专利名称：包括一个形成压感器的锁定套筒的伺服马达的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机动车辆用的辅助制动的气动伺服马达。
本发明特别涉及一种机动车辆用辅助制动气动伺服马达，这种伺服马达包括一个刚性外壳，一个横向隔板可以在外壳中移动，并以密封的方式形成一个前室和一个后室，前室承受发动机负压的第一压力，后室承受在发动机负压和大气压力之间变化的第二压力；伺服马达包括一个与活动隔板连接的活塞和一个控制杆，控制杆根据一个向前施加的轴向输入力选择性地在活塞中移动，向前施加的轴向输入力与一个回位弹簧施加在控制杆上的回位力相反；伺服马达中，控制杆可以沿一个中间动作位置或一个以确定的高速施加输入力时得到的终端动作位置移动；伺服马达包括一个位于活塞中控制杆前面的柱塞和一个三通阀，三通阀包括至少一个柱塞的环形后座，并且能够改变后室中的第二压力，特别是当控制杆处于息止位置时能够使前室和后室连通，或者在控制杆动作时使后室逐渐与大气压连通；在控制杆的终端动作位置中，一个滑动安装在柱塞前端的压感器被与反作用盘接触的柱塞推压，反作用盘与活塞的后表面连接，以便把活塞的反作用力传给柱塞和控制杆；伺服马达包括一个单向离合装置和一个基本为环形的卡键，所述离合装置包括一个在柱塞上滑动的同轴套筒，环形卡键有间隙地围绕套筒，当以一定的速度施加输入力时，卡键能够被活塞带动，绕一个基本为横向的轴摆动，以便与套筒的表面配合，并且在一个轴向前端位置锁定套筒，在这个位置，套筒锁定压感器，而与柱塞和控制杆无关。
实际上，普通的伺服马达既没有独立的压感器，也没有压感器的单向离合装置。柱塞的形成压感器的端段可以直接推压所述的与活塞的后表面连接的反作用盘。
在紧急制动的情况下，一个最大制动力施加在控制杆上，控制杆的动作导致也形成压感器的柱塞动作，这就造成三通阀的最大开放，使后室承受大气压。然后活动隔板向前移动，并且柱塞的端部与连接活塞后表面的反作用盘接触。
因此，控制杆在行程终点时施加在活塞上的力产生由活动隔板每一侧的压差造成的辅助力和由形成压感器的柱塞施加在所述活塞上的力。另外，机动车辆司机感觉到通过反作用盘从活动活塞传递给柱塞的制动反作用力。
然而，面对紧急制动情况，许多司机低估了遇到的危险，他们在突然制动后放松了制动力，而没有保持制动力以避免事故。
实际上，在伴有控制杆迅速移动的紧急制动情况下，柱塞可以与反作用盘接触，并在前、后压力室之间压差最大之前把最大制动的感觉传给司机。这样即使应该保持最大制动力，以利用最大制动力，也会导致司机放松用力。
一种上述类型的伺服马达可以克服这个缺点，借助套筒锁定与反作用盘接触的柱塞，因此即使司机部分放松用力，仍在活塞的后表面上保持一个最大的力。
但是，与没有单向离合器的伺服马达不同，上述类型的伺服马达具有制造时需要制造一个单独加工的套筒和压感器的缺点，因为套筒轴向固定不动只能以比较不准确的方式保证。
实际上，由于卡键通过简单地卡住锁定套筒，即通过卡键的一个圆形孔的边缘与套筒表面之间的一个线接触，甚至几乎是点接触锁定套筒，套筒会在与卡键接触时滑动。
在紧急制动时卡键在套筒上定位不好的情况下，如果压感器与套筒为一个单一的零件，就会发生套筒锁定在它的压感器不推压所述与活塞连接的反作用盘的位置的危险。
为此，本发明提出一种上述类型的伺服马达，其特征在于压感器与套筒轴向连接，并且设有轴向标定套筒锁定位置的装置。
