Пневматический сервопривод

 

Использование: в пневмотическом сервоприводе усилителя тормозной системы автомобиля. Сущность: сервопривод содержит кожух 10, внутри которого находится поршень (22, 14, 102), образующий заднюю трубчатую часть 22, несущую юбку 14, который с помощью разворачивающейся мембраны 12 отделяет переднюю камеру 16 сервопривода, постоянно связанную с источником разрежения, - и заднюю камеру 18 сервопривода, слелективно связанную либо с передней камерой 16, либо с атмосферой через воздушный клапан (136, 138, 140), приводимый в действие штоком управления 34, нажимающий посредством плунжера 32 на одну из граней реакционного диска 58, жестко связанного с толкающим штоком 56, причем воздушный клапан (136, 138, 140) содержит запорный элемент 138, усиленный вставкой 118 и взаимодействующий активной частью с первым седлом клапана 136, сформированным на плунжере 32, ъна поршне, причем запорный элемент 138 сформирован гибкой трубчатой мембраной 114, активная часть этого элемента расположена между двумя концами (112, 116) гибкой трубчатой мембраны 114, а упорный орган 152 определяет одновременно исходное положение поршня (22, 14, 102) и исходное положение плунжера 32. В соответствии с предлагаемым изобретением поршень (22, 14, 102) сервопривода дополнительно содержит промежуточную перегородку поршня 102, отделяющую вместе с юбкой поршня 14 кольцевой объем 123. . В соответствии с предлагаемым изобретением первое седло клапана 126, второе седло клапана 140 и заслонка клапана 138 располагаются в упомянутом выше кольцевом объеме 123, причем второе седло клапана 140 сформировано на юбке поршня сервопривода. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к пневматическим сервоприводам, в частности к тому типу пневматических сервоприводов, который используется для обеспечения необходимого усиления в тормозных системах автомобилей.

Один из возможных способов практической реализации предлагаемого изобретения рассмотрен в качестве примера, ни в коем случае не являющегося ограничительным.

На фиг. 1 показан в продольном разрезе вид сбоку на центральную часть пневматического сервопривода известного типа, используемого в качестве усилителя в тормозных системах автомобилей; на фиг. 2 показан в частичном продольном разрезе вид сбоку на центральную часть пневматического сервопривода усилителя автомобильной тормозной системы, выполненного в соответствии с предлагаемым изобретением.

На фиг. 1 представлен вид центральной части пневматического сервопривода известного типа, применяемого для обеспечения необходимого усиления в тормозной системе автомобиля. Установка пневматического сервопривода такой конструкции предусматривается обычно между тормозной педалью автомобиля и главным тормозным цилиндром, управляющим гидравлической системой привода тормозов этого автомобиля. В сложившейся практике принято называть передней частью пневматического сервопривода сторону, обращенную к главному тормозному цилиндру. При этом соответственно задней называют ту часть пневматического сервопривода, которая обращена в сторону тормозной педали автомобиля.

Пневматический сервопривод известного типа, представленный на фиг. 1, содержит наружный кожух 10, представляющий собой тело вращения и симметричный относительно оси Х-Х'. На фиг. 1 показана только центральная задняя часть этого кожуха.

Гибкая разворачивающаяся мембрана 12 из эластомера, усиленная в своей центральной части опорным металлическим диском 14, называемым еще опорной юбкой, определяет внутри пространства, ограниченного кожухом 10, переднюю камеру 16 и заднюю камеру 18. Наружная периферийная кромка мембраны 12 (на фиг. 1 эта кромка не показана) прикреплена к наружному кожуху 10, причем по всему периметру этой кромки обеспечивается герметичность соединения. Внутренняя периферийная кромка этой же мембраны заканчивается утолщением, входящим герметичным образом в кольцевую канавку, сформированную на внешней периферийной поверхности полого поршня усилителя 20, расположенного вдоль оси Х-Х' пневматического сервопривода. Этот полый поршень 20 продолжается в сторону задней части сервопривода в форме трубчатой части или хвостовика 22, который с герметичным уплотнением проходит сквозь стенку кожуха 10. Герметичность этого перехода обеспечивается армированной кольцевой уплотнительной прокладкой 24, которая закрепляется с помощью стопорного кольца 26 в центральной трубчатой части кожуха 10, продолжающней заднюю стенку этого кожуха.

