Тормозное устройство с усилителем с переменным коэффициентом усиления

 

Изобретение относится к системам управления тормозами транспортных средств. Устройство содержит главный цилиндр, пневматический усилитель и тягу управления. Усилитель включает жесткий корпус, разделенный без протечек жидкости на две камеры с помощью подвижной перегородки, приводимой в действие посредством перепада давления между двумя камерами, возникающего при открытии трехходового клапана. Основной гидравлический поршень (30) главного цилиндра включает полый подвижный цилиндр (32), соединенный с внутренней полостью (V) главного цилиндра, внутри которого сдвигается без протечек жидкости второй гидравлический поршень (34), имеющий двухходовое клапанное средство (56), которое является нормально открытым и которое способно прерывать связь между внутренней полостью (V) главного цилиндра и полостью (35) подвижного цилиндра (32). Поршень (34) составной, он включает первую часть (50), которая в положении, когда тормоз не задействован, примыкает к подвижному цилиндру (32) под действием первого эластичного средства (46), а также вторую часть (52), которая может смещаться относительно первой части (50). Имеется второе эластичное средство, прилагающее второе упругое усилие в заднем направлении к второй части (52) для приведения ее в контакт с первой частью (50), когда тормоз не задействован. Изобретение направлено на улучшение рабочих характеристик и упрощение конструкции. 13 з.п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к тормозным устройствам с усилителем, предназначенным для автомобилей и содержащим главный цилиндр, регулирующий давление тормозной жидкости в тормозной системе, соединенной с тормозами автомобиля, причем этот главный цилиндр приводится в действие пневматическим усилителем, когда водитель автомобиля нажимает на педаль тормоза.

В обычном варианте главный цилиндр заполнен тормозной жидкостью, в нем установлен главный гидравлический поршень, воспринимающий приводное усилие, состоящее из подводимого усилия и добавочного усилия, причем оба усилия действуют в осевом направлении.

Кроме того, пневматический усилитель, приведенный в действие приложением подведенного усилия к тяге рычажной передачи, управляет открытием клапана для приложения приводного усилия к главному гидравлическому поршню главного цилиндра, причем усилитель имеет жесткий корпус, герметично разделенный на две камеры с помощью подвижной перегородки, которая приводится в движение под действием перепада давления между двумя камерами, возникающего при открытии клапана, перемещаясь с пневматическим поршнем, который может перемещаться относительно корпуса и который удерживает клапан, при этом подводимое усилие передается через реактивный диск, на который также давит пневматический поршень для передачи на него по крайней мере части добавочного усилия.

Устройство такого типа известно и описано, например, в патенте США US-A-4, 491, 058.

Особенностью таких тормозных устройств, в которых используется пневматический поршень, который может перемещаться относительно жесткого корпуса, является тот факт, что суммарное перемещение, которое допускается для тяги рычажной передачи и, следовательно, для тормозной педали, оказывается относительно большим, определяя условие, которому необходимо удовлетворить для обеспечения оптимального управления замедлением автомобиля при торможении.

Однако, в тех случаях, когда требуется резкое торможение, чтобы избежать возникновения опасной ситуации, эти тормозные устройства имеют главный недостаток, заключающийся в том, что для создания относительно высокого давления в тормозной системе необходимо тормозную педаль переместить существенно дальше, чем это требуется для создания такого же давления в системе при торможении при нормальных условиях, когда не возникает неожиданная ситуация.

При экстренном торможении водитель не всегда готов к такому увеличенному ходу тормозной педали, поскольку он давит на нее с быстро изменяющимся усилием для получения тормозного эффекта, который требуется в такой неожиданной ситуации.

Поэтому были созданы тормозные системы, содержащие различные датчики, реагирующие на усилие, прилагаемое к тормозной педали, и/или на скорость приложения этого усилия, чтобы скорректировать, используя пневматический соленоидный клапан, управляемую микропроцессором по сигналам от этих датчиков величину перепада давления в усилителе, чтобы перепад давления возрастал быстрее и чтобы увеличилось добавочное усилие с большей скоростью и, следовательно, скорректировать продолжительность времени реагирования усилителя путем увеличения добавочного усилия.

Однако, хотя датчики и микропроцессор имеют очень малую инерционность, механические элементы, на которых установлены датчики, имеют относительно большую инерционность или время реакции, что означает, что система электронной коррекции не вступает в действие в течение относительно большого промежутка времени после того, как было определено возникновение опасной ситуации.

Одновременно были разработаны тормозные устройства с усилителями, в которых сила реакции, прилагаемая к тяге рычажной передачи, передается не механически реактивным диском, а посредством гидравлического давления, которое имеет место в главном цилиндре.

В этих устройствах основной гидравлический поршень главного цилиндра содержит полый подвижный цилиндр, соединенный с главным цилиндром и воспринимающий по крайней мере часть добавочного усилия, находясь внутри главного цилиндра, он скользит с соблюдением герметичности, а в осевом направлении расположен второй гидравлический поршень, способный воспринять по крайней мере часть подводимого усилия; имеется эластичное средство, создающее силу упругости между вторым гидравлическим поршнем и подвижным цилиндром, которая толкает второй гидравлический поршень в направлении главного цилиндра, причем по меньшей мере одно отверстие выполнено в подвижном цилиндре, таким образом обеспечивая соединение его внутренней полости с внутренней полостью главного цилиндра.

Такое устройство описано, например, во французском патенте FR-A-2658466.

Эти устройства с гидравлической передачей реактивного усилия имеют главное преимущество, заключающееся в том, что какая бы ни была интенсивность тормозного действия и какая бы ни была скорость приложения подводимого усилия, их характерная рабочая кривая, а именно зависимость давления в главном цилиндре от интенсивности приложения подводимого усилия усилителя, остается неизменной. Эти устройства не допускают увеличения времени реагирования при экстренном торможении.

Оснащение этих реактивных гидравлических устройств датчиками для определения аварийных ситуаций, а также пневматическим соленоидным клапаном для повышения давления в задней камере усилителя обеспечивает заметное преимущество по сравнению с устройствами, оснащенными механической реактивной системой, поскольку это способствует улучшению нормальной рабочей кривой усилителя, а не коррекции ухудшенной рабочей кривой.

