发明内容
本发明旨在提供一种可以增加排量的液压助力器总成装置,该助力器总成装置通过增加预充活塞组件和单向阀组件利用蓄能液压来实现预充功能,利用蓄能液压来消除两个腔活塞的空行程,增加排量,达到缩短行程效果,不但可以达到正常情况下的制动效果,产生线性对应关系的输出压力,而且有优异的踏板感,制动响应速度更快,制动距离更短,结构更加紧凑,可以匹配更大行程排量需求的车辆。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:一种可以增加排量的液压助力器总成装置,包括:
缸体,由前部的制动回路缸体部和后部的液压助力缸体部组成,所述制动回路缸体部包括第一腔和第二腔,第一腔和第二腔均连通设置有出油口;所述液压助力缸体部包括前缸孔和后缸孔,前缸孔的直径小于后缸孔的直径,前缸孔连通设置有常压口和回油口,常压口通过回油口连接有储液罐,所述制动回路缸体部上设置有进油口,进油口与储液罐连接;
密封座,设置在液压助力缸体部的后端;
助力活塞总成,设置在上述液压助力缸体部的前缸孔和后缸孔内,包括活塞壳体,活塞壳体的后部与液压助力缸体部后缸孔的内壁之间形成高压腔,活塞壳体内自前向后依次设置有安装腔、单向阀组件、反馈活塞和输入杆,所述安装腔内设置有预充活塞组件,预充活塞组件滑动密封安装在安装腔内,在安装腔的前端设置有第一限位挡圈,第一限位挡圈用于限制预充活塞组件从安装腔前端向外脱出,在活塞壳体的前端外周设置有第一小孔;预充活塞组件与单向阀组件之间具有预充腔,单向阀组件与反馈活塞之间具有反馈腔,输入杆穿设在活塞壳体的后部,输入杆的后端从密封座向外穿出,活塞壳体的后部设置有第二限位挡圈,第二限位挡圈用于限制输入杆从活塞壳体的后端向外脱出,输入杆与密封座之间形成助力腔,输入杆上设置有环形槽,环形槽与活塞壳体内壁之间形成蓄能高压腔,高压腔与蓄能高压腔连通,反馈活塞与输入杆之间具有卸压腔,卸压腔与常压口相连通,所述卸压腔内安装有第一回位弹簧,活塞壳体内设置有第一通道和第二通道,输入杆的前部设置有预充卸压口和助力卸压口,预充腔与第一通道连接,第一通道的端部为卸压口,卸压口与预充卸压口相对应,预充卸压口与卸压腔连通,反馈腔和助力腔通过第二通道连通,活塞壳体上还设置有高压口,第二通道与高压口连通,且高压口通过助力卸压口与卸压腔对应连通;
输出活塞总成,设置在制动回路缸体部;
密封座与缸体内壁之间、输入杆与密封座内壁之间、活塞壳体与缸体内壁之间、反馈活塞与活塞壳体内壁之间均设置有密封件。
优选的,预充活塞组件包括预充活塞和第一弹簧座,预充活塞位于第一弹簧座与单向阀组件之间,第一弹簧座与预充活塞之间设置有第二回位弹簧和第一限位杆,第一限位杆的后端固定在预充活塞上,第一限位杆的前部穿设在第一弹簧座上,第一弹簧座可在第一限位杆上滑动,且第一限位杆的前端设置有第一限位头,第一限位头用于限制第一弹簧座从第一限位杆的前部脱出;预充活塞与活塞壳体内壁之间、第一弹簧座与活塞壳体内壁之间均设置有密封件。
优选的,输出活塞总成包括输出活塞和第二弹簧座,第一腔和第二腔分别设置在输出活塞的前侧和后侧,输出活塞的前部设置有第二小孔,所述第二弹簧座位于第一腔,输出活塞与第一弹簧座之间设置有第三回位弹簧,第二弹簧座与输出活塞之间设置有第四回位弹簧和第二限位杆,第二限位杆的后端固定在输出活塞上,第二限位杆的前部穿设在第二弹簧座上,第二弹簧座可在第二限位杆上滑动,且第二限位杆的前端设置有第二限位头,第二限位头用于限制第二弹簧座从第二限位杆的前部脱出;
