專利名稱：具有改進(jìn)制動原理的氣動制動助力器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的是提供一種用于緊急制動的具有改進(jìn)制動原理的氣動制動助力器。本發(fā)明的一個目標(biāo)是在駕駛員制動的時候防止駕駛員的誤操作。更一般地說，本發(fā)明旨在于在緊急制動情況下提供更大的助動力。
在制動過程--特別是緊急制動中出現(xiàn)的問題與駕駛員的誤操作有關(guān)。當(dāng)駕駛員急制動的時候，他突然用腳踩下制動踏板。經(jīng)觀察統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，駕駛員很容易被制動的突然性嚇到，特別是在本能地?fù)?dān)心發(fā)生側(cè)滑的時候，發(fā)現(xiàn)駕駛員會松開踏板幾分之一秒。然后，他的大腦分析出情況的嚴(yán)重性，必須進(jìn)行制動，這時駕駛員用力壓下踏板，或者在制動持續(xù)期間繼續(xù)在踏板上施加壓力，因此制動距離就變長了。同時，車輛在幾分之一秒內(nèi)沒有制動，這一般就會使得車輛撞上障礙物。在其它情況中，施力強勁的緊急制動會使得駕駛員疲勞，這本身導(dǎo)致施加在制動踏板上力的松懈。然后，駕駛員警覺到這個問題，再次施加一個附加力并壓動踏板。很顯然在這期間，車輛沒有被制動。在另一些情況中，駕駛員在確信需要緊急制動之前都會猶豫一下。
在所有這些情況中，經(jīng)統(tǒng)計，幾百分之一秒至一秒的沒有制動的秒級時段是發(fā)生事故的主要原因。
有兩種辦法能達(dá)到這個目的。一種是使用電子控制，其作為一種附加的制動助力作用在液壓制動回路上，另一種是使用氣動助力本身，這通常是首選的。在這種情況下，使用一個簡單的機構(gòu)來達(dá)到這個效果。該簡單機構(gòu)的優(yōu)點是，在磨損改變其功能之前其具有很長的使用壽命。
更具體的是，在本實施例中，所介紹的機構(gòu)，在制動力傳遞部件中最好是在助力制動傳遞部件中，帶有一個卡止裝置，其卡止部分只有在制動力是突然的情況下才啟動。這種突然性是由于助力制動器的不同部分的慣量不同造成的。在一個實施例中，一個控制桿直接被駕駛員的腳驅(qū)動，控制桿的慣量小于氣動活塞的慣量。這樣在控制桿和氣動活塞之間就有相對移動。當(dāng)這兩個部件處于靜止?fàn)顟B(tài)的時候，所述卡止裝置起初位于該二者之間限定的第一位置，當(dāng)它們受到突然制動力作用的時候，所述卡止裝置因而能在該兩者之間接合，以便將它們分離地保持在其所到達(dá)的位置上。所述被保持的分離然后用于維持制動。但是制動的維持是暫時的。如果腳再次立即壓下，制動的暫時維持就可以再次發(fā)揮作用。如果相反，腳真的離開了踏板，在兩個腔室之間的膜片自然恢復(fù)到原來的位置。當(dāng)恢復(fù)到原來位置的時候，這些構(gòu)件的相互移動被用來使卡止裝置脫開。
本發(fā)明的氣動制動助力器包括一可與真空源連接的前腔室，一可與高壓入口連接的后腔室，一在兩個腔室之間密封的可移動隔板，一氣動助力活塞，一制動桿，一液壓制動回路，一連接到制動桿上的柱塞，其與液壓制動回路相互作用，一在制動的時候讓高壓流體進(jìn)入后腔室的裝置，所述柱塞包括一個與液壓制動回路直接作用的觸感器和一個分配器，所述觸感器和所述分配器可以相對移動，其特征在于所述觸感器在其外壁上包括一個孔，和一卡止裝置位于所述觸感器的外壁和所述氣動活塞的內(nèi)壁之間，靠近所述孔處。
在本機械解決方案中，本發(fā)明的主要特征在于可移動裝置的結(jié)構(gòu)。首先，將介紹該可移動裝置的優(yōu)選實施例，然后將說明如何從其導(dǎo)出一些變換實施例。所表示的液壓回路10的部分示出一個帶有已知的閥門組件的主缸13和一個圓柱形主壓力腔室14。在腔室14中的加壓液體通過未示出的其余回路10被分配到制動裝置上。