Задача предлагаемого изобретения состоит в создании тормозного устройства с усилителем с гидравлической реактивной системой, имеющего улучшенные рабочие характеристики в случае аварийного торможения без применения датчиков или сложных электрических схем, следовательно, недорогого, но надежно работающего при любых ситуациях.

Указанная задача решается благодаря тому, что в настоящем изобретении предлагается тормозное устройство с усилителем для автомобиля, содержащее с одной стороны главный цилиндр, заполненный тормозной жидкостью и в котором располагается основной гидравлический поршень, который воспринимает приводное усилие, состоящее из подводимого усилия и дополнительного усилия, причем оба усилия действуют в осевом направлении, а с другой стороны тормозное устройство содержит пневматический усилитель, который может включаться в работу путем приложения подводимого усилия к тяге рычажной передачи, прикрепленной к плунжеру, управляющему открытием трехходового клапана, прилагая приводное усилие к основному гидравлическому поршню; усилитель содержит жесткий корпус, разделенный герметично по меньшей мере на две камеры с помощью по меньшей мере одной подвижной перегородки, на которую может воздействовать перепад давления между двумя камерами, возникающий при открытии трехходового клапана, и которая перемещается вместе с пневматическим поршнем относительно корпуса, на котором крепится трехходовой клапан и который обеспечивает по крайней мере передачу дополнительного усилия; основной гидравлический поршень главного цилиндра сам по себе содержит полый подвижный цилиндр, соединенный с внутренней полостью в главном цилиндре, воспринимая по крайней мере часть дополнительного усилия, внутри главного цилиндра подвижный цилиндр скользит в осевом направлении без утечек жидкости, имеется второй гидравлический поршень, способный воспринять по крайней мере часть подводимого усилия, имеется первое упругое средство, создающее первую силу упругости между вторым гидравлическим поршнем и подвижным цилиндром, толкая второй гидравлический поршень в сторону главного цилиндра, причем по меньшей мере одно отверстие выполнено в подвижном цилиндре, соединяя его внутреннюю полость с внутренним пространством главного цилиндра, второй гидравлический поршень имеет нормально открытый двухходовой клапан, способный прерывать связь между внутренней полостью главного цилиндра и внутренней полостью подвижного цилиндра.

Такое тормозное устройство с усилителем известно, например, из патента ЕР-В-0662894.

В соответствии с настоящим изобретением второй гидравлический поршень выполнен составным, он содержит первую часть, которая в нерабочем состоянии примыкает к подвижному цилиндру под действием первого упругого средства, а также содержит вторую часть, которая может сдвигаться относительно первой части, имеется второе упругое средство, прилагающее силу упругости на вторую часть в обратном направлении, заставляя ее примыкать в нерабочем состоянии к первой части.

Благодаря такому устройству, при экстренном положении первая и вторая части могут смещаться относительно друг друга, включая в работу двухходовой клапан на закрытие, при этом второй гидравлический поршень воспринимает силу реакции от давления внутри главного цилиндра, действующего только на площадь поперечного сечения, которая меньше площади, на которую действует сила реакции от этого давления во время экстренного торможения, в результате коэффициент усиления тормозного устройства с усилителем больше при экстренном торможении по сравнению с торможением при нормальных условиях.

Другие цели, особенности и преимущества устройства по настоящему изобретению будут выявлены из описания одного варианта, приведенного в качестве не ограничивающего изобретение примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 представляет разрез тормозного устройства с усилителем в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 2 в увеличенном масштабе представляет разрез центральной части устройства, показанного на фиг. 1; фиг. 3 представляет разрез первого варианта центральной части тормозного устройства, показанного на фиг. 1; фиг. 4 представляет разрез второго варианта центральной части тормозного устройства, показанного на фиг. 1; фиг. 5 представляет разрез третьего варианта центральной части тормозного устройства, показанного на фиг. 1; фиг. 6 представляет разрез четвертого варианта центральной части тормозного устройства, показанного на фиг. 1; фиг. 7 представляет разрез пятого варианта центральной части тормозного устройства, показанного на фиг. 1; фиг. 8 представляет график изменения давления, создаваемого главным цилиндром, от усилия, приложенного к педали тормоза, причем эта зависимость получена для тормозного устройства по данному изобретению.

Поскольку настоящее изобретение относится только к усовершенствованию тормозных систем с пневматическими усилителями и поскольку общая конструкция и принцип действия таких систем хорошо известны специалистам, то эти системы будут упомянуты здесь кратко для того, чтобы понять существо усовершенствования предлагаемого устройства.

Схематично, система такого типа содержит усилитель 100 и главный цилиндр 200.

Конструкция усилителя 100 позволяет закреплять его обычным способом на перегородке (которая не показана), отделяющей двигательный отсек автомобиля от кабины, усилитель включается в работу тормозной педалью (которая не показана), расположенной в кабине. Главный цилиндр 200, управляющий гидравлической тормозной системой автомобиля, закреплен на передней стенке усилителя 100.

Для удобства часть узла из усилителя и главного цилиндра, которая заканчивается главным цилиндром 200, называется "передняя", а та часть этого узла, которая обращена в сторону педали тормоза, называется "задняя". Следовательно, на чертежах передняя часть находится слева, а задняя часть - справа.

Усилитель 100 имеет жесткий корпус 10, внутренняя полость которого разделена на переднюю камеру 12 и заднюю камеру 14, исключая протечки между ними, с помощью подвижной перегородки 16, содержащей мембрану 18 и жесткую юбку 20 и которая может перемещаться с пневматическим поршнем 22, который также может двигаться внутри корпуса 10.

Передняя камера 12, передняя поверхность которой герметично уплотнена главным цилиндром 200, постоянно соединена с источником разрежения (который не показан) через штуцер 15. Давление в задней камере 14 регулируется трехходовым клапаном 24, который управляется тягой 26 рычажной передачи, соединенной с педалью тормоза и закрепленной на плунжере 28.

Когда управляющая тяга 26 находится в незадействованном положении, т.е. когда она оттянута вправо, то клапан 24 устанавливает связь между двумя камерами 12 и 14 усилителя. Поскольку при этом в задней камере 14 устанавливается такое же разрежение, как и в передней камере 12, то поршень 22 направляется обратно вправо, приходя в положение покоя под действием пружины 25.

При подаче управляющей тяги 26 влево в первую очередь смещается клапан 24 таким образом, что он изолирует камеру 12 от камеры 14, а затем во вторую очередь клапан смещается таким образом, что он открывает заднюю камеру 14, соединяя ее с атмосферой.