输出活塞与缸体内壁之间设置有密封件。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:相对于传统的液压助力器总成装置,本发明的一种可以增加排量的液压助力器总成装置,在助力活塞总成上增加预充活塞组件和单向阀组件实现预充功能,利用蓄能液压来消除两个腔活塞的空行程,增加排量,达到缩短行程效果。因此,本发明的一种可以增加排量的液压助力器总成装置只需克服液压助力器总成自身空行程即可,踏板行程上不需要克服前两个腔活塞的空行程,有效的减少了建压行程,从而改善了制动脚感;另外,也可以节省了液压助力器总成的助力行程,使得液压助力器总成装置结构更加紧凑,即小行程液压助力器能匹配更大行程排量需求的车辆,基本制动特性不受改变,应用范围更大,可用于燃油车、纯电、混动等系列的汽车制动助力器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1和图2所示,一种可以增加排量的液压助力器总成装置,主要包括缸体1、密封座2、助力活塞总成、输出活塞总成以及附属密封件;
缸体1,由前部的制动回路缸体部3和后部的液压助力缸体部4组成,所述制动回路缸体部3包括第一腔HZ和第二腔QZ,第一腔HZ和第二腔QZ均连通设置有出油口5;所述液压助力缸体部4包括前缸孔和后缸孔,前缸孔的直径小于后缸孔的直径,前缸孔连通设置有常压口cy和回油口101,常压口cy通过回油口101连接有储液罐,所述制动回路缸体部3上设置有进油口102,进油口102与储液罐连接;
密封座2,设置在液压助力缸体部4的后端,可螺纹连接在缸体1或安装第三限位挡圈100;
助力活塞总成,设置在上述液压助力缸体部4的前缸孔和后缸孔内,包括活塞壳体8,活塞壳体8的后部与液压助力缸体部4后缸孔的内壁之间形成密闭的高压腔9,活塞壳体8内自前向后依次设置有安装腔、单向阀组件10、反馈活塞11和输入杆12,所述安装腔内设置有预充活塞组件,预充活塞组件滑动密封安装在安装腔内,在安装腔的前端设置有第一限位挡圈13,第一限位挡圈13用于限制预充活塞组件从安装腔前端向外脱出,在活塞壳体8的前端外周设置有第一小孔14;预充活塞组件与单向阀组件10之间具有预充腔YC,单向阀组件10与反馈活塞11之间具有反馈腔FK,输入杆12穿设在活塞壳体8的后部,输入杆12的后端从密封座2向外穿出,活塞壳体8的后部设置有第二限位挡圈16,第二限位挡圈16用于限制输入杆12从活塞壳体8的后端向外脱出,输入杆12与密封座2之间形成助力腔ZL,其轴向有效投影截面是蓄能液压助力面积,其面积比反馈活塞11面积大,将有放大比例,更省力,输入杆12上设置有环形槽,环形槽与活塞壳体8内壁之间形成蓄能高压腔XN,高压腔9与蓄能高压腔XN连通,高压腔9可连接高压源,高压腔9高压产生往后的液压反馈力,有助于解除制动时快速回位,反馈活塞11与输入杆12之间具有卸压腔17,卸压腔17与常压口cy相连通,所述卸压腔17内安装有第一回位弹簧18,活塞壳体8内设置有第一通道19和第二通道20,输入杆12的前部设置有预充卸压口yx和助力卸压口zx,预充腔YC与第一通道19连接,第一通道19的端部为卸压口xy,卸压口xy与预充卸压口yx相对应,预充卸压口yx与卸压腔17连通,反馈腔FK和助力腔ZL通过第二通道20连通;活塞壳体8上还设置有高压口gy,高压口gy与助力卸压口zx对应连通,第二通道通过高压口gy和助力卸压口zx与卸压腔17连通;初始状态时,卸压口xy与预充卸压口yx对应连通,高压口gy与助力卸压口zx对应连通;
