Реактивное устройство для усилителя тормозного привода
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к реактивным устройствам для усилителей тормозных приводов. Предлагаемое в изобретении реактивное устройство имеет изготовленную из несжимаемого или практически несжимаемого материала реактивную шайбу (33). Шайба расположена в гнезде, ограниченном у первого в продольном направлении конца первой поверхностью, у второго конца, противоположного в продольном направлении первому концу, второй внешней в радиальном направлении поверхностью, образованной прижимающимся к шайбе пневматическим поршнем, и расположенной внутри второй поверхности третьей поверхностью, образованной прижимающимся к шайбе плунжером, и четвертой цилиндрической поверхностью, проходящей в осевом направлении от первой поверхности ко второй и третьей поверхностям. Реактивное устройство имеет также по меньшей мере одно деформируемое упругое устройство, деформация которого при усилии на входе, большем определенной величины, позволяет увеличить расположенный между первой и второй поверхностями объем, занимаемый реактивной шайбой (33), и устройство (45) для предварительного сжатия упругого устройства. Пневмоусилитель тормозного привода содержит распределитель, который упирается в реактивное устройство. Техническим результатом является упрощение и удешевление конструкции, а также возможность пневмоусилителя тормозного привода с обычным поршнем изменять при торможении коэффициент усиления. 2 н. и 21 з.п.ф-лы, 14 ил.
Настоящее изобретение относится к реактивному (передающему силу противодействия) устройству для пневмоусилителя тормозного привода с повышенной эффективностью усиления тормозного усилия и к усилителю тормозного привода с таким устройством.
Пневмоусилители тормозного привода используются в тормозных системах для пневматического усиления мышечного усилия, приложенного к педали тормоза. Такие усилители тормозного привода расположены между педалью тормоза и главным тормозным цилиндром, обычно двухполостным главным тормозным цилиндром.
Пневмоусилитель тормозного привода имеет корпус, разделенный на две камеры воздухонепроницаемой подвижной перегородкой, которая перемещается под действием усилия, возникающего при разном давлении в камерах. Подвижная перегородка имеет пневматический поршень, к наружной поверхности которого крепится юбка, вытянутая в радиальном направлении наружу. Разность давлений в камерах усилителя регулируется трехходовым клапаном, который переключается при перемещении подвижного управляющего стержня, механически связанного с педалью тормоза. В обычных пневмоусилителях тормозного привода трехходовой клапан расположен в задней цилиндрической части пневматического поршня.
Тормозное усилие, приложенное к управляющему стержню, передается поршню главного тормозного цилиндра толкателем через реактивную (передающую силу противодействия) шайбу, изготовленную из эластичного материала, например из резины. Реактивная шайба суммирует три усилия: первое усилие передается на шайбу плунжером-распределителем и определяется усилием, приложенным к соединенному с ним управляющему стержню, второе действующее на шайбу усилие передается на нее пневматическим поршнем и создается пневмоусилителем в результате движения воздухонепроницаемой перегородки при разном давлении в камерах усилителя, а третье усилие передается на шайбу толкателем и представляет собой силу реакции, которая зависит от давления, возникающего при торможении в гидравлическом контуре тормозной системы. Наличие такой реактивной шайбы позволяет водителю автомобиля менять усилие, прикладываемое им к педали тормоза, в зависимости от ощущаемого во время торможения противодействия со стороны гидравлического контура тормозной системы.
Обычно усилие, приложенное водителем к педали тормоза, называют усилием на входе, усилие, передаваемое управляющим стержнем, называют рабочим усилием, а усилие, с которым толкатель воздействует на поршень главного тормозного цилиндра, называют усилием на выходе усилителя.
В определенном диапазоне усилий на входе усилители тормозного привода подобного типа имеют вполне определенную зависимость между усилием на входе и усилием на выходе.
В настоящее время известны устройства, которые позволяют менять усиление усилителя или соотношение между усилием на входе усилителя и усилием на его выходе, в частности увеличивать его при превышении усилия на входе определенной величины. В патенте FR 00/15943 описано расположенное в цилиндрической задней части пневматического поршня устройство с разделенным на две части распределителем, состоящим из расположенного на стороне управляющего стержня плунжера и расположенного на стороне реактивной шайбы воспринимающего осевое усилие элемента, связанными между собой расположенной в деформируемой обойме предварительно сжатой пружиной. При рабочем усилии, меньшем усилия предварительного сжатия пружины, воспринимающий осевое усилие элемент и плунжер ведут себя как одна жесткая деталь. При достаточно большой величине усилия на входе пружина сжимается, и перемещение воспринимающего осевое усилие элемента в сторону педали тормоза сопровождается расширением шайбы в направлении педали тормоза. В результате передаваемое шайбой управляющему стержню усилие снижается, и коэффициент усиления увеличивается.
Применение такого устройства, которое имеет относительно большие размеры, требует, однако, внесения существенных изменений в конструкцию всего усилителя и противоречит интересам изготовителей, которые стремятся максимально унифицировать выпускаемую ими продукцию. Кроме того, применение такого устройства существенно усложняет решение постоянно стоящей перед производителями задачи, направленной на максимально возможное снижение габаритов усилителей.
Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать реактивное устройство, которое можно было бы использовать в пневмоусилителях тормозного привода известного типа.
Задача настоящего изобретения состояла также в разработке небольшого по размерам реактивного устройства.
Еще одна задача настоящего изобретения состояла в разработке пневмоусилителя тормозного привода с обычным поршнем и меняющимся при торможении коэффициентом усиления.
Задача настоящего изобретения состояла далее в разработке дешевого пневмоусилителя тормозного привода с меняющимся при торможении коэффициентом усиления.
Еще одна задача настоящего изобретения состояла в разработке небольшого по размерам пневмоусилителя тормозного привода с меняющимся при торможении коэффициентом усиления.
Задача настоящего изобретения состояла, кроме того, в разработке простого по конструкции и дешевого в изготовлении пневмоусилителя тормозного привода с меняющимся при торможении коэффициентом усиления.
Предлагаемое в изобретении реактивное устройство можно достаточно просто встроить в пневматические поршни усилителей обычной конструкции.
Преимуществом предлагаемого в изобретении устройства является его конструктивная простота и низкая стоимость изготовления.
К преимуществам предлагаемого в изобретении устройства относятся также его небольшие размеры.
Поставленные в изобретении задачи решаются с помощью предлагаемого в нем реактивного устройства, содержащего изготовленную из несжимаемого или практически несжимаемого материала реактивную шайбу, расположенную в гнезде, ограниченном:
а) у первого в продольном направлении конца первой поверхностью,
б) у второго конца, противоположного в продольном направлении первому концу, второй внешней в радиальном направлении поверхностью, на которую воздействует пневматический поршень, и расположенной внутри второй поверхности третьей поверхностью, на которую воздействует плунжер, и
в) четвертой цилиндрической поверхностью, проходящей в осевом направлении от первой поверхности ко второй и третьей поверхностям.
Предлагаемое в изобретении реактивное устройство содержит также по меньшей мере одно упругое деформируемое устройство и устройство, которое предназначено для предварительного сжатия упругого (создающего упругую силу) устройства, которое при определенной величине усилия на входе, большей определенной постоянной величины, позволяет увеличить между первой и второй поверхностями объем, занимаемый реактивной шайбой.
Основным объектом настоящего изобретения является реактивное устройство для усилителя тормозного привода, которое содержит реактивную шайбу, расположенную в гнезде, ограниченном у первого в продольном направлении конца первой поверхностью, у второго конца, противоположного в продольном направлении первому концу, второй внешней в радиальном направлении поверхностью и расположенной внутри второй поверхности третьей поверхностью и четвертой цилиндрической поверхностью, проходящей в осевом направлении от первой поверхности к второй и третьей поверхностям, и по меньшей мере одно упругое устройство, деформация которого при усилии на входе, большем определенной величины, позволяет увеличить объем гнезда, занимаемый реактивной шайбой, и которое при усилии на входе, меньшем заданной величины, определяет первое значение коэффициента усиления, отличающееся тем, что увеличение объема, занимаемого реактивной шайбой, происходит между первой и четвертой поверхностью, а при усилии на входе, большем заданной величины, оно определяет по меньшей мере второе значение коэффициента усиления.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся тем, что четвертая поверхность по меньшей мере частично образована цилиндрическим концом толкателя.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся тем, что первая поверхность образована кольцевой прокладкой и по меньшей мере одним плавающим элементом.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся тем, что первая поверхность образована деталью, закрепленной на одном из концов толкателя.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся тем, что имеющееся в нем по меньшей мере одно упругое устройство предварительно сжато с усилием, при котором реактивное устройство становится жестким при усилии на входе, меньшем определенной величины.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся тем, что в зависимости от величины усилия на входе оно изменяет коэффициент усиления.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся тем, что при величине рабочего усилия, большей определенной величины, оно увеличивает коэффициент усиления.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся тем, что усилие предварительного сжатия упругого устройства больше или равно 150 Н.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся тем, что упругое устройство представляет собой пружину.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся тем, что упругое устройство представляет собой цилиндрическую пружину.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся тем, что упругое устройство представляет собой упругое кольцо.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся тем, что упругое устройство представляет собой коническую пружину.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся тем, что имеющаяся в нем кольцевая прокладка и по меньшей мере один плавающий элемент образуют устройство, которое предварительно сжимает по меньшей мере одно упругое устройство.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся тем, что кольцевая прокладка установлена в толкателе с натягом в обжатом по наружному диаметру состоянии.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся тем, что плавающий элемент имеет поверхность, по которой центрируется упругое устройство.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере два расположенных на одной оси упругих устройства.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся тем, что одно упругое устройство предварительно сжато меньше, чем другое упругое устройство.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся тем, что плавающий элемент состоит из первого центрального элемента и второго выполненного в виде кольца элемента, которые имеют возможность осевого перемещения друг относительно друга.
В настоящем изобретении предлагается также реактивное устройство, отличающееся наличием направляющего элемента, который работает совместно с направляющим элементом пневмоусилителя.
В настоящем