Пружина сжатия 28, вставленная между поршнем 20 и передней стенкой (не показанной на фиг. 1) наружного кожуха 10, в нормальном исходном состоянии удерживает поршень 20 и юбку 14 в заднем нерабочем или исходном положении (фиг. 1). В этом положении задняя камера 18 имеет свой минимально возможный объем, а передняя камера 16 - свой максимально возможный при нормальной работе пневматического сервопривода объем.

В своей центральной части, располагающейся между хвостовиком или задней трубчатой частью 22 и передней частью, в которой закреплена мембрана 12 и опорная юбка 14, упомянутый выше поршень 20 имеет цилиндрическую расточку 30, в которой скользит входящий в нее плунжер 32, также представляющий собой тело вращения и симметричный относительно той же оси Х-Х'. Передний конец управляющего штока 34 пневматического сервопривода также располагается вдоль оси Х-Х' и при помощи шарового шарнира закреплен в плунжере 32. Не показанный на фиг. 1 задний конец этого управляющего штока 34, который выступает наружу из трубчатой части или хвостовика 22 поршня 20, непосредственно приводится в движение системой рычагов, связанной с тормозной педалью автомобиля (эта система рычагов, а также сама тормозная педаль на фиг. 1 не показаны).

Ограниченное кольцевое пространство 36 между управляющим штоком 34 и трубчатой частью поршня 20 сообщается с атмосферой в задней части пневматического сервопривода, например, через воздушный фильтр. Спереди это же самое кольцевое пространство может сообщаться с задней камерой 18 через радиальный канал 38, сформированный в центральной части поршня, в том случае, когда средства усиления, управляемые плунжером 32, приведены в действие нажатием на тормозную педаль, например.

В соответствии с обычно используемой конструкцией пневматического сервопривода эти средства усиления включают трехканальный клапан, содержащий кольцевой запорный элемент клапана (ЗЭ) 40, смонтированную в трубчатой части поршня, и два кольцевых клапанных седла 20а и 32а, сформированных соответственно на центральной части поршня 20 и на плунжере 32.

ЗЭ 40 представляет собой передний и имеющий меньший диаметр конец гибкой муфты из эластомера, причем задняя часть этой гибкой муфты завершается утолщением на конце, герметично вставленным внутрь трубчатой части 22 поршня 20. Это утолщение гибкой муфты удерживается на предназначенном для него месте металлической чашкой 42, в которую упирается пружина сжатия 44, стремящаяся своим усилием сместить клапанную заслонку 40 вперед.

Кольцевое седло клапана 32а сформировано на заднем торце плунжера 32. Подобным же образом кольцевое седло клапана 20а сформировано на заднем торце центральной части поршня 20, вокруг клапанного седла 32а. В зависимости от положения плунжера 32 внутри поршня 20 такое устройство клапана позволяет заслонке 40 постоянно быть прижатой, обеспечивая при этом герметичность взаимного контакта, к по меньшей мере одному из клапанных седел 32а и 20а под действием пружины 44.

Второй канал 36 сформирован в центральной части поршня 20 приблизительно параллельно его продольной оси Х-Х' для того, чтобы обеспечить сообщение между передней камерой 16 пневматического сервопривода и кольцевой камерой 48, сформированной вокруг ЗЭ 40 внутри трубчатой части 22 поршня 20. В том случае, когда плунжер 32 занимает свое заднее исходное положение (это положение показано на фиг. 1), в котором ЗЭ 40 герметично прилегает к седлу 32а плунжера 32 и не соприкасается с седлом 20а поршня 20, передняя 16 и задняя 18 камеры пневматического сервопривода сообщаются между собой через канал 46, кольцевую камеру 48 и канал 38.

Также в полном соответствии с классической схемой пневматического сервопривода по меньшей мере один упорный орган 50, смонтированный на центральной части поршня 20, ограничивает осевой ход плунжера 32. Этот плунжер 32 в исходном состоянии удерживается в заднем нерабочем положении. При этом кольцевой выступ 33 плунжера прижимается к упомянутому выше упорному органу 50, называемому еще стопорным ключом, с помощью пружины сжатия 52, вставленной между чашкой 42 и шайбой 54, которая в свою очередь опирается на выступ, сформированный на теле штока управления 34.