根据本发明的其他特征—压感器与套筒制成相同材料的单一零件；—套筒包括一个形成压感器前自由端段，该前自由段滑动安装在活塞一个互补的前孔腔中；—套筒包括一个直径大于套筒前自由端段的柱形的中间段，该中间段滑动安装在活塞的一个互补的后孔腔中；—弹性装置安装在活塞的一个界定出前、后孔腔的径向凸肩与一个一个界定出前端段和中间段的套筒前凸肩之间，以便使套筒轴向向后贴靠柱塞；—弹性回位装置包括一个套穿在套筒的前端柱形段上的螺旋压缩弹簧；—柱塞滑动安装在套筒的一个孔眼中，在控制杆动作的终端位置中，柱塞可以贴靠孔眼底部的前表面；—套筒包括至少一个轴向向后的横向锁定面，用于形成卡键的一个向套筒径向延伸的定位销的阻挡，以轴向确定套筒的终端锁定位置；—套筒为直径基本不变的柱形，并且包括一个基本为锥形型面的径向凹槽，凹槽的一个凸肩横向前表面形成横向锁定面；—卡键沿一个轴向平面的截面为“T”形，所述卡键的基本为径向的垂直分支由所述套筒穿过并且所述卡键的水平分支在其前端凸起处包括所述定位销，所述定位销的形状为与套筒凹槽的锥形型面互补的凹锥形扇角段，并且所述水平分支在其两端为柱形弧，以便无轴向间隙地位于一个凹槽的两个相对壁之间，凹槽沿与活塞轴垂直的方向跨过活塞，使得卡键只能在凹槽中摆动，另外，卡键弹性贴靠凹槽的后壁。
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图1为根据现有技术制造的辅助制动气动伺服马达整体的详细轴向剖面图；—图2为图1所示伺服马达的柱塞、套筒、卡键和柱塞的详细透视分解图；—图3为一个根据本发明制造的辅助制动气动伺服马达的轴向剖面图，伺服马达处于息止位置；—图4为图3所示伺服马达柱塞、套筒、和卡键附近的详细轴向剖面图，伺服马达处于套筒锁定位置；—图5为图3伺服马达的柱塞、套筒、和卡键的详细透视分解图。
按照惯例，“前”、“后”、“上”、“下”分别表示图1-4中分别朝向左、右、上、下的零件或位置。
现在参照图1介绍普通的机动车辆用辅助制动气动伺服马达10的整体。
已经知道，气动伺服马达10包括一个刚性外壳12，一个横向隔板14活动安装在外壳12中，并以密封的方式形成一个承受等于车辆发动机的负压值的第一压力“P1”的前室16和一个承受第二压力“P2”的后室18。正如后面将要描述的，第二压力“P2”可以在发动机的负压值“P1”与大气压“Pa”的值之间变化。
通过一个负压管20给前室16提供压力“P1”，负压管20与车辆的一个负压源，例如车辆发动机的进气岐管(未示)中的负压连接。
气动伺服马达10包括一个与活动隔板14连成一体的活塞22。在外壳12内，活动隔板14被一个贴靠在外壳12和活塞22的前表面26上的回位弹簧24弹性向后推。活塞22的前表面26有一个反作用座30，正如下面将要看到的，一个弹性材料的反作用盘32位于其中。反作用座30的前表面34与一个动作杆28连接，因此作用杆28与活塞22一起移动，并且动作杆可以使车辆的一个液压制动总缸泵36动作。
一个控制杆38可以根据向前施加在控制杆38上的轴向输入力选择性地在活塞22中移动，例如控制杆38通过一个位于控制杆的后自由端的联轴节41与车辆的制动踏板连接。施加的动作力与位于活塞22和控制杆38之间的回位弹簧40施加在控制杆38上的回位力相反。
控制杆38与它的自由端相对的前端形状为一个球窝节42，并且位于柱塞46的一个形状互补的凹槽44中，柱塞46基本为柱形，并滑动安装在活塞22中。
柱塞46的一个环形后座48是一个三通阀50的一部分，三通阀50可以改变后室18中的第二压力“P2”，特别是当控制杆38处于息止位置时使前室16与后室18连通，或者当控制杆38动作时使后室18逐渐与大气压“Pa”连通。
三通阀50的工作已从技术上了解，本文不再作更明确的描述。
已经知道，一个压感器52同时滑动安装在与凹槽44相对的柱塞46的前端和活塞22的一个与反作用座30相对的孔腔54中。这样，压感器52就能够被柱塞46推压，以便使其推压并压缩反作用盘32，因此把控制杆38的行程终点的紧急动作位置中的活塞22的反作用力传递给柱塞46，并且又传递给控制杆38。
