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CN1406188A - 机动车辆用的、具有改进功能的助力制动装置 - Google Patents

机动车辆用的、具有改进功能的助力制动装置 Download PDF

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CN1406188A
CN1406188A CN01805570A CN01805570A CN1406188A CN 1406188 A CN1406188 A CN 1406188A CN 01805570 A CN01805570 A CN 01805570A CN 01805570 A CN01805570 A CN 01805570A CN 1406188 A CN1406188 A CN 1406188A
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让－皮埃尔·米雄
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

本发明涉及一种制动装置，其包括一个总缸(2)，一个主活塞(3)，一个手动操作构件(4)，一个连接到所述手动操作构件(4)上的助力伺服马达(6)和一个紧急助力阀(VA)，所述紧急助力阀(VA)包括一个由比率控制器(T)穿过的作用活塞(17)，所述比率控制器具有一个位于一个腔室(35)之内的头部(26a)。所述腔室(35)包含在所述反作用活塞(17)和一个放置在所述主活塞的孔(18)更靠前的套筒(36)之间，该套筒(36)包括一个孔(37)，在其内可滑动作一个快速活塞(38)，所述快速活塞的后端(45)与所述比率控制器的头(26a)一起形成一个阀(C)，所述阀能抵抗弹簧(41)的作用封闭快速活塞的通道(39)的入口。所述制动装置包括一个在所述手力操作构件于舒缓制动后松开时阻止所述反作用活塞(17)突然回退的装置。

Description

机动车辆用的、具有改进功能的助力制动装置
技术领域
本发明涉及一种机动车辆用的助力制动装置，这类装置包括：一个总缸，其控制至少一个制动管道中的压力；一个主活塞，其滑动地安装在所述总缸中用于在其内产生压力变化，该主活塞受一个操作力支配，该操作力由一个由手动操作构件施加的输入力和由一个连接在手动操作构件上的助力伺服马达产生的助力合并而成。
技术背景
助力伺服马达可以是气动的，并包括一个由一个活动隔板分隔成两个气动腔室的刚性壳套，在由手动操作构件控制的阀的作用下，所述活动隔板可受两个腔室间的压差支配。
这类制动装置是公知的，比如在专利文献EP-B-0 662 894公布之后。
制动操作的状况可以不同。第一种情况对应于常规状况----障碍物出现在远处且制动相对舒缓；这种制动称为“舒缓制动”。另一种情况是突然制动或“紧急制动”状况。比如，在障碍物突然出现在驾驶员前方且他应使车辆尽可能最快地停下来的情况。
为满足这些不同的制动状况，前述定义的这种类型的助力制动装置由一个紧急助力阀来完成，该紧急助力阀可产生分别对应于舒缓制动和紧急制动的至少两种助力比；舒缓制动用的助力比较小，而反抗手动操作构件前进的反作用力较大。对于紧急制动，助力比较大而抵抗手动操作构件的反作用力较小，从而，驾驶员可更长时间更用劲地制动。
作为惯例，在随后的文本中，“向前”定义为一个从操作构件向总缸处的取向，而“向后”则为相反方向。
紧急助力阀包括一个反作用活塞，所述活塞在主活塞的孔的后部密封地滑动，该孔的前部与总缸的内部容积相连通，反作用活塞包括一个由比率控制器穿过的轴向通道，所述比率控制器由一个柱塞推动，而柱塞本身由手动操作构件驱动，所述比率控制器在其前端包括一个位于一个腔室的头部，所述腔室包含在反作用活塞和一个套筒之间，所述套筒设置在主活塞的孔中更靠前处，所述套筒包括一个通孔，在所述孔中可滑动着一个快速活塞，其截面小于所述反作用活塞的截面，所述快速活塞也包括一个通道，所述通道通向各端部，快速活塞的后端和比率控制器的头部形成一个阀，该阀可抵抗一个趋向于打开该阀的弹簧作用而封闭快速活塞的通道入口。
