专利名称：包括一个具有反作用盘的装置的伺服马达的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及一种具有反作用盘的装置，该装置的制造方法，以及包括这种反作用装置的制动助力用的气动伺服马达。
在实际工作压力下反作用盘容纳腔壁的变形是可以忽略的。
此外，可希望的是，出于避免过于剧烈地转换到该制动助力用的伺服马达的饱和点(连接真空的腔室的压强最小，而另一个腔室压强最大并通常是大气压)而使助力比变化，或者，正相反，出于增大紧急制动的效率而使该助力比变化。
FR2691691公开了在反作用盘的容纳腔中配合使用一种在施加的外力超过阈值时会变形的构件，使得在超过该阈值时，将一个盘片与柱塞连在一起，用于改变该助力比。
然而，困难的是，由车辆制造商根据所装备车辆的技术特性以及驾驶员可能遇到的状况(紧急制动、正常制动、维持车辆制动)，将由反作用盘容纳腔的几何形状决定的助力比调整到所认为的优化比值。不仅如此，公知类型的反作用盘容纳腔的空间限制着可能达到的助力比的极值。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于，提供一种可根据驾驶员可能遇到的状况来获得最佳助力比的反作用装置。
本发明的另一个目的在于，提供一种模块化的反作用装置，该装置可允许在设计新车时，可根据该车的特性和/或车辆制造商的要求改变助力比。
本发明还有一个目的在于，提供一种可达到较宽范围助力比的反作用装置。
本发明的另一个目的在于，提供一种反作用装置，该装置可优化制动助力用的伺服马达的工作，且尤其是优化三通阀的工作，制动时其使伺服马达的前后腔室密封隔绝，同时将压力流体，一般是大气压下的空气，提供给所述制动助力用的气动伺服马达的两个腔室中的一个。
本发明还有一个目的在于，提供一种可靠性得到改善的反作用装置。
本发明的另一个目的在于，提供一种特别紧凑的反作用装置。
本发明还有一个目的在于，提供一种造价较低的反作用装置。
本申请人惊奇地发现，使用一种在使用压力下会弹性变形的、反作用盘用的外封套构成的容纳腔是有利的。
因此，本发明的目的由一种根据本发明的反作用装置来实现，所述反作用装置包括一个装配有由不可压缩或基本上不可压缩的材料制成的反作用盘的容纳腔，所述容纳腔包括a)一个活塞(或一个类似构件，该构件连至一个由驾驶员控制的构件，例如制动踏板，并优选连接至气动助力伺服马达的三通阀的一个元件上)的施力面；b)一个推杆(或类似构件，其将力传递至总缸(matre cylindre)，尤其是串列双制动总泵(matre cylinder tandem)的施力面；以及c)一个响应施加在反作用盘上的工作压力的弹性面，当制动或至少在紧急制动时该弹性面可变形。
本发明的首要主题是，一种用于制动助力伺服马达的反作用装置，其包括一个基本上不可压缩的反作用盘和一个容纳所述反作用盘的座腔，由制动踏板驱动的、向所述反作用盘施加力的第一施力装置，连接于一推杆的、向所述反作用盘施加力的第二施力装置，以及由马达装置(moyens moteur)驱动的、向所述反作用盘施加力的第三施力装置，其特征在于，所述反作用盘的所述座腔包括一个壳套，当所述第一施力装置对该壳套施加力时，该壳套弹性变形。
本发明的另一主题是，一种这样的反作用装置，其特征在于，当没有所述第一施力装置施加力时，该可弹性变形的壳套被预压缩，从而确保在反作用盘上有一个紧缩力。
本发明的另一主题是，一种这样的反作用装置，其特征在于，所述装置确保了根据所述第一施力装置施加力的值来改变助力比。
本发明的另一主题是，一种这样的反作用装置，其特征在于，当所述第一施力装置施加的力值高于阈值时，所述装置确保了助力比的增大。
本发明的另一主题是，一种这样的反作用装置，其特征在于，该可变形壳套与推杆连成一体。
本发明的另一主题是，一种这样的反作用装置，其特征在于，该可弹性变形壳套包括一个具有第一直径D1的圆筒形或近似圆筒形的第一进口，以容纳推杆的一个端部，还包括一个具有直径D2的圆筒形或近似圆筒形的第二进口，以容纳构成所述第一施力装置的分配器柱塞的一个端部；在所述第一进口和第二进口之间，该可变形壳套具有内径D3，其中D3＞D1＞D2。
