专利名称：压力差动制动加力器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用在汽车制动系统中的压力差动加力器。
传统的串列式伺服加力器一般包括一外壳、一间壁和两个薄膜，其中的间壁固定在外壳内，将外壳的内部分割成前室与后室；薄膜位于间壁的两相对侧，用于分别将前、后室的内部分割成前、后常压室与前、后变压室(参看图5)。间壁与薄膜都固定在一阀体上。一输出杆通过一用合成橡胶做的反作用盘与阀体连接。有一输入杆与输出杆共轴线并与一可滑动地放在阀体中的柱塞相连。前、后常压室始终与一真空源连通。柱塞通常被推至其收回位置，以使所有四个室与真空源保持连通。当压下制动踏板时，将一输入力作用在输入杆上，以使柱塞动作。然后，使柱塞离开阀座，以切断常压室与变压室之间的真空连通，因而又使周围的空气进入前、后变压室。当变压室中有空气时，在前、后薄膜的两侧产生一压力差。这种压力差作用在薄膜上，由此产生一作用在阀体上的力并将其传递到输出杆上。除去制动的初始阶段，此输出力随输入力的增加而线性地增加(见图6中的线F)。因此，在紧急状态，在需要有较大的制动力时，就必须重重地压下制动踏板。
因此，本发明的一个目的是提供一种压力差动制动加力器，它能在紧急制动操作的过程中迅速地产生较大的制动力或加强“跳跃作用”。
为了达到上述目的，本发明提供了一种压力差动加力器，它包括一外壳、一可移动的壁状装置、控制阀装置、输入装置、输出装置、反作用装置和调节装置，其中，所述的可移动的壁状装置可操作地设置在外壳中，用于将外壳的内部分割成一个与真空源始终连通的常压室和一个变压室；控制阀装置包括一由可移动的壁状装置承载的阀体，并且具有与周围大气或空气始终连通的第一孔形装置、在第一孔形装置附近形成的第二孔形装置和一个可滑动地放置在第二孔形装置内的柱塞；输入装置伸入外壳内并用于使柱塞动作，所述的控制阀装置可操作地与变压室相连，以便在可移动的壁状装置的两侧产生压力差，使可移动的壁状装置响应输入装置的动作而移动；输出装置响应可移动的壁状装置；反作用装置设置在输出装置与阀体之间，用于将输出装置的移动的反作用传给输入装置；调节装置布置在第二孔形装置内，用于调节输出装置的移动对输入装置的反作用。
作为本发明的一个特征，第二孔形装置包括一在第一孔形装置附近形成的大直径孔和一在反作用装置附近形成的小直径孔。在本发明的一个实施例中，调节装置包括一接触构件、一弹簧座、一弹簧和一调节构件，其中，所述的接触构件包括一第一圆柱形元件、一第二圆柱形元件和一法兰，第一圆柱形元件通常与反作用装置隔开一段距离并且可滑动地配合在小直径孔中，第二圆柱形元件放置在大直径孔中，而法兰固定在第一圆柱形元件和第二圆柱形元件之间，并且可滑动地配合在大直径孔中；弹簧座具有一空心的圆柱形元件和一附着在空心圆柱形元件上并与上述柱塞保持接触的法兰；所述弹簧放置在上述接触构件的法兰和弹簧座的法兰之间并具有大于接触构件的第一圆柱形元件的直径的直径；所述调节构件的一端固定在第二圆柱形元件上，另一端则放置在弹簧座的空心圆柱形元件内。
弹簧最好用一预定的压缩力预加载，以使弹簧在正常的制动操作中不受压缩。在紧急制动操作时，如果由输入装置施加的力大于预定的压缩力，则在正常制动操作时在可移动的壁状装置的两侧产生的压力差就会加大。
最好将弹簧预加载，这样在紧急制动操作时产生的压力差为在正常制动操作时产生的压力差的1.3至2.0倍。在车辆的减速度处于0.3G至0.4G的范围内时，得到在紧急制动操作时产生的压力差。在紧急制动操作过程中产生的压力差持续到接触盘与弹簧座彼此接触时为止。
图1是本领域中公知的串列式制动加力器的剖视图；图2是图1所示制动加力器中所包括的调节机构的放大的剖视图；图3是与图2相似的视图，但示出了调节机构的一种改进形式；图4是一曲线图，示出了图1至3所示制动加力器的输入力与输出力之间的关系；图5是本领域中公知的串列式制动加力器的剖视图；图6是一曲线图，示出了图5所示制动加力器的输入力与输出力之间的关系；图7是按照本发明的一个实施例组装的调节机构的剖视图，该机构装在图1所示的加力器中；图8是图7所示调节机构的放大视图；图9是与图8相似的视图，但示出的是图8所示调节机构的一种改进形式；图10是与图7相似的视图，但示出了调节机构的一种改进形式；图11是一曲线图，示出了由输入杆施加的输入力与作用在输出杆上的输出力之间的关系。