圖2和3表示的是可移動裝置8和特別是該可移動裝置的柱塞。柱塞包括一個中空的圓柱形觸感器15。該觸感器15包括一個高出于底座17的圓周壁16。一個回轉(zhuǎn)體式的分配器18帶有一個突出部19，該突出部與觸感器15的圓周壁16所形成的空孔滑動地接合。在突出部19的另一端，分配器18具有一個由圓周壁21所形成的空孔20。圓周壁21低出于凸緣22，該凸緣要用于與閥門23靠在一起。閥門23根據(jù)控制桿9的加力位置來實現(xiàn)氣動助力。為此，如果控制桿9是沿著可移動裝置8的方向運動，分配器18的凸緣22沿著離開閥門23的方向運動。在這樣的條件下，從助力器入口24進(jìn)入的空氣進(jìn)入位于分配器的圓周壁21和助力器外部隔板26之間的第一分配腔25中。通過第一分配腔25，空氣可以進(jìn)入后腔室3。在進(jìn)入后腔室的時候，處于大氣壓力下的空氣推動可移動隔板6，所述隔板帶動氣動活塞27向液壓制動回路運動。氣動活塞27與定位環(huán)28相連，定位環(huán)圍繞著觸感器15的底座17。定位環(huán)28和底座17占據(jù)了反作用盤29(橡膠制造)的整個上部區(qū)域，反作用盤的另一面靠在推桿31的頭部30上。
如果不是緊急制動，這些部件的位置相對沒有改變。實際上，制動桿9作用在分配器18上的壓力推動觸感器15，使得該觸感器15的底座17趨向于進(jìn)到盤29中。但是，這個推壓也用于打開閥門23，以便讓空氣進(jìn)入，使得定位環(huán)28壓向底座17周圍的盤29上。在這種情況下，包括控制桿9、分配器18、觸感器15、氣動活塞27、盤29和推桿31的整個組件可以象一個整體剛性構(gòu)件一樣移動。
盡管如此，可以理解的是，控制桿9、分配器18、觸感器15、反作用盤29、氣動活塞27和定位環(huán)28之間的慣量是不同的。因此，根據(jù)本發(fā)明只有在慢制動或者普通制動的情況下，或者是非緊急制動的情況下，如上所述的組件才可以象一個整體剛性部件那樣工作。
圖3表示的是，當(dāng)有一個突然力施加到控制桿9上的時候所發(fā)生的情況。這時，觸感器15的底座17在進(jìn)入腔室3中的空氣開始推動氣動活塞27之前就開始推動盤29。結(jié)果，定位環(huán)28相對觸感器15向上運動。相應(yīng)地，圓周壁16相對于活塞27被推進(jìn)。換句話說，從圖2到圖3，圓周壁16相對活塞27的位置發(fā)生了變化。這種可移動裝置不同部分之間的變化可以用來使一卡止裝置接合。
在一優(yōu)選實施例中，該卡止裝置一方面由布置在圓周壁16上的孔32(圖2)形成。另一方面，該卡止裝置在這里包括一個滾珠33，最好是數(shù)個滾珠，其特別是在圓周壁16的圓周上間隔120°排列。第三方面，該卡止裝置由氣動活塞27的一傾斜面34形成。在圓周壁16開出一個孔或者很多孔--甚至優(yōu)選為了便于制造而開出一個通孔--并不困難。制造滾珠33也不困難。優(yōu)選地通過加入一個中間部分35以便在氣動活塞27上制出一個內(nèi)部的圓錐面，該中間部分35整體為錐形的鐘形體，其具有一個垂直邊緣36和階梯狀的偏移，以及還具有一個帶開口的頂部37。所述鐘形體35還通過一個密封圈38緊配在氣動活塞27內(nèi)部，密封圈38用來避免氣體泄露。鐘形體35的頂部位于控制桿9一側(cè)，而鐘形體35的底座位于桿31一側(cè)。鐘形體35的頂部在靠近開口37處具有錐形，并由此形成一個支承滾珠33的傾斜面34。