В своей центральной части поршень 20 содержит передний кольцевой торец 20б, в центре которого имеется открытая цилиндрическая расточка 30. Этот передний кольцевой торец 20б поршня 20 воздействует на задний торец 56а толкающего штока 56 через прокладку 58 из деформируемого материала, например, эластомера. Говоря более точно, толкающий шток 56 и амортизирующая прокладка 58 располагаются на оси Х-Х' пневматического сервопривода или на продолжении управляющего штока 34 и плунжера 32. Задняя поверхность 56а толкающего штока 56 выполнена в виде пластины в форме диска 56б образующего задний конец штока 56. Пластина 56б, а также амортизирующий диск 58, закрыты кожухом 60, центрированным по оси Х-Х' пневматического сервопривода и взаимодействующего с кольцевой канавкой, сформированной на центральной части поршня 20, вокруг переднего кольцевого торца этого поршня.

Функционирование этого пневматического сервопривода известной конструкции происходит обычным образом и может быть кратко описано в следующих словах.

При установке пневматического сервопривода подобного типа на автомобиль передняя камера 16 сервопривода пи помощи трубопровда стациоарно подключается к источнику разрежения и сообщается с источником постоянно в процессе эксплуатации данного автомобиля.

Упорный орган 50 устанавливается без зазора в центральной части поршня 20. Холостой ход этого сервопривода определяется разницей двух размеров: размера между передней юстировочной гранью упорного органа 50 (куда будет упираться выступ 33 плунжера 32) и кольцевым седлом клапана 20а поршня 20 и размера между выступом 33 и кольцевым седлом клапана 32а плунжера 32.

При использовании тормозов в первый момент нажатие тормозной педали водителем автомобиля имеет непосредственным следствием уравновешивание усилия предварительного напряжения пружины 52, несколько уменьшаемое усилием предварительного напряжения пружины 44. В процессе происходящего при этом небольшого перемещения управляющего штока 34 и плунжера 32 ЗЭ 40 под действием пружины 44 следует за седлом клапана 32а плунжера 32 вплоть до того момента, когда эта клапанная заслонка войдет в контакт с седлом клапана 20а поршня 20. После установления этого контакта по всему периметру седла передняя 16 и задняя 18 камеры пневматического сервопривода оказываются изолированными друг от друга. Ход управляющего штока 34 и плунжера 32, соответствующий этой первой фазе действия пневматического сервопривода, представляет собой холостой ход этого сервопривода, как это объяснено выше. Таким образом, величина этого холостого хода может в определенных пределах изменяться в зависимости от размерных производственных допусков, принятых при изготовлении поршня и плунжера данного пневматического сервопривода.

В следующей фазе приведения в действие тормозов автомобиля (при дальнейшем нажатии на тормозную педаль) плунжер 32 смещается вперед на расстояние, достаточное для того, чтобы ЗЭ 40 обеспечила герметичность своего контакта с седлом 20а поршня 20 и начала отходить (удаляться) от седла 32а плунжера 32. В этих условиях задняя камера 18 пневматического сервопривода остается изолированной от передней камеры 16 и получает сообщение с атмосферой.

Задняя камера 16, которая до этого сообщалась с передней камерой 16 и находилась вследствие этого под пониженным давлением, теперь начинает всасывать воздух под атмосферным давлением через канал клапана с весьма малой пропускной способностью, пролегающий между ЗЭ 40 и седлом клапана 32а плунжера. Вследствие малого сечения этого воздушного канала создается значительное сопротивление прохождению воздуха по этому каналу. Кроме того, воздух, который поступает, например, из зоны, изображенной в верхней половине фиг. 1, для проникновения в канал 38 должен предварительно обогнуть управляющий шток 34 и плунжер 32, чтобы дойти до начала радиального канала 38, откуда и возникает турбулентный и издающий заметный акустический шум поток воздуха, дополняемый, кроме того, характерным свистящим звуком, возникающим вследствие преодоления потоком воздуха достаточно узкой щели между ЗЭ 40 и седлом клапана 32а.

Аналогичные физические явления происходят и при растормаживании автомобиля в процессе отпускания водителем тормозной педали. При этом воздух, находящийся под относительно более высоким давлением в задней камере 18 пневматического сервопривода, естественным образом стремится пройти в переднюю камеру 16 сервопривода, где исходное давление существенно ниже давления в задней камере, через радиальный канал 38, камеру 48 вокруг плунжера 32, уже упоминавшуюся выше щель между клапанной заслонкой 40 и седлом клапана поршня 20а и, наконец, осевой канал 46. Именно вследствие своей схожести с явлениями и процессами, происходящими при осуществлении торможения, явления и процессы, происходящие при растормаживании, не будут здесь описаны в подробностях.

Таким образом, становится понятным, что было бы весьма желательным реализовать такой пневматический сервопривод, который обладал бы уменьшенной величиной холостого хода и где, в то же время, обеспечивалось бы возможно большее сечение канала для прохождения потока воздуха в процессе работы сервопривода, причем чтобы этот поток воздуха был как можнo менее турбулентным.

