说明助力器的中间部分，即三通阀和反作用装置，其他部件与图1到7中所述的结构或多或少地相同。
气动活塞12横向穿有轴向孔34，其中，套筒54以密封的方式滑动安装在该轴向孔34中；特别地，套筒包括滑动安装在孔34的第二部38中的第一较大直径后轴向部160和滑动安装在孔34的第三部40中的第二较小直径前部162。第一部160和第二部162通过肩164相连。
用于对套筒在孔34中的滑动移动进行密封的O形密封圈66安装在套筒后部160中的凹槽中。
根据第二实施例，第一键销84固定安装在套筒54上，且通过径向相对的两个第一孔86穿入气动活塞12中，并通过径向相对的两个第二孔88穿入套筒中。预定行程C由该键销的第一后表面100′和活塞12中的第一孔86的第二后端部99′之间的距离确定。在静止状态时，键销84通过其第二前表面抵靠在活塞中孔86的第一前端上。
第二键销与上述第一实施例中的键销相同。
弹性装置58使套筒相对于活塞12保持不动直到活塞12移动了行程C，即直到第一孔的后端部99′接触第一键销84的后表面100′为止。弹性装置通过第一纵向后端174抵靠在由套筒外壁形成的前肩170上，并通过第二纵向前端176抵靠在位于孔34的第三部40前端的环形窄部172上。优选地，该环形窄部172轴向向后延伸出圆柱形部分，以形成弹性装置58的前端176的横向保持止档。该弹性装置优选为圆柱弹簧。
控制杆28的回位弹簧112安装支撑在套筒54的后端和控制杆28之间。在上述实例中，该弹簧通过其第一纵向前端180抵靠在由套筒54较大直径部160中形成的轴向凹槽178的下端182和柱塞式分配器的截头圆锥形加宽部78的第一前表面184上，第二阀座由与加宽部第一表面相反的第二后表面产生。
本实施例具有一些优点。一方面，驾驶员的踏板感觉与已知装置所获得的踏板感觉非常类似。具体地，在助力器的第一操作阶段过程中，活塞12移动了行程C，由于套筒54保持不动，所以前端180相对于活塞和控制杆28保持不动。因此，弹簧112上的载荷保持不变而产生非常一致的踏板感觉，从而在助力器的第一操作阶段、在气动活塞移动过程中踏板感觉不变。
另一方面，回位弹簧112的移动释放了活塞12尾部后端的空间，便于控制杆的横向移动，这个移动对于汽车制造商来说是所需的。
最后，释放的空间几何形状简单，便于安装可有效地屏蔽来自发动机室和可能出现在驾驶室的噪音的隔音装置。这种隔音装置例如由空气可穿过的开孔型泡沫塑料制成。
根据第二实施例的助力器的操作基本与第一实施例的相同。在第二实施例中，键销84相对于套筒保持不动。
图7还示出了本发明第二变形实施例的反作用装置DR，辅助活塞126以浮动的方式安装在轴向孔128中，辅助活塞通过其肩154抵靠在环146上，并且在触头和辅助活塞的第二端132之间具有间隙。
有利地，辅助活塞的后端具有吸音元件127，例如橡胶元件，其在触头和辅助活塞接触过程中抵靠在触头上。
图14a示出了根据第三变形实施例的反作用装置，其中，在静止状态时，辅助活塞不抵靠在环146上，触头与端部132接触。
图14b示出了根据第四变形实施例的反作用装置，其包括回位弹簧129，其中在静止状态时，辅助活塞的肩154抵靠在环146上，在触头和辅助活塞第二端部132之间具有间隙。
有利地，根据本发明的助力器还包括用于在助力器第一操作阶段时减小裙部/活塞组件移动速度的装置，以通过第一键销84减小活塞和套筒之间的接触速度。具体地，当驾驶员踩下制动踏板时，关闭前后室之间的连通，并供应大气压空气到后室中，且裙部和活塞非常快速地移开。这种快速移动可能使驾驶员产生不舒适的感觉，气动活塞使套筒54以过大的速度移到行程C之外。