Перепад давления между двумя камерами 12 и 14, который теперь воздействует на мембрану 18, заставляет подвижную перегородку сместиться влево, обеспечивая перемещение ее с поршнем 22, который в свою очередь смещается, сжимая пружину 25.

Тормозное усилие, действующее на управляющую тягу 26, или "подводимое усилие", а также усилие торможения, создаваемое усилителем, или "дополнительное усилие", которое возникает от силы действия подвижной перегородки 16, совместно направлены по оси X-X' усилителя 100 в сторону главного цилиндра 200, причем они совместно образуют приводное усилие для последнего.

Более конкретно, приводное усилие прикладывается к основному гидравлическому поршню 30 главного цилиндра, заставляя его смещаться влево (на чертежах), это приводит к повышению давления тормозной жидкости в объеме V главного цилиндра 200, а также включению тормозного устройства (которое не показано), связанного с ним.

Как видно на фиг. 2, основной гидравлический поршень 30 на самом деле составной, с одной стороны он содержит подвижный и полый цилиндр 32, с другой стороны он содержит второй гидравлический поршень 34.

Внутренняя полость 35 полого подвижного цилиндра 32 соединена с внутренней полостью V главного цилиндра отверстиями, например, 36, выполненными в подвижном цилиндре и проходящими в осевом направлении.

Помимо прохода жидкости через отверстия 36 между полостью V главного цилиндра 200 и полостью 35 подвижного цилиндра 32 этот подвижный цилиндр 32 скользит в корпусе главного цилиндра 200 без протечек жидкости, причем уплотнение обеспечивается с помощью по меньшей мере одной кольцевой манжеты 37.

Второй гидравлический поршень 34 перемещается со скольжением внутри подвижного цилиндра 32 без протечек жидкости благодаря кольцевому уплотнению 38.

Подвижный цилиндр 32 связан через кольцо 40 с жесткой юбкой 20, воспринимая по крайней мере часть дополнительного усилия, прилагаемого этой жесткой юбкой 20.

По оси второго гидравлического поршня 34 расположен толкатель 42, прикрепленный к плунжеру 28, он может передавать плунжеру по крайней мере часть подводимого усилия, действующего на управляющую тягу 26, которая прикреплена к плунжеру 28.

Далее будет представлен принцип действия описанного устройства.

В нерабочем состоянии различные подвижные части занимают положения, показанные на фиг. 1 и 2, и, в частности, второй гидравлической поршень 34 примыкает к радиальному буртику 44 подвижного цилиндра 32 под действием пружины 46, толкающей его вперед. В примере, представленном на фиг. 1 и 2, буртик 44 сформирован на переднем торце кольца 40. Клапан 24 обеспечивает связь между двумя камерами 12 и 14, поэтому эти камеры находятся под одним и тем же разоружением, которое обеспечивается штуцером 15.

Первое усилие, приложенное к педали тормоза, предназначено для преодоления предварительного натяжения пружины управляющей тяги 26, а также для приведения клапана 24 в положение, в котором он изолирует камеры 12 и 14 друг от друга. Таким образом, данное увеличение усилия, действующего на педаль тормоза, не приводит к росту давления в главном цилиндре, что представлено отрезком ОА на графике, показанном на фиг. 8.

После такого предварительно заданного перемещения управляющей тяги 26, клапан 24 сообщает заднюю камеру 14 усилителя 100 с атмосферой, при этом устанавливается перепад давления между двумя камерами 12 и 14 усилителя. Этот перепад давления повышает дополнительное усилие, которое перемещает жесткую юбку 20 и подвижный цилиндр 32 вперед.

При этом гидравлическое давление во внутренней полости V главного цилиндра 200 растет и устанавливается под действием гидравлической жидкости, протекающей через отверстия 36 во внутреннюю полость 35 подвижного цилиндра 32, причем это давление действует на поперечное сечение S второго гидравлического поршня 34.

Прежде всего сила, образующаяся под действием давления на это поперечное сечение S, не превышает предварительную нагрузку или затяжку пружины 46 в незадействованном состоянии. Это означает, что второй гидравлический поршень 34 остается незадействованным, т.е. неподвижным относительно подвижного цилиндра 32 и на некотором расстоянии от штока толкателя 42, поэтому не чувствуется никакой реакции, действующей на педаль тормоза. Эта первая рабочая фаза представлена отрезком AB на графике, показанном на фиг. 8. Протяженность сегмента AB называют "скачком" усилителя.

Величину скачка усилителя можно менять путем регулирования предварительного натяжения пружины 46 в незадействованном положении. Возможно, например, как показано на фиг. 1 и 2, чтобы в детали с фланцем 40 была выполнена резьба и она была бы ввернута в подвижный цилиндр 32, которому она передает по крайней мере часть дополнительного усилия, приложенного к юбке 20, опирающейся на нее.

Вворачивание фланцевой детали 40 в подвижный цилиндр 32 осуществляет сжатие пружины 46, увеличивая при этом предварительную нагрузку, которая этой пружиной передается на второй гидравлический поршень в направлении главного цилиндра, т.е. можно сказать, что величина скачка увеличивается.

Для компенсации уменьшения длины, которое имеет место при заворачивании детали с фланцем 40 в подвижный цилиндр 32, она может состоять из двух элементов, соединенных резьбой между собой, благодаря чему можно регулировать общую длину.

Также возможно выполнить толкатель 42 из двух соединенных резьбой частей, чтобы можно было регулировать его общую длину, причем регулирование величины этой длины, в частности, позволяет изменять открытие клапана во время скачка независимо от его величины, определяемой вворачиванием детали с фланцем 40 в подвижный цилиндр 32.

На второй фазе срабатывания гидравлическое давление в полостях V и 35 увеличивается, достигая заданного значения, которого достаточно при приложении к поперечному сечению S для преодоления предварительного нагружения пружины 46 в незадействованном состоянии. При этом второй гидравлический поршень 34 сдвигается назад, приходя в контакт с толкателем 42, как это показано точкой В на графике на фиг. 8. Желательно воспользоваться амортизирующим элементом 45, выполненным из резины или какого-либо другого эластичного материала и расположенным позади второго гидравлического поршня 34 и/или впереди толкателя 42, чтобы исключить удар при их контактировании и возникающий от этого шум.

