專利名稱：具有改進(jìn)制動(dòng)原理的制動(dòng)助力用氣動(dòng)伺服馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的是一種具有改進(jìn)制動(dòng)原理的制動(dòng)助力用的氣動(dòng)伺服馬達(dá)。本發(fā)明的目的是防止駕駛員在實(shí)施制動(dòng)操作時(shí)可能出現(xiàn)的行為錯(cuò)誤。更普遍地說(shuō)，提出一種在緊急制動(dòng)時(shí)更有力的助力器。
在制動(dòng)、尤其是緊急制動(dòng)時(shí)，遇到的問(wèn)題與駕駛員不規(guī)則的行為有關(guān)。事實(shí)上，當(dāng)駕駛員非得實(shí)施緊急制動(dòng)時(shí)，他會(huì)用腳猛踏制動(dòng)踏板。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，駕駛員對(duì)因其行為造成的緊急制動(dòng)感到害怕，尤其是出于本能，他害怕側(cè)滑，并且發(fā)現(xiàn)，他會(huì)在幾分之一秒內(nèi)松開其足部作用在踏板上的力。然后他的大腦通過(guò)分析情況的嚴(yán)重性來(lái)確定踩踏壓力大小，這次駕駛員會(huì)果斷地踩踏在踏板上。在此期間，該車在幾分之一秒內(nèi)是沒有制動(dòng)的，這一般會(huì)導(dǎo)致車撞到一個(gè)障礙物。在另一種情況中，緊急制動(dòng)因施加了很大的力氣而導(dǎo)致駕駛員疲勞，這種疲勞本身又引起在踏板上的踩踏力松動(dòng)。隨后該駕駛員恢復(fù)冷靜，使足了附加的力并重新踏壓踏板。在此期間，顯然該車沒有制動(dòng)。在另一種情況中，緊急制動(dòng)時(shí)，駕駛員在不確信是否要真正制動(dòng)之前會(huì)有所猶豫。
在所有這些情況中，統(tǒng)計(jì)顯示，在取值從百分之幾秒到一秒鐘的沒有制動(dòng)的幾分之一秒是事故的主要原因。
為了達(dá)到這個(gè)效果，兩種途徑是可能的。要么是，采用一種電子控制裝置，它作用在制動(dòng)液壓回路上起輔助制動(dòng)助力的作用；要么是，作用在氣動(dòng)助力器本身上，所述助力一般首先起作用。在這種優(yōu)選情況下，采用一種簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置來(lái)達(dá)到這個(gè)效果。這種簡(jiǎn)單機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)是，在其磨損沒有改變其功能之前，能使用很長(zhǎng)時(shí)間，例如十幾年，并且能多次重復(fù)操作，例如一百萬(wàn)次。
更準(zhǔn)確地，在這種情況下，所推薦的機(jī)械裝置包括一組活塞，其相互嵌套；和一個(gè)在一活塞頭部的校準(zhǔn)通道孔，用于允許傳遞制動(dòng)作用力的液壓流體逐漸地流動(dòng)。當(dāng)施加在制動(dòng)踏板上的足壓力放松時(shí)，這種漸進(jìn)的通道孔可校定制動(dòng)力下降的保持期。這種校準(zhǔn)通道孔因?yàn)橐簤毫黧w的流動(dòng)性而不會(huì)造成磨損，上述的可靠性可相當(dāng)容易地實(shí)現(xiàn)。
此外，為了區(qū)別制動(dòng)的緊急或非緊急特征，這種校準(zhǔn)通道孔可減緩液壓流體注入到一個(gè)腔室中，使得直接作用活塞在該腔室沒有充滿時(shí)就進(jìn)入到這個(gè)腔室中。緊急或非緊急的特征取決于該腔室的充填速度。當(dāng)放松制動(dòng)時(shí)，直接作用活塞的回退由一個(gè)楔卡裝置阻住。該楔卡裝置的接合是由這個(gè)直接作用活塞的緊急推入造成的。