图7a示出了用于降低裙部和活塞起始速度的装置188，在阀46作用在平衡阀座48上并且通过常用装置中断前室和后室之间的连通以及阀46移动离开进气阀座50时，该装置188由连通低压前室和变压后室的通道构成。该连通通道包括成形在支撑阀46的套管102的外壁192和通道34的第一后部36之间的第一管道190。在所述的实例中(图8)，管道190为圆环形，其还可为由凹入套管102的外壁或凹入通道34的第一部36的壁中的轴向通道形成的成角度分布的管道。连通通道188还包括至少一个径向管道，有利地，多个径向管道191成形在支架104的第一外轴向圆柱延伸部196上，以至少在制动起始阶段，使一方面由气动活塞12的本体而另一方面由套管102和第二圆柱延伸部198限定的第一外环形室193与由第一圆柱延伸部196、支架104的第二轴向圆柱延伸部198和套管102的后表面200限定的第二内环形室194连通。第一和第二延伸部196、198通过公共后端200连接在一起。
套管以公知的方式还包括至少一个轴向孔195，其使第二内环形室194和变压室通过阀46的环形表面连通。
助力器还包括用于密封连通通道188的装置。在所述的实例中，套管102的后端包括唇缘189，其密封接触第一圆柱延伸部196的内壁202，并且可相对于管道191移动超过预定行程C′，以中断第一和第二环形室193、194之间的连通。
当然，可使用其他密封装置，例如由套管刚性后部产生的O形密封圈。
径向管道191优选成角度地均匀分布在第一圆柱延伸部196中。
在静止状态，以及在开始制动移动超过预定行程C′后，通道188使低压室通过管道190、径向孔191和轴向孔195与变压室连通。因此，在制动起始阶段，由于空气向低压室方向排出，所以变压室中的压力较低。移动超过预定行程C′后，唇缘覆盖径向孔191，从而不会减小由助力器提供的助力作用(图9a)。
第二预定行程C′优选至多等于第一预定行程C，以减小气动活塞12相对于套筒54移动的速度。但是，第二行程C′大于第一行程C也没有超出本发明的范围。
在气动制动助力器中装备紧急制动助力装置变得越来越常见，这种紧急制动助力装置使助力器起作用以使车辆快速减速。
图11、12示出了本发明的包括气动制动助力装置U的助力器，当控制杆28以大于预定速度Vd的速度移动时触发该气动制动助力装置。
该装置U包括用于轴向指示套筒54处于第一前进位置P1和第二后退位置P2的装置。
该指示装置由固定在套筒上的第一键销84构成，其可与两个第二孔88的第一和第二前表面204、206共同作用。第一和第二前表面204、206轴向偏移，且它们分别与键销的前表面共同限定第一和第二位置P1、P2。
图13a和13b表示分别与处于位置P1和位置P2的套筒共同作用的键销84。键销84的形状为弹簧夹，且由弹簧钢丝或塑料制成，该键销84具有例如插入孔88并包围柱塞式分配器前部208的基本平行的第一和第二分支209、209′。
柱塞式分配器的前部具有截头圆锥形表面210，当柱塞式分配器相对于套筒54移动一确定行程时，该表面210可使两分支209、209′彼此分开。
更具体地说，该截头圆锥形表面朝后方逐渐加宽，当其朝前部移动时，两分支209、209′就会移出孔88而脱离它们所抵靠的第一表面204。由于弹簧58施加的力，套筒被以密封的方式朝后推，直到其通过套筒的孔88的第二前表面206抵靠在键销的分支209，209′上为止。结果，阀座48被朝后推(位置P2)。
在制动阶段结束时，第二键销90可朝前移动套筒54以使其重新移动到起始位置。然后，键销的分支远离截头圆锥形元件移动，而弹性恢复到它们的起始横向位置并抵靠在孔88的第一前表面204上。
下面说明根据本发明的具有上述紧急制动助力装置的助力器的操作。
在常规制动过程中(图11)，当控制杆28以及柱塞式分配器以低于预定速度Vd的速度移动时，截头圆锥形表面与键销84保持一定距离，套筒不朝阀46的方向后退，所述套筒停留在位置P1，两分支抵靠在第一前表面204上(图13a)。
阀46接触第一阀座48并远离第二阀座50移动，然后，后室与前室隔离，同时在后室中供应大气压空气。气动活塞12与裙部一起朝前移动，而套筒保持不动直到活塞12移动了预定行程C。
当活塞12移动了行程C时，套筒54通过键销84与气动活塞一起移动，因此，助力器按已知类型的助力器操作。
