汽车液压制动系统 本发明涉及汽车制动系统，更具体地说，是指那些具有机械式制动压力增强装置的汽车制动系统，该机械式制动压力增强装置沿管路设置在系统主液压缸和制动卡钳之间或包容在主液压缸内。
众所周知，在现有技术领域中汽车制动系统采用多级液压增强器。这样的压力增强器，或者增压器，采用一种同心活塞系统使车轮制动液压缸中的压力逐渐增强，同心活塞系统上设有一个制动踏板，它可与真空车辆制动系统相比。Jansson的美国专利3101282和3010238，及Cooney的美国专利3425222，4976190和5048397披露了现有技术中这样的增压器。这些参考文献公开了一种配套装置，安装在制动流体管路上主液压缸或主液压缸壳体内和车辆的车轮卡钳之间。一个液压缸腔室内有两个同心活塞，这两个同心活塞可滑动地配置在上述液压缸内，并由一个压缩弹簧将其向上述缸的一个液体入口处推动。一个弹簧承载阀安装在内活塞里，它通过与液压缸内的接合件相配合而处于打开状态。
使用者向制动踏板上施压使流体从主液压缸流入到增压器中，流体开始通过增压器直接流入到卡钳内，使制动块与转动盘或回转体相接触，或者，如果是鼓式制动器，则与鼓相接。一旦制动块接合上，继续运动的阻力就增大了。通过该系统和在增压器的入口处的液压，液压大到足以使活塞克服弹簧弹力而运动，从而关闭上述阀，阻止流体继续流过增压器。增压器活塞入口侧和出口侧的比率应使得传递给卡钳的液压比主液压缸施加在增压器上的压力要大，以提供所需要的增强或扩大效应。
本发明是一种车辆液压制动系统，它提供了一个公式来将系统中的各种参量控制在规定的限度内，以调节所需的制动踏板行程，从而得到预定的制动压力，由此改善了上述的现有技术。
根据本发明，一个制动踏板安装在车辆的支承构件上，可绕轴沿弧线转动行程(Tp)，它有一自由端，该自由端离转轴地距离为踏板距离dp，使用者的脚可使之沿轴的弧线产生位移。一个连杆与脚踏板相连，连接处距转轴的距离为比踏板距离dp小的位移距离dl，因而就在自由端和连杆之间产生了位移比dp/dl。
该系统至少包括一个带可移动制动块的液压制动卡钳，可移动的制动块用于与相邻的车辆的转动摩擦元件相接，并将制动力加在其上。卡钳有一个活塞缸筒，与制动块相邻，一个活塞位于其内并可在其内滑动，并在活塞和缸筒间形成轴向的腔室，液压流体可进入到轴向腔室内，使制动块移动并制动。卡钳腔室有所需的已知容积Vc，可使活塞移动一预定量以达到预定的制动力。
该系统还包括一个主液压缸，安装在车辆的支承构件上邻近踏板处，它包括带有活塞缸筒的腔室，活塞缸筒的一端有与液压流体源相通的流体入口，另一端有流体出口。在主液压缸筒内安装有可滑动的活塞，与连杆的另一端相连，活塞端面为给定的面积Am。随着制动踏板的移动，该活塞可使液压流体通过出口从主液压缸内流出。
一个制动压力增压器装置包括一个液压缸，其流体入口与主液压缸的出口相通，以接纳从主液压缸流出要流入增压器中的流体，其流体出口与制动卡钳腔室相通，将从增压器流出的一定压力的流体传输到该腔室内。增压器的第一活塞安装在缸内并可滑动，第二活塞套在第一活塞内。流动通道轴向延伸穿过活塞，使缸的入口和出口之间流体贯通。流动通道上有与缸内相邻的一个阀门元件相通的阀座，作用在阀门元件和第二活塞件之间的一个阀门弹簧，将阀门元件压到与阀座密封配合。一个活塞弹簧作用在液压缸和第二活塞之间，与阀门弹簧相反，使阀门元件与一个相邻的接合件接合，从而克服阀门弹簧的弹力，使阀门元件与阀座脱开。随着制动踏板的移动，开始打开流动通道，从液压缸流出的一预定量流体通过增压器流入到卡钳的腔室内，从而使得制动块产生相应地移动，与转动的摩擦件接合，于是就在增压器的入口处产生增大的液压，足够克服活塞弹簧的作用，使第二活塞和阀门元件移动，与接合件脱离，关闭流动通道，防止液压流体再通过流动通道，并限定了一个液压流体所需的附加容量Vl，由增压器流入到卡钳腔室，以获得预定的制动力。第二活塞的前后端面积为Af，Ar，当流动通道关闭后，确定了输出-输入增压比Af/Ar，获得预定的制动力所需的制动踏板的踏板行程(Tp)由下面的公式来确定：