舒缓助力比使反作用活塞的较大截面起作用；紧急制动使快速活塞的较小截面起作用。
显然，从功能和制动力来看完全能给出满意效果的、带紧急助力阀的这种制动装置，在手动操作机构松开时会产生噪音。
发明内容
本发明的目的首先是，提出一种前述定义的制动装置，其配有一个紧急助力阀，在其中，上述缺点不会产生，或至少以最小程度地起作用。
而且，希望的是，建议的技术方案仍是简单且经济的。
为解决该问题，发明人必须找到有疑问的噪音源。发明人可确定，当手动操作构件在可供给伺服马达的最大助力之外----也就是在“饱和”点之外的舒缓制动之后松开时，噪音就会发生，而且可确定这些噪音是由于反作用活塞碰击柱塞造成的。
为了避免这种噪音，根据本发明，机动车辆用的助力制动装置如前所述配有一个紧急助力阀，其特征在于，所述助力制动装置包括一个在所述手动操作构件于舒缓制动后松开时用于阻止所述反作用活塞突然回退的装置。
反作用活塞对柱塞的冲击因此减小甚至消除，与之相随的声音同样减小或消失。另外，构件受力减小，由此它们的使用寿命增加。
优选地，当松开手动操作构件时，用于阻止反作用活塞的突然回退的装置能限制在包含于反作用活塞和套筒之间的腔室中的压力增加。
特别的是，当松开手动操作构件时，用于阻止反作用活塞突然回退的装置可使阀保持封闭，并可阻止所述腔室中的压力上升。
可使所述阀保持封闭的装置，包括一个液压管路，用于将充斥在所述总缸中的压力施加到一个比率控制器的后部上，以便施加一个力来使所述阀保持封闭。压力作用于其上的比率控制器的后部截面大于阀的封闭截面。
有利的是，比率控制器实施为两个分体的元件；一个在前的第一元件，其包括所述比率控制器的头部和在所述头部之后的一个截面较小的部分，所述部分密封滑动地安装在所述反作用活塞的一个座腔内，该第一元件由一个流道沿整个长度上穿过；和一个第二元件，其位于第一元件之后，具有实心的截面，也密封滑动地安装在所述反作用活塞的孔中，该第二元件封闭其内装有第一元件的座腔，并保证作用力在第一元件和柱塞之间传递。第二元件可由一个嵌在第二元件的槽的弹性圈维持在第一元件的座腔中。
配在在第一元件前端的比率控制器的头部可具有一种向前凸出的凸锥台形状，并可配有一个确定密封区域直径的O型圈，该直径小于该第一元件的后部的外径；朝向所述头部的快速活塞的端部具有一个朝后凹陷的锥台面，所述第一元件的头部正贴靠其上。
套筒可轴向锁定在孔中。
附图说明
除以上展示的措施外，本发明在于一定数量的其它措施，通过一个参照附图详细描述的、但仅作为非限制性的实施例，以下将对其详细解释。
图1是一个本发明的制动装置的局部剖切的局部视图；
图2是一个位于静止位置的制动装置的紧急助力阀的和图1的元件的放大局部剖视图；
图3与图2类似，示出饱和之后缓慢制动情形下的元件；
图4与图2类似，最后示出，在随图3所示过程之后释放制动踏板时，紧急阀的元件。
具体实施方式
本发明类型的助力制动装置的总体结构和常规操作都是公知的，这尤其是在专利EP-B-0 662 894或FR-B-2 658 466公开之后，并且仅给出其中一篇的简要回顾。为更多的细节，可参看以上引用的两篇专利文献。
在图1中，可以看到机动车辆用的制动装置1，其包括：一个部分示出的总缸2，和一个装在总缸2中滑动的主活塞3。一个手动操作机构4包括一个与主活塞3同轴的连杆，所述机构4用于向该活塞施加一个从后向前的输入力，也就是按图1所示为从右到左的输入力。主活塞3向前的移动导致总缸2的内部容积5中的液压增加，总缸2的内部容积5连接着至少一根制动液压管。操作机构4一般由示意性示出的制动踏板4a来操作。
一个气动助力伺服马达6在操作构件4处切开。伺服马达6包括一个刚性壳套7，所述壳套7内部由一个活动隔板密封地分成两个气动腔室7a，7b，所述隔板包括一个由弹性材料制成的隔膜8a和一个刚性裙部8b。腔室7a通过一个管接头A永久地连向一个低压源。在刚性裙部8b上固定着一个与主活塞3同轴的套式气动活塞9。该气动活塞9安装在一个芯棒式柱塞分配器10上可密封地滑动。其密封性由一个O型密封圈保证。所述柱塞10朝前有一个直径较小的凸台10a，且朝后有一个向后敞开的轴向未通穿的座腔10b，所述座腔10b接纳一个设计在连杆4端部的圆头。
