專利名稱：具有改進(jìn)的助推效果的氣動制動助力器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是一種具有改進(jìn)的助推效果的氣動制動助力器。本發(fā)明的一個目的是在急剎車的情況下提供更大的助推力。本發(fā)明涉及氣動制動助力器，當(dāng)從助推力為正常的正常制動過渡到需要更大助推力的急剎車時，制動曲線上具有一個拐點。
背景技術(shù)：
氣動制動助力器通常包括一個可變?nèi)莸那笆液鸵粋€可變?nèi)莸暮笫?，兩腔室通過一塊由一種密封的柔性的隔膜形成的隔板和一塊剛性的裙板彼此間隔開。所述剛性裙板通過一推桿驅(qū)動一氣動活塞而作用在液壓制動管路中的主缸的主活塞上，典型的是一串列主缸。主缸一側(cè)上的前室與一真空源進(jìn)行氣動連接。在前室相對側(cè)上且位于剎車踏板一側(cè)上的后室以一種由閥控制的方式氣動地連接到一驅(qū)動流體源上，典型的是具有大氣壓力的空氣。靜止時，也就是說當(dāng)駕駛員未在剎車踏板上施力時，前室與后室通過一第一閥而連通，然而，后室通過一第二閥與大氣壓隔離。當(dāng)制動時，前室首先通過關(guān)閉第一閥而與后室隔離，然后通過打開第二閥而使空氣進(jìn)入后室。讓空氣的進(jìn)入具有驅(qū)動隔板的作用和提供制動的氣動助推的作用。
通過剎車踏板傳遞的駕駛員的作用力，以及制動助力器的作用力組合作用在氣動制動助力器的一個反作用盤上。在所述盤上，這兩種作用力以固定的比率作用到兩個相鄰的通常是同軸的表面上(從而設(shè)定一個恒定的制動助推比)。所述反作用盤也通過包容它的一個杯形件對由液壓制動管路施加的反作用力產(chǎn)生反作用，所述管路位于所述作用力傳遞機(jī)構(gòu)的下游。
制動時，特別是急剎車時遇到的問題與駕駛員的行為有關(guān)聯(lián)。假如制動必須很重，則制動助推力(brake boosting)實際上需要很大。例如，在由駕駛員施加的一個(有效的)作用力與由一個氣動制動助力器相應(yīng)施加在一個液壓制動控制器上的作用力之間的比率因而具有一個高值，比如高于10。與此相比，特別是在下文所述的用于城市交通的車輛中，這樣一個高值會導(dǎo)致一種搖晃駕駛，這會令駕駛員和乘客都不愉快。這里有兩種可能的解決方案。
制動所采用的任一比率有時處于一個低比率與一個高比率之間，低比率用于容易地調(diào)節(jié)小的制動力，而高比率用于強(qiáng)勁制動。這一解決方案不令人滿意，因為它與兩種情形的任一情形都不是真正的相稱?；蛘撸硪环矫?，改變制動助推力，尤其是通過增加附加的液力助推力，以便在大于和超過某一制動力時，提供一個助推力比率，所述比率高于當(dāng)制動力低時的比率。在后一情形下，助推力曲線在大于和超過駕駛員所施加力的某一數(shù)值時有一個拐點，它的斜率變得陡峭，助推力曲線將施加到一個下游液壓制動管路上的力顯示為由駕駛員施加的力的作用。然后所述曲線經(jīng)歷一個公知的助力飽和狀態(tài)，當(dāng)移動的隔板直到盡可能地移動到前室或者當(dāng)后室升至最高的壓力(具有環(huán)境空氣的壓力)時才發(fā)生這種現(xiàn)象。第二種解決方案的缺點是需要對新式樣的氣動制動助力器進(jìn)行改進(jìn)，并且不能被安裝到已經(jīng)制造的氣動制動助力器上。還知道，開發(fā)一個新的解決方案需要一個長的開發(fā)和批準(zhǔn)周期，所需時間和成本不是無關(guān)緊要的。而且，新解決方案本身的復(fù)雜性可能是導(dǎo)致高附加成本的一個因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明試圖通過采用一個簡單的機(jī)械中繼構(gòu)件來解決這些問題。