现在参看图1和2，在图中示出了一个串列式压力差动制动加力器10。加力器10包括一用多个螺栓14安装在车身(未示出)上的外壳12。外壳12由通常是圆柱形的侧壁12a和分别固定在侧壁12a的相对端上的前壁与后壁12b、12c组成。在外壳12内固定有一通常是环形的间壁16，将外壳的内部分割成前室18和后室20。环形支承密封圈24上载有一管形构件22，以使在管形构件22与间壁16之间能滑动。两个薄膜26、28位于间壁16的相反侧。前薄膜26的一端固定在外壳12的内周边上，而另一端则固定在管形构件22的一端上。前薄膜26用于将前室18的内部分隔成一个前常压室18a和一个前变压室18b。在前薄膜26的一侧上装有一个通常是环形的衬板或活塞30，其一端固定在管形构件22上。与之相似，后薄膜28的一端固定在外壳12的内周边上，其另一端固定在管形构件22的另一端上。后薄膜28用于将后室20的内部分隔成一个后常压室20a和一个后变压室20b。在后薄膜28的一侧上装有一个通常是环形的衬板或活塞32，其一端固定在管形构件22上。衬板30、32通常被一复位弹簧34向右边偏压(见图1)，该弹簧设置在外壳12的前壁12b与管形构件22之间。
与管形构件22整体地形成一个通常是圆柱形的阀体36，它有一个孔38，其中接纳有一个其形式为提升阀的控制阀装置。阀体36的后端可滑动地延伸穿过外壳后壁12c的中心开口并用一环形密封圈40密封在后壁12c上。在管形构件22内共轴线地设置有一输出杆42，它穿过复位弹簧34伸出。输出杆42的一端与阀体36的前端相连，另一端则穿过外壳前壁12b的中心开口可滑动地伸出。在传统上，输出杆42与车辆制动系统的主制动缸(未示出)相连。在输出杆42和阀体36之间设置有一合成橡胶做的反作用盘44。输入杆46与输出杆42共轴线。输入杆46的一端可操作地连接在制动踏板(未示出)上，以便控制控制阀装置。输入杆46的另一端可滑动地伸入阀体36的孔38中，并与柱塞50接合。柱塞50被可滑动地接纳在柱塞孔52中，该柱塞孔在与孔38相邻的阀体36中形成。柱塞50有一提动构件50a，它在加力器10处于图1所示的松开位置时在一对弹簧56、58的作用下坐在阀座54上。柱塞50还有一被接纳在柱塞孔52中的法兰50b。
前、后常压室18a、20a通过一通道60连通。而前、后变压室18b、20b则通过一通道62连通。阀体36的孔38始终都通过过滤器64与大气相通。当提动构件50a离开阀座54或当压下制动踏板，将输入杆46朝反作用盘44推时，通道62还可使流体在变压室18a、20b与孔38之间流通。
在外壳12上装有一止回阀70，它通过导管72与像发动机进气管真空这样的真空源74连接。前、后常压室18a、20a与真空源74始终连通。在正常情况下，柱塞50在复位弹簧34的作用下被推至它的收缩位置(或制动放松位置)。此时，控制阀装置所处的位置允许流体在通道60、62之间连通，以使所有四个室18a、18b、20a、20b都与真空源74连通。在薄膜两侧不产生压力差。当压下制动踏板时，在输入杆46上作用一输入力，使控制阀装置动作。这样就使提动构件50a离开阀座54，从而切断常压室18a、20a与变压室18b、20b之间的连通，使外界空气经过通道62进入前、后变压室18b、20b。当变压室18b、20b中有空气时，前、后薄膜26、28上产生压力差，使衬板30、32与薄膜26，28移至左面。于是使推力通过反作用盘44作用在输出杆42上，从而使主制动缸动作。此时，输出杆42的移动的反作用通过反作用盘44传至输入杆46上。