已经知道，如图1、特别是图2所示，伺服马达10包括一个单向离合装置56，单向离合装置一方面包括一个在柱塞46上滑动的共轴套筒58，一个位于活塞22和套筒58之间的回位弹簧57使套筒58与柱塞46的凸肩表面59弹性接触。伺服马达10另一方面还包括一个基本为环形的卡键60，卡键60在套筒58的周围，并带有径向间隙。特别是，当伺服马达组装时，套筒58穿过卡键60的一个圆孔61。
如图1所示，卡键60位于一个沿与活塞轴“A”垂直的方向穿过活塞22的凹槽62中。
卡键60的上部64通过一个位于凹槽62的前壁68和卡键60的上部64之间的回位弹簧67弹性贴靠凹槽62的一个后壁66。
在息止位置，卡键60的下部70贴靠在一个与伺服马达10的外壳12连接的支座72上。在杆38的息止位置，一个穿过套筒58的孔眼73和柱塞46的横销71贴靠卡键60的一个前表面75，以确定柱塞46的息止位置。
这样，当沿控制杆的终端行程从后向前施加一个输入力时，特别是以一个确定的速度施加输入力时，卡键60的上部64被控制活塞22带动，而它的下部70离开对支座72的贴靠。因此，卡键60围绕一个大体为横向的轴逆时针摆动，以便与套筒58的表面配合。
只要控制杆38继续从后向前移动，并且通过其凸肩表面59带动套筒58与其一起移动，施加在控制杆38上的力就足以防止完全锁定套筒58，因为施加在控制杆上的力大于弹簧67施加在卡键60上的力。
相反，如果司机过早放松他在杆38上的力，套筒58就被卡键60锁定在一个轴向前端位置，在这个位置，套筒前端的一个环形轴颈74单独锁定压感器52，而与柱塞和控制杆无关，这样，只要控制杆38的返回不造成三通阀50重新开放并因此造成活塞22从前向后返回，就可以保持一个最大的制动力。
在这种设计中，伺服马达10具有制造时需要单独安装一个单独加工的套筒58和压感器52的缺点，因为只能保证以比较不准确的方式通过卡键60将套筒固定在套筒58的终端动作位置。
实际上，在紧急制动时卡键60沿套筒58定位不好的情况下，如果压感器52与套筒58连接，压感器52来自套筒58的材料或者固定在套筒58上就是这种情况，就有可能发生套筒58被锁定在它的前端环形轴颈74不贴靠压感器52的位置的危险。因此，压感器不推压与活塞22连接的反作用盘32。
因此，压感器52与套筒互相独立。
但是，这种设计比压感器52与套筒58连成一体的设计昂贵得多，因为这些零件的安装至少必须单独进行。
为了克服这个缺点，本发明提出伺服马达10的一种新的设计，其中压感器52与套筒58轴向连成一体，并且同时设置轴向确定套筒58锁定位置的装置。
在第一个实施例(未示)中，压感器52可以与套筒58分开制造，并固定在套筒58上。在第二实施例中，压感器与套筒58用同一材料制成一个“单块”的单一零件。
因此，伺服马达10的制造比上述类型的伺服马达便宜得多，因为套筒58和压感器52的安装一次完成。这种设计还可以节省上面描述的回位弹簧57。
如图3所示，在作为本发明的推荐实施例的第二实施例中，压感器52与套筒58用同一材料制成一个单一的零件。这种设计可以进一步降低伺服马达10的制造成本，因为一次加工作业就可以准确得到套筒58和压感器52。
实际上，在这个设计中，套筒58包括一个形成压感器的前自由端段52，该段滑动安装在活塞22的与反作用座30相对的孔腔54中。
另外，套筒58包括一个中间段53，该段位于形成压感器的前自由端段52之后，其直径大于52段，并且滑动安装在一个与活塞互补的后孔腔55中。后孔腔55与孔腔54同轴。