本發(fā)明的目的是，制動(dòng)助力用的氣動(dòng)伺服馬達(dá)包括-一個(gè)可連接一個(gè)真空源的前腔室，-一個(gè)可連接一個(gè)高壓進(jìn)氣口的后腔室，-一個(gè)在所述兩個(gè)腔室之間進(jìn)行密封的活動(dòng)隔板，-一個(gè)氣動(dòng)活塞-一個(gè)制動(dòng)桿，-一個(gè)制動(dòng)液壓回路，-一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，該運(yùn)動(dòng)部件被活動(dòng)隔板以及制動(dòng)桿帶動(dòng)，并同制動(dòng)液壓回路相互作用，-一個(gè)在制動(dòng)時(shí)允許高壓流體進(jìn)入后腔室的裝置，以及-保持裝置，其包括一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的中空活塞，該中空活塞放在制動(dòng)液壓回路與接合在該中空活塞內(nèi)部的直接作用活塞之間，-該直接作用活塞壓靠在制動(dòng)桿上，其特征在于所述保持裝置包括-一個(gè)活動(dòng)座體，其放置在所述制動(dòng)桿與所述直接作用活塞之間，一個(gè)可縮回的楔卡裝置，其驅(qū)動(dòng)所述活動(dòng)座體，以及一個(gè)保持構(gòu)件，該構(gòu)件與所述中空活塞連在一起，用于收回或保持所述楔卡裝置。


參照附圖以及以下對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以更好地理解本發(fā)明，所述附圖只用于說(shuō)明而不是限定本發(fā)明。附圖如下圖1是一個(gè)與本發(fā)明相符的制動(dòng)助力用的氣動(dòng)伺服馬達(dá)的整體剖視圖；圖2a至2d示意性地按制動(dòng)助力用的氣動(dòng)伺服馬達(dá)處于靜止?fàn)顟B(tài)、正常使用狀態(tài)(此處稱為舒緩使用狀態(tài))、快速使用狀態(tài)(緊急使用狀態(tài))以及快速使用的松開(這是希求修正之處)狀態(tài)，顯示出一個(gè)在運(yùn)動(dòng)部件中的直接作用活塞的狀態(tài)；圖3a和3b分別為圖2c和圖2d的相關(guān)放大視圖。
在這種機(jī)械的技術(shù)方案情況中，本發(fā)明的主要特征體現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)上。首先將介紹這種運(yùn)動(dòng)部件的一種優(yōu)選實(shí)施方式，然后介紹怎樣在該實(shí)施方式中推導(dǎo)出若干變型。代表液壓回路10的部分示出一個(gè)以已知的方式帶有一個(gè)止回閥組件和圓筒形的主壓力腔室14的主缸13。腔室14中的處于壓力下的液壓流體通過(guò)未示出的回路10的其余部分分配到制動(dòng)器。在該例子中，運(yùn)動(dòng)部件8包括一個(gè)中空活塞15。該中空活塞15通過(guò)其基部16被推動(dòng)，該基部16通過(guò)一個(gè)支撐件17壓靠在活動(dòng)隔板上。當(dāng)活動(dòng)隔板被推向前部(在圖中為向右側(cè))時(shí)，一個(gè)與該活動(dòng)隔板連在一起且開有孔7的氣動(dòng)活塞18對(duì)支撐件17施加一個(gè)向前的推力。該活塞15將其端部12伸入主腔室14，引起制動(dòng)液的分配。
在本發(fā)明中，活塞15是中空的并且具有一個(gè)內(nèi)部腔室19，該內(nèi)部腔室19通過(guò)一個(gè)設(shè)置在端部12上的校準(zhǔn)通道孔20與主缸的主腔室14通連。換句話說(shuō)，當(dāng)中空活塞15通過(guò)端部12伸入主缸13時(shí)，主腔室14的一部分液壓流體流過(guò)通道孔20充滿腔室19。該腔室19為圓筒形，并且在其與通道孔20的進(jìn)口相對(duì)的端部容納一個(gè)直接作用活塞21，該直接作用活塞21一方面與充滿腔室19的液體相互作用，另一方面與支撐件11相互作用。為此，該直接作用活塞21包括一個(gè)砧柱體22，該砧柱體將壓靠在一個(gè)活動(dòng)座體23上，該座體23處于支撐件11與砧柱體22的頂部之間。