更簡單地說，除了通過反作用盤之外，在大于和超過某一制動力時，使用于傳遞所述制動力(至少是它的一部分)的活動部件變形，以便所述活動部件逐漸支靠在隔板的某一點上。通過采用這種方式，在所述附加支承的時候，由表面積的比率所確定的均衡性被打破。這樣做，可以采用一個相同的機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)兩種功能。第一種功能是，檢測大于和超過由駕駛員施加的力的什么給定值時，需要實施較大的制動力。另一種功能是，采用所述機(jī)構(gòu)，確定對于急剎車來說另一更好的均衡比率。
本發(fā)明的一個原理可以包括利用反作用盤的可壓縮特性。在傳統(tǒng)的助力制動情況下，反作用盤在制動力的作用下會變形。反作用盤的各種表面破碎會導(dǎo)致一個或者其它閥的開啟和關(guān)閉，從而作用力能夠達(dá)到所需比率的均衡。然而，即使反作用盤像其表面受到均勻壓力的流體那樣起作用(它確定了均衡比率)，它也不需要由一種不可壓縮的材料制成，實際上它也不是由一種不可壓縮的材料制成，而是由一種可壓縮的材料制成，比如橡膠。
結(jié)果，當(dāng)反作用盤被壓縮時，活動部件發(fā)生變形(一般地說是縮小)。詳細(xì)地說，包含所述反作用盤的反作用杯形件(reaction cup)在剎車踏板的方向上移動(相對來說)。在本發(fā)明中，對于一個給定的壓縮值，可以確定使得制動助力器吸收一些作用力。換言之，當(dāng)由剎車踏板或者推桿帶動的制動桿被拉下一個量δ(對應(yīng)于助推力比被增加的作用力)，活動隔板被壓下一個量δ-ε，ε較小而且沒有制動動力學(xué)方面的結(jié)果。然后，所述差值ε被用來使活動隔板與活動部件的推桿形成附加的支承接觸。
然后，活動隔板以兩種方式作用在活動部件上，而這兩種作用組合成它們的作用力。一方面，反作用盤以一種傳統(tǒng)的方式驅(qū)動所述活動部件。另一方面，被吸收的力補(bǔ)充了推力。
然而，為了將所述附加推力增補(bǔ)為一種由駕駛員施加的漸進(jìn)力，也需要為一個成比例的反作用力被累積而作好準(zhǔn)備，這與由反作用盤產(chǎn)生的效果相同。假如提供這樣一種成比例的反作用力，然后大于和超過作用在駕駛員上的某一作用力，則制動僅僅受所述駕駛員的腳的位置的影響(沒有附加作用力)。這就可能導(dǎo)致不穩(wěn)定的制動。
因此，本發(fā)明的主題是一種氣動制動助力器，包括-一個前室，其被連接到一個真空源上，-一個后室，其被連接到一個高壓進(jìn)氣口上，-一個被密封的活動隔板，其位于所述兩腔室之間，-一個制動桿，-一個液壓制動管路，-一個活動部件，所述活動部件一方面通過一第一反作用裝置，通過所述活動隔板和通過所述制動桿被驅(qū)動，另一方面，又通過所述第一反作用裝置反作用于所述液壓制動管路，以及-一個用于在制動時使高壓流體流入所述后室的裝置，其特征在于，它包括
-一個第二反作用裝置，用于通過所述活動隔板將所述活動部件驅(qū)動。


通過閱讀下面的描述和參照附圖，將能夠更好地理解本發(fā)明。這些僅僅是作為本發(fā)明的非局限性描述給出的。附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明的一種氣動制動助力器的橫截面圖；圖2a和2b分別為代表傳統(tǒng)的氣動助推力和本發(fā)明的制動力；圖3a和3b為本發(fā)明的氣動制動助力器的一個優(yōu)選實施例的截面圖，兩者處于相互垂直的方向。