Второй гидравлический поршень 34 при этом оказывает на толкатель 42 и на педаль тормоза усилие, которое зависит от дополнительного усилия и противодействует приводному усилию, и, следовательно, позволяет управлять первой силой с помощью второй, как это показано отрезком BC на графике, приведенном на фиг. 8. Поэтому второй гидравлический поршень 34 является реактивным поршнем, на который воздействует гидравлическое давление, которое имеется в реактивной камере, образованной внутренней полостью 35 в подвижном цилиндре.

Наклон отрезка BC, который равен отношению давления на выходе к приводному усилию, представляет собой коэффициент усиления тормозного устройства. Коэффициент усиления также равен отношению площади поперечного сечения S₁ подвижного цилиндра 32 к площади поперечного сечения S второго гидравлического поршня 34.

Дополнительное усилие достигает своего максимума, когда давление в задней камере усилителя сравнивается с атмосферным давлением, причем в дальнейшем оно не может увеличиться. После этого достигается состояние, называемое насыщением и представленное отрезком CD на графике, приведенном на фиг. 8.

На всех указанных фазах управления можно, в частности, заметить, что за исключением перемещения плунжера 28, которое требуется для включения в работу клапана 24, при которой давление в задней камере 14 должно меняться, что соответствует отрезку OA на графике фиг. 8, плунжер 28 и толкатель 42 смещаются с подвижной перегородкой 16.

Описанное тормозное устройство работает данным образом при каждом тормозном действии независимо от скорости приложения подводимого усилия к управляющей тяге 26. Это означает, что такое устройство обеспечивает нормальное торможение, когда требуется плавное замедление автомобиля, а также обеспечивает экстренное торможение, когда водитель должен мгновенно остановить автомобиль.

В последнем случае конечно требуется быстро получить значительное тормозное усилие, т.е. создать высокое давление в гидравлической тормозной системе. Известное устройство, представленное во вводной части данного описания, в котором предусмотрено использование по меньшей мере одного датчика силы на педали тормоза, а также расчет скорости изменения этой силы, чтобы на основании этого выявить опасную ситуацию и включить в работу соленоидный клапан, чтобы сообщить заднюю камеру усилителя непосредственно с атмосферой, обеспечивает только частичное решение проблемы, поскольку оно выдает полезный эффект только с определенной задержкой.

Устройство по настоящему изобретению дает возможность получить результат, т.е. можно сказать, немедленно или мгновенно создать высокое тормозное давление, если требуется экстренное торможение, используя простое и эффективное средство при минимальном времени реагирования. Как хорошо видно на фиг. 2, поршень 34 сам по себе является составным. Он содержит первую часть 50, которая в незадействованном положении примыкает к подвижному цилиндру 32 под прижимающим действием пружины 46. Также имеется вторая часть 52, которая способна скользить внутри первой части 50.

Вторая часть 52 в незадействованном состоянии примыкает к задней стороне первой части 50 под прижимающим действием второй пружины 54, установленной между буртиками подвижного цилиндра 32 и второй части 52. Вторая пружина 54 имеет предварительное натяжение в незадействованном состоянии, которое меньше натяжения пружины 46.

Вторая часть 52 скользит, исключая протечки, в подвижном цилиндре 32 благодаря кольцевому уплотнению 38, как это было описано выше. Она также оснащена элементом, предназначенным для перекрытия осевого отверстия 36, выполненного в подвижном цилиндре 32.

В соответствии с вариантом, показанным на фиг. 2, этот закрывающий элемент содержит кольцевое уплотнение 56, установленное на переднем торце второй части 52, обращенном к осевому отверстию 36. Также возможно, чтобы кольцевое уплотнение 56 было установлено на подвижном цилиндре 32 у края осевого отверстия 36.

Когда прилагается усилие к педали тормоза для торможения, при котором требуется нормально замедлить движение автомобиля, только что описанный узел работает, как это было представлено выше. Первая и вторая фазы управления выполняются эффективно, как это было описано, причем первая и вторая части смещаются вместе назад, когда гидравлическое давление в реактивной камере 35 увеличивается.

Типичный график функционирования тормозного устройства соответствует показанному на фиг. 8, где видно, что функция проходит через точки О, А, В, C и D.

В противоположность этому при экстренном торможении, т.е. когда подводное усилие, действующее на педаль тормоза, возрастает очень быстро, достигая очень большого значения, плунжер 28 и толкатель 42 продвигаются очень быстро и, в частности, они перемещаются относительно жесткой юбки 20, при этом перепад давления между передней и задней камерами не может стабилизироваться из-за кратковременности процесса и поэтому перемещения подвижной перегородки 16 не происходит. Такое действие имеет два существенных последствия.

С одной стороны, дополнительное перемещение плунжера 28 вызывает большее открытие клапана 24, что позволяет ускорить подъем давления в задней камере 14.

С другой стороны, одновременно толкатель 42 приходит в соприкосновение с второй частью 52, заставляя скользить ее вперед внутри первой части 50, сжимая пружину 54, при этом пружина 46 не сжимается, осуществляя только одно действие, связанное с удерживанием первой части 50 в положении, когда она опирается на радиальный буртик 44. При таком перемещении кольцевое уплотнение 56 закрывает осевое отверстие 36, так что объем реактивной камеры уменьшается до объема, определяемого кольцевым уплотнением 56.

Вследствие этого гидравлическое давление в полости V главного цилиндра действует на вторую часть 52, имеющую поперечное сечение S₂, определяемое внутренним диаметром кольцевого уплотнения 56. В результате коэффициент усиления при условиях экстренного торможения равен отношению площади поперечного сечения S₁ подвижного цилиндра 32 к площади поперечного сечения S₂ второй части 52 второго гидравлического поршня 34, на которую действует гидравлическое давление.

Поскольку площадь поперечного сечения S₂ меньше площади поперечного сечения S второй части 52, то это означает, что при условиях экстренного торможения коэффициент усиления больше, чем при условиях нормального торможения. Работа тормозного устройства характеризуется отрезком BE на графике фиг. 8.

Таким образом видно, что при одинаковых мгновенных подводимых усилиях F₁ мгновенное давление P₂ имеет значение, которое заметно выше мгновенного давления P₁, которое имеет место при условиях нормального торможения. Более того, поскольку коэффициент усиления выше, то явление насыщения, которое характеризуется точкой E, достигается раньше.