密封座2与缸体1内壁之间、输入杆12与密封座2内壁之间、活塞壳体8与缸体1内壁之间、反馈活塞11与活塞壳体8内壁之间均设置有密封件。
预充活塞组件包括预充活塞21和第一弹簧座22,预充活塞21位于第一弹簧座22与单向阀组件10之间,第一弹簧座22与预充活塞21之间设置有第二回位弹簧23和第一限位杆24,第一限位杆24的后端固定在预充活塞21上,第一限位杆24的前部穿设在第一弹簧座22上,第一弹簧座22可在第一限位杆24上滑动,且第一限位杆24的前端设置有第一限位头25,第一限位头25用于限制第一弹簧座22从第一限位杆24的前部脱出,预充活塞21与活塞壳体8内壁之间、第一弹簧座22与活塞壳体8内壁之间均设置有密封件。
输出活塞总成,设置在制动回路缸体部3,输出活塞总成包括输出活塞26和第二弹簧座27,第一腔HZ和第二腔QZ分别设置在输出活塞26的前侧和后侧,输出活塞26的前部设置有第二小孔28,所述第二弹簧座27位于第一腔HZ,输出活塞26与第一弹簧座22之间设置有第三回位弹簧29,第三回位弹簧29主要作用是推动预充活塞组件回到原位,打开空行程,使得第一腔HZ回路与储液罐连通;
第二弹簧座27与输出活塞26之间设置有第四回位弹簧30和第二限位杆31,第二限位杆31的后端固定在输出活塞26上,第二限位杆31的前部穿设在第二弹簧座27上,第二弹簧座27可在第二限位杆31上滑动,且第二限位杆31的前端设置有第二限位头32,第二限位头32用于限制第二弹簧座27从第二限位杆31的前部脱出;输出活塞26与缸体1内壁之间设置有密封件。
通过增加预充活塞组件和单向阀组件10实现预充功能,利用蓄能液压来消除第一腔和第二腔活塞的空行程,并增加第二腔排量,达到缩短行程效果;具体实施:输入杆12前进关闭卸压口xy和预充卸压口yx,关闭高压口gy和助力卸压口zx,高压口gy与蓄能高压腔XN连通,即输入杆12克服空行程,释放蓄能液压经高压口gy和第二通道20进入预充腔YC和助力腔ZL,进入预充腔YC的油液推动预充活塞组件克服第三回位弹簧29前进,关闭空行程(指第一弹簧座22上的前密封件越过第一小孔14,即前后密封件在第一小孔14的两侧),开始建压输出,第一腔HZ回路的输出活塞26受压同步前进关闭空行程(指第二小孔28越过密封件)开始建压输出;只需要输入杆12空行程,利用蓄能液压及预充活塞21的部分排量来达到消除制动腔活塞的空行程,并不需要再额外增加踏板行程。
上述助力活塞总成中活塞壳体8与输入杆12精密配合构成组合阀,用于控制蓄能高压腔XN与高压口gy通断、助力卸压口zx与高压口gy的通断,以及预充卸压口yx与卸压口xy通断,实现液压助力制动与解除功能;
助力制动:输入杆12前进,先后关闭预充卸压口yx与卸压口xy、助力卸压口zx与高压口gy,进一步前进,蓄能高压腔XN与高压口gy连通,蓄能液压经高压口gy及第二通道20进入助力腔ZL及反馈腔FK,一部分再经单向阀组件10进入预充腔YC,推动预充活塞组件消除空行程建压,助力腔ZL液压产生的往前助力克服阻力后,助力活塞总成前进,建压输出,反馈腔FK油液往后反馈克服第一回位弹簧18限制输入杆12前进,阻断蓄能高压腔XN与高压口gy,达到平衡状态;
