CN1257078C - 具有改进制动原理的气动制动助力器 - Google Patents

Abstract

为了防止在紧急制动的时候因驾驶员松开制动踏板而导致碰撞，本发明使得在紧急制动松开踏板后，还自动将制动维持一段时间。可以通过在气动制动助力器的可移动装置中设置机械滞后回路来达到这样的效果。根据制动力是正常的还是突然的，该回路中的力传递构件的移动是不同的。如果是急制动，带有分配器(18)和触感器(15)的柱塞就靠在反作用盘(29)上。如果在急制动之后随着突然后退，所述触感器通过一卡止装置(32，33，34)继续起作用，而所述分配器后退。

Description

具有改进制动原理的气动制动助力器

技术领域

本发明的目的是提供一种用于紧急制动的具有改进制动原理的气动制动助力器。本发明的目的在于在驾驶员制动的时候防止驾驶员的误操作。更一般地说，本发明旨在在紧急制动情况下提供更大的助动力。

背景技术

一般来说，气动制动助力器包括一可变容积式前腔室，所述前腔室被一隔板与一同样为可变容积式的后腔室分开，所述隔板由一密封柔性膜片和一刚性裙部构成。刚性裙部驱动一气动活塞，所述气动活塞通过一个推杆支靠在液压制动回路的一主缸的主活塞中，主缸最好是串联主缸。设置在主缸一侧的前腔室气动地连接到真空源上。与前腔室相对并设置在制动踏板一侧的后腔室通过阀门控制，气动地连接到推动流体源-优选为在大气压力下的空气。在静止状态下，也就是说驾驶员没有踩下踏板的时候，前腔室和后腔室其相互间是连通的，而后腔室与大气压力隔绝。在制动的时候，前腔室首先与后腔室隔开，然后空气进入后腔室中。空气的进入可以推动隔板，并提供气动制动助动力。

在制动过程--特别是紧急制动中出现的问题与驾驶员的误操作有关。当驾驶员紧急制动的时候，他突然用脚踩下制动踏板。经观察统计发现，驾驶员很容易因其行为导致的制动的突然性而惊慌失措，特别会本能地担心发生侧滑，可观察到：驾驶员会松开脚踩踏在踏板上的力，即使只有几分之一秒。然后，他的大脑分析情况严重，因而确认踏压命令，于是驾驶员此时果断地踩压下踏板，或者在整个制动期间，保持脚贴靠施力状态，因此增长了制动距离。其中，机动车在那几分之一秒内未被制动，这通常导致机动车撞上障碍物。在其它情况中，紧急制动由于施力猛烈，会使得驾驶员疲劳，这本身又会导致放松施加在制动踏板上的力。驾驶员随后镇静下来，再次施加一附加力并且重新压动踏板。显然在这段期间，机动车没有被制动。在其它情况中，驾驶员在紧急制动后，确定需要真正制动之前都会犹豫一下。

在所有这些情况中，经统计，几百分之一秒至一秒的没有制动的秒级时段是发生事故的主要原因。

发明内容

本发明试图通过给予制动回路一种智能来解决这个问题，以便避免这种现象或者至少减少这种现象进而减少事故的发生。本发明的原理一方面在于识别哪些是需要这种智能干预的制动，以及哪些是仅需考虑驾驶员动作的制动。在本发明中，这个选择取决于制动的突然程度。可看到，通过驾驶员所施加的动作的速度能够区别开第一种情况和第二种情况。本发明的第二原理在于，当需要智能制动的时候，所述制动可以保持下去，而所述制动保持无需使用和驾驶员在第一次踩踏踏板时所用力同样大的力。换句话说，所述制动保持与在后松开一起产生。在后松开在驾驶员的脚松开之后。因此就有一个松开延迟。因此在第二次踩踏的时候，制动并没有完全松开，驾驶员要作的功因而要小一些，并且制动操作更加快速。

有两种办法能达到这个目的。或者使用一电子控制，其作为一辅助的制动助力工作，作用在液压制动主缸上，或者使用气动助力本身，所述气动助力正常情况下最先介入。在这种情况下，优选实施一简单的机构以便达到所述结果。该简单机构的优点是，在磨损破坏其运行之前，具有长久使用寿命。

更确切地说，在所述情况中，所提出的机构在制动力传递机构中、优选在被辅助的制动力传递机构中，带有一个卡止型装置，其卡止件只有在制动力是突然的情况下才启动。这种突然性是由于助力制动器不同部分的惯量差异造成的。在一个实施例中，直接被驾驶员的脚驱使运动的一控制杆具有的惯量小于气动活塞的惯量。因而造成所述控制杆和所述气动活塞之间存在一相对移动。当这两个构件处于静止状态的时候，所述卡止装置起初位于所述二构件之间限定的第一位置上，当它们受到突然制动力作用的时候，所述卡止装置因而接合在所述两构件之间，以便将它们分离地保持在其所到达的位置上。所述被保持的分离然后用于维持制动。但是所述制动的维持是暂时的。如果脚又立即压下，所述制动的暂时维持就可以再次发挥作用。如果相反，脚真的离开了踏板，在两个腔室之间的隔板自然恢复到原来的位置。当恢复到原来位置的时候，这些构件之一的移动被用来使卡止装置脱开。