Эта цель может быть достигнута благодаря особенностям предлагаемого изобретения (пример фиг. 2), где элементы, аналогичные изображенным на фиг. 1, имеют те же цифровые обозначения.

Из чертежа (фиг. 2) видно, что конструкция поршня и плунжера подверглась глубокой модификации по сравнению с их конструкцией в известном пневматическом сервоприводе (фиг. 1). Это сделано для достижения сформулированной выше цели. В предлагаемой конструкции пневматического сервопривода поршень является составным. Он содержит заднюю трубчатую часть 22 и переднюю часть, представляющую собой тело вращения, симметричнное относительно оси Х-Х' пневматического сервопривода, и образующую промежуточную перегородку поршня 102, обычно имеющую форму усеченного конуса. На переднем конце, имеющем больший диаметр, этой перегородки 102 закреплена, например, плотно насажена, юбка 14, на наружной периферийной кромке которой закреплена разворачивающаяся мембрана 12. Эта мембрана может быть закреплена, например, посредством использования отверстий 104, выполняемых у края упомянутой выше юбки для дополнения зацепления материала мембраны 12. Внутренняя периферийная кромка юбки 14 изогнута в направлении оси Х-Х' таким образом, чтобы сформировать выступ 106, взаимодействующий с выступом 108, сформированным на корпусе муфты 110. Эта же муфта образует переднюю кольцевую грань 20б, предназначенную для взаимодействия с амортизирующим диском 58 в порядке, уже описанном выше в связи с объяснениями конструкции известного пневматического привода, представленного на фиг. 1.

Между юбкой 14 и передним концом большего диаметра перегородки 102 удерживается герметичным образом валик 112, образующий передний край гибкой трубчатой мембраны 114, задний конец которой образует валик 116, удерживаемый герметичным образом на поршне 20, в зоне соединения его задней трубчатой части 22 с промежуточной перегородкой 102. Удержание валика 116 на предназначенном для него месте может осуществляться, например, с помощью цилиндрической металлической чашки 117.

Промежуточная часть гибкой трубчатой мембраны 114 получает на своей задней кромке кольцевую вставку 118, придающую этой кромке необходимую жесткость в плоскости, перпендикулярной оси Х-Х' пневматического сервопривода. Мембрана 114 и кольцевая вставка 118 содержат отверстия 120 и 122 соответственно, располагающиеся друг против друга.

Итак, из приведенного на фиг. 2 чертежа легко видеть, что часть мембраны 114, укрепленная кольцевой вставкой 118, может перемещаться в осевом направлении в некотором кольцевом объеме 123, располагающемся между задней кромкой юбки 14 и передней кромкой промежуточной перегородки 102 поршня, причем юбка 14 и промежуточная перегородка 102 жестко связана между собой, а эта промежуточная перегородка 102 сама представляет собой продолжение вперед задней трубчатой части поршня 22.

Плунжер 32, как показано на фиг. 2, состоит из задней части 124, скользящей в расточке 30 трубчатой части 22 поршня, и передней части 126, скользящей во внутренней полости муфты 110. Между задней 124 и передней 126 частями плунжера 32 располагается элемент расширения 128, проходящий сначала в радиальном направлении, удаляясь от оси пневматического сервопривода и формируя кольцевую часть 130, а затем продолжающийся в осевом направлении вперед внутри трубчатой части 22 поршня, образуя цилиндрическую часть 132, охватывающую муфту 110 и проникающую в кольцевой объем 123. Передний край цилиндрической части 132 сам имеет продолжение в радиальном направлении от оси сервопривода своей кольцевой частью 134, входящей в кольцевой объем 123 спереди относительно части мембраны 114, усиленной кольцевой вставкой 118, причем наружный диаметр этой кольцевой части 134 несколько превышает внутренний диаметр упрочняющей вставки 118. Кольцевая часть 134 содержит на своей наружной периферийной кромке утолщение 136, способное выполнять роль первого седла клапана, взаимодействующего с мембраной 114, усиленной кольцевой вставкой 118 и образующей со своей стороны клапанную заслонку 138.