制動(dòng)時(shí)，拉桿9壓靠在座體23上，座體23本身壓靠在砧柱體22上，砧柱體22推動(dòng)在腔室19內(nèi)的活塞21上。而這種運(yùn)動(dòng)與來(lái)自腔室14的液壓流體通過(guò)通道孔20的流動(dòng)相對(duì)。如此示出的系統(tǒng)此時(shí)達(dá)到力的平衡由制動(dòng)踏板施加的力與腔室19的截面成比例(通過(guò)直接作用活塞)，而由制動(dòng)助力施加的力與腔室14的截面成比例(因?yàn)閮蓚€(gè)腔室具有同樣的壓強(qiáng))。當(dāng)壓強(qiáng)相等時(shí)，至少在靜止?fàn)顟B(tài)或低速制動(dòng)狀態(tài)下，由這類系統(tǒng)產(chǎn)生的助力比是恒定的。它等于兩部分的截面面積比。
圖2a至圖2d可更方便地解釋本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)部件的工作。在這些圖中，可以發(fā)現(xiàn)相同的構(gòu)件由相同的附圖標(biāo)記表示。此外，這些圖中示出一個(gè)環(huán)圈(anneau)24安裝在中空活塞15的內(nèi)部。例如，該環(huán)圈24具有一個(gè)彈性伸出的周邊25，用于自動(dòng)地嵌入一個(gè)設(shè)在中空活塞15內(nèi)部的相應(yīng)的保持槽內(nèi)，該保持槽處于中空活塞15的基部16一側(cè)的內(nèi)周邊。直接作用活塞21本身具有一個(gè)密封圈26，其用于堵住來(lái)自腔室19的液壓流體的泄漏；以及一個(gè)推環(huán)肩27。一個(gè)螺旋形彈簧28一方面支靠在推環(huán)肩27上，且另一方面支靠在環(huán)圈24的一個(gè)基底部29上。座體23包括一個(gè)底座30，其用于隔在砧柱體22與支撐件11之間；和環(huán)形導(dǎo)引體31，其被帶至沿砧柱體22滑動(dòng)。支靠在推環(huán)肩27上和導(dǎo)引體31上的螺旋形彈簧32推動(dòng)座體23頂靠在支撐件11上。
在靜止?fàn)顟B(tài)，前腔室1被抽成真空，且后腔室3也一樣，而在后腔室3中，隔板6尤其借助于回復(fù)彈簧33(圖1中)的作用下被推到后腔室盡可能靠后處(圖1中的右部)。因而彈簧28的作用是將推環(huán)肩27頂壓到一個(gè)位于中空活塞15的內(nèi)周邊的支撐凸緣34上。與此同時(shí)，彈簧32推動(dòng)支柱29，使得座體23支靠在支撐件11上。
在正常制動(dòng)即舒緩制動(dòng)情況下，如圖2b，支撐件11微微推動(dòng)(慢速)座體23。如圖1所示，產(chǎn)生這種情況的原因是，拉桿9的位移打開了閥4，使得大氣壓下的氣體5進(jìn)入后腔室3。這使得活動(dòng)隔板6帶著氣動(dòng)活塞18向前腔室1移動(dòng)。由于制動(dòng)助力是很強(qiáng)大，氣動(dòng)活塞18隨位于拉桿9端部的支撐件11同時(shí)向前部(圖1中的左部)移動(dòng)。最終在這類正常制動(dòng)過(guò)程中，處于氣動(dòng)活塞18的孔7內(nèi)的支撐件11的密封墊圈35在該孔7中移過(guò)一個(gè)短行程。因?yàn)楦舭?與支撐件16的移動(dòng)，中空活塞15穿過(guò)主腔室14，并在其內(nèi)增加壓力。與此同時(shí)，通過(guò)校準(zhǔn)通道孔20，液壓流體進(jìn)入中空活塞的內(nèi)腔室19中，并向支撐件11的方向推動(dòng)直接作用活塞21。