助力解除:输入杆12后退,先关闭蓄能高压腔XN与高压口gy,再先后打开助力卸压口zx与高压口gy、预充卸压口yx与卸压口xy,助力腔ZL和反馈腔FK充液经第二通道20和高压口gy从助力卸压口zx到卸压腔17,经常压口cy回储液罐;预充腔YC充液经第一通道19及卸压口xy从预充卸压口yx到卸压腔17,经常压口cy回储液罐;助力腔ZL卸压时助力活塞总成会同步后退,预充腔YC卸压时预充活塞组件会同步后退,第二腔QZ压力下降,输出活塞26随之后退,第一腔HZ压力下降;助力活塞总成及预充活塞组件回到初始位置,第一小孔14连通储液罐;输出活塞26也后退回到初始位置,第二小孔28连通储液罐。上述过程中,活塞壳体8上第二通道20同时作为高压通道及卸压通道的主体,第一通道19仅为卸压通道主体,卸压通道还包括卸压腔17到储液罐;
本发明一种可以增加排量的液压助力器总成装置的工作原理如下:
如图2所示,处于初始位置时,助力卸压口zx和预充卸压口yx打开,使助力腔ZL与反馈腔FK、预充腔YC与卸压腔17连通,而蓄能高压腔XN与高压口gy是关闭的;常压口cy一直处于打开状态,连通卸压腔17和储液罐;
当驾驶员踩下制动踏板,传递到输入杆12压缩第一回位弹簧18前进,先后关闭预充卸压口yx与卸压口xy、助力卸压口zx与高压口gy,进一步前进,蓄能高压腔XN与高压口gy连通,液压经高压口gy及第二通道进入助力腔ZL及反馈腔FK,一部分再经单向阀组件10进入预充腔YC,因承受高压腔9的液压作用力,助力活塞总成并不会先行往前移动;反馈活塞11因第一回位弹簧18的作用力较大也不会先往后移动;单向阀组件10的弹簧力小,蓄能液压很容易打开单向阀组件10进入预充腔YC,因设定第三回位弹簧29初始作用力小于第二回位弹簧23的初始作用力,蓄能液压先推动预充活塞21组件整体前进,第一弹簧座22上附属密封件关闭空行程(密封件越过活塞壳体8第一小孔14),第二腔QZ开始建压输出,当建压大小可以克服第四回位弹簧30初始作用力,输出活塞26将前进关闭空行程(输出活塞26第二小孔28越过密封件),第一腔HZ开始建压输出,预充活塞21压缩第二回位弹簧23前进,压缩第二腔QZ内部空间增加排量并提高压力,这时制动踏板及输入杆12并没有进一步前进;这时视制动器回路的需液量大小(负载软硬),如需液量小,预充活塞21不到全行程的预充排量便足够,未到限位机构就建立起足够压力;如需液量大,预充活塞21全行程的预充排量还不足,压到限位机构才能建立起足够压力。助力腔ZL压力同步上升,当可克服液压作用力时,助力活塞总成(含输入杆12)才开始前进,压缩第二腔QZ油液和输出活塞26前进,两腔同时进一步建更高压力,压力随行程增加而升高。
另一方面,反馈腔FK压力随同助力腔ZL压力上升,当可克服第一回位弹簧18作用力时,反馈活塞11往后移动限制输入杆12前进及关闭蓄能高压腔XN与高压口gy,开始进入线径助力阶段,压力随输入力增加呈比例上升;当继续加力踩下踏板,输入杆12再前进蓄能高压腔XN再连通高压口gy,压力进一步上升,反馈活塞11再跟进关闭蓄能高压腔XN与高压口gy,这时助力卸压口zx及预充卸压口yx都处于关闭状态,当维持踏板不变,则达到平衡状态。
当继续深踩踏板,建压要求大于最大蓄能高压助力能力后,这时蓄能高压腔XN完全连通高压口gy,输入杆12继续前进直接作用在助力活塞壳体8上压缩第二腔QZ及输出活塞26建压输出,此时,相当于踏板力直接作用于活塞建压,没有放大比例,不省力。
当释放踏板,输入杆12不受踏板力开始后退,先关闭蓄能高压腔XN与高压口gy,再先后打开助力卸压口zx与高压口gy、预充卸压口yx与卸压口xy,助力腔ZL和反馈腔FK充液经第二通道20高压口gy从助力卸压口zx到卸压腔17,经常压口cy回储液罐;预充腔YC充液经第一通道19卸压口xy从预充卸压口yx到卸压腔17,经常压口cy回储液罐;助力腔ZL卸压时助力活塞总成会同步后退,预充腔YC卸压时预充活塞组件会同步后退,第二腔QZ压力下降,输出活塞26随之后退,第一腔HZ压力下降;助力活塞总成及预充活塞组件回到初始位置,第一小孔14连通储液罐,输出活塞也后退回到初始位置,第二小孔28连通储液罐,完成卸压。