惯常，调节机构80与控制阀装置可操作地相关联。在图2中可以清楚地看出，调节机构80可滑动地装在柱塞孔52内，并放置在柱塞50与反作用盘44之间。调节机构80一般包括一通常与反作用盘隔开一段距离的基本上是圆形的接触盘82、一环形弹簧座84、一压缩弹簧88和一螺栓90，所述弹簧座84始终与柱塞50保持接触并具有套筒86，所述弹簧88用一预定的力在接触盘82和弹簧座84之间压缩，螺栓90延伸通过套筒86并有一个端部用螺纹拧入接触盘82中。螺栓90在其另一端有一头部92。柱塞50有一盲孔50c，以在使反作用盘44抵抗着弹簧88的作用朝弹簧座84推动接触盘82时，可滑动地接纳螺栓90的头部92。接触盘82、压缩弹簧88｀和弹簧座84是沿轴向按顺序布置的并用螺栓90固定，以提供一整体的子组件。
在操作时，当加力器10处于其制动放松位置时，阀体36和柱塞50都被推至右边(见图1)。此时，所有四个室都与真空源74连通。由于在薄膜26、28上无压力差，因此在输出杆42上没有推力作用。
当最初压下制动踏板(未示出)时，使柱塞50略向反作用盘44移动。因此，提动构件50a离开阀座54，使周围的空气经过通道62和在与柱塞50的法兰50b相邻的阀体36内壁上沿轴向形成的通道(未示出)从孔38流入变压室18b、20b中。当变压室18b、20b中有空气时，在薄膜26、28上产生压力差。此压力差使衬板30、32和管形构件22移至图1中的左面，然后通过反作用盘44将此移动传给输出杆42。虽然输入力基本上保持不变，但输出力显著地加大了。这种改变或现象在本领域中通常被称为“跳跃作用”(参看图4中的线F1)。此时，在反作用盘44与接触盘82之间仍然有间隙存在。这样，不会有反作用被传给输入杆46。
当继续下压制动踏板时，此输出力或反作用就逐步加大。于是，反作用盘44受压缩或加大，与接触盘82接触。于是一部分反作用就被传给输入杆46(参看图4中线F1与F3之间的线F2)。
当反作用力大于弹簧88的压缩力时，将接触盘82推向弹簧座84。换句话说，接触盘82与邻接反作用盘44的阀体36一端之间的距离加大。这样，如图4中的线F3所示，输出力比输入力增大得还要显著(“第二次跳跃作用”)。
当输入力加大时，接触盘82朝弹簧座84移动，直至它与套筒86的自由端接触时为止。当接触盘82与套筒86接触时，接触盘82与阀体36的端部之间的距离不再增加。这样，输入力与输出力之间的关系就回到由图4中的线F3与F4之间的线F2所表示的那样。
当输入力进一步加大时，变压室18b、20b中的压力变成大气压力。在薄膜26、28上不会进一步产生压力差。这样，操作者必须补充总的增加力或机械力，使输出杆移动，从而对主制动缸中的流体加压(见图4中的线F4)。
当松开制动踏板时，柱塞50与阀体36返回其初始位置。这样就使所有四个室与真空源74形成真空连通。此后，使阀体36与柱塞50在复位弹簧的作用下返回它们的后退位置。
参看图3，其中，用同样的参考标号代表图1和2中所示的同样部分或相应部分，而压缩弹簧则可用碟形弹簧94代替。在这种情况下，碟形弹簧94应当放在弹簧座84与套筒96之间。此套筒96从接触盘82朝弹簧座84延伸，而且部分地围绕套筒86配合。
应当指出，为了加强“第二次跳跃作用”(参见图4中的F3)，必须减少弹簧常数，也就是说，必须增加弹簧的圈数或弹簧直径。但是，增加弹簧圈数会导致相应地加大阀体的轴向长度，从而加大整个加力器的长度。因此，最好如图7所示的加大弹簧的直径。
图7示出了一个按照本发明的一个实施例组装的调节机构100，它可滑动地装在图1所示的阀体36内。同样的部分用同样的参考标号标出，而且不再作详细描述。在与柱塞孔52相邻的阀体36上形成一大直径的孔102，其中放有柱塞103。在与大直径孔102相邻的阀体36上还限定了一小直径孔104。在大直径孔102与小直径孔104之间形成一台阶或台肩105。如图所示，调节机构100包括一接触构件106，用于通过反作用盘44接受输出杆42的移动的反作用。接触构件106包括一圆柱形元件108、一法兰110和一固定在法兰110上的圆柱形元件112，其中元件108可滑动地配合在小直径孔104中，并且通常与反作用盘44隔开一段距离；法兰110固定在圆柱形元件108上并且可滑动地配合在大直径孔102中。