在一個(gè)特定實(shí)施例中，座體23包括一組安裝在支柱31內(nèi)的周邊滾珠。這些周邊滾珠的直徑大于圓筒形支柱31的厚度。這些周邊滾珠36布置在支柱內(nèi)，當(dāng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，它們處于與環(huán)圈24的內(nèi)部相對(duì)的位置。因此，滾珠36伸向在支柱31之間的座體23的內(nèi)部。砧柱體的頭部，最好優(yōu)選倒角成一個(gè)倒角37，正好壓靠著滾珠36，且將這些滾珠推回到座體23的支柱31內(nèi)的其槽孔的底部。因而滾珠將砧柱體22的力傳遞給座體23的底座30，而所述底座30正壓靠在支撐件11上。換句話說(shuō)，從圖2a到圖2b，表示的唯一機(jī)械現(xiàn)象是，移動(dòng)直接作用活塞21，以便通過(guò)滾珠36壓靠在支撐11上。歸根結(jié)底，這種支撐產(chǎn)生支撐件11的給定位移速度，該位移速度小于一閾值速度，而一旦超出該閾值速度，校準(zhǔn)通道孔將沒有足夠大到使直接作用活塞21可足夠快地向支撐件11方向移動(dòng)。
在圖2c所示的情況下，當(dāng)施加劇烈快速的作用力時(shí)，尤其會(huì)發(fā)生這種結(jié)果。在這種情況下，支撐件11向前腔室1移動(dòng)。氣動(dòng)助力器發(fā)揮作用，以便活動(dòng)隔板6也朝前腔室移動(dòng)，但是校準(zhǔn)通道孔20是不夠大的以致于不能足夠快地將中空活塞的腔室19充滿。在這種情況下，座體23及尤其是其底座30就會(huì)在環(huán)圈24內(nèi)滑動(dòng)，以便使?jié)L珠36位于該環(huán)圈的基底部29之外。為了使這種實(shí)施方式更為有效，環(huán)圈24優(yōu)選在其基底部?jī)?nèi)部具有一個(gè)倒角38，以容納滾珠36。
換句話說(shuō)，在砧柱體22的頭部還沒有壓靠著該座體23的底座30之前座體23相對(duì)于環(huán)圈24的位置已經(jīng)發(fā)生移動(dòng)。這使得，該砧柱體22的頭部的倒角37將滾珠36推向支柱31的外部，以便允許砧柱體22的頭部直接壓靠在底座30的底部。在圖2c所示的位置中，制動(dòng)產(chǎn)生的條件與圖2b中的情況相同。通過(guò)支撐件11由腳施加的力與由中空活塞15在主腔室14中移動(dòng)產(chǎn)生的助力處于平衡。
實(shí)際上，圖3a表示的是快速使用的開始階段。當(dāng)在快速使用過(guò)程中力處于平衡時(shí)，環(huán)27不再壓靠在支撐件34上，其方式類似于圖2b所示。兩種位置的區(qū)別在于足部施加的力的傳輸方式在圖2b中是通過(guò)滾珠36和支柱31，而在圖2c中是通過(guò)底座30的底部。圖3a詳細(xì)地表示了環(huán)圈24的倒角38，該倒角在劇烈踏壓時(shí)可收納滾珠36。
圖2d表示由本發(fā)明探尋的真正效果。該圖對(duì)應(yīng)于駕駛員不熟練的松開情形，正如所知，在這之后緊跟著就是制動(dòng)，而這制動(dòng)又可能是突然的。該松開由支撐件11和座體23的底座30之間的間隙表示。尤其在這種條件下，直接作用活塞會(huì)再次上升，腔室19會(huì)增大而使得腔室14內(nèi)的壓力下降。這種腔室14內(nèi)壓力的降低本身當(dāng)然會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)的松開。
在本發(fā)明中，為了避免這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)一組滾珠36來(lái)阻止活塞21的再次上升。事實(shí)上，在松開時(shí)，砧柱體22頂壓著座體23的底座30上。底部30帶動(dòng)支柱31。而支柱本身支靠著滾珠36，滾珠36本身壓靠著環(huán)圈24。由于環(huán)圈是固定的，所以整個(gè)組件被鎖定(暫時(shí)性的，將在較遲的后文中說(shuō)明)，以致于腔室19內(nèi)的壓強(qiáng)不會(huì)降低，或至少不會(huì)降低得太厲害。因此獲得了所探尋的結(jié)果當(dāng)駕駛員至少部分地松開其施加在制動(dòng)踏板上的力時(shí)，至少可在一定時(shí)間內(nèi)，繼續(xù)保持制動(dòng)力。