所述柱塞10在与活塞3相反的一侧包括一个锥台形的张开部分12，所述张开部分12可密封地支靠在一个可轴向平移地连在气动活塞9上的由弹性材料制成的环圈13上。组合件12，13构成三通阀B(部分显示)的一部分，其可以要么让腔室7b与大气相隔绝并让腔室7a，7b相连通，要么让腔室7a，7b相隔离，并在张开部分12轴向离开环圈13时让具有大气压的空气进入腔室7b中。
如图1所示，气动活塞9由一个压缩弹簧14压回其静止位置，所述压缩弹簧14放置在活塞9和其上装有总缸2的、与壳套7相对的壁之间。一个带有中心通孔的盆形座15由其外周边轴向支靠在气动活塞9的肩部。弹簧14施力使该盆形座的边缘靠着活塞9。盆形座15由环绕其通孔16的内边缘轴向支靠在主活塞3的后端部。柱塞10的凸台10a可自由地穿过通孔16。
配有一个紧急助力阀VA，用于产生分别对应于舒缓制动和紧急制动的至少两种助力比。
阀VA包括一个反作用活塞17，其直径较小的前部17a(图2)借助于一个O型圈17b在主活塞3的轴向孔18中密封地滑动。反作用活塞的后部17c具有较大的直径，并包括一个凸缘19，所述凸缘19可在一个主活塞3的孔18的较大直径的后部区域中滑动。一个弹性材料环圈20置靠着凸台19，放在前部17a同一侧。该环圈20可轴向支靠在主活塞3的肩部21上。在另一侧，凸台19用作为一个预紧压缩螺旋弹簧22---称为跨接弹簧的轴向支撑。在其另一后端，弹簧22支靠在一个塑性材料的卡嵌环圈23上，所述环圈嵌到主活塞3上并且反作用活塞的后部17c在其中滑动。
反作用活塞17由一个直径不同的、同轴的、连续的两段孔24、25形成的通道轴向穿过。在前孔24具有比在后孔25更大的直径、并形成一个座腔。
比率控制器T由两个连续的分体元件26、27实现，并安装在活塞17中。
在前的第一元件26在其前端包括一个比孔24直径更大的头部26a。位于头部26a之后的元件26的部分26b具有较小的直径，并且具有一个与孔24的截面相当的截面S2。该部分26b借助于座落在孔24的槽内的O型圈24a在孔24中可密封地滑动。头部26a的前端具有一个向前突出的凸锥台面28，在该锥台面上配有一个直径比头部26a外径小的轴向对中槽，该槽中配有一个O型圈29。元件26由一个轴向流道30穿过，所述流道30的前端30a具有一个减小的直径。
比率控制器T的在后元件27独立于在前元件26。具有截面S3的元件27具有与孔25相同的直径，在该孔25中，元件27借助于一个座落在孔25的槽中的O型圈31可密封地滑动。元件27的前端突出孔24，并配有一个弹性挡圈32，也就是一个开口环，该弹性挡圈位于在元件27的一个槽中。该弹性挡圈32可用作止挡件靠着所述的标示孔24与孔25间的过渡肩部33，用于将元件27维持在活塞17中。元件27的前端位于一个由元件26的后端和肩部33之间形成的空间34中。元件27的后端支靠着柱塞10的凸台10a。元件27保证了由压力在截面S3上产生的抵抗柱塞10的反作用力的传递。
第一元件26的头部26a位于一个在反作用活塞17和一个座落在孔18更靠前处的套筒36间形成的腔室35中。套筒36通过压紧配合或固定卡钉相对于主活塞3轴向锁定。
套筒36由一个轴向孔37整个通穿，一个具有外截面S1的快速活塞38借助于一个O型圈38a密封滑动地安装在该轴向孔37中。快速活塞38的外径比反作用活塞的前部17a的外径更小。快速活塞由一个通向各端的通道39轴向穿过。快速活塞38的前端支靠在环圈40上，而环圈40由一个弹簧41压靠套筒36。弹簧41的另一侧支靠在一个位于孔18前方的底壁42上。弹簧41位于其中的孔18的前区18a通过一个流道43与总缸2的内部容积5相连通。弹簧41所受的预紧力低于弹簧22的预紧力。还配有一阀44(图1)，用于在容积5中没有压力时，可从一个容器(未显示)中再用液体充填该容积。