在大直径孔102内可滑动地放置一弹簧座114。弹簧座114包括一环形法兰116和一空心的圆柱形元件118，其中法兰116可滑动地配合在大直径孔102中并与柱塞103的一端保持接触，元件118从法兰116伸向圆柱形元件112。圆柱形元件118有一开口119。在大直径孔102内，在法兰110与法兰116之间放置有一个压缩弹簧120。有一螺栓122，用于调节弹簧120的压缩力。从图8中可以更好地看出，螺栓122包括一无螺纹杆身124和一头部126，该头部固定在杆身124的一端上并且可滑动地放置在空心的圆柱形元件118中。杆身124的另一端被推入接触构件106的圆柱形元件112中。杆身穿过圆柱形元件116的开口119伸出。比较有利地是，弹簧120的压缩力可响应杆身124在圆柱形元件112中的插入量而得到迅速地调节。另一种方案是如图9所示，在螺栓122的一端形成螺纹128并拧入圆柱形元件112中。由于将调节机构100如此构造，弹簧120的直径就大于圆柱形元件106的直径。这样，弹簧120的弹簧常数小于弹簧88的弹簧常数。
接触构件106、压缩弹簧120和弹簧座114是按顺序沿轴向布置的并用螺栓122固定，从而形成一个整体或子组件。作为子组件的接触构件106、压缩弹簧120和弹簧座114从与柱塞孔52相邻的大直径孔102的一端插入。此时，接触构件106的法兰110起着挡块的作用，以防止子组件从孔的另一端脱出。
如图8所示，当加力器处于其松开位置时，子组件有一长度L，由于长度L略小于反作用盘44和弹簧座114的法兰116之间的距离，在反作用盘44与接触构件106的圆柱形元件108之间限定出一间隙130。还有，螺栓122在接触构件106的圆柱形元件110中要被推入或拧入到这样一个程度，即在圆柱形元件112和圆柱形元件118之间留下一间隙132。螺栓124的头部126也可在空心的圆柱形元件114中移动。采取这种布置，接触构件106与弹簧座114可抵抗压缩弹簧120的作用而彼此相对地移动一个与间隙132的范围相当的量。
调节机构100的操作与调节机构80的操作基本相同，只是弹簧120比弹簧88能较好地提供第二次跳跃作用，这是因为，前者如前所述的有一小于后者的弹簧常数。
参看图10，小直径孔104可以用一衬套136形成，衬套136固定在与反作用盘44相邻的阀体36的一端中。阀体36最好有一凹座138，以接纳衬套136。在有必要改变接触构件的直径的场合，比较有利的是，只需改变衬套，而不必改变整个阀体。
弹簧120最好用一预定的压缩力预加载，以使弹簧120在正常的制动操作过程中不受压缩(见图11的P1)。当有一大于预定力的输入力作用在输入杆上时，有代表性的是在进行紧急制动操作时，弹簧120要受到压缩，以便在薄膜26、28上产生较大程度的压力差(见图11中的P2)。弹簧120最好有这样一个弹簧常数，以使得在紧急制动操作时，在薄膜26、28上产生的压力差P2为在正常制动操作时产生的压力差P1的1.3～2.0倍。此外，在车辆减速度在0.3G至0.4G的范围内时，弹簧120最好受到压缩。这样，在进行紧急制动操作时，只需要用较小的力压下制动踏板。如图11所示，压力差P2一直持续到满载点PF，在该处，接触构件106的圆柱形元件112与弹簧座114的圆柱形元件118彼此相互接触。因此，在进行紧急制动操作时，制动力不会下降。
虽然已经根据优选实施例描述了本发明，但本发明并不仅限于此。在不脱离本发明的精神与范围的前提下，可以作出各种改进与改变。例如，本发明可以用于单个的伺服加力器而不是用于串列式伺服加力器。还有，输出杆的移动的反作用可以通过反作用杆承受，以代替反作用盘。
权利要求