具體實施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一種具有改進(jìn)的助推力的氣動制動助力器。所述氣動制動助力器包括一個前室1，它可以通過一個接口2與一真空氣源(未示出)相連接。典型地，所述真空氣源可以由一個用于具有汽油發(fā)動機(jī)的車輛的入口氣體開孔組成。對于具有柴油發(fā)動機(jī)的車輛，將需要使用一個外部真空氣源。所述氣動制動助力器還包括一個后室3，它可以通過比如一個閥4而與一高壓進(jìn)氣口5連接(典型的為具有大氣壓的空氣)。所述氣動制動助力器還包括一個活動隔板6，通常它具有一個剛性的裙部和一個被密封的隔膜。所述隔膜可以防止兩個腔室之間的氣壓連通。隔板6被刺穿而具有一個被密封的節(jié)流孔7以允許一活動部件8通過。所述活動部件8一方面通過一制動桿9與一剎車踏板機(jī)械連接，另一方面與一液壓制動管路10機(jī)械連接。由這種氣動制動助力器提供的助推力原理如下所述。在制動桿9的作用下，活動部件8進(jìn)入后室，接通閥4讓周圍空氣通過閥4進(jìn)入后室3。然后周圍空氣在隔板6上施加壓力，另外，被固接在制動桿9上的一個止推面11以這樣一種方式推動活動部件8，它的一端12觸發(fā)液壓制動管路10。
這樣一種系統(tǒng)是公知的，而且導(dǎo)致一種制動規(guī)律，圖2a所示的曲線13，其中由駕駛員施加在制動桿9上的一個力F1影響著由活動部件8施加在液壓制動管路10上的一個力F2。所述曲線13顯示，當(dāng)大于和超過一個臨界力Fs時，則制動助推力沿一相應(yīng)的規(guī)律14變化。所述曲線還顯示出，當(dāng)大于和超過力FS，即飽和力時，則由所述氣動制動助力器產(chǎn)生的制動助推力僅僅沿著一個相應(yīng)的規(guī)律15變化，因為活動隔板6不再在前室1的方向上移動，要么是因為它已經(jīng)達(dá)到所述室的極限位置，要么就是因為后室3已完全處于大氣壓力下。以一種公知的方式，飽和力必須大于和超過一個施加到液壓管路上的用于鎖住車輪的力Fb。力Fs的值可以根據(jù)相應(yīng)駕駛員的舒適程度來設(shè)定，特別是允許他讓他的腳擱在剎車踏板上而沒有制動。傳統(tǒng)氣動制動助力器的助推力斜線14是直線性的，基本上依賴于各自的表面積，制動桿和活動隔板通過所述表面積對一反作用盤施加壓力。
與之相比較，圖2b顯示出了本發(fā)明的改進(jìn)。所述曲線給出了由駕駛員施加的力與施加到液壓管路上的力之間的相互關(guān)系，與上述曲線13的變化趨勢14相比較，所述曲線出現(xiàn)為一個第一變化趨勢16。然而，大于和超過一個介于所述臨界力Fs與所述飽和力FS中間的給定力值Fi時，本發(fā)明的裝置提供了附加的助推力，以便所述助推力斜線包括一個更加傾斜的線段17。結(jié)果，本發(fā)明的裝置所涉及的飽和力FS′遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)解決方案的飽和力FS。當(dāng)大于和超過飽和力FS′時，對應(yīng)的曲線具有一個與線段15類似的線段18。將在下文中看到，它是怎樣調(diào)整中間力Fi的值的。
此調(diào)整導(dǎo)致形成一個線段16和一個線段17，或者，在某種情況下，比如對于跑車，從開始就提供助推力，它的斜線19與線段17相同。在線段16和17交叉的地方有一個拐點20，在所述拐點20，助推力很快地成比例地增加。
最好是帶有本發(fā)明的所述附加的平衡的反作用機(jī)構(gòu)試圖防止斜線17沿著一垂直線21變得無窮大(特別是太陡峭)。為了給出一個具體實例，線段14和16的均衡比率可以被允許具有4至6的級別，然而，對于線段17或者19，可以更高達(dá)到10。