Второе седло клапана 140 образовано утолщением на задней кромке юбки 14 по окружности с диаметром, несколько меньшим диаметра наружной части кольцевой вставки 118. Утолщение 140 преимущественным образом может быть выполнено на выпуклой части задней кромки юбки 14 таким образом, чтобы соответствующая вогнутая часть передней кромки юбки 14 образовывала ложемент для расположения пружины сжатия 28. В качестве варианта конструктивного решения данной части сервопривода можно предусмотреть, чтобы эта задняя кромка юбки 14 была плоской, и сформировать утолщение оп окружности, определенной выше, на передней поверхности мембраны 144, усиленной кольцевой вставкой 118.

Отверстия 142 выполнены в юбке 14 для того, чтобы обеспечить сообщение передней камеры сервопривода 16 с частью кольцевого объема 123, располагающейся перед клапанной заслонкой 138. Кроме того, отверстия 114 выполняются в промежуточной перегородке 102 для того, чтобы обеспечить сообщенние задней камеры 18 сервопривода с частью кольцевого объема 123, расположенной позади клапанной заслонки 138. Наконец, отверстия 146 выполняются в задней части 124 плунжера 32 для того, чтобы обеспечить сообщение кольцевого пространства 36 позади плунжера 32, где воздух находится под атмосферным давлением, с кольцевым объемом 123 через кольцевое пространство 148 между цилиндрической частью 132 плунжера 32 и трубчатой частью или хвостовиком поршня.

Клапанная заслонка 138 содержит, например посредством вставки 118, продолжения 150, равномерно распределенные вдоль окружности и направленные в осевом направлении назад, располагающиеся против отверстий 144 промежуточной перегородки 102 и входящие в эти отверстия.

Рассматриваемый пневматический сервопривод содержит в своей центральной части трубчатой формы, продолжающей в заднюю сторону заднюю стенку кожуха 10, упорный орган 152, выполненный в представленном на фиг. 2 примере практической реализации сервопривода в соответствии с предлагаемым изобретением в виде цилиндрической распорки 152, например, с усилием вставленной в эту центральную трубчатую часть так, чтобы обеспечивалось жесткое соединение двух этих деталей. Эта распорка 152 содержит выступ 154, образующий упор 154 для выступа 156, сформированного на поршне 20, когда этот поршень отводится в свое заднее исходное положение пружиной 28, воздействующей на юбку 14.

Плунжер 32 и шток управления 34 отводятся в их заднее исходное положение возвратной пружиной 158, упирающейся с одной стороны в заднюю поверхность той части юбки 14, которая образует выступ 106, а с другой стороны - в переднюю поверхность кольцевой части 130 элемента расширения 128 плунжера 32. В своем заднем исходном положении плунжер 32 упирается первым седлом клапана 136 в клапан 138, которая в свою очередь посредством продолжений или удлинителей 150 упирается в переднюю кольцевую поверхность муфты 152. С другой стороны, клапан 138 толкается вперед клапанной пружиной 160, упирающейся с одной стороны в заднюю поверхность мембраны 114, усиленную кольцевой вставкой 118 и образующую клапан 138, а с другой стороны - в переднюю поверхность утолщения или валика 116, зажатого в чашке 117.

Итак, из чертежа (фиг. 2) и данного выше комментария видно, что в соответствии с предлагаемым изобретением реализован пневматический сервопривод, содержащий подвижный составной поршень, состоящий из юбки 14, оборудованной разворачивающейся мембраной 12 и жестко связанной с промежуточной перегородкой 102, и продолжающийся в заднюю сторону своей трубчатой частью 22, причем этот подвижный поршень имеет возможность воздействовать на толкающий шток 56 через амортизирующий диск 58 посредством передней кольцевой поверхности 20б муфты 110, которая служит также направляющим элементом для плунжера 32.

Конструкция воздушного клапана образована клапанной заслонкой 138, сформированной из промежуточной части трубчатой мембраны, прикрепленной своими концами к составному поршню, причем эта клапанная заслонка взаимодействует с седлом клапана 136, образованным на плунжере, и седлом клапана 140, образованным на одной из частей составного поршня.

Кроме того, элементы воздушного клапана расположены спереди от переднего конца плунжера 32, точнее, спереди от части кожуха 10, простирающейся в направлении, перпендикулярном оси Х-Х' сервопривода. Отсюда вытекает то преимущество предлагаемой конструкции, что пневматический сервопривод в соответствии с данным изобретением может быть использован с кожухом обычного существующего сервопривода и не требует, следовательно, специального изготовления нового кожуха.

Порядок функционирования этого пневматического сервопривода, выполненного в соответствии с предлагаемым изобретением, легко выводится из тех объяснений, которые были даны здесь ранее.