因此，本发明的目的在于提出一气动制动助力器，其包括：

一可与真空源连接的前腔室，

一可与高压入口连接的后腔室，

一在两个腔室之间的可移动密封隔板，

一气动助力活塞，

一制动杆，

一液压制动主缸，

一柱塞，所述柱塞由制动杆带动并且与液压制动主缸相互作用，

一在制动的时候让高压流体进入后腔室的装置，

—所述柱塞包括一个与液压制动主缸直接作用的触感器和一个分配器，所述触感器和所述分配器是相对活动的，

其特征在于：

—所述触感器在其一外壁上包括一个孔，和

一卡止装置布置在所述触感器的外壁和所述气动活塞的一内壁之间，靠近所述孔处。

附图说明

阅读以下参照附图的描述，可以更好地理解本发明。所述附图仅作为对发明的指明和非限定地被示出，其中：

图1是本发明的气动制动助力器的整体截面图；

图2和3是根据气动制动助力器在静止或正常应用情况下(慢制动)或在快速应用(紧急制动)情况下，本发明的活塞状态的示意图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的用于紧急制动的具有改进制动原理的气动制动助力器。该气动制动助力器包括一个前腔室1，所述前腔室可以通过一管接口2与一真空泵(未示出)相连接。真空泵通常由机动车的汽油发动机的进气接口构成。如果机动车使用柴油发动机，就应该使用一外部真空泵。气动制动助力器还包括一个后腔室3，其可以通过例如阀门4与高压入口5连接，所述高压入口一般为处于大气压力下的空气入口。气动制动助力器还包括一个可移动隔板6，所述隔板通常配设有一刚性裙部和一密封膜片。膜片隔断了在两个腔室之间的气动连接。隔板6开有一个密封孔7，用于让可移动装置8通过。装置8一方面通过一个制动控制杆9机械连接到一制动踏板上，另一方面连接到一个液压制动主缸10上。所述气动制动助力器的助力原理如下。在控制杆9的作用下，可移动装置8进入后腔室里，同时打开阀门4，使得环境空气能通过该阀门进入后腔室3。然后环境空气在隔板6上施加一压力，辅之以同控制杆9相连的支座11的动作，所述隔板6驱动可移动装置8，使得后者的一端12可以作动液压制动主缸10。

在本机械解决方案中，本发明的特征主要在于可移动装置的结构。首先，将介绍该可移动装置的一优选实施方式，然后将说明如何从其导出多个实施变型。所表示的液压制动主缸10的部分示出一个带有已知的阀门组件的主缸13和一个圆柱形主压力腔室14。在腔室14中的加压液体通过制动主缸10未示出的其余部分被分配到制动装置上。

图2和3表示的是可移动装置8和特别是该可移动装置的柱塞。柱塞包括一个中空的圆柱形触感器15。该触感器15因此包括一个高出在底座17上方的圆周壁16。一个回转体式的分配器18带有一个突出部19，该突出部与由触感器15的圆周壁16所形成的空孔滑动地接合。在与突出部19相对的一端，分配器18具有一个由圆周壁21所形成的空孔20。圆周壁21之上布置有一凸缘22，该凸缘用于要触靠上阀门23。阀门23可以根据控制杆9的压嵌位置来实现气动助力。为此，如果控制杆9是沿着可移动装置8的方向操纵，分配器18的凸缘22远离开与阀门23的接触部。在这样的条件下，从助力器入口24进入的空气能够进入第一分配腔25中，所述第一分配腔位于分配器18的圆周壁21和助力器的外部隔板26之间。通过第一分配腔25，空气可以进入后腔室3。在进入后腔室的时候，处于大气压力下的空气推动可移动隔板6，所述隔板带动气动活塞27向液压制动主缸运动。气动活塞27与定位环28相连，所述定位环围绕着触感器15的底座17。定位环28和底座17还占据了反作用盘29(例如由橡胶制成)的整个上表面，所述反作用盘在另一面靠在推杆31的头部30上。

如果不是紧急制动，所述不同部件的位置仍保持相对不变。实际上，制动杆9推压在分配器18上——从而推动触感器15，会使得该触感器15的底座17趋向于进到盘29中。但是，所述推压的目的还在于打开阀门23，以便让空气进入，使得定位环28压向底座17周围的盘29上。在这种情况下，包括控制杆9、分配器18、触感器15、气动活塞27、盘29和推杆31的整个组件可以如同一个整体刚性构件般样移动。