滾珠33太大而無法通過開口37剩下的空間，且其被定位在圓周壁16頂部的周邊。而且，滾珠33還通過帶有通孔40的套筒39壓向圓錐面34上和圓周壁16上。通孔40是圓形的，比滾珠33的直徑稍大，或者比所接合的滾珠的部分的直徑大。套筒39與位于套筒39上部的凸緣41相連。一個彈簧42一方面靠在凸緣41的下面，而另一方面靠在活塞27上，特別是靠在鐘形體35上。彈簧42被壓縮，并朝控制桿9方向推動凸緣41。這樣，通孔40就將滾珠33拉向鐘形體35的圓錐開口37。但是，因為過于狹窄，它不會掉落下去。不過，通孔40的力和鐘形體35的圓錐面34的反作用力將滾珠33推向圓周壁16。還需要注意的是，滾珠33因而相對于活塞27失去軸向自由度。在緊急制動過程中，觸感器15相對活塞27相對移動，以及因而相對表面34的移動使得滾珠33正對空孔32(最好是通孔32)。當(dāng)空孔32正面對滾珠33的時候，彈簧42、通孔40和圓錐面34推動滾珠使其接合孔32(或者是相應(yīng)的通孔)中。
當(dāng)駕駛員快速地壓動制動踏板的時候會發(fā)生這種情況。然后就會出現(xiàn)兩種方案?；蛘唏{駛員的腳繼續(xù)壓在踏板上，或者他突然把腳拿開-一種需要阻止的情況。在第一種情況(并沒有表示在圖3中)下，閥門23還是與凸緣22分開，使得活塞27已經(jīng)開始提供制動助動力。這時，從液壓回路10產(chǎn)生并通過反作用盤29傳遞的反作用力的一部分作用在氣動活塞，事實上就減小了駕駛員所施加的力。圖3表示的是在緊急制動之后腳在制動踏板上的作用突然完全或部分移掉時發(fā)生的情況。這時，分配器向后移動，因為它不可避免地要被將其固定的控制桿9帶回來。在這種情況下，凸緣22推動閥門23，這樣后者可以使得第一分配腔25和第二分配腔43連通。該第二分配腔43與前腔室1連通。這使得后腔室3再次達(dá)到與之連通的前腔室1一樣的真空狀態(tài)。
但是，在向后運動的過程中，由控制桿9傳遞的制動力通過通孔32、滾珠33和鐘形體35的斜面34被保持。在這種情況下，柱塞15的底座17繼續(xù)向桿31施加一個已經(jīng)中止的力。然后，可以看到，雖然柱塞18應(yīng)該離開它，但是突出部19還是滑進(jìn)位于圓周壁16內(nèi)部的孔中。
這樣，一開始，突出部19就靠在底座17上，然后由于后撤作用在制動踏板上的力，這個突出部19向后移動。然后，后腔室3的排氣和由復(fù)位彈簧44施加的力推動活塞27逐漸地向后運動。這種逐漸的后退就可以暫時維持(和減緩)制動，如果駕駛員再次壓下制動踏板，就可以再次使用這種維持制動狀態(tài)。
如果緊急制動后沒有繼續(xù)制動，那么氣動活塞27朝向控制桿9的向上運動就使凸緣41碰撞到一個鍵45上，鍵擋靠或者相連在制動助力器的外部隔板26上。這樣鍵45就象一個帶有開口46的支架，柱塞18的主體穿過該支架。所以，柱塞18的主體在突出部19的一側(cè)帶有另一個凸緣41，這樣鍵45也浮動地卡持住分配器18。鍵45本身也可以是浮動的。最關(guān)鍵的是，在后退位置，鍵一方面靠在隔板26上，另一方面解鎖卡止裝置。
當(dāng)凸緣41與鍵45接觸的時候，彈簧42是壓縮的，通孔40相對活塞27向下移動，這樣強迫滾珠33離開通孔32，以便制動助力器回到圖2表示的狀態(tài)。當(dāng)緊急制動伴隨著持續(xù)制動的時候，所有的制動力都起作用而且卡止裝置被鎖住。直到上述制動結(jié)束的時候，卡止裝置才解鎖。
優(yōu)選實施例中的卡止裝置是滾珠33。但是，由于在控制桿9的末端和觸感器15兩個部分之間有相對移動，所以可以采用另一卡止類型的接合系統(tǒng)。例如，圓周壁16和鐘形體35的開口37都配有一個軟齒條，其允許觸感器15相對鐘形體35嵌接。在這種情況下，鍵45就必須具有分開這些齒條的齒的作用，除非使用為一次使用型。