快速活塞38的后端位于腔室35中，并且有直径大于孔37的盘的形状。该端部45包括一个空锥台46，其凹陷朝向后方，用于与锥台面28和头部26a的O型圈29相配合。一个阀C因此由头部26a和盘45构成，当它们轴向支靠时，它们就切断了腔室35和活动活塞38的通道39之间的联系。阀C的封闭截面等同于比率控制器的元件27的截面S3。
一个同轴压缩弹簧47位于分别设计在头部26a和后端45上的肩部之间。该弹簧47用于分开端部45和头部26a用以打开阀C。
制动装置的“饱和”就会达到，条件是，伺服马达6可提供的助力变成最大，也就是说，施加在隔板8上的压差不再增加。
当这些发生时，在舒缓刹车并超出饱和之后释放制动踏板时，制动装置的工作如下。
回到舒缓制动的进展过程。手动操作构件4因踏板4a的踩下而向左移动。阀B动作并切断腔室7a和7b间的连通。然后锥台形张开部分12离开环圈13，这保证了让大气压下的空气进入伺服马达6的腔室7b。活动隔板将助力传递给气动活塞9，气动活塞9反抗着弹簧14向前移动。活塞9驱动盆形座15，盆形座推动主活塞3向前。柱塞10也移动向前，并通过其凸台10a推动元件27，元件27又通过其前端部挡靠在元件26的后端上。主活塞3和形成比率控制器T的组合件26-27移动向前，阀C保持开启。
在容积5中的液压因主活塞3进入总缸2而增大。这个增大的压力传递给腔室35，阀C仍然开启。压力在反作用活塞17上产生一个向后的作用力。如果这个作用力达到并超过弹簧22的预紧力，反作用活塞17回退直止贴靠着凸台10a，这对应于所谓的“突变”状态。在这种配置(图中未示出)中，肩部19和环圈20与肩部21相隔并位于其后。
在构件4上的输入力作用下，柱塞10继续向前移动；气动活塞9紧随柱塞10并用助力推动主活塞3。容积5中的液压继续增加，腔室35中也一样。
当伺服马达6的腔室7b和7a之间的压差达到最大值时，伺服马达6产生其最大作用力，这对应于“饱和”。制动力的增大再不可能通过增加构件4上的输入力来达到。主活塞3表现出短暂的停止，因为由液压向后施加在该活塞3上的力等于伺服马达6的助力。
操作构件4在手动力的作用下继续向前，比率控制器T相对于主活塞3前行。元件27推动元件26，从而使头部26a通过其O型圈29密封地压靠座体46。阀C就此封闭。快速活塞38由头部26a推动向前，并本身又推动环圈40，环圈40抵抗着弹簧41地离开套筒36。反作用活塞17由压靠其上的柱塞10推动，并相对于主活塞3前行直至如图3所示的环圈20贴靠肩部21为止。操作构件4上的输入力4借助于反作用活塞17就可以驱动主活塞3并保证饱和之后的制动压力增加。
在该饱和之后的舒缓制动状态之后，如果制动踏板4a松开，操作构件4的柱塞10在液压力的作用下回退，也就是沿图面所示向右移动。主活塞3也回退，但出于简化，活塞3的移动设有在图2到图4上表示出来。
相对于套筒36前行的快速活塞38随之回退(参见图4)，在控制腔室41的且施加在快速活塞38的截面S1上的力作用下，元件26同样回退。在困于腔室35中残余压力作用下，反作用活塞17进行轻微的向后移动，直至一个在该残余压力和弹簧力22之间达到平衡的位置处；活塞1 7的后端失去与柱塞10的凸台10a的接触，柱塞10回退得比活塞17更多。
总缸2和腔室41中的压力随着主活塞3向后移动而逐渐减小。然而，腔室41中的压力继续大于由封闭的阀C隔离的腔室35中的压力。
从大于腔室35中的压力的腔室41中的压力为一定值开始，在没有本发明的装置的情况下，阀C的弹簧力47变得占优势并能打开阀C。这样的开启在腔室35中产生一个突然的压力升高，并产生反作用活塞17突然回退，所述反作用活塞碰击这将带碰击声音地损坏柱塞10的凸台10a并发出碰击声音。
本发明的装置可消除这种声音。
实际上，充斥在腔室41中的压力通过通道39和30传送至空间34。该压力施加在具有大于阀C的封闭截面的截面S2的元件26的后部可以抵抗弹簧力，并使阀C保持封闭直到腔室41中的压力值相对较小。
当阀C打开，传递至腔室35的腔室41中的压力较低，反作用活塞不会猛烈地碰靠柱塞10。该压力值可以足够小，用于在活塞17上不产生一个大于弹簧22的力，以便活塞17不被回推。