Значение этого второго коэффициента усиления можно выбрать по желанию, путем назначения меньших величин диаметров кольцевого уплотнения 56 и отверстия 36 можно получить большее значение коэффициента усиления. Однако отверстие 36 должно быть достаточно большого диаметра, чтобы позволить гидравлическому давлению в реактивной камере 35 подниматься при нормальных рабочих условиях без ограничения связи с полостью V главного цилиндра.

Когда водитель снимает усилие после такого экстренного торможения, то управляющая тяга 26 снова перемещается назад, двигая плунжер 28 и клапан 24, в результате чего передняя и задняя камеры опять соединяются между собой. В результате перемещения назад подвижной перегородки 16 и перемещения подвижного цилиндра 32 под действием пружины 25 падает давление во внутренней полости V главного цилиндра и происходит перемещение назад второй части 52 под действием пружины 54. Таким образом, различные подвижные части возвращаются в свои положения, показанные на фиг. 1 и 2, когда тормоз не задействован.

В соответствии с настоящим изобретением создано тормозное устройство с усилителем, обладающее улучшенными рабочими характеристиками при экстренном торможении за счет того, что коэффициент усиления при таком торможении значительно выше, чем при торможении при нормальных условиях. Это изменение коэффициента происходит автоматически без необходимости использования датчиков или каких-либо других сложных электронных схем просто благодаря тому факту, что при таких экстремальных условиях плунжер 28 и толкатель 42 смещаются относительно жесткой юбки 20. Средство, которое используется для достижения такого результата, относительно простое, и, следовательно, недорогое, причем оно надежно работает при любых условиях как при нормальном, так и при экстренном торможениях.

На фиг. 3 - 7 представлены различные варианты тормозного устройства с усилителем, которое было представлено выше. На этих чертежах одинаковые элементы имеют одни и те же номера ссылок.

На фиг. 3 видно, что только элемент, закрывающий отверстие 36, причем этот элемент удерживается второй частью 52, модифицирован по сравнению с вариантом, представленным на фиг. 2. В этом варианте в переднем конце второй части 52 выполнена полая проходящая по оси удлинительная часть 58, которая перемещается в отверстии 36 практически без протечек. На заднем конце удлинительной части 58 выполнены отверстия 60, через которые отверстие 36 соединяется с реактивной камерой 35.

Работа такого устройства идентична тому, что было описано выше. При торможении при нормальных условиях давление, которое имеет место во внутренней полости V главного цилиндра, передается в реактивную камеру 35 через отверстия 36 и 60, поэтому оно может действовать на площадь поперечного сечения S второй части 52, заставляя ее перемещаться назад одновременно с первой частью 50.

При экстренном торможении толкатель 42 продвигает вторую часть 52. Полая осевая удлинительная часть 58 при этом смещается в отверстии 36 до тех пор, пока отверстия 60 не будут перекрыты. Связь между полостью V главного цилиндра и реактивной камерой 35 поэтому прерывается, давление внутри главного цилиндра в этом случае воздействует только на площадь поперечного сечения S₂ второй части 52, равного наружному диаметру удлинительной части 58.

Когда водитель снимает свое усилие, то за счет восстановления связи между передней и задней камерами подвижная перегородка 16 и подвижная камера 32 вынуждены перемещаться назад под действием пружины 25, при этом давление в полости V главного цилиндра падает. При таком падении давления и неполном уплотнении между удлинительной частью 58 и отверстием 36 вторая часть 52 может перемещаться назад на расстояние, достаточное для открытия отверстий 60, обеспечивая связь реактивной камеры 35 с внутренней полостью V главного цилиндра. При этом вторая часть 52 может перемещаться назад под действием пружины 54 и поэтому различные подвижные элементы возвращаются в свои исходные положения, показанные на фиг. 3, когда тормоз не включен в работу.

Преимущество такого варианта заключается в том, что площадь поперечного сечения S₂ можно определить точнее, чем в предыдущем варианте.

В соответствии с вариантом, показанным на фиг. 4, первая часть 50 примыкает к переднему концу подвижного цилиндра 32, в ней выполнено осевое отверстие 62, в котором вторая часть 52 может сдвигаться без протечек жидкости благодаря кольцевому уплотнению 63.

Вторая часть 52 имеет цилиндрическую форму, в ее середине имеется буртик 64, контактирующий с задней стороной первой части 50 под действием пружины 54.

Так же, как в варианте, показанном на фиг. 3, на переднем конце второй части 52 имеется направленная по оси полая удлинительная часть 58, которая перемещается в канале 36 практически без протечек, на ее заднем конце выполнены отверстия 60, через которые отверстие 36 соединяется с реактивной камерой 35.

Принцип действия такого устройства аналогичен предыдущим вариантам. При торможении при нормальных условиях давление во внутренней полости V главного цилиндра, передается в реактивную камеру 35 через отверстия 36 и 60, оно воздействует на площадь поперечного сечения S первой части 50, заставляя ее перемещаться назад одновременно со второй частью 52 без протечек жидкости благодаря кольцевому уплотнению 63.

При экстренном торможении толкатель 42 продвигает вторую часть 52. Полая осевая удлинительная часть 58 при этом смещается в отверстии 36 до тех пор, пока отверстия 60 не будут перекрыты. Поэтому связь между полостью V главного цилиндра и реактивной камерой 35 прерывается, давление внутри главного цилиндра в этом случае воздействует только на площадь поперечного сечения S₂ второй части 52, определяемого только наружным диаметром удлинительной части 58.

Когда водитель снимает свое усилие, как в предыдущем варианте, то перемещение назад подвижной перегородки 16 и подвижного цилиндра 32 под действием пружины 25 приводит к падению давления во внутренней полости главного цилиндра. За счет этого падения и за счет неполной изоляции между удлинительной частью 58 и отверстием 36 вторая часть 52 может переместиться назад на расстояние, достаточное для открытия отверстий 60, и соединить реакционную камеру 35 с внутренней полостью V главного цилиндра. При этом вторая часть 52 перемещается назад под действием пружины 54, а различные подвижные части возвращаются в свои положения, показанные на фиг. 4, когда тормоз не включен в работу.