Когда сервопривод находится в исходном состоянии (фиг. 2), передняя камера 16 сообщается с задней камерой 18 сервопривода через отверстие 142, проход клапана 140-138 в объеме 123 и отверстия 120, 122 и 144. Приведение в действие штока управления путем нажатия водителем на тормозную педаль заставляет смещаться вперед плунжер 32, преодолевая при этом сопротивление пружины 158. Клапан ЗЭ 138 остается прижатой к седлу клапана 136 плунжера 32 под действием пружины 160 до тех пор, пока она не войдет в контакт с седлом клапана 140 подвижной перегородки, закрывая таким образом проход клапана 140-138 и изолируя переднюю 16 и заднюю 18 камеры сервопривода друг от друга.

Как было видно из изложенного выше, эта фаза функционирования пневматического сервопривода соответствует его холостому ходу. Однако, благодаря предлагаемому изобретению этот холостой ход может быть отрегулирован по величине в любом желаемом диапазоне. В частности, он может быть сделан сколь угодно малым. Действительно, из приведенного выше описания и фиг. 2 видно, что в исходном положении сервопривода поршень 20 находится в заднем фиксированном положении, упираясь своим выступом 156 в выступ 154 на распорке 152. Поскольку плунжер 32 толкается назад пружиной 158, упирающейся в заднюю поверхность юбки 14, и упирается в заднем положении посредством седла клапана 136 в клапанную заслонку 138, толкаемую вперед пружиной 160, обладающей меньшей жетскостью, чем пружина 158, осевые удлинители 150 кольцевой вставки 118 сами побуждаются к движению назад до тех пор, пока их задние концы не упрутся в переднюю кольцевую поверхность распорки 152.

Таким образом видно, что распорка 152 определяет заднее положение поршня 20 через выступы 154 и 156, а также заднее положение седла клапана 140, образованного на поршне 20, причем одновременно эта распорка определяет заднее положение плунжера 32 через удлинители осевого направления 150 и клапанную заслонку 138 и заднее положение седла клапана 136, сформированного из плунжера 32. Таким образом, становится понятно, что холостой ход пневматического сервопривода определяется геометрическим размером между выступом 154 распорки 152 и передней кольцевой поверхностью этой же распорки. Итак, этот геометрический размер может быть определен достаточно точно с тем, чтобы в исходном состоянии кольцевое седло клапана 140, сформированное на поршне 20, находилось в плоскости, располагающейся немного впереди относительно плоскости, в которой располагается кольцевое седло клапана 136, сформированное на плунжере 32. Таким образом ход штока управления 34 и плунжера 32, необходимый для обеспечения разъединения передней 16 и задней 18 камер пневматического сервопривода, то есть для обеспечения закрытия прохода клапана 138 - 140, может быть уменьшен до величин порядка десятой доли миллиметра.

Из приведенной выше информации видно также, что благодаря особенностям предлагаемого изобретения выявляется еще одно его преимущество, состоящее в том, что этот холостой ход пневматического сервопривода определяется всего лишь одним геометрическим размером детали вместо разницы между несколькими размерами различных деталей, как это было отмечено для известных типов пневматического сервопривода. Разброс величины холостого хода пневматического сервопривода для различных его экземпляров, возникающий вследствие наличия производственных допусков в процессе его серийного производства, сводится, таким образом, к возможному минимуму, что несомненно является одним из преимуществ предлагаемого изобретения наряду с другими его преимуществами.

Из приведенной выше информации можно также видеть, что преимущественно благодаря предлагаемому изобретению относительное положение в исходнолм состоянии первого 136 и второго 140 седел клапана совершенным образом определяется единственным упорным органом, распоркой 152. Эта распорка, будучи жестко соединенной с частью кожуха 10 пневматического сервопривода, не нуждается в чрезвычайно точном определении своего положения в составе предлагаемого пневматического сервопривода.

Для того, чтобы не ограничивать полезный ход поршня 20, достаточно плотно вставить распорку 152 в сервопривод как можно в более заднее положение, не допуская однако того, чтобы в исходном положении поршень 20 своей юбкой 14 или своей промежуточной перегородкой 102 вошел в контакт с задней частью кожуха 10 сервопривода. Действительно, в этом случае распорка 152 уже больше не будет играть роль упорного органа одновременно для поршня 20 и для плунжера 32, то есть не будет играть роль органа регулировки величины холостого хода.