在紧急制动过程中(图12)，当柱塞式分配器以高于速度Vd的速度移动时，截头圆锥形表面更接近键销84直到其插入到两个分支之间，迫使两分支分开并径向脱离套筒中第二孔88的第一轴向表面204(图11)。套筒在弹簧58的作用下朝阀58的方向推动以进入位置P2，键销84的分支抵靠在第二前表面206上(图13b)。于是平衡阀座48的位置改变，柱塞式分配器的平衡位置也改变。具体地说，为了达到平衡状态(图12)，即阀46与第一和第二阀座48、50之间接触，柱塞式分配器必须处于后退位置，增加触头与辅助活塞后端之间的弹性距离(jump distance)。因此，弹性距离增加，从而增加了制动力。
在制动操作结束阶段，当施加在踏板上的力释放时，柱塞式分配器在回位弹簧112的作用下回位到其静止位置，前室和后室再次处于连通状态，活塞12后退。于是第二键销90接触抵靠在中空轴25的环形支撑表面119上，并迫使套筒54相对于键销84在朝液压活塞的方向中滑动，键销84通过其横向端部抵靠在气动活塞上，分支离开第二接触面206沿着套筒滑动，并弹性穿入套筒中以再次接触第一表面204。
因此，助力器已为下一次常规操作做好准备。
使紧急制动助力装置与本发明的助力器制成一体是非常简单的，不需要改变助力器的任何元件。另外，通过使用截头圆锥形表面或去掉该表面以及使用相同的第一键销84，可使助力器非常容易地装备或不装备所述装置。这样，与部件控制有关的问题大大减少，两种类型的助力器使用的部件实际上完全相同。
当然，包括有布置在主缸初级活塞中的液压型紧急制动助力装置、且可减小、超过制动指令的移动速度和/或超出施加在制动操作上的力、传递到同一制动操作上的反作用力的助力装置没有超出本发明的范围。
这样就成功地实现了操作行程短、操作可靠和设计简单的助力器。
当然，本发明的助力器可包括传统的反作用盘式反作用装置。
主缸优选为串列主缸，其包括第一和第二液压回路，它们分别具有在主缸本体中以密封的方式滑动移动的初级活塞和二级活塞，初级活塞承受施加在踏板上的力和由裙部施加的助力。
本发明主要应用于机动车制动工业领域。

Claims (27)

1、一种气动制动助力器，其包括：由径向外端相连的第一和第二壳形成的纵轴线(X)方向中的壳体(2)，由裙部(6)和纵轴线(X)方向中的气动活塞(12)组成的组件以密封的方式滑动安装在壳体中，所述组件(6，12)将壳体(2)的内空间(4)分隔成低压室(8)和变压室(10)，使裙部/气动活塞组件(6，12)回到静止位置的回位弹簧安装在位于第一壳和气动活塞(12)表面之间的低压室(8)中，由控制杆(28)促动的三通阀结构(26)安装在于气动活塞(12)中钻出的纵向通道(34)中，所述控制杆(28)通过第一纵向端与制动踏板相连，所述控制杆(28)的第二端容纳在于柱塞式分配器(32)的第一纵向端中形成的容纳腔中，所述控制杆通过回位弹簧(112)回到静止位置，所述柱塞式分配器(32)在其第二纵向端包括触头，该触头将控制杆(28)的力通过反作用装置(DH)施加到主缸的液压活塞(122)上，所述裙部/活塞组件(6，12)将气动助力通过气动活塞的中心面(127)传递到主缸的液压活塞(122)上，所述三通阀结构(26)包括第一阀座(48)和第二阀座(50)及通过阀弹簧(106)作用在第一和第二阀座(48，50)的至少其中一个上的阀(46)，所述第二阀座(50)由柱塞式分配器(32)的第一纵向端(44)产生，其特征在于：第一阀座由套筒(54)的第一纵向端产生，其中，套筒以密封的方式且可滑动第一预定行程(C)地安装在气动活塞(12)中，其包括在所述气动活塞移动预定行程(C)后可将所述套筒(54)轴向连接到气动活塞(12)的固定装置。
2、根据上述权利要求的助力器，其特征在于：该助力器包括弹性装置(58)，该弹性装置(58)使套筒相对于助力器壳体(2)保持不动直到移动所述预定行程(C)，所述弹性装置以轴向压缩的方式安装在由气动活塞的轴向通道壁中形成的环形支撑表面(60，172)和套筒(54)的肩(64，170)之间。