該種狀態(tài)可能引起兩種情況。一種情況是駕駛員再次踏壓制動(dòng)踏板，在這種情況下所施加的力如圖2c的情況。但是第二次制動(dòng)是容易的，因?yàn)闈L珠起作棘爪的作用，使得預(yù)先施加的力能在松開該力的地方再次起作用，而不是完全重新開始。
另一種情況是，駕駛員不再踏壓制動(dòng)踏板。在這種情況下，拉桿9的回縮以公知的方式引起后腔室3與前腔室1通連。在這種情況下，后腔室建立真空狀態(tài)，尤其是在彈簧33的作用下，向后腔室3的方向推動(dòng)隔板6。這使得，中空活塞15后退，并使腔室14內(nèi)的壓強(qiáng)降低。由于腔室14內(nèi)這種壓強(qiáng)的降低，尤其是在推動(dòng)腔室19內(nèi)的直接作用活塞21的彈簧28作用下，腔室19中的液壓流體可通過(guò)校準(zhǔn)通道孔20流出。當(dāng)活塞21被推動(dòng)使得環(huán)肩27壓靠在支撐肩34上時(shí)，砧柱體22的頭部且尤其是倒角37與滾珠36垂直地分開。這使得滾珠36可在其槽孔內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)。在壓靠支柱31的彈簧32的作用下，它們被推向支撐件11。滾珠36被環(huán)圈24的倒角38又推回座體23中的內(nèi)部位置。座體23再次支靠在支撐件11上。
圖3b準(zhǔn)確地表示砧柱體22貼靠底部30的支承點(diǎn)39，支柱31壓靠在滾珠36的支承點(diǎn)40上，以及滾珠36壓靠在倒角38的支承點(diǎn)41。通過(guò)這種方式，并通過(guò)保持校準(zhǔn)通道孔的適當(dāng)尺寸、彈簧28彈力的適當(dāng)大小以及倒角傾斜的適當(dāng)角度，可以在沒有制動(dòng)效果的快速使用的回程時(shí)調(diào)節(jié)制動(dòng)力的保持時(shí)間。
為了滾珠的實(shí)施，可以預(yù)定底座30是實(shí)心的，而支柱31包括形成滾珠36的座槽的開口，而且通過(guò)開口的頂部，例如用粘合或橫向螺紋的方法，將圓筒形的支柱31固定到底座30上。由開口形成的孔眼構(gòu)成球形部分，其直徑大于滾珠的直徑。因此，滾珠36可在此處運(yùn)動(dòng)并且占據(jù)一個(gè)位置或其它分別在圖2b或圖2c中表示的相應(yīng)位置。但是該孔眼具有用于阻止?jié)L珠滾出的邊緣。
一個(gè)其作用在這里由滾珠36實(shí)現(xiàn)的楔卡裝置的實(shí)施例也可具有不同的形式。比如，該楔卡裝置可由短桿來(lái)代替，同時(shí)考慮了活動(dòng)座體23相對(duì)于環(huán)圈24的相對(duì)位置?？梢钥紤]不同的形狀。同樣作為變型，滾珠36可由一種彈性卡環(huán)來(lái)代替，所述彈性卡環(huán)配有嵌入支柱31內(nèi)部的支承件，用于放置在砧柱體22的通道之前。
權(quán)利要求
1.制動(dòng)助力用的氣動(dòng)伺服馬達(dá)，包括-一個(gè)可連接一個(gè)真空源(2)的前腔室(1)，-一個(gè)可連接一個(gè)高壓進(jìn)氣口的后腔室(3)，-一個(gè)在所述兩個(gè)腔室之間進(jìn)行密封的活動(dòng)隔板(6)，-一個(gè)氣動(dòng)活塞(18)，-一個(gè)制動(dòng)桿(9)，-一個(gè)制動(dòng)液壓回路(10)，-一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件(8)，所述運(yùn)動(dòng)部件被所述活動(dòng)隔板以及所述制動(dòng)桿帶動(dòng)，并同所述制動(dòng)液壓回路(10)相互作用，-一個(gè)在制動(dòng)時(shí)