圖3a顯示出一第一公知的反作用裝置和根據(jù)本發(fā)明的一第二反作用裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)?；顒硬考?在通過閥4進(jìn)入的具有大氣壓力的空氣的作用力22下被活動隔板6驅(qū)動。所述隔板6通過一個中空的氣動活塞23支承在一個彈性盤24上。所述彈性盤24被包容在一個杯形件25中，所述杯形件最好是適合于它的形狀?；钊?3整體上具有鐘的外形形狀。隔板6支靠在所述鐘的外基座上，活塞23的頂部被穿透，并具有一個外圓周環(huán)26，圓周環(huán)26在杯形件25的內(nèi)圓周處支靠在盤24上。制動桿9的一端27準(zhǔn)確地壓靠在所述環(huán)26內(nèi)。所述端27形成所述止推面11。所述環(huán)26和所述端27這樣設(shè)置，使得它們本身占據(jù)了杯形件25內(nèi)的所有空間。
所述盤24起到一種流體的作用，它允許所述端27相對于環(huán)26的基座有(很小的)相對位移。在制動時，端27首先擠壓彈性盤24。因此，位于氣動制動助力器后部的閥4開啟，空氣進(jìn)入后室3。通過隔板6，活塞23壓靠在盤24上。這種現(xiàn)象發(fā)生一直到支承力再一次達(dá)到平衡時為止。當(dāng)達(dá)到此平衡時，彈性盤是平的。只要它沒有達(dá)到平衡，閥4仍然保持開啟而且發(fā)生助推。實際中，對于每一制動瞬間，沿著線段14或者沿著線段16，由所述端27和由環(huán)26施加的力達(dá)到平衡，因為彈性盤24具有可塑性。然后得到的結(jié)果是，一方面，在制動的時候，所述端27和所述環(huán)26幾乎總是彼此相對地位于相同的位置，總體上，杯形件25沿液壓管路10的方向被推動。線段14和16的斜率分別與所述端27和環(huán)26基座的橫截面的表面積的比率相關(guān)聯(lián)。由于所述比率在整個制動過程中不發(fā)生變化，則可以理解其助推力是線性的。
在本發(fā)明中，除了由所述盤24組成的第一反作用裝置外，具有一第二反作用裝置，這就允許在附加(很大的)助推力與由制動桿施加的作用力(在此情形下也被第一反作用裝置助推)之間形成另一種平衡。為了實現(xiàn)此平衡，位于鐘形體內(nèi)的活塞23具有一個環(huán)形止推面28，所述止推面28形成一個法蘭。因而在優(yōu)選實施例中，活動部件8包括一個由一柱塞30和一套筒31組成的滑座29。所述柱塞30被牢固地固定到杯形件25的基座上。它在液壓管路10的方向上從所述杯形件延伸。所述套筒31包圍所述柱塞，沿下游方向驅(qū)動活動部件，而且在它的基座上有一個碟形件32，其周圍邊緣端部33能夠支靠在法蘭28上。靜止時，在所述端部33與法蘭28之間存在一個小間隙。而且，在套筒31與杯形件25之間放置一個處于壓縮狀態(tài)的螺旋彈簧34。所述彈簧34包容柱塞30。由于所述彈簧34的作用，柱塞30在正常狀態(tài)下被從套筒31中推出。
為了簡化部件的組裝，為了裝配所述柱塞30而提供一個銷子35，如圖3b所示，所述銷子35向形成于所述套筒31上的一個槽36內(nèi)突出。當(dāng)彈簧34處于壓縮狀態(tài)時，銷子35則支靠在槽36的底部。
所述螺旋彈簧34受到一個與所述中間力Fi對應(yīng)的力Fc(圖2b)的作用而被壓縮在碟形件32與杯形件25之間，其中力Fi與設(shè)定附加氣動助推力相關(guān)。換言之，對于由駕駛員施加的任何作用力，在中間力Fi以下的力，由所述柱塞30、套筒31和彈簧34組成的組件進(jìn)行剛性地運(yùn)轉(zhuǎn)。因而，來自駕駛員的力以及助推力沿著線段16被傳遞到液壓管路。
一旦由駕駛員施加的力變得大于力Fi，彈簧34不再被槽36內(nèi)的銷子35保持，但是另一方面，彈簧34一方面被制動力壓縮另一方面又被液壓管路的反作用力壓縮。被超出力Fc的力壓縮時，彈簧34變短而且碟形件32的圓周33開始支承止推面28。因此，一方面由環(huán)26(如前所述)提供了助推力，但是也由碟形件32通過支承止推面28提供了助推力。