3、根据权利要求1或2的助力器，其特征在于：该助力器包括垂直于轴线(X)的第二键销(90)，该键销固定安装在气动活塞上径向相对的两个第三孔(92)中，且轴向布置在第一孔(86)和制动踏板之间并且穿过套筒(54)上径向相对的两个第四孔(94)，从而通过固定在柱塞式分配器的环形轴圈和第二键销的第一和第二分支的共同作用而形成柱塞式分配器(32)在制动踏板方向中的轴向止挡，从而通过所述第二键销(90)的横向端(117)与套筒壳体共同作用来限定气动活塞的静止位置。
4、根据权利要求2或根据权利要求2与权利要求3的组合的助力器，其特征在于：气动活塞的环形支撑表面(172)由气动活塞表面(127)支撑的轴向窄部形成而将助力传递到主缸的液压活塞，其中，套筒的肩(170)轴向位于第一键销(84)和柱塞式分配器的触头之间。
5、根据权利要求2的助力器，其特征在于：所述固定装置是第一键销(84)，从运动的角度来说，该键销相对于所述套筒(54)固定在套筒上，且垂直于轴线(X)穿过所述气动活塞尾部上形成的径向相对的两个第一孔(86)，以及穿过套筒(54)上形成的径向相对的两个第二孔(88)，其中，所述预定行程(C)等于第一孔(86)的后端(99′)与第一键销(84)的第一后表面(100′)之间的距离，所述第一键销形状为具有两个分支的叉形。
6、根据权利要求4或5的助力器，其特征在于：控制杆(28)的回位弹簧(112)安装支撑在套筒(54)中轴向凹槽(178)的下端(182)和柱塞式分配器截头圆锥形加宽部(78)的第一表面(184)之间，所述加宽部产生于与产生第二阀座(50)的第一表面相反的第二表面上。
7、根据权利要求4、5和6中任一个的助力器，其特征在于：该助力器包括由当柱塞式分配器的移动速度高于预定速度(Vd)时、其可在制动方向上轴向移动第一阀座(48)的设备形成的紧急制动助力装置(U)。
8、根据上述任一个结合权利要求5的权利要求助力器，其特征在于：第一键销(84)的第一和第二臂是径向弹性的，可彼此径向分开以与两个第二孔(88)产生的轴向阶梯(204，206)共同作用，所述阶梯限定了套筒(54)的第一轴向位置(P1)和第二轴向位置(P2)，其中柱塞式分配器包括使第一键销的臂径向远离的装置。
9、根据上述任一个结合权利要求3的权利要求的助力器，其特征在于：用于使所述臂径向远离的装置基本为在制动踏板的方向加宽的截头圆锥形表面，其刚性地连接在柱塞式分配器上且轴向布置在第一键销(84)和第二键销(90)之间。
10、根据权利要求1到3并结合权利要求2的助力器，其特征在于：所述气动活塞(12)包括容纳所述套筒(54)的环形轴向凹槽(56)，该轴向凹槽限定了用于容纳柱塞式分配器的中心管状部分(54)，其中环形支撑表面(60)在轴向凹槽(56)的壁中形成。
11、根据上述任一个引用权利要求3的权利要求的助力器，其特征在于：中心管状部分(57)包括使第二键销(90)穿过的径向相对的两个第五孔(96)。
12、根据上述任一个权利要求的助力器，其特征在于：所述固定装置是第一键销(84)，从运动的角度看，该键销可相对于气动活塞(12)固定在气动活塞上，且垂直于轴线(X)穿过所述气动活塞尾部中形成的径向相对的两个第一孔(86)，并穿过套筒(54)中形成的径向相对的两个第二孔(88)，其中，距离等于套筒(54)的第二纵向端(99)和所述第一键销(84)的第一表面(100)之间的预定行程(C)，所述键销(84)形状为具有跨越气动活塞中心管状部分(57)的两个分支的叉形。
13、根据引用权利要求2的权利要求2到11中任一个的助力器，其特征在于：弹性装置(58)是圆柱弹簧。
14、根据上述任一个权利要求所述的助力器，其特征在于：套筒(54)和气动活塞之间的滑动移动通过安装在由套筒外壁内形成的凹槽中的O形密封圈密封。