Tp＝〖(Vc-Vl)Af/Ar+Vl〗dp/(dlAm)
根据上式设计的液压制动系统所产生的踏板行程，在为传统的真空辅助液压制动系统所确定的可允许的工业标准内。
参看下面的详细说明并结合附图，就可以更好更容易地理解本发明的其他优点了。这里，
图1是依据本发明设计的汽车液压制动系统的局部剖视示意图，此时制动卡钳处于非制动的状态；
图2是一个制动卡钳的放大的局部剖视图，示意了移动制动块与回转体相接合的状态；和
图3是类似图2的视图，但示意的是进一步将制动块压到回转体上，处于完全制动位置，而提供一个预定的制动力。
参照图1，制动系统以序号10来标示，它包括铰接在一个车辆支承构件16的转轴14上的一个制动踏板12。制动踏板12从转轴14一直延伸到装配有一个脚踏板的自由端18，自由端18与转轴14相间一定的踏板距离dp，可绕转轴14的弧线从图1所述的非制动位置沿路径A到制动位置。制动踏板12和支承构件16之间的回动弹簧20处于拉伸状态，将制动踏板12向非制动位置推动，使其与构件16的一个固定制动件21相接。
一个推杆22的最佳方式是一个连杆，其一端铰接在脚踏板12的23处，该位置距转轴14的距离为位移距离dl，比距自由端18的距离近，在自由端18和连杆22之间按已知方式形成了位移比dp/dl，使连杆22相对于自由端18的移动在机械结构上具有优势。
一个主液压缸装置26安装在车辆的支承构件16上靠近制动杆12处，它包括液压流体F的油箱28，油箱28安装在上部，与主液压缸装置26中的一个液压缸32一端的入口30相通。液压流体出口34设置在液压缸32的另一端。一个活塞36安装在液压缸32内并可滑动，其端面为给定的接触面积Am，当活塞36沿着液压缸32向出口34滑动时，将液压流体F推出液压缸30。
推杆22的另一端在37处与活塞36相连，这样，当操作者对制动踏板12加压时，就使得活塞36在液压缸32内向出口34移动，使液压流体从出口34流出液压缸32。回动弹簧38安装在液压缸32内，弹力作用在活塞36上，朝图1所示的非制动方向对活塞36加压。
主液压缸装置26的出口34通过制动管路42与至少一个、最好是多个液压制动的制动卡钳40相通。图1示意了有四个这样的卡钳40，为简化起见，仅详细显示了其中一个，可以理解，其余的卡钳40(图中用方块表示)与下面要说明的卡钳的结构和作用方式相同或相似。
卡钳40可以是任何熟知的型式，如鼓式或圆盘式制动系统，每个卡钳40包括一个支承一对制动块元件46的铸造体44，这一对制动块可以分别向彼此相对和相反方向移动，与鼓或回转体一类的一个相邻转动摩擦件48接合和脱开，以控制制动。本领域的技术人员容易理解，本发明对鼓式制动器，自动制动系统(ABS)，或类似装置的作用效果相同。
每个卡钳体44都包括一个活塞缸筒50，活塞缸筒50有一个与制动块元件46相邻的开口端52，还有一个与开口端52相距一定距离的封闭端54。活塞56安装在活塞缸筒50内，并可滑动，其前端面58与制动元件46相邻，后端面60与缸筒50的封闭端54相邻，后端面和封闭端之间形成了轴向腔室或间隙62。腔室62有一个与制动管路42相连的液压流体入口63，以便接纳一定压力的液压流体进入到腔室62中，从而使得活塞56从图1所示的非制动位置，即制动块46与转动元件48不接触，移动到图3所示的制动位置，即制动块46在活塞56驱动下与转动元件48接合，并且活塞56进一步在转动元件48上加压，以使卡钳40得到一预定的制动力(如1000磅)。
卡钳40有一特定的腔室容积Vc，用来产生所需要的预定的制动力。换句话说，必须将一定量体积Vc的液压流体F注入到卡钳40的腔室62内，从而使活塞56移动，并进一步使得制动块元件46从图1所示的非制动位置到图3所示的完全制动位置，从而获得所需的制动力。
液压制动增压器装置64沿管路设置在主液压缸装置26和制动卡钳40之间，或安装在主液压缸内与之形成一个整体。增压器64最好是如前述美国专利4976190和5048397所公开的那种类型，这两篇文献在此引作参考。由于这些专利详细地作了介绍，下面只对增压器64作简要说明。