Во второй фазе функционирования пневматического сервопривода в соответствии с предлагаемым изобретением при продолжении воздействия через тормозную педаль на шток управления 34 и плунжер 32 цилиндрическая часть этого плунжера 132 продолжает входить в объем 123. В процессе этого движения клапана ЗЭ 138 упирается в седло клапана 140 поршня, тогда как седло клапана 136 плунжера удаляется (отходит) от клапана ЗЭ 138.

После этого воздух, находящийся под атмосферным давлением, получает возможность проходить в заднюю камеру сервопривода 18 через отверстия 146 в задней части плунжера 32, кольцевое пространство 148 между цилиндрической частью 132 плунжера 32 и трубчатой частью 22 поршня, проход клапана 136-138, отверстия 120 и 122, выполненные в мембране 114 и кольцевой вставке 118 и, наконец, через отверстия 144 в промежуточной перегородке 102.

Таким образом, легко видеть, что благодаря особенностям предлагаемого изобретения воздух попадает в заднюю камеру 18 сервопривода через проход клапана 136-138, который имеет диаметр, в несколько раз больший, чем в конструкции обычного известного пневматического сервопривода, описанного выше (фиг. 1). Фактически имеется возможность реализовать проход клапана 136-138 с диаметром, в пять раз превышающим диаметр прохода обычного клапана. Отсюда следует, в рассматриваемом примере, что сечение открывающегося для прохода воздуха свободного канала также увеличивается в пять раз, а это в свою очередь означает, что в такой же пропорции увеличивается и расход воздуха, поступающего в заднюю камеру сервопривода. Таким образом, обеспечивается возможность получения сервопривода, функционирования которого осуществляется практически бесшумно, поскольку увеличенное до такой степени сечение воздушного канала позволяет потоку воздуха циркулировать в пневматическом приводе предлагаемой конструкции без создания шумов всасывания и других свистящих звуков. Разумеется, упомянутая выше пропорция увеличения проходного сечения воздушного канала сервопривода в пять раз не является критической или ограничительной, а выбрана исключительно в качестве примера.

Любой другой коэффициент увеличения проходного сечения воздушного клапана по отношению к сечению проходного отверстия воздушного клапана пневматического сервопривода обычного типа может быть выбран в зависимости от того результата, который в данном случае было бы желательно получить.

Далее будет показано, что аналогичный эффект существенного снижения шумности функционирования пневматического сервопривода в соответствии с предлагаемым изобретением обеспечивается и при растормаживании, то есть при отпускании водителем тормозной педали автомобиля. Действительно, когда усилие, приложенное к штоку управления со стороны тормозной педали, начинает ослабевать, этот шток отходит назад и увлекает за собой в своем движении плунжер 32. В процессе этого движения седло клапана 136 плунжера 32 снова входит в контакт с клапаном ЗЭ 138, причем седло клапана 140 остается в контакте с клапаном 138.

Продолжение движения плунжера 32 назад приводит к тому, что седло клапана 136 плунжера, воздействуя на заслонку клапана 138, заставляет ее отходить и удаляться от седла клапана 140. При этом воздух, содержащийся в задней камере 18 сервопривода, начинает всасываться в переднюю камеру сервопривода 16 через отверстия 144 в промежуточной перегородке 102, отверстия 122 и 120 в мембране 114 и кольцевой вставке 118, проходное отверстие клапана 138-140 и, наконец, через отверстия 142 в юбке 14.

Видно, таким образом, что содержащийся в задней камере сервопривода воздух выходит из этой камеры через проходное отверстие клапана 138-140, имеющее диаметр, существенно превышающий диаметр проходного отверстия обычного воздушного клапана. Вследствие этого существенно возрастает и сечение воздушного канала, что позволяет обеспечить значительно больший расход воздуха через этот канал, а конечным результатом предлагаемых изделий конструкциии пневматического сервопривода оказывается практически бесшумное его функционирование не только в процессе торможения автомобиля, но и в процессе его растормаживания.

Итак, нетрудно видеть, что благодаря предлагаемому расположению седла клапана 136 плунжера и седла клапана 140 поршня, а также ЗЭ клапана 138, расход воздуха между атмосферой и задней камерой сервопривода, а также между задней камерой и передней камерой сервопривода, увеличивается в значительной пропорции, соответственно уменьшая акустические шумы функционирования предлагаемого пневматического сервопривода как в фазе торможения автомобиля, так и в фазе его растормаживания.