15、根据上述任一个权利要求所述的助力器，其特征在于：该助力器包括用于减小气动活塞相对于助力器壳体移动的起始速度的装置(188)。
16、根据上述任一个权利要求所述的助力器，其特征在于：用于减小活塞(12)起始速度的所述装置(188)包括通道，当阀(46)从第二阀座(50)上移开时该通道连通低压室和高压室，直到气动活塞(12)移动了第二预定行程(C′)。
17、根据上述任一个权利要求所述的助力器，其特征在于：所述通道由成形在套管(102)外壁和活塞(12)通道(34)之间的管道构成，其中套管产生于阀(46)的轴向端，至少一个径向孔成形在包围控制杆的支架(104)的第一轴向圆柱延伸部(196)上，且套管(102)中至少一个轴向孔(195)使变压室与由套管(102)、第一圆柱延伸部(196)和第二内圆柱延伸部(198)构成的环形室(192)连通，其中，第二内圆柱延伸部(198)与第一延伸部(196)同心并且其朝向制动踏板的轴向端以密封的方式连接在第一延伸部上，套管在阀(46)的相对端包括唇缘，当活塞移动预定行程(C′)时，该唇缘可移动到阻塞径向孔(191)的位置。
18、根据权利要求16或17的助力器，其特征在于：第二预定行程基本等于第一预定行程(C)。
19、根据上述任一个权利要求所述的助力器，其特征在于：反作用装置(DR)包括以密封的方式滑动安装在主缸的液压活塞(122)的轴向通孔(128)中的辅助活塞(126)，辅助活塞通过其第一端(130)承受主缸中的液压力，从而通过其第二相对纵向端(132)接触柱塞式分配器的触头，该反作用装置还包括跳簧(138)，跳簧通过第一纵向端固定支撑(144)支撑在液压活塞上，并通过第二端以相对于液压活塞浮动的方式(146)支撑。
20、根据上述任一个权利要求所述的助力器，其特征在于：所述固定支撑(144)是压配合在液压活塞的轴向孔中的一个环，浮动支撑是滑动安装在轴向孔(128)中的一个环，并且在主缸中的压力低于预定压力(PH)时，该环支撑在连接第一和第二部分(140，142)的孔(128)的环形支撑表面(148)上。
21、根据权利要求19或20的助力器，其特征在于：辅助活塞通过第二纵向端(132)支撑在触头上，其中在浮动支撑和辅助活塞的肩(154)之间具有间隙。
22、根据权利要求19或20的助力器，其特征在于：辅助活塞通过肩(154)抵靠浮动支撑，其中在第二纵向端(132)和触头之间具有间隙。
23、根据上述任一个权利要求所述的助力器，其特征在于：反作用装置(DR)包括回位弹簧(129)，该回位弹簧安装支撑在辅助活塞的第一端(130)和轴向孔(128)端部之间，使辅助活塞保持与浮动支撑接触，其中，在辅助活塞的第二纵向端(132)和触头之间具有间隙。
24、根据权利要求19或20的助力器，其特征在于：反作用装置(DR)包括回位弹簧(129)，该回位弹簧安装支撑在辅助活塞的第一端(130)和轴向孔(128)的端部之间，所述弹簧使辅助活塞的第二纵向端(132)保持支撑在触头上，其中，在浮动支撑和辅助活塞的肩(154)之间具有间隙。
25、根据权利要求19到24的助力器，其特征在于：辅助活塞和液压活塞轴向孔(128)之间的滑动移动通过O形密封圈密封，该O形密封圈安装在于辅助活塞外周内形成的凹槽中。
26、根据权利要求19到25的助力器，其特征在于：辅助活塞的第二端包括减振元件，该减振元件有利地由橡胶制成，用于减少触头和辅助活塞之间的接触噪音。
27、一种制动装置，其包括与机动车车轮上的制动器液压相连的主缸和布置在主缸和由制动踏板移动的控制杆(28)之间的助力器，所述助力器传递施加在踏板上的力以及将气动助力施加在主缸的液压活塞(122)上，其特征在于：所述助力器是根据上述任一个权利要求的助力器，所述液压活塞(122)通过第一纵向端(124)抵靠位于助力器低压室(8)中的气动活塞(12)的端部。
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