一旦已經(jīng)存在一個小間隙，比如是在所述圓周33與止推面28之間存在的一毫米或者半毫米的間隙(對應(yīng)于槽36內(nèi)銷子35的間隙)，就可能是，由駕駛員施加在剎車踏板上從而作用在所述端27上的任何附加作用力會導(dǎo)致碟形件32和套筒31發(fā)生相應(yīng)的移動，從而導(dǎo)致活動部件運(yùn)動。在此情形下，將為所述附加制動提供一個零(或者實際上為零)臨界力。假如采用這種方法，則所述附加助推力將會具有如圖2b所示垂直線21一半的斜面。它可能會太陡峭。需要注意的是，假如想要采用這樣一種解決方案，所要組裝的裝置無需所述彈簧34、無需所述柱塞和無需所述套筒，只需簡單地將一個碟形件32裝配到活動部件上，并利用盤24的壓縮來引導(dǎo)所述碟形件32接近止推面28。
在本發(fā)明中，已經(jīng)優(yōu)選地提供了附加氣動助推力，當(dāng)其斜度很陡峭時就不再增大。為此，碟形件32稍微具有彈性，并被插入在套筒31與止推面28之間，其動作象一彈簧。因而，線段17的斜度等于所述相當(dāng)于碟形件32的彈簧硬度與所述彈簧34的硬度(或者是彈簧34的硬度與一個相當(dāng)于盤24的可壓縮性的彈簧的硬度)之間的比。
為了給出一個具體的實例，由駕駛員施加的力Fi設(shè)為100千克左右。僅僅由環(huán)26提供的助推力就達(dá)到3000DaN左右，因而導(dǎo)致施加在主缸上的力Fc達(dá)到4000DaN左右。因而它也可以允許僅僅稍微高于由駕駛員施加的力，比如1100DaN(大100DaN)，由杯形件25傳遞的力為4400DaN(3300DaN加1100DaN)，而由碟形件32傳遞的力為1200DaN。在此情況下，線段17的斜度將與線段15的力比相同。在此實例中，彈簧34的壓力將會達(dá)到4000DaN的級別。而且，碟形件32越硬，斜度17越陡。
通過調(diào)整槽36的高度、彈簧34的直徑和壓力、碟形件32的硬度和盤24的可壓縮性，就可以有不同的方式來調(diào)整所述中間力Fi的值和所述附加氣動助推力的斜度17，其中，大于和超過所述中間力時，附加助推力就起作用。當(dāng)然，需要注意的是(圖1)，現(xiàn)有技術(shù)的鐘形活塞23已經(jīng)具有了一個止推面28，在過去的實踐中是用于支持一個彈簧37，以便在松開制動器的時候使隔板6返回而移動到后面以遠(yuǎn)離前室。而且，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)設(shè)有碟形件比如32。然而，采用這些結(jié)構(gòu)僅僅是為了使活動部件的各個部分被更多或者更少的對準(zhǔn)。通過與現(xiàn)有技術(shù)的公知技術(shù)方案進(jìn)行比較，本發(fā)明在這里引入了這樣的概念，即，在碟形件32與止推面28之間具有的間隙、和所述活動部件上的制動桿9的端部27的止推面11不再被允許相互獨立。它們被用于儲積作用力并加以釋放。實際上，采用所述優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明可以用滑座29代替活動部件8的一個上游端，其中滑座29通過彈簧34支承在杯形件25的背部。這種修改完全符合已知的實施例，而且不會導(dǎo)致不易處理的改進(jìn)或者確認(rèn)工作。
應(yīng)當(dāng)注意的是，所述彈簧34和由所述碟形件32形成的彈簧被串聯(lián)地插入于活動隔板6與由杯形件25組成的第一反作用裝置之間。由套筒31組成的第二反作用裝置一方面被連接到串聯(lián)的兩個彈簧的正中央，另一方面將其作用力作用在液壓制動管路上。