Кроме того, предлагаемое изобретение дает возможность значительно уменьшить шумы функционирования пневматического сервопривода, возникающие вследствие турбулентности потока воздуха, циркулирующего в его каналах. Действительно, нетрудно видеть, что в процессе торможения автомобиля, то есть нажатия на тормозную педаль, воздух проходит через отверстия 146, кольцевое пространство 148, проходное отверстие клапана 136-138 и отверстия 120, 122 и 144, а при растормаживании, то есть при отпускании тормозной детали, поток воздуха движется через отверстия 144, 122 и 120, проходное сечение клапана 138-140 и отверстия 142. Специальная конструкция пневматического сервопривода в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет предусмотреть, чтобы отверстия 142, 120, 122, 144 и 146 были выполнены в одинаковом количестве, равномерно распределены относительно оси Х-Х' сервопривода и расположены таким образом, чтобы их центры находились в одной и той же плоскости, так, как это показано на фиг. 2.

При этих условиях массы воздуха, приводимые в движение при функционировании пневматического сервопривода в соответствии с предлагаемым изобретением, будут иметь скорость, составляющие которой будут располагаться только в одной плоскости, например, в плоскости фиг. 2. Другими словами, поток воздуха в каналах сервопривода будет соверщенно симметричным относительно оси Х-Х' во всех случаях и режимах функционирования. А это означает, что устраняются все турбулентности этого потока, то есть все связанные с ними акустические шумы.

Таким образом, в соответствии с предлагаемым изобретением практически реализован пневматический сервопривод, в котором специальное расположение элементов воздушного клапана позволяет обеспечить функционирование этого сервопривода с предельно укороченным холостым ходом и практически не производит шума. Разумеется, предлагаемое изобретение не может быть ограничено тем способом его практической реализации, который был описан здесь в качестве примера. В него могут быть внесены многочисленные модификации и варианты. Так, например, разворачивающаяся мембрана и гибкая трубчатая мембрана, на которой сформирована заслонка клапана, могут быть выполнены как единая деталь. Кроме того, предлагаемое изобретение может быть применено к пневматическим сервоприводам, работающим в тандеме, или к сервоприводам с дополнительной камерой.

Формула изобретения

1. ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ СЕРВОПРИВОД усилителя тормозной системы автомобиля, содержащий кожух, в котором расположен поршень, включающий заднюю трубчатую часть, установленную с упором в юбку с помощью разворачивающейся мембраны, отделяющей переднюю камеру сервопривода, постоянно связанную с источником разрежения, и заднюю камеру сервопривода, селективно соединяемую либо с передней камерой, либо с атмосферой посредством воздушного клапана, приводимого в действие штоком управления, нажимающим посредством плунжера на одну из граней амортизирующего диска, жестко связанного с толкающим штоком, причем воздушный клапан содержит запорный элемент клапана, взаимодействующий своей активной частью с первым седлом клапана, выполненным на плунжере, и с вторым седлом клапана, выполненным на поршне, и упорный орган, определяющий одновременно исходные положения поршня и плунжера, отличающийся тем, что поршень сервопривода дополнительно содержит промежуточную перегородку, ограничивающую вместе с юбкой поршня кольцевой объем, при этом оба седла и запорный элемент клапана расположены в этом кольцевом объеме, причем второе седло клапана сформировано на юбке поршня, а запорный элемент клапана усилен вставкой и сформирован гибкой трубчатой мембраной, активная часть которой расположена между двумя ее концами.

2. Сервопривод по п.1, отличающийся тем, что отверстия в юбке выполнены для обеспечения сообщения передней камеры сервопривода с кольцевым объемом, а отверстия в промежуточной перегородке - для обеспечения сообщения задней камеры сервопривода с кольцевым объемом.

3. Сервопривод по п.2, отличающийся тем, что запорный элемент клапана выполнен с отверстиями для обеспечения сообщения передней камеры сервопривода с задней камерой.

4. Сервопривод по п.3, отличающийся тем, что отверстия, выполненные в запорном элементе клапана, расположены в его активной части между первым и вторым седлами клапана.

5. Сервопривод по п.4, отличающийся тем, что плунжер установлен в исходное положение при упоре удлинителей запорного элемента клапана в упорный орган.

6. Сервопривод по п.5, отличающийся тем, что удлинители запорного элемента клапана выполнены входящими в отверстия на промежуточной перегородке.

7. Сервопривод по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что отверстия выполнены в плунжере для сообщения кольцевого объема с атмосферой.

8. Сервопривод по п.7, отличающийся тем, что отверстия, выполненные в плунжере, запорном элементе клапана, юбке поршня и промежуточной перегородке, равномерно распределены относительно оси симметрии сервопривода в одинаковом количестве и имеют центры, располагающиеся в одной плоскости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2