В соответствии с вариантом, представленным на фиг. 5, первая часть 50 представляет собой фланец, опирающийся на радиальный буртик, выполненный в подвижном цилиндре 32, под действием пружины 46. Вторая часть 52 может смещаться в первой части 50, а также в подвижном цилиндре 32 без протечек жидкости благодаря кольцевому уплотнению 38.

На переднем конце второй части 52 также имеется расположенная по оси удлинительная часть 58, на заднем конце которой выполнены отверстия 60, через которые отверстие 36 может соединяться с реактивной камерой 35.

В соответствии с данным вариантом на переднем конце удлинительной части 58 имеется обратный клапан 66, допускающий проход жидкости из реакционной камеры 35 во внутреннюю полость V главного цилиндра, препятствуя проходу жидкости в обратном направлении.

Помимо этого в аксиальной удлинительной части 58 выполнены канавки или каналы 68, проходящие на части ее длины, эти канавки или каналы обеспечивают беспрепятственную связь осевого отверстия 36 с реакционной камерой 35 в положении, показанном на фиг. 5. Та часть удлинения 58, в которой нет каналов 68, смещается в отверстии 36 почти без протечек жидкости.

Принцип действия такого устройства аналогичен предыдущим вариантам. При торможении при нормальных условиях давление, которое имеет место во внутренней полости V главного цилиндра, передается в реактивную камеру 35 через отверстие 36, каналы 68 и отверстия 60, оно воздействует на площадь поперечного сечения S второй части 52, заставляя ее перемещаться назад одновременно с первой частью 50, таким образом создавая заданное усилие реакции, действующее на тягу управления.

При экстренном торможении толкатель 42 продвигает вторую часть 52. Полая осевая удлинительная часть 58 при этом смещается в отверстии 36 до тех пор, пока канавки 68 полностью не окажутся в отверстии 36. Дополнительное перемещение вперед второй части 52 допускается благодаря обратному клапану 66, который допускает проток жидкости из реакционной камеры 35 во внутреннюю полость V главного цилиндра.

Поскольку течение жидкости из объема V главного цилиндра в реактивную камеру 35 теперь прервано, то давление жидкости в главном цилиндре действует только на площадь поперечного сечения S₂ второй части 52, равную наружному диаметру удлинительной части 58, как это имеет место в предыдущих вариантах.

Когда водитель снимает свое усилие, падает давление во внутренней полости V главного цилиндра. За счет этого падения давления и неполного уплотнения между удлинительной частью 58 и отверстием 36 вторая часть 52 может переместиться назад на достаточное расстояние для открытия каналов 68, соединяя реакционную камеру 35 с внутренней полостью V главного цилиндра. При этом вторая часть 52 может двигаться назад под действием пружины 54, а различные подвижные части возвращаются в положения, показанные на фиг. 5, когда тормоз не задействован.

В соответствии с вариантом, представленным на фиг. 6, первая часть 50, как в предыдущем варианте, представляет собой фланец, опирающийся на радиальный буртик, выполненный в подвижном цилиндре 32, под действием пружины 46, а вторая часть 52 может смещаться в первой части 50, а также в подвижном цилиндре 32 без протечек жидкости благодаря кольцевому уплотнению 38.

На переднем конце второй части 52 имеется аксиальное удлинение 70, в данном случае представляющее собой сплошной цилиндр, который может смещаться практически без протечек в осевом отверстии 36, соединенном с внутренней полостью V главного цилиндра. При этом реактивная камера 35 имеет кольцевую форму.

В соответствии с этим вариантом во второй части 52 на периферии выполнена канавка 72, в которой размещена манжета 74 того же типа, что и манжета 37, которая используется в главном цилиндре. Канавка 72 расположена между участком второй части 52, который перемещается без протечек жидкости в подвижном цилиндре 32, и передним участком значительно меньшего диаметра.

В подвижном цилиндре 32 также выполнена кольцевая канавка 76, в которую подходит канал 78, образованный в подвижном цилиндре 32 и связанный с внутренней полостью V главного цилиндра. В положении, когда тормоз не задействован, показанном на фиг. 6, кольцевые канавки 72 и 76 расположены напротив друг друга. Это означает, что манжета 74 допускает связь между каналом 78 и реактивной камерой 35.

Во время торможения при нормальных условиях давление в полости V главного цилиндра, с одной стороны, передаваемое по каналу 78 и канавкам 76 и 72, действует в кольцевой реактивной камере 35, а, с другой стороны, это давление воздействует на осевое удлинение 70 второй части 52. Это означает, что оно воздействует на всю площадь поперечного сечения S второй части 52. Следовательно, это давление заставляет вторую часть 52 двигаться назад одновременно с первой частью 50, тем самым обеспечивая заданную силу реакции, действующую на тягу управления.

При экстренном торможении толкатель 42 продвигает вторую часть 52. Удлинение 70 смещается в отверстии 36 до тех пор, пока манжета 74 не выйдет из кольцевой канавки 76 и обеспечит качественное уплотнение между первой и второй частями 50 и 52. Дополнительное перемещение вперед второй части 52 допускается благодаря манжете 74, выполняющей роль обратного клапана, допуская проток жидкости из реактивной камеры 35 в канал 78 и в полость V главного цилиндра.

Когда проток жидкости из полости главного цилиндра в кольцевую реактивную камеру 38 перерывается манжетой 74, т.е. перекрывается связь полости с камерой, то в таком случае давление в главном цилиндре воздействует только на площадь поперечного сечения S₂ второй части 52, которая определяется наружным диаметром осевой удлинительной части 70. Давление, передаваемое по каналу 70 в канавку 72, воздействует на переднюю и заднюю стороны этой канавки и поэтому оно не оказывает воздействия на вторую часть 52.

Когда водитель прекращает воздействие, давление во внутренней полости V главного цилиндра падает. За счет этого падения давления и неполного уплотнения между удлинением 70 и отверстием 36 вторая часть 52 может двигаться назад на расстояние, достаточное для возврата манжеты 74 в канавку 76 в подвижном цилиндре 32, тем самым допуская связь реактивной камеры 35 с внутренней полостью V главного цилиндра. Вторая часть 52 может двигаться назад под действием пружины 54, а различные подвижные части переходят в положения, показанные на фиг. 6, когда тормозное устройство не задействовано.

Вариант, представленный на фиг. 7, по существу является модификацией устройства, показанного на фиг. 4. В соответствии с этим последним вариантом первая часть 50 присоединена спереди к концу подвижного цилиндра 32, в ней выполнено осевое отверстие 62, в котором может смещаться вторая часть 52 без протечек жидкости благодаря кольцевому уплотнению 63.