前孔腔54和后孔腔55由一个径向凸肩65形成。弹性装置压缩安装在活塞22的径向凸肩59和形成前端段52和中间段53的套筒前凸肩63之间，以便使套筒58轴向向后，与沿其滑动的柱塞46的凸肩59的表面接触。
在本发明的推荐实施例中，弹性装置由一个绕在形成压感器的套筒58的前端柱形段52上的压缩螺旋弹簧57构成。
但是，这种设置不是本发明的限定设置，可以用一叠适当尺寸的弹性垫片(未示)来代替压缩螺旋弹簧57。
与上述实施例类似，柱塞46滑动安装在套筒的一个孔眼69中，孔眼底部的前表面77可以使柱塞46在控制杆38动作的终端位置贴靠该表面。
这样，套筒58的前段就可以推压活塞22的反作用盘，并且当套筒58被卡键60沿一个轴向位置锁定时仍保持这种推压。
为此，本发明设置了轴向确定套筒58锁定位置的装置，特别是一种单向离合器56。
因此，根据本发明，并如图4、5所示，单向离合器56包括至少一个套筒58的横向锁定面76，该面位于中间段53的后面，并且轴向向后，形成卡键60的向套筒58轴向延伸的定位销78的阻挡，以轴向确定套筒58的终端锁定位置。
因此，套筒58在中间段53的后面有一个径向凹槽80。凹槽80形成的凸肩表面和中间段53形成横向锁定面76。
另外，如图4、5所示，凹槽80的形面基本为锥形，在凸肩的前横向面76之后。这样，凹槽80与凸肩横向前表面76相对的端部与套筒58的后部的柱形表面逐渐连接。
套筒58的凹槽80的锥形面有特殊的优点，因为当卡键60摆动时，它可以把卡键的定位销78引导到贴靠套筒58的凸肩前表面76的阻挡位置，定位销78的形状为一个凹的锥形角扇，与凹槽80的锥形面互补。
与前面参照图1描述的类似，卡键60包括一个包围套筒58的圆形孔眼61。相反，与前面参照图1描述的卡键60不同，孔眼61的边缘不参与套筒58的锁定。
实际上，如图4所特别表示的，卡键60的一个轴向平面的剖面整体形状为一个“T”形，T形的基本为径向的垂直分支82有一个孔眼61，套筒58穿过该孔眼。T形卡键60有一个基本为轴向并与主分支82垂直的水平分支84，该水平分支84无间隙地位于凹槽62的前壁68和后壁66之间，凹槽62沿与活塞轴“A”垂直的方向穿过活塞22。
这种设计的优点是卡键只能在凹槽62中摆动。实际上，卡键60不能相对凹槽62轴向移动，但是它的分支82可以在凹槽62中摆动。
如图5所示，T形卡键60的水平分支84带有定位销78。特别是，T形卡键的前半水平分支86有一个径向面对套筒的表面88，定位销从这个表面凸起。
另外，T形卡键60前半分支86的前端形状为沿与活塞22轴“A”垂直的轴“B”方向的凸出柱形弧91，以便与凹槽的横向前壁68贴靠配合。柱形弧91使半分支86很容易沿凹槽62的前横向壁68滑动。
与此类似，T形卡键的后半分支90的后端形状为沿与活塞22的轴“A”垂直的轴“C”方向的凸出柱形弧92，以便沿凹槽62的横向后壁66滑动。卡键60摆动时，这个柱形弧使半分支90很容易在凹槽62的横向后壁66上滑动。这种设计示于图5。
如图3、4、5所示，卡键60以与前面描述的卡键60基本类似的方式安装在凹槽62中，区别在于符合本发明的T形卡键60通过一个位于凹槽62的横向前壁68与T形卡键60的一个对中销96之间的回位弹簧94贴靠凹槽的横向壁66，对中销96从T形垂直分支82的与凸销78相对的下部98上突起。
这样，控制杆38上没有力时，卡键60处于图3所示的位置。它的水平分支84与活塞22的轴A基本平行，它的垂直分支与该轴基本垂直。
当车辆的司机以一个比较慢的速度起动作用杆38时，这相当于逐渐制动的情况，活塞22和柱塞46以同样的速度移动，因为大气压“Pa”随着三通阀50的打开而逐渐建立。在这种设置中，水平分支84保持在凹槽的前壁68和后壁66之间，不能轴向移动，一旦卡键的垂直分支82的下部离开对与外壳12连接的支座72的贴靠，卡键60就摆动。因此，定位销78在中间段53的表面与套筒58接触，而不深入到锥形凹槽80中。