本发明的另一主题是，一种这样的反作用装置，其特征在于，当所述第一施力装置施加力时，该壳套的弹性变形导致壳套的支承装置压靠在一个支承区域上，该支承区域连接着一个隶属于一个组件的构件，该组件包括所述第一施力装置、所述第二施力装置、以及所述第三施力装置。
本发明的另一主题是，一种这样的反作用装置，其特征在于，所述支承区域机械地连接到所述第二施力装置。
本发明的另一主题是，一种这样的反作用装置，其特征在于，所述弹性壳套的变形导致所述壳套的支承装置压靠在一个支承区域上，而所述弹性壳套的变形是一种轴向变形。
本发明还有一个主题是，一种气动助力伺服马达，包括一个由第一腔室与第二腔室之间的压差驱动的气动活塞，其特征在于，所述伺服马达包括一个反作用装置；并且所述第三施力装置机械地连接至伺服马达的气动活塞上。
本发明还有一个主题是，一种反作用装置的制造方法，其特征在于包括以下的顺序步骤a)制造可变形的壳套(35)；b)用一种合成橡胶至少部分填充步骤a所制成的壳套(35)；c)完成步骤b的充填步骤后，硫化壳套内的合成橡胶。
在第一个实施例中，反作用盘容纳腔的弹性壁没有预压紧力，这就是说，处于静止状态时，它不向反作用盘施加明显的紧缩力。在第二个实施例中，反作用盘容纳腔的弹性壁加有预压紧力，这就是说，处于静止状态时，它向反作用盘施加紧缩力。
该弹性壁的变形实现了根据输入力改变输出力的响应曲线，因而改变助力比。
此外，该弹性变形可使反作用盘容纳腔的壁与一个支承件实现接触，从而能将力传递给比如一个推杆，一个由伺服马达两腔室的压差驱动的气动活塞、和/或柱塞。
图3是一个反作用盘容纳腔的优选实施例的纵向剖视图；图4是一个反作用盘容纳腔的第二个实施例的纵向剖视图；图5是一个反作用盘容纳腔的第三个实施例的纵向剖视图；图6是一个反作用盘容纳腔的第四个实施例的纵向剖视图；图7是一个反作用盘容纳腔的第五个实施例的纵向剖视图；图8a是一个根据本发明的制动助力用的气动伺服马达的第二个实施例的局部纵向剖视图；图8b是一个曲线图，其示出图8a的装置的输出力随输入力的变化；图9a是一个根据本发明的制动助力用的气动伺服马达的第三个实施例的局部纵向剖视图；图9b是一个曲线图，其示出图9a的装置的输出力随输入力的变化；
图10a是一个根据本发明的制动助力用的气动伺服马达的第四个实施例的局部纵向剖视图；图10b是一个曲线图，其示出图10a的装置的输出力随输入力的变化；图11是一个根据本发明的制动助力用的气动伺服马达的第五个实施例的局部纵向剖视图；图12是一个根据本发明的制动助力用的气动伺服马达的第六个实施例的局部纵向剖视图。
如图1a，1c，8a，9a，10a，11和12所示，制动助力用的气动伺服马达1包括一个由前腔室3，由一个密封膜片5将其与一个后腔室7相隔开。该膜片5支靠在刚性的裙部9上，当所述腔室的体积变化时驱动一个气动活塞11。一根能够被一个制动踏板(图中未画出)沿箭头15所指的方向驱动的控制杆13支靠在分配器柱塞17上。根据指令，该分配器柱塞17控制一个三通阀，所述三通阀配有一个第一阀门19，其通过控制来径向向外封闭一个连接伺服马达1的前腔室3和后腔室7的通道21；和一个第二阀门23，其通过控制来径向向内开启所述伺服马达的后腔室7的空气供给通道。该阀还包括一个用于阀门的回位弹簧25和一个弹簧27，以确保在没有制动指令情况下封闭该阀。气动活塞11沿箭头15所指的方向驱动一个推杆29，所述推杆支靠在串列双制动总泵(未画出)的主活塞上。
下面我们介绍这种伺服马达的本身公知的功能。
当该系统处于静止状态时，阀门19和23的座体是轴向错开的，其结果是，控制杆13沿箭头15所指的方向开始前移过程中，首先封闭阀门19，然后打开阀门23。对于控制杆13的一给定位置，阀门23周期性地开启和闭合以确保推杆29处于理想的位置，进而使制动系统的液压管路得到理想的压力。
在静止状态，阀门19一直开启而阀门23一直关闭。因此，在前腔室3和后腔室7内都存在着相同的低压。
当踏压制动踏板时，控制杆13向前移动，并驱动分配器柱塞17确保阀门19关闭和阀门23开启。大气压下的空气流入后腔室7。压差驱动裙部9，裙部9接着驱动气动活塞11。