尽管如此，可以理解的是，控制杆9、分配器18、触感器15、反作用盘29、气动活塞27和定位环28之间的惯量是不同的。因此根据本发明，只有在慢制动或者普通制动的情况下，或者在任何非紧急制动的情况下，才可能使如上所述的组件发生变形，从而使其如同一个整体刚性部件那样工作。

图3表示的是，当有一个突然力施加到控制杆9上时所发生的情况。此时，触感器15的底座17在进入腔室3中的空气能开始作动气动活塞27之前，开始压陷在盘29里。因此，定位环28相对触感器15升高。相应地，圆周壁16相对于活塞27陷下。换句话说，从图2到图3，圆周壁16的位置相对活塞27发生改变。因而可以利用可移动装置不同构件的所述相对改变，用来使一卡止装置接合。

在一优选实施例中，该卡止装置一方面由布置在圆周壁16上的孔32(图2)形成。另一方面，该卡止装置此处包括一个滚珠33，优选一组多个滚珠，尤其是一组三个滚珠，所述三个滚珠围绕圆周壁16间隔120°排列。另外，该卡止装置由气动活塞27的一倾斜面34形成。在圆周壁16开出一个孔或者一组多个孔、甚至优选为简化制造而开出一个凹槽--并不困难。制造滚珠33也不困难。优选通过加入一个中间构件35，以便在气动活塞27里制出一个内圆锥面，该中间构件35整体上呈一锥状钟形体，并具有垂直且呈阶式偏移的侧翼36，以及一个开口顶部37。所述钟形体35还通过一个密封圈38紧配在气动活塞27内部，从而避免气动泄露。钟形体35的顶部位于控制杆9那侧，而钟形体35的底座位于杆31那侧。钟形体35的顶部在靠近开口37处具有一锥形部，并由此形成支承滚珠33的倾斜面34。

滚珠33太大，而无法通过开口37里剩余的且位于圆周壁16顶部的周边处的空间。而且，滚珠33还通过一带有通孔40的套筒39被压向圆锥面34和圆周壁16。通孔40是圆形的，比滚珠33的直径稍大，或者比滚珠接合在所述通孔里的部分的直径略大。套筒39与一位于所述套筒39上部的凸缘41相连。一个弹簧42一方面靠在凸缘41的下面，而另一方面靠在活塞27上，特别是靠在钟形体35上。弹簧42被压缩，并朝控制杆9的方向推动凸缘41通孔40从而将滚珠33拉向钟形体35的锥形开口37。但由于所述开口过于狭窄，滚珠不会从开口脱落出去。不过，通孔40的力和钟形体35的锥形面34的反作用力将滚珠33推向圆周壁16。还需要注意的是，滚珠33因而相对于活塞27失去轴向自由度。在紧急制动过程中，触感器15相对于活塞27、因此即相对于表面34的相对移动，将滚珠33带至空孔32(最好是凹槽32)的对面。当空孔32正对滚珠33时，弹簧42、通孔40和锥形面34因而推动滚珠使其接合在空孔32(或者相应的凹槽)中。

当驾驶员快速踩踏制动踏板的时候就会发生这种情况。后面介绍两种方案。或者驾驶员将其脚保持在踏板上，或者他突然把脚拿开-一种需要阻止的情况。在第一种情况(并不对应于图3)下，阀门23还是与凸缘22分开，使得活塞27能开始提供一制动助动力。这时，从液压制动主缸10产生并通过反作用盘29传递的反作用力的一部分被气动活塞获得，事实上会减轻驾驶员需提供的力。图3表示的是在所述紧急制动后，脚在制动踏板上的作用突然完全或部分移掉时发生的情况。这时，分配器向后移动，因为它不可避免地被控制杆9——所述分配器固定在所述控制杆上——驱动后退。在这种情况下，凸缘22推动阀门23，从而所述阀门可以使得第一分配腔25和第二分配腔43连通。该第二分配腔43与前腔室1连通。这使得后腔室3通过与之连通的前腔室1中存在的真空，重新达到真空状态。

但是，在向后运动的过程中，由控制杆9正常传递的制动力通过凹槽32、滚珠33和钟形体35的斜面34被保持。在这种情况下，柱塞15的底座17继续在杆31上施加一个正常情况下本应该已中止的力。因而可以看到，突出部19还是滑进位于圆周壁16内部的孔中，虽然柱塞18应该从所述孔中脱离开。

因此一开始，突出部19就靠在底座17上，然后由于作用在制动踏板上的力后撤，所述突出部19向后移动。然后，使后腔室3处于真空状态和由复位弹簧44施加的力推动活塞27逐渐地向后运动。但这种逐渐的后退会保持暂时(且减缓)制动，如果驾驶员再次踩踏制动踏板，就可以再次利用所述暂时制动状态。

如果紧急制动后完全没有继续制动，那么气动活塞27朝向控制杆9的向上运动，使得凸缘41触靠上一个扳手形体(clé)45，所述扳手形体挡靠或者相连在制动助力器的外部隔板26上。因此，扳手形体45如同一配设有一开口46的支架，柱塞18的主体则从所述支架的开口中穿过。为此，柱塞18的主体在突出部19那侧带有另一个凸缘41，从而扳手形体45也用于浮动地保持住分配器18。扳手形体45本身也可以是浮动的。只是最关键的是，在后退位置，扳手形体一方面靠在隔板26上，另一方面解锁开卡止装置。

当凸缘41触靠上扳手形体45时，弹簧42被压缩，通孔40相对于活塞27向下移动，因而强迫滚珠33离开凹槽32，以便制动助力器回复到图2表示的位置。当紧急制动伴随着持续制动的时候，所有制动都执行了而且卡止装置被锁住。直到上述制动结束的时候，卡止装置才解锁。

卡止装置实施为滚珠如33的形式是一优选实施方式。但是，由于在控制杆9的末端和触感器15两个部分之间有相对移动，所以可以采用另一卡止类型的接合***。例如，圆周壁16和钟形体35的开口37可以都配有一个软齿条，其允许触感器15相对钟形体35嵌接。在这种情况下，扳手形体45应当具有分开这些齿条的齿的作用，除非使用的为一次性使用型。

带有滚珠的***的优点是非常可靠，而且能够承受相当大的力，且不会使组成所述***的构件发生变形。从这一点来看，本发明的设计点在于，当突出部19后退的时候，突出部19的长度使得突出部19在圆周壁16内继续施加一反作用力，以便在保持构件之间分隔开时克服滚珠33施加在圆周壁16上的压力。

凹槽32和倾斜面34的形状要适合滚珠33的直径。尤其所述表面是内曲的，以便具有吸纳圆锥(cnes d′absorbance)，这些吸纳圆锥具有与滚珠33相接触的表面的规格。

除了在分配器上有一个突出部和在触感器上有圆周壁之外，也可以反过来，圆周壁在分配器上而突出部在触感器上。这时，滚珠33支撑在触感器的突出部的基座上。

因此，柱塞包括两个构件，即分配器18和触感器15。所述构件中只有其一即触感器15，总是通过反作用盘29直接作用于液压制动主缸中。分配器18只有在正常或突然踩压下踏板、或者踏板缓慢后退的时候，才与液压制动主缸相互作用。相反，在突然后退的时候(图3)，分配器不再与液压制动主缸直接作用。

Claims (10)

1.气动制动助力器，其包括：

一可与真空源(2)连接的前腔室(1)，

一可与高压入口连接的后腔室(3)，

一在两个腔室之间可移动密封隔板(6)，

一气动助力活塞(27)，

一制动杆(9)，

一液压制动主缸(10)，

一柱塞(15，18)，其由所述制动杆带动并且，与液压制动主缸相互作用，

一在制动的时候让高压流体进入后腔室的装置(23)，

—所述柱塞包括一与液压制动主缸直接作用的触感器(15)和一分配器(18)，所述触感器与所述分配器是相对活动的，

其特征在于：

所述触感器在一外壁(16)上包括一孔(32)，和

一卡止装置(33，34)布置在所述触感器的外壁和所述气动活塞的一内壁之间，靠近所述孔处。

2.如权利要求1所述的助力器，其特征在于，所述孔为凹槽形式。

3.如权利要求1所述的助力器，其特征在于，所述气动活塞的内壁是锥形(35、34)的。

4.如权利要求1所述的助力器，其特征在于，所述触感器和分配器相互滑动。

5.如权利要求1所述的助力器，其特征在于，所述分配器在所述触感器中滑动。

6.如权利要求1所述的助力器，其特征在于，所述卡止装置包括一组滚珠。

7.如权利要求6所述的助力器，其特征在于，所述滚珠由一套筒(39)保证保持住，所述套筒配有一个通孔(40)和一个凸缘(41)以及一个弹簧(42)，所述弹簧抵靠在所述气动活塞和所述凸缘上。

8.如权利要求7所述的助力器，其特征在于，所述助力器包括一个靠在所述凸缘上的扳手形体(45)。

9.如权利要求8所述的助力器，其特征在于，所述扳手形体是浮动的。

10.如权利要求1到9中任一项所述的助力器，其特征在于，所述触感器通过一反作用盘(29)与所述液压制动主缸直接作用。