当高压腔9或蓄能高压腔XN失效,相当于蓄能助力失效,输入杆12走最大行程后直接作用在活塞壳体8上一起前进,活塞壳体8前端小孔越过缸体1密封件关闭空行程开始建压输出,再推动输出活塞26越过缸体1密封件关闭空行程建压输出,建压大小直接取决于踏板力大小,没有放大比例,不省力。当释放踏板,输入杆12不受踏板力,在回位弹簧作用力下后退,助力活塞总成及输出活塞总成在液压作用力及回位弹簧作用力下后退,直到回到初始位置,完成卸压。
当第二腔QZ失效,踩下制动踏板,输入杆12压缩第一回位弹簧18前进,先后关闭预充卸压口yx与卸压口xy、助力卸压口zx与高压口gy,进一步前进,蓄能高压腔XN与高压口gy连通,液压经高压口gy进入助力腔ZL及反馈腔FK,一部分再经单向阀组件10进入预充腔YC,因第二腔QZ失效,仅有较小的第三回位弹簧29作用力,预充活塞21直接压到第一弹簧座22上抵到活塞壳体8上的限位机构,预充腔YC压力上升,助力腔ZL也跟随上升后,助力活塞总成开始前进,但因第二腔QZ失效,没有液压作用力的阻力,而第三回位弹簧29力相对小,助力活塞总成将要走完第二腔行程才能推动输出活塞26建压输出,第一腔HZ建压大小不受影响,只是建压行程比正常情况下长了一个第二腔行程。释放制动踏板,如同正常情况,输入杆12后退,卸压阀口打开后,预充腔YC与助力腔ZL卸压,助力活塞总成后退回初始位置,输出活塞26后退初始位置,完成卸压。
当第一腔HZ失效,踩下制动踏板,输入杆12压缩第一回位弹簧18前进,先后关闭预充卸压口yx与卸压口xy和助力卸压口zx与高压口gy,进一步前进,蓄能高压腔XN与高压口gy连通,液压经高压口gy进入助力腔ZL及反馈腔FK,一部分再经单向阀组件10进入预充腔YC,蓄能液压推动预充活塞21组进前移,第一弹簧座22上附属密封件关闭空行程,第二腔QZ开始建压输出,但因第一腔HZ失效,仅有第四弹簧作用力,输出活塞26很容易被推动,情况1)如果预充活塞21全行程的预充排量大于输出活塞26行程排量,输出活塞26被直接抵到缸体1底部,预充腔YC压力开始快速上升;情况2)如果全行程的预充排量小于输出活塞26行程排量,预充活塞21会直接压到弹簧座上抵到活塞壳体8上限位机构,预充腔YC压力才上升。
预充腔YC压力上升后,助力腔ZL也跟随上升,助力活塞总成开始前进,前述情况1)时,第二腔QZ随即进一步建压输出,如正常情况一致。前述情况2)时,但因输出活塞26还没抵到缸体1底部受力,第二腔QZ建压很小,相当于还没建起压力,需等助力活塞总成再前进一小段行程直到输出活塞26抵到缸体1底部,第二腔QZ才开始建压输出。情况1)建压行程与正常情况一样,情况2)建压行程比正常情况稍长一点;两种情况下,第二腔QZ建压大小均不受影响。
释放制动踏板,如同正常情况,输入杆12后退,卸压阀口打开后,预充腔YC与助力腔ZL卸压,助力活塞总成后退回初始位置,输出活塞26后退回初始位置,完成卸压。
需要说明的是,在本文中,诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解,在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。