与朝向串列双制动总泵的推杆29的端部33相对的端部31，与一个处于工作压力下的弹性壳套35和分配器柱塞17的前表面37一起，构成一个容纳反作用盘39的座腔，该反作用盘39由基本上不可压缩的材料制成(一般是合成橡胶，例如NBR(丁腈橡胶)或EBDMC，硬度最好在50至70肖氏A级之间)。硬度较小的合成橡胶具有更接近理想流体的特性，代价却是抗疲劳性能下降(使用寿命降低)，因此增大橡胶的硬度可以增加助力比，并在制动操作时降低驾驶员感觉到的在制动踏板上的反作用力的强度。总之，增加反作用盘的硬度还能增大助力比的变化拐点。壳套35优选由钢板类的弹性材料，例如弹簧钢板制成。该壳套35例如可用0.1-5mm厚的钢板制成，其厚度优选为0.3-3mm厚，进一步优选为0.5-1.5mm厚，例如等于1mm厚。作为变型，可以使用一种厚度可变的壳套以便在工作过程中获得均衡的应力值。优选地，壳套35的内直径D3大于分配器柱塞17的端面37(对应于壳套35的进口)的直径D2，其本身也大于推杆29的端面31(对应于壳套35的进口)的直径D1。反作用盘39完全安装在壳套35内。优选地，当没有输入力时，壳套35保持着该反作用盘39。
优选地，气动活塞11中央部分的前端面41压靠在壳套35的外后端面43。在所述的优选实施例中，端面41、37和31为垂直于本发明伺服马达1的轴45的平面。一侧的端面31和另一侧的端面37和41面对面地位于反作用盘39的两侧。在所述的优选实施例中，活塞11端面41相对于分配器柱塞17的前端面37处于径向外部。在所述的优选实施例中，反作用盘39完全占据着容纳腔，只在反作用盘39的后端面与分配器柱塞17的前端面37之间留有空隙47(英文术语为gap)。
壳套35对反作用盘39施加以箭头49表示的力，其取决于壳套35的硬度，而其硬度随壳套35的厚度和使用的材料的特性，以及施加在该壳套上的可能的预应力而变化，这些参数使得可按由分配器柱塞17所施加力来改变助力比。
同样，不同的壳套形状可导致不同的弹性。例如，如图1a，1c，2和3所示，其示出一种容纳盘39的回转式的单体壳套35，该壳套35包括一个具有直径D3的中央区域，该直径大于其在前的进口(D1可让推杆29的后端31穿入，其本身小于容纳分配器柱塞17的前端37的在后的进口的直径D2)，在单体壳套的该实施例中，有利的是，用未硫化的合成橡胶充满壳套，并在壳套内部原地实施硫化。图11表示的壳套35还包括一个径向向外的突起51以利于壳套35的径向变形。图12表示的壳套35具有径向向外的波状弯曲，所述波状弯曲具有由至少一个凹处55隔开的波峰53，从而增加壳套35的轴向弹性。图6的壳套35在圆柱形的进口和出口之间具有一个锥形的接合部57。图7示出的壳套35包括一个直径为D1的第一圆柱体59，该第一圆柱体59构成了容纳反作用盘39和推杆29的端部31的座腔，该圆柱体59接合着一个直径为D2的第二圆柱体61，第二圆柱体61位于圆柱体59的延长部分并与之共轴。第二圆柱体61构成容纳分配器柱塞17的前端面37的进口。在图8a和9a所示的实施例中，壳套35与推杆29连成一体，并设置了一个分配器柱塞17的前端面37用的进口。同样，将壳套35与分配器柱塞17连成一体并包括一个推杆29后端部31用的进口，这也不脱离本发明的范围。
显而易见，本发明并不局限于将壳套35制成单体件，本发明也延及由例如通过焊接(如图4所示)或嵌接(如图5所示)连接在一起的多个部分构成的壳套。优选地，壳套35可由两个构件制成，这两个构件在所述壳套的最大直径区域处拼合。使用包括多个元件组装而成的壳套使得可在壳套内部放置一个已预先硫化过的反作用盘39。
在所示的最佳实施例中使用了具有绕轴45旋转形式的壳套35。但是，使用其它形式的壳套也不超出本发明的范围。同样，壳套的进口既不必须共轴也不必需面对面设置。对于一种给定的材料，其理想的弹性(刚性)和特性对所述壳套形式(形状，厚度)的适合度可比如通过有限元计算来校对。
同样，使用包括铰接元件和弹性回复元件例如弹簧、弹性夹或类似物的壳套都不脱离本发明的范围。