这样，如果司机放松用力，卡键60就不锁定套筒58，并且不阻止活塞22从前向后返回。
相反，如果司机猛然起动控制杆38，这相当于紧急制动的情况，由于与后室18中的压力平衡有关的滞后，柱塞46以比活塞22移动更快的速度前进。因此，当卡键60摆动时，定位销78位于凹槽80中并滑动，直到阻挡在凸肩表面76上，如图4所示。
然后，如果司机部分放松用力，卡键60锁定套筒58，因此锁定它的形成压感器的前端。因此套筒58阻止活塞22从前向后返回，而与柱塞46的位置无关。这个位置可以保持活塞22上的最大制动力。
当司机大大放松用力时，杆38的返回运动起动柱塞46，柱塞46的横销71从前向后推压卡键60的垂直分支82，造成卡键60解锁。另外，柱塞46的返回造成三通阀50开放。后室16中建立负压使活塞22移动，并由此导致卡键60返回其息止位置，因为它的水平分支84被引导在活塞22的前壁68与后壁66之间。
可以理解的是，对伺服马达10的运行，凸肩面76相对套筒58的轴向位置是确定的。这实际上是可以把套筒58锁定在一个确定的轴向位置的凸肩表面76的轴向位置，该确定的轴向位置可使形成压感器的前段贴靠在反作用盘32上，因而保持一个最大的制动力。
因此，无论司机在猛烈制动后举止如何，本发明都可以利用紧急制动情况下的最大制动力。
权利要求
1.机动车辆用的辅助制动气动伺服马达，所述类型的伺服马达包括一个刚性外壳(12)，一个横向隔板(14)可以在所述外壳中移动，并以密封的方式形成一个前室(16)和一个后室(18)，所述前室(16)承受发动机负压的第一压力(P1)，所述后室(18)承受在发动机负压和大气压力(Pa)之间变化的第二压力(P2)；所述类型的伺服马达包括一个与所述活动隔板(14)连成一体的活塞(22)和一个控制杆(38)，所述控制杆(38)根据一个向前施加的轴向输入力选择性地在所述活塞(22)中移动，向前施加的轴向输入力与一个回位弹簧(40)施加在所述控制杆(38)上的回位力相反；在所述类型的伺服马达中，所述控制杆(38)可以沿一个中间动作位置或一个以确定的高速施加输入力时得到的终端动作位置移动；所述类型的伺服马达包括一个位于所述活塞(22)中控制杆(38)前面的一个柱塞(46)和一个三通阀(50)，所述三通阀(50)包括至少一个柱塞(46)的环形后座(48)，并且所述三通阀能够改变所述后室(18)中的第二压力(P2)，特别是，当所述控制杆(38)处于息止位置时能够使所述前室(16)和所述后室(18)连通，或者在所述控制杆(38)动作时使所述后室(18)逐渐与大气压(Pa)连通；在所述控制杆(38)动作的终端位置中，一个滑动安装在所述柱塞(46)前端的压感器(52)被所述的与一反作用盘(32)接触的柱塞(46)推压，所述反作用盘(32)与所述活塞(22)的后表面连接，以便把所述活塞(22)的反作用力传给所述柱塞(46)和所述控制杆(38)；并且所述类型的伺服马达包括一个单向离合装置(56)和一个基本为环形的卡键(60)，所述离合装置(56)包括一个在所述柱塞(46)上滑动的共轴套筒(58)，所述环形卡键(60)有间隙地围绕套筒(58)，并且当以一定的速度施加输入力时，其能够被所述控制活塞(22)带动，绕一个基本为横向的轴摆动，以便其与所述套筒(58)的表面配合，并且把套筒锁定在一个轴向前端位置，所述卡键在这个位置锁定所述压感器(52)，而不依赖于所述柱塞(46)和所述控制杆(38)，所述伺服马达的特征在于，所述压感器(52)与所述套筒(58)轴向连接；并且所述伺服马达设有轴向标定所述套筒(58)的锁定位置的装置。