允許高壓流體進(jìn)入后腔室的裝置(4)，以及-保持裝置，其包括一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的中空活塞(15)，所述中空活塞放在所述制動(dòng)液壓回路與一個(gè)接合在所述中空活塞內(nèi)部的直接作用活塞(21)之間，-所述直接作用活塞通過(guò)支撐件(11)頂著在制動(dòng)桿，其特征在于所述保持裝置包括-一個(gè)活動(dòng)座體(23)，其放置在所述制動(dòng)桿與所述直接作用活塞之間，一個(gè)可縮回的楔卡裝置(36)，其驅(qū)動(dòng)所述活動(dòng)座體，以及一個(gè)保持構(gòu)件(24)，其與所述中空活塞連在一起，收回或保持所述楔卡裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的伺服馬達(dá)，其特征在于所述楔卡裝置包括在所述座體內(nèi)活動(dòng)的滾珠。
3.如權(quán)利要求1所述的伺服馬達(dá)，其特征在于所述楔卡裝置包括一彈性環(huán)圈。
4.如權(quán)利要求1所述的伺服馬達(dá)，其特征在于所述楔卡裝置包括一桿。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的伺服馬達(dá)，其特征在于所述伺服馬達(dá)包括一個(gè)放置在所述直接作用活塞與所述中空活塞之間的彈簧(28)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的伺服馬達(dá)，其特征在于其包括一個(gè)放置在所述直接作用活塞與所述座體之間的彈簧(32)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的伺服馬達(dá)，其特征在于所述中空活塞具有一個(gè)校準(zhǔn)通道孔(20)。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的伺服馬達(dá)，其特征在于所述保持構(gòu)件包括一個(gè)卡夾在所述中空活塞內(nèi)的環(huán)圈。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的伺服馬達(dá)，其特征在于所述保持構(gòu)件包括一個(gè)用于壓回所述楔卡裝置的倒角(38)。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的伺服馬達(dá)，其特征在于所述中空活塞包括一個(gè)用于支靠所述楔卡裝置的倒角(37)。
全文摘要
為了防止在緊急制動(dòng)時(shí)駕駛員松開制動(dòng)踏板造成后者的碰撞，可規(guī)定，緊隨在制動(dòng)踏板上的緊急踏壓之后的緊急放松應(yīng)在一定期間內(nèi)跟著一個(gè)自動(dòng)的制動(dòng)維持。這種效果可以通過(guò)在一個(gè)制動(dòng)助力用的氣動(dòng)伺服馬達(dá)的活動(dòng)部件中安裝一個(gè)具有機(jī)械滯后作用的回路來(lái)達(dá)到。在該回路中的傳遞力的構(gòu)件的位移按作用力是正常的還是緊急的而不同。如果作用力是緊急的，一個(gè)維持楔卡裝置(36)被移動(dòng)。當(dāng)在緊急制動(dòng)之后空然放松時(shí)，該楔卡裝置(24)避免制動(dòng)松開。緊接著，如果再進(jìn)行制動(dòng)，且這種情況下，沒有松開的作用力不再由駕駛員施出，如果一直松開，而在這種情況下，制動(dòng)的松開會(huì)有些輕微滯后。
文檔編號(hào)B60T13/565GK1416399SQ01806140
公開日2003年5月7日 申請(qǐng)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－馬克·阿塔德, 于利斯·韋布 申請(qǐng)人:羅伯特博施有限公司