1.一种用于车辆制动系统的压力差动加力器，包括一外壳(12)；可移动的壁状装置(26、28、30、32)，它们可操作地布置在上述外壳中，用于将上述外壳的内部分割成一个常压室(18a、20a)和一个变压室(18b、20b)，上述常压室始终与一真空源(74)连通；控制阀装置，包括一放置在上述外壳中并由上述可移动的壁状装置承载的阀体(36)，上述阀体有第一孔形装置(38)、第二孔形装置(52、102、104)和一柱塞(103)；所述第一孔形装置始终与大气连通，所述第二孔形装置在上述第一孔形装置附近形成，而所述柱塞可滑动地设置在上述第二孔形装置中；输入装置(46)，它伸入上述外壳中并用于动作上述柱塞；上述控制阀装置与上述变压室可操作地相连，以在上述可移动的壁状装置上产生一压力差，从而使上述可移动的壁状装置响应于上述输入装置的动作而移动；响应于上述可移动的壁状装置的输出装置(42)；反作用装置(44)，它设置在上述输出装置与上述阀体之间，用于将上述输出装置的移动的反作用传给上述输入装置；以及调节装置(120)，它布置在上述第二孔形装置内，用于调节上述输出装置的移动对上述输入装置的反作用，上述第二孔形装置包括一大直径孔(102)和一小直径孔(104)，所述大直径孔在上述第一孔形装置的附近形成，而所述小直径孔在上述反作用装置的附近形成，上述调节装置包括一接触构件(106)、一弹簧座(114)、一弹簧(120)和一调节构件(122)，所述接触构件包括通常与上述反作用装置隔开一段距离并且可滑动地配合在上述小直径孔中的第一圆柱形元件(108)，放置在上述大直径孔中的第二圆柱形元件(112)和一固定在上述第一圆柱形元件与上述第二圆柱形元件之间并且可滑动地配合在上述大直径孔中的法兰；所述弹簧座有一空心的圆柱形元件(118)和一法兰(116)，该法兰附着在上述空心的圆柱形元件上并与上述柱塞保持接触；所述弹簧放置在上述接触构件的上述法兰和上述弹簧座的上述法兰之间并具有大于上述接触构件的上述第一圆柱形元件的直径的直径；所述调节构件的一端固定在上述第二圆柱形元件上，其另一端则放置在上述弹簧座的上述空心圆柱形元件内。
2.如权利要求1所述的压力差动加力器，其特征为，上述弹簧(120)的长度大于上述调节构件(122)的长度。
3.如权利要求1所述的压力差动加力器，其特征为，上述接触构件(106)的上述第二圆柱形元件(112)与上述弹簧座(114)的上述空心圆柱形元件(118)隔开一段预定的距离。
4.如权利要求1所述的压力差动加力器，其特征为，上述弹簧用预定的压缩力预加载，以使上述弹簧在进行正常制动操作时不受压缩。
5.如权利要求4所述的压力差动加力器，其特征为，在进行紧急制动操作时，如果由上述输入装置施加的力大于上述预定的压缩力，则在上述正常制动操作时在上述可移动的壁状装置上产生的压力差会加大。
6.如权利要求5所述的压力差动加力器，其特征为，在上述紧急制动操作时在上述可移动的壁状装置上产生的压力差为在上述正常制动操作时在上述可移动的壁状装置上产生的上述压力差的1.3至2.0倍。
7.如权利要求6所述的压力差动加力器，其特征为，在车辆的减速度处于0.3G至0.4G的范围内时，得到在上述紧急制动操作时在上述可移动的壁状装置上产生的上述压力差。
8.如权利要求1所述的压力差动加力器，其特征为，在上述紧急制动操作中产生的上述压力差持续到上述接触构件与上述弹簧座彼此接触时为止。
全文摘要
一种制动加力器包括一外壳,一用于将外壳内部分割成两个室的间壁,和两个用于将两个室分成常压室和变压室的薄膜。一控制阀包括一由薄膜承载的阀体和一可滑动地接纳在阀体中的柱塞。控制阀可操作地与变压室相连,以在薄膜上产生一压力差,以使薄膜响应于输入杆的动作而移动。在输出杆与阀体之间放置一反作用盘,以将输出杆移动的反作用传至输入杆。在柱塞与反作用盘之间设置一可压缩的调节机构,以便在由输入杆施加的力超过预定水平时产生较大程度的压力差。调节机构包括一接触构件,一弹簧座和一位于前两者之间并具有大于接触构件的直径的弹簧。
文档编号B60T8/32GK1178175SQ9710979
公开日1998年4月8日 申请日期1997年4月28日 优先权日1996年9月30日
发明者安藤博美, 远藤光弘, 甲州敦哉 申请人:东机工株式会社