2.如权利要求1所述的气动伺服马达(10)，其特征在于，所述压感器(52)与所述套筒(58)用同一材料制成一个单一的零件。
3.如权利要求2所述的气动伺服马达(10)，其特征在于，所述套筒(58)包括一个形成压感器的前自由端段(52)，所述前自由端段滑动安装在所述活塞(22)的一个互补的前孔腔(54)中。
4.如权利要求3所述的气动伺服马达(10)，其特征在于，所述套筒(58)包括一个直径大于所述套筒(58)的前自由端段(52)的柱形的中间段(53)，所述中间段滑动安装在所述活塞(22)的互补的后孔腔(55)中。
5.如权利要求5所述的气动伺服马达(10)，其特征在于，所述弹性装置安装在一个界定出所述前孔腔(54)和所述后孔腔(55)的活塞的径向凸肩(65)与一个界定出所述前端段(52)和所述中间段(53)的套筒的前凸肩(63)之间，以便使所述套筒(58)轴向向后贴靠所述柱塞(46)。
6.如权利要求5所述的气动伺服马达(10)，其特征在于，所述弹性回位装置包括一个套穿在所述套筒(58)的前端柱形段(52)上的螺旋压缩弹簧(57)。
7.如上述权利要求之一所述的气动伺服马达(10)，其特征在于，所述柱塞(46)滑动安装在所述套筒(58)的一个孔眼(69)中，所述柱塞(46)可以在所述控制杆(38)动作的终端位置中轴向贴靠所述孔眼(69)底部的前表面(77)。
8.如权利要求4至7之一所述的气动伺服马达(10)，其特征在于，所述套筒(58)包括至少一个轴向向后的横向锁定面(76)，用于形成所述卡键(60)的一个向所述套筒(58)径向延伸的定位销(78)的阻挡，从而轴向确定所述套筒(58)的终端锁定位置。
9.如权利要求8所述的气动伺服马达(10)，其特征在于，所述套筒(58)为一个直径基本不变的柱形，并且所述套筒包括一个基本为锥形型面的径向凹槽(80)，所述凹槽(80)的一个凸肩前横向面(76)形成所述横向锁定面。
10.如权利要求9所述的气动伺服马达(10)，其特征在于，所述卡键(60)的一个轴向平面的截面形状为一个“T”形，所述卡键的基本为径向的垂直分支(82)由所述套筒(58)穿过，并且所述卡键的水平分支(84)在其前端凸起处包括所述定位销(78)，所述定位销的形状为一个与所述套筒(58)的凹槽(80)的锥形型面互补的凹锥形扇角段，而且所述水平分支(84)在其两端为柱形弧(91、92)，以便无轴向间隙地位于一个凹槽(62)的两个壁(66、68)之间，所述凹槽(62)沿与其轴(A)垂直的方向跨过所述活塞(22)，使得所述卡键(60)只能在所述凹槽(62)中摆动，另外所述卡键(60)弹性地贴靠所述凹槽(62)的后壁(66)。
全文摘要
本发明涉及一种机动车辆用的辅助制动气动伺服马达，这种伺服马达包括一个单向离合装置(56)，单向离合装置(56)包括一个在一个柱塞(46)上滑动的共轴套筒(58)和一个基本为环形的卡键(60)，卡键(60)带有径向间隙地包围套筒(58)，并且当一个输入力以一定速度施加在一个与柱塞(46)连接的控制杆(38)上时，卡键(60)能够被一个活塞(22)带着摆动并将套筒(58)锁定在一个轴向位置，在这个位置，卡键(60)锁定与活塞(22)推压的压感器(52)，而与控制杆(38)无关，该伺服马达的特征在于，压感器(52)与套筒(58)轴向联成一体，并且设有轴向标定套筒(58)的锁定位置的装置。
文档编号B60T8/32GK1436134SQ01810891
公开日2003年8月13日 申请日期2001年4月19日 优先权日2000年4月21日
发明者琼·西蒙·巴卡迪特 申请人:博施制动系统公司