增压器64包括液压缸66，其入口端的一个流体入口68与制动管路42a的一部分相连。该部分制动管路42a处在主液压缸26的出口34和增压器64的入口68之间，接纳从主液压缸26流出进入到增压器64的液压缸66中的液压流体。增压器64还包括液压缸66的另一出口端处的出口70，通过第二部分制动管路42b与各卡钳腔室62相通，该部分制动管路42b将一定压力下的液压流体送入到各个卡钳40的腔室62内。
如所引用的专利详细介绍的那样，增压器62包括安装在液压缸66内可滑动的第一外活塞72，以及也安装在缸内可滑动的第二内活塞74，它套在第一活塞72内。流动通道76沿轴向通过活塞74和76，使得液压缸66的入口68和出口70之间流体相互贯通。一个阀门元件78安装在流动通道76内第二活塞74的腔80内，与流动通道76中的阀座82相邻。阀门弹簧84安装在腔80内，在阀门元件78和第二活塞74的弹簧座86之间处于压缩状态，使一定的力作用在阀门元件78上，使其与阀座82密封配合，这样，当配合好后，就可防止液压流体流过通道76。
一个接合件，销88的最佳形式，从液压缸66的入口沿轴向伸入到流动通道76中，销88的自由端与阀门元件78的一侧相邻，与阀门弹簧84相对。一个活塞弹簧90安装在液压缸66内，处于第二活塞74和液压缸66的出口端之间，将第二活塞74和阀门元件78作为一个整体压向液压缸66的入口端，其反作用力超过阀门弹簧84产生的力，将阀门元件78压到接合件88上，并且与阀座82脱开，开始打通流动通道76。流动通道67的打开，可使一预定量液压流体F流过增压器64，当使用者沿着箭头A所示的方向压脚踏板12的自由端18时(图1)，使主液压缸26中的活塞32移动，推动液压流体F流出主液压缸26，经过增压器64进入到卡钳40的腔室62内，使得卡钳活塞56和制动块46从图1所示的初始的非制动位置进入到图2所示的与转动件48开始结合的状态。
一旦与转动件48接触后，还需要提供额外体积的流体Vl，(如图3放大图所示)流入到卡钳40内，使得制动块元件46以更大的强度加在转动件48上，以获得一预定的制动力(比较图2和图3可以看出)。进一步将制动块元件46压在转动元件48上，使系统中和增压器64的入口68处液压流体的压力增大，该力也会反过来对活塞72和74的入口侧施加一个力，这个力超过活塞弹簧90的反作用力，使第二活塞74和阀门元件78作为一个整体移动，与接合件88不再接触。于是，阀门弹簧84推动阀门元件78与阀座82密封配合，关闭流动通道76，防止液压流体进一步流过流动通道76。这样，当阀门元件82关闭流动通道76时，卡钳40处于接触状态(图2所示位置)，就需要一定量额外的流体IV，来获得一定的制动力(图3所示位置)。
如所引用的专利详细介绍的那样，与在入口68处进入到增压器中的液压流体的较低压力相比，增压器64的目的是可控地或平稳地增加或增大增压器64出口70处的管道压力。增压器64的内层第二活塞74在入口处有前端面积为Af的前端面94，在出口处有后端面积为Ar的后端面98，两者形成了一个输出-输入压力增强比Af/Ar，增压器64就是借此能够使压力增大。这样，增压器64产生的出口压力比来自主液压缸26的增压器64的输入压力大。
业已发现，为了在卡钳40产生一预定的制动力，踏板12的自由端18沿箭头A所必须的位移量或踏板行程Tp可以按照下式来确定：Tp＝〖(Vc-Vl)Af/Ar+Vl〗dP/(dIAm)，而且，当Af/Ar的范围在1.5到3.0之间，Am的范围在0.196和7.096之间时效果更佳。按照上述公式设计的液压制动系统所产生的踏板行程Tp，落在为传统的不采用机械液压制动增压器的液压制动系统所建立的许可的工业标准内。
这里公开的实施例是本发明的最佳实施形式的典型代表，它是用来说明、而不是用来限制本发明的。本发明限制在其权利要求范围内。