Вторая часть 52 имеет сплошную цилиндрическую форму, передним концом она крепится к диску 80, наружный диаметр которого больше диаметра отверстия 62.

В соответствии с данным вариантом третья часть выполнена в виде поршня 82, который может смещаться без протечек жидкости, благодаря кольцевому уплотнению 83, в расточке 84 в подвижном цилиндре 32. Эта третья часть 82 стремится перейти назад в положение, когда тормоз не задействован, под действием пружины 86, присоединяясь сзади (при отсутствии торможения) к первой части 50 зубцами или выступами квадратной формы 88.

В этой третьей части 82 выполнено центральное сквозное отверстие 90 ступенчатой формы с образованием буртика, на который опирается пружина 92, причем эта пружина также опирается на диск 80 второй части 52.

Предварительная нагрузка пружины 86 меньше, чем пружины 46, а сумма предварительных нагрузок, когда тормоз не действует, пружин 86 и 92 меньше, чем пружины 46, поэтому вторая часть (когда торможение не осуществляется) передним концом присоединяется к подвижному цилиндру 32. При этом пружина 92 имеет меньшую жесткость, чем пружина 86.

Согласно данному варианту элемент, предназначенный для перекрытия реактивной камеры 35, содержит кольцевое уплотнение 94, установленное на второй части 52 или, как было предоставлено, на третьей части 82 внутри заднего конца отверстия 90.

Во время торможения при нормальных условиях давление во внутренней полости V главного цилиндра передается в реактивную камеру 35 через отверстие 90, давление воздействует на площадь поперечного сечения S первой части, заставляя ее перемещаться назад одновременно со второй частью 52 без протечек жидкости за счет кольцевого уплотнения 63.

При экстренном торможении толкатель 42 продвигает вторую часть 52, которая перемещается в расточке 62. Поскольку жесткость пружины 86 больше, чем пружины 92, то последняя сжимает первую, позволяя второй части соприкоснуться с третьей частью или точнее с кольцевым уплотнением 94. При этом связь между полостью V главного цилиндра и реактивной камерой 35 прерывается. Перемещение вперед узла второй/третьей части не ограничивается, поскольку этот узел двигается в реакционной камере, которая поэтому имеет постоянный объем.

Поскольку реактивная камера 35 изолирована относительно внутренней полости V главного цилиндра, то давление в главном цилиндре воздействует только на площадь поперечного сечения S₂ второй части 52, которая определяется внутренним диаметром кольцевого уплотнения 94.

Когда водитель снимает усилие, так же как в предыдущих вариантах, перемещение назад подвижной перегородки 16, а также подвижного цилиндра 32 заставляет давление упасть во внутренней полости V главного цилиндра.

Одновременно, поскольку толкатель 42 переместился назад, пружина 86 может толкать третью часть 82 назад снова до тех пор, пока она не соединится с первой частью 50, при этом пружина 92 может толкать вторую часть 52 назад, пока она также не соединится с первой частью 50.

Поэтому различные подвижные элементы вернутся в свои положения, показанные на фиг. 7, когда тормоз не задействован, а реактивная камера снова соединится с внутренней полостью главного цилиндра.

Как ясно показано, различные варианты устройства, которые были представлены, дают возможность получить такие же преимущества, как для первого варианта, а именно, обеспечить улучшенные рабочие характеристики при экстренном торможении.

При каждом варианте обеспечивается коэффициент усиления, который значительно выше коэффициента усиления при нормальных рабочих условиях. Изменение коэффициента усиления происходит автоматически просто за счет использования перемещения плунжера 28 относительно пневматического поршня 22. Различные средства, которые используются для достижения такого результата, относительно просты и, следовательно, недороги, они могут работать при любых условиях как для торможения при нормальных условиях, так и при условиях экстренного торможения.

Понятно, что возможны различные модификации вариантов, которые были представлены в рамках данного изобретения, ограниченных прилагаемой формулой.

Формула изобретения

1. Тормозное устройство с усилителем для автомобиля, содержащее с одной стороны главный цилиндр (200), заполненный тормозной жидкостью и оснащенный основным гидравлическим поршнем (30), предназначенный для приема приводного усилия, составленного из подводимого усилия и дополнительного усилия, причем оба усилия действуют в осевом направлении, и с другой стороны содержащее пневматический усилитель (100), приводимый в действие посредством подводимого усилия к тяге рычажной передачи (26), прикрепленной к плунжеру (28), выполненному с возможностью управлять открытием трехходового клапана (24), прилагая приводное усилие к основному гидравлическому поршню (30), причем усилитель содержит жесткий корпус (10), разделенный без протечек жидкости по меньшей мере на две камеры (12, 14) с помощью по меньшей мере одной подвижной перегородки (16), приводимой в действие с помощью перепада давлений между двумя камерами (12, 14), возникающего при открытии трехходового клапана (24), с перемещением вместе с пневматическим поршнем (22), установленным с возможностью перемещения относительно корпуса (10), удерживая при этом трехходовой клапан (24) и способствуя по крайней мере передаче дополнительного усилия; при этом основной гидравлический поршень (30) главного цилиндра (200) включает полый подвижный цилиндр (32), соединенный с внутренней полостью (V) главного цилиндра и воспринимающий по крайней мере часть дополнительного усилия, внутри которого расположен с возможностью смещения в осевом направлении при исключении протока жидкости второй гидравлический поршень (34), выполненный с возможностью воспринимать по крайней мере часть подводимого усилия; первое эластичное средство (46), создающее первую силу упругости, действующую между вторым гидравлическим поршнем (34) и подвижным цилиндром (32), толкая второй гидравлический поршень (34) в направлении главного цилиндра (200), причем по меньшей мере одно отверстие (36) выполнено в подвижном цилиндре (32) для соединения полости (35) последнего с внутренней полостью (V) главного цилиндра; второй гидравлический поршень (34) включает двухходовое клапанное средство (56, 58, 66, 74, 94), установленное между внутренней полостью (V) главного цилиндра и полостью (35) подвижного цилиндра (32), отличающееся тем, что второй гидравлический поршень (34) состоит из первой части (50), которая при незадействованном тормозе присоединяется к подвижному цилиндру (32) под действием первого упругого средства (46), а также второй части (52), которая может перемещаться относительно первой части (50); второе упругое средство (54, 92), выполненное с возможностью прилагать вторую силу упругости в заднем направлении к второй части (52), заставляя ее прийти в контакт, в положении, когда тормоз не задействован, с первой частью (50); причем двухходовое клапанное средство, нормально открытое, образовано второй частью (52) второго гидравлического поршня и основным гидравлическим поршнем (30) или второй частью (52) второго гидравлического поршня и третьей частью (82), удерживаемой основным гидравлическим поршнем; а перемещение второй части (52) второго гидравлического поршня в сторону главного цилиндра (200) относительно основного гидравлического поршня или относительно третьей части, удерживаемой основным гидравлическим поршнем, заставляет двухходовое клапанное средство (56, 58, 66, 74, 94) закрываться, прерывая связь между внутренней полостью (V) главного цилиндра и полостью (35) подвижного цилиндра (32).