權(quán)利要求
1.一種氣動制動助力器，包括——一前室(1)，其被連接到一真空源(2)上，——一后室(3)，其被連接到一高壓進(jìn)氣口(5)上；——一被密封的活動隔板(6)，其位于所述兩腔室之間，——一制動桿(9)，——一液壓制動管路(10)，——一活動部件(8)，所述活動部件一方面通過一第一反作用裝置(24，25)，通過所述活動隔板和通過所述制動桿被驅(qū)動，另一方面，又通過所述第一反作用裝置反作用于所述液壓制動管路(10)，以及——一個用于在制動時使一種高壓流體流入所述后室的裝置(4)，其特征在于，它包括一個第二反作用裝置(29-34)，用于通過所述活動隔板來驅(qū)動所述活動部件驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的助力器，其特征在于所述第二反作用裝置包括一第一彈簧件(34)和一第二彈簧件(32)，所述彈簧件被串聯(lián)地插置在所述活動隔板與所述第一反作用裝置之間，所述第二反作用裝置被機(jī)械地連接到兩個串聯(lián)的彈簧件的正中央。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的助力器，其特征在于所述第一彈簧件為螺旋彈簧，所述第二彈簧件由一碟形件形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的助力器，其特征在于在靜止位置時，所述碟形件與所述隔板隔開一個間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的助力器，其特征在于所述活動部件通過一個滑座(29)被連接到所述反作用裝置上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的助力器，其特征在于所述滑座包括一個柱塞(30)和一個套筒(31)，所述柱塞被剛性地連接到所述第一反作用裝置上，所述套筒被連接到所述彈簧件的正中央和所述活動部件上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的助力器，其特征在于所述柱塞包括一個突出的銷子(35)，所述套筒具有一個槽(36)以允許所述銷子穿過它并使所述活動柱塞相對于外殼體保持確定的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項所述的助力器，其特征在于所述彈簧件的硬度被設(shè)定成，所述第二反作用裝置的插入使得產(chǎn)生一個作用力(Fi)，其值介于一個用于由所述第一裝置觸發(fā)助推力的臨界力(Fs)與一個飽和力(FS)之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣動制動助力器，以便僅僅在急剎車時提供附加氣動助推力而使之開始起作用，除了正常地由一反作用盤(24)施加的助推力(25)之外，可以吸收一些助推力(28，33)。在一優(yōu)選實例中，力通過一個滑座(29)被吸收，所述滑座包括一個套筒(31)和一個柱塞(30)。所述柱塞被剛性地連接到第一反作用裝置上。所述套筒擱靠在氣動助力器的一個活塞(23)上。只要由駕駛員施加的力小于一中間力，柱塞被一個彈簧(34)推離套筒，其幅度由一銷子(35)相抗衡。如果超過它，下游液壓制動管路的反作用力就壓縮彈簧，并使得附加氣動助推力開始生效。
文檔編號B60T1/00GK1484593SQ0182163
公開日2004年3月24日 申請日期2001年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月28日
發(fā)明者讓-皮埃爾·戈捷, 讓-皮埃爾 戈捷 申請人:羅伯特博施有限公司