帶有滾珠的系統(tǒng)的優(yōu)點是非常可靠，而且在承受很大力的情況下組成部分沒有變形。從這一點來看，本發(fā)明的設(shè)計點在于，當(dāng)突出部19后退的時候，突出部19的長度使得突出部19可以在圓周壁16內(nèi)連續(xù)施加反作用力，以便來克服滾珠33施加在圓周壁16上的壓力，同時保持兩個構(gòu)件之間的距離。
通孔32和傾斜面34的形狀要適合滾珠33的直徑。特別是，這些面是彎曲的，以便具有吸納圓錐(cnes d′absorbance)，這些吸納圓錐具有與滾珠33相接觸的表面的規(guī)格。
除了在分配器上有一個突出部和在觸感器上有圓周壁之外，也可以反過來，圓周壁在分配器上而突出部在觸感器上。這時，滾珠33支撐在觸感器的突出部基座上。
這樣，柱塞包括兩個部分，分配器18和觸感器15。在這些部分中，只有觸感器15總是通過反作用盤29直接作用于液壓制動回路中。分配器18只有正?；蛲蝗粔合绿ぐ?、或者踏板緩慢后退的時候才與液壓制動回路相互作用。相反，在突然后退的時候(圖3)，分配器不再與液壓制動回路直接作用。
權(quán)利要求
1.一種氣動制動助力器其包括一可與真空源(2)連接的前腔室(1)，一可與高壓入口連接的后腔室(3)，一在兩個腔室之間的密封可移動隔板(6)，一氣動助力活塞(27)，一制動桿(9)，一液壓制動回路(10)，一連接到制動桿上的柱塞(15、18)，其與液壓制動回路相互作用(29)，一在制動的時候讓高壓流體進(jìn)入后腔室的裝置(23)，所述柱塞包括一與液壓制動回路直接作用的觸感器(15)和一分配器(18)，所述觸感器與所述分配器可以相對移動，其特征在于所述觸感器在其外壁(16)上包括一個孔(32)，和一卡止裝置(33、34)位于所述觸感器的外壁和所述氣動活塞的內(nèi)壁之間，靠近所述孔處。
2.如權(quán)利要求1所述的助力器，其特征在于，所述孔為凹槽形式。
3.如權(quán)利要求1和2所述的助力器，其特征在于，所述氣動活塞的內(nèi)壁是錐形(35、34)的。
4.如權(quán)利要求1到3所述的助力器，其特征在于，所述觸感器和分配器(16、19)相互滑動。
5.如權(quán)利要求1到4所述的助力器，其特征在于，所述分配器在所述觸感器中滑動。
6.如權(quán)利要求1到5所述的助力器，其特征在于，所述卡止裝置包括一組滾珠。
7.如權(quán)利要求6所述的助力器，其特征在于，所述滾珠由一套筒(39)限定住，所述套筒配有一個通孔(40)和一個凸緣(41)以及一個彈簧(42)，所述彈簧分別靠在所述氣動活塞和所述凸緣上。
8.如權(quán)利要求7所述的助力器，其特征在于，所述助力器還包括一個靠在所述凸緣上的鍵(45)。
9.如權(quán)利要求8所述的助力器，其特征在于，所述鍵是浮動的。
10.如權(quán)利要求1到10所述的助力器，其特征在于，所述觸感器通過所述反作用盤(29)與所述液壓制動回路直接作用。
全文摘要
為了防止在緊急制動的時候因駕駛員松開制動踏板而導(dǎo)致碰撞，本發(fā)明使得在急制動松開踏板后，還自動將制動維持一段時間?？梢酝ㄟ^在氣動制動助力器的可移動裝置中設(shè)置機械滯后回路來達(dá)到這樣的效果。根據(jù)制動力是正常的還是突然的，該回路中的力傳遞構(gòu)件的移動是不同的。如果是急制動，帶有分配器(18)和觸感器(15)的柱塞就靠在反作用盤(29)上。如果在急制動之后隨著突然后退，所述觸感器通過一卡止裝置(32，33，34)繼續(xù)起作用，而所述分配器后退。
文檔編號B60T8/32GK1455748SQ0280018
公開日2003年11月12日 申請日期2002年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月31日
發(fā)明者羅蘭德·勒夫拉伊 申請人:羅伯特博施有限公司