2. Тормозное устройство с усилителем по п.1, отличающееся тем, что плунжер (28) крепится к толкателю (42), который воздействует на двухходовое клапанное средство (56, 58, 66, 74, 94) в сторону закрытия при перемещении плунжера (28) относительно подвижной перегородки (16), соответствующем отклонению, которое значительно больше заданного значения для подводимого усилия.

3. Тормозное устройство с усилителем по п.2, отличающееся тем, что двухходовое клапанное средство (56) состоит из кольцевого уплотнения (56), установленного на переднем торце второй части (52), обращенном к отверстию (36), которое выполнено в подвижном цилиндре (32) или на подвижном цилиндре (32), причем уплотнение расположено в отверстии (36) у его кромки.

4. Тормозное устройство с усилителем по п.2, отличающееся тем, что двухходовый клапан (58) выполнен в виде полого аксиального удлинения (58) второй части (52), направленного вперед и способного перемещаться практически без протечек жидкости в отверстии (36), выполненном в подвижном цилиндре (32), причем в задней части удлинения имеется по меньшей мере одно отверстие (60).

5. Тормозное устройство с усилителем по п.2, отличающееся тем, что вторая часть (52) выполнена с возможностью перемещаться без протечек жидкости в первой части (50), а двухходовое клапанное средство (58) выполнено в виде полого аксиального удлинения (58) второй части (52), направленного вперед с возможностью сдвига практически без протечек жидкости в отверстии (36), выполненном в подвижном цилиндре (32), причем в задней части удлинения имеется по меньшей мере одно отверстие (60).

6. Тормозное устройство с усилителем по п.2, отличающееся тем, что во второй части (52) имеется полое аксиальное удлинение (58), в задней части которого имеется по меньшей мере одно отверстие (60), а двухходовое клапанное средство (66) образовано по меньшей мере одним каналом (68), расположенным на периферии и проходящим на части длины полого аксиального удлинения (58), которое взаимодействует с осевым отверстием (36) в подвижном цилиндре (32), а полое аксиальное удлинение (58) содержит обратный клапан (66), установленный с возможностью пропускать проток жидкости из полости (35) в подвижном цилиндре (32) во внутреннюю полость (V) главного цилиндра (200), препятствуя протоку жидкости в ином направлении.

7. Тормозное устройство с усилителем по п.2, отличающееся тем, что вторая часть (52) содержит сплошное аксиальное удлинение (70), которое может смещаться практически без протока жидкости в отверстии (36), выполненном в подвижном цилиндре (32), и в котором имеется периферийная канавка (72), причем двухходовое клапанное средство (74) образовано манжетой (74), установленной в этой периферийной канавке (72), а подвижный цилиндр (32) имеет кольцевую канавку (76), связанную с внутренней полостью (V) главного цилиндра каналом (78), который имеется в подвижном цилиндре (32), причем периферийные канавки (72) и кольцевые канавки (76) располагаются, по существу, напротив друг друга, когда тормоз не задействован.

8. Тормозное устройство с усилителем по п.2, отличающееся тем, что вторая часть (52) может смещаться в первой части (50) без протока жидкости, и имеется третья часть (82), которая может смещаться без протока жидкости в подвижном цилиндре (32), причем третья часть (82) отжимается назад третьим упругим средством (86), благодаря чему в положении, когда тормоз не задействован, они контактируют с первой частью (50), причем второе упругое средство (92) установлено между второй частью (52) и третьей частью (82), в третьей части (82) выполнено центральное отверстие (90), которое связывает полость (35) в подвижном цилиндре (32) с внутренней полостью главного цилиндра (200), при этом двухходовое клапанное средство (94) образовано кольцевым уплотнением (94), установленным на второй части (52) или третьей части (82).

9. Тормозное устройство с усилителем по пп.3-8, отличающееся тем, что давление тормозной жидкости во внутренней полости (V) главного цилиндра (200) действует на первую площадь поперечного сечения (S) полого подвижного цилиндра (32), когда двухходовое клапанное средство (56, 58, 66, 74, 94) открыто, и на вторую площадь поперечного сечения (S₂) второго гидравлического поршня (34), причем площадь этого поперечного сечения меньше первой площади поперечного сечения (S), когда двухходовое клапанное средство (56, 58, 66, 74, 92) закрыто.

10. Тормозное средство с усилителем по пп.3 и 9, отличающееся тем, что значение площади второго поперечного сечения (S₂) определяется внутренним диаметром кольцевого уплотнения (56) на переднем торце второй части (52) или на подвижном цилиндре (32) у кромки отверстия (36), выполненного в нем.

11. Тормозное устройство с усилителем по пп.4-7 и 9, отличающееся тем, что площадь второго поперечного сечения (S₂) определяется наружным диаметром осевого удлинения (58, 70) второй части (52).

12. Тормозное устройство с усилителем по пп.8 и 9, отличающееся тем, что площадь второго поперечного сечения (S₂) определяется внутренним диаметром кольцевого уплотнения (94), установленного на второй части (52) или на третьей части (82).

13. Тормозное устройство по пп.1-12, отличающееся тем, что амортизирующий элемент (45), выполненный из упругого материала, установлен позади второй части (52) и/или перед плунжером (28).

14. Способ эксплуатации тормозного устройства с усилителем по пп.1-13, отличающийся тем, что величину отклонения подводимого усилия назначают заранее из условия его соответствия режиму экстренного торможения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8