同样，由元件26、27，通道30和空间34构成的装置通过限制腔室35中压力的增加阻止了反应活塞突然回退。要求保护的范围当然与这里描述的装置等同的装置。

Claims (10)

1.机动车辆用的助力制动装置，其包括：一个总缸(2)，其控制在至少一个制动管路中的压力；一个主活塞(3)，其滑动地安装在所述总缸中用于在其内产生一个压力变化，所述主活塞受一个操作力支配，所述操作力由一个手动操作构件(4)施加的输入力和一个由一个连接到所述手动操作构件(4)上的助力伺服马达(6)施加的助力合并而成；和一个紧急助力阀(VA)，其包括一个在所述主活塞的孔(18)的后部密封地滑动的反作用活塞(17)，所述孔的前部(18a)与总缸的内部容积(5)相连通，所述反作用活塞(17)包括一个由比率控制器(T)穿过的轴向通道(24、25)，所述比率控制器由一个柱塞(10)推动，而所述柱塞本身由所述手动操作构件(4)驱动，所述比率控制器(T)在其前端包括一个位于腔室(35)中的头部(26a)，所述腔室包含在所述反作用活塞和一个位于所述主活塞的孔中更靠前处的套筒(36)之间，这个套筒(36)包括一个通孔(37)，在所述孔中可滑动着一个快速活塞，其截面小于所述反作用活塞(17)的截面，所述快速活塞(38)也包括一个通道(39)，所述通道通向各端部，所述快速活塞的后端(45)和所述比率控制器的头部(26a)构成一个阀(C)，所述阀可抵抗趋向于开启所述阀的弹簧(41)的作用封闭所述快速活塞的通道入口(39)；
其特征在于，所述助力制动装置包括一个在所述手动操作构件(4)于舒缓制动后松开时用于阻止所述反作用活塞(17)突然回退的装置。
2.按权利要求1所述的制动装置，其特征在于，当松开所述手动操作机构时，用于阻止所述反作用活塞突然回退的装置(26，27，30，34)能限制在包含于所述反作用活塞(17)和所述套筒(36)之间的腔室(35)中的压力增加。
3.按权利要求1或2所述的制动装置，其特征在于，当松开所述手动操作构件(4)时，用于阻止所述反作用活塞突然回退的装置(26，27，30，34)可使所述阀(C)保持封闭，开可阻止在所述腔室(35)中的压力上升。
4.按权利要求3所述的制动装置，其特征在于，可使所述阀(C)保持封闭的装置，包括一个液压管路(30，34)，用于将充斥在所述总缸(2)中的压力施加到一个比率控制器的后部(26b)上，以便施加一个力来使所述阀保持封闭。
5.按权利要求4所述的制动装置，其特征在于，压力施加于其上的所述比率操作器(T)的后部(26b)的截面(S2)大于所述阀(C)的封闭截面。
6.按权利要求4或5所述的制动装置，其特征在于，所述比率控制器(T)实施为两个分体的元件(26，27)；一个在前的元件(26)，其包括所述比率控制器(T)的头部(26a)和在所述头部之后的一个截面较小的部分(26b)，所述部分(26b)密封滑动地安装在所述反作用活塞的一个座腔(24)内，该第一元件(26)由一个流道(30)沿整个长度上穿过；和一个第二元件(27)，其位于第一元件之后，具有实心截面，也密封滑动地安装在所述反作用活塞的一个孔(25)中，该第二元件(27)封闭所述座腔(24)，在其中安装着所述第一元件(26)，并且该第二元件(27)确保作用力在所述第一元件(26)和所述柱塞(10)之间传递。
7.按权利要求6所述的制动装置，其特征在于，所述第二元件(27)由一个嵌在所述第二元件的一个槽中的密封圈(32)维持在所述第一元件(26)的座腔中。
8.按权利要求6或7所述的制动装置，其特征在于，配在所述第一元件的前端的所述比率控制器(T)的头部具有一个向前凸出的凸锥台形状，且配有一个确定密封区直径的O型圈(29)，所述直径小于所述第一元件的后部(26b)的外径。
9.按权利要求8所述的制动装置，朝向所述头部(26a)的快速活塞的端部(45)具有一个朝后凹陷的锥台面(46)，所述第一元件的头部(26a)正贴靠其上。
10.按上述权利要求中任一项所述的制动装置，其特征在于，所述套筒(36)轴向锁定在所述孔(18)中。
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