图1a所示的根据本发明的制动助力用的气动伺服马达1包括一个配有可变形的壳套35的反作用装置，所述壳套35能够具有两种不同构型，所述构型取决于轴向(沿轴45)施加在制动踏板上的作用力，所述作用力通过控制杆13和分配器柱塞17传递给反作用盘39，同样也通过如气动活塞11，且尤其是其表面41传递给壳套35。在所示的第一种构型中，分配器柱塞17的前端37以及推杆29的后端部31可在它们各自的壳套35的如例所示的圆筒形进口处自由滑动。壳套35的外壳确保围住和/或紧缩反作用盘39。当施加在壳套35上的力超过一个阈值时，就会看到其轴向长度缩短了，由于弹性变形，壳套35的前端63压靠在与推杆29连在一起的支承装置65上。在所示的优选实施例中，该支承装置65由直径大于推杆29端部31直径的肩部构成。换句话说，壳套35的弹性变形消除了轴向的间隙h，使得壳套35压靠向推杆29。因此，在该实施方式中，在壳套受到超过预定阈值的力而处于第二种构型的情况下，推杆29的应用面不再与推杆29端部31的直径D1的面积成比例，而是与直径D3、即壳套35的最大区域的内径的面积成比例。但是，显然本发明不局限于消除轴向间隙h，也可以扩展到使用径向变形或其它方式来支靠。
在图1b中，可以看到如图1a所示的根据本发明的伺服马达1的性能。图1b中曲线67表示输出的力69随输入力71的变化。
曲线67的倾斜度对应于制动助力用的气动伺服马达的助力比。
在第一区域67.1中，曲线67平行于输出力69的轴，对应于初始跃升。
区域67.2连接着区域67.1，所述区域67.2具有第一斜率p1。所述区域67.2对应于正常的刹车，所谓“舒缓制动”。
区域67.3连接区域67.2，所述区域67.3具有大于第一斜率p1的第二斜率p2。区域67.3对应于强力制动，所谓“紧急刹车”。紧急刹车时增大的助力比可以提高车辆的安全性。事实上，在紧急刹车的情况下，在同样的刹车距离内对踏板只需施加较小的力，或者在给定力的情况下缩短刹车距离。此外，对于装备车轮防抱死系统(英语术语为ABS)的车辆来说，由于驾驶员紧急刹车而使刹车效率的增加不会导致抱死车轮。
在点67.4、即区域67.3与区域67.5的交点处，伺服马达1处于饱和，这就是说，例如后腔室连接着大气压。在区域67.5，输出力的增加对应于驾驶员对制动踏板施加的气力。
图1c表示的图1a中的伺服马达1是处于消除间隙h之后的紧急刹车情况。
图8a表示根据本发明的一个实施例的伺服马达1，其中壳套35与推杆29连成一体。这因此涉及到一种单一构型的装置(不用消除间隙h而是根据输入力的值来进行不同程度的压靠)。这使得曲线67包括一个单独的区域67.2，该区域直接将跃升区域67.1连接到气动伺服马达1的饱和点67.4。换句话说，根据本发明的伺服马达1从跃升区到饱和区，其助力比是固定的。然而，图8a表示的区域67.2的斜率p1和由此表示的伺服马达的助力比大于图8b中区域67.1表示的斜率和助力比，该区域67.1表示的是公知类型的伺服马达，该伺服马达具有与分配器柱塞17相同的直径D2。
图9a表示根据本发明的一个伺服马达1，它与图8a表示的伺服马达的区别在于推杆29的后端31配有一个空腔69，使得在反作用盘39与所述端部31之间留有空隙。如图9b所示，在施力前而触杆的端部37已经压在盘上(空隙47消失)的情况下，在推杆一侧的空腔69使得跃升区域67.1具有一个较小的斜率，这会改善包括阀门19和23的三通阀的工作稳定性。换句话说，当制动之初消除工作间隙(在串列双制动总泵未抵抗气动活塞11的向前运动之前)时，可避免伺服马达的前后腔室之间的不适时的再次连通。
显然，本发明并不局限于将壳套压在推杆29上，而是还扩展至壳套35在变形后压靠在分配器柱塞17上、气动活塞11上和/或推杆29上。在图10a表示的实施例中，壳套永久地与推杆29连在一起，当输入力超过预定的阈值时发生变形，消除触杆一侧的间隙h。如图10b所示，其结果是，区域67.3的斜率p2小于区域67.2的斜率p1，因而避免了过于剧烈地转换到点67.4的该伺服马达的饱和点处。
当然，从本发明不同附图的提示而得到的组合方式并不脱离本发明的范围。例如，在图1a、图11或图12的装置中加入空隙69并不脱离本发明的范围。
当然，根据本发明的反作用装置并不局限安装在制动助力用的气动伺服马达上，而是还可以用于所有其它使用反作用装置的装置中。
本发明尤其用于汽车工业。
本发明主要用于制动系统工业。
权利要求
1.用于制动助力伺服马达的反作用装置(39)，包括一个基本上不可压缩的反作用盘(39)以及一个容纳所述反作用盘(39)的座腔，由制动踏板驱动的、向所述反作用盘(39)施加力的第一施力装置(17，37)，连接着一推杆(29)的、向所述反作用盘(39)施加力的第二施力装置(29，31)，以及由产生制动助力的马达装置驱动的、向所述反作用盘(39)施加力的第三施力装置(11，41)，其特征在于所述反作用盘(39)的所述座腔包括一个壳套(35)，当所述第一施力装置(17，37)对所述壳套(35)施加力时，该所述壳套(35)弹性变形。
2.如权利要求1所述的反作用装置，其特征在于当没有所述第一施力装置(17，37)施加力时，所述可弹性变形壳套(35)被预压缩，从而确保在所述反作用盘(39)上有一个紧缩力(49)。
3.如权利要求1或2所述的反作用装置，其特征在于所述反作用装置确保了按所述第一施力装置(17，37)施加的力值来改变助力比。
4.如权利要求3所述的反作用装置，其特征在于当所述第一施力装置(17，37)施加的力(71)值高于阈值(67.4)时，所述反作用装置确保了助力比的增大。
5.如上述权利要求中任一项所述的反作用装置，其特征在于所述可变形壳套(35)与一推杆(29)连成一体。
6.如权利要求1至4中任一项所述的反作用装置，其特征在于所述可弹性变形壳套(35)包括一个具有第一直径D1的圆筒形或近似圆筒形的第一进口，以容纳所述推杆(29)的一个端部(31)，还包括一个具有直径D2的圆筒形或近似圆筒形的第二进口，以容纳构成所述第一施力装置的分配器柱塞(17)的一个端部(37)；在所述第一进口和第二进口之间，所述可变形壳套(35)具有内径D3，其中D3＞D1＞D2。
7.如上述权利要求中任一项所述的反作用装置，其特征在于当所述第一施力装置(17，37)施加力时，所述壳套的弹性变形导致所述壳套(35)的支承装置(63)压靠在一个支承区域(65)上，所述支承区域(65)连接着一个构件，所述构件隶属于一个组件，所述组件包括所述第一施力装置(17，37)、所述第二施力装置(29，31)、以及所述第三施力装置(11，41)。
8.如权利要求7所述的反作用装置，其特征在于所述支承区域(65)机械地连接到所述第二施力装置(29，31)。
9.如权利要求7或8所述的反作用装置，其特征在于所述弹性壳套(35)的变形导致所述壳套(35)的支承装置(63)压靠在一个支承区域(65)上，而所述弹性壳套(35)的变形是一种轴向变形。
10.制动助力的气动伺服马达，包括一个由第一腔室(3)与第二腔室(7)之间的压差驱动的气动活塞(11)，其特征在于所述伺服马达包括一个如上述权利要求中任一项所述的反作用装置；并且所述第三施力装置(11，41)机械地连接至伺服马达的气动活塞上。
11.制造如权利要求1至9中任一项所述的反作用装置的方法，其特征在于所述方法包括以下的顺序步骤a)制造可变形的壳套(35)；b)用一种合成橡胶至少部分填充步骤a所制成的壳套(35)；c)完成步骤b的充填步骤后，硫化壳套内的合成橡胶。
全文摘要
本发明主要涉及一种反作用盘装置，该装置的制造方法以及包括这类反作用装置的制动助力伺服马达(1)，根据本发明的反作用装置包括一个装配有由不可压缩或基本上不可压缩的材料制成的反作用盘(39)的容纳腔，所述容纳腔包括a)一个柱塞(17)(或一个类似构件，该构件连至一个由驾驶员控制的构件例如制动踏板，并优选连接至气动助力伺服马达的三通阀的一个元件上)的施力面；b)一个推杆(或类似构件，其将力传递至总缸，尤其是串列双制动总泵)的施力面；以及c)一个响应施加在反作用盘上的工作压力的弹性面，当制动时至少在紧急制动时，所述弹性面可变形；本发明尤其用于汽车工业。本发明主要用于制动系统工业。
文档编号B60T1/00GK1400943SQ01805097
公开日2003年3月5日 申请日期2001年11月13日 优先权日2000年11月15日
发明者朱昂·西蒙·巴卡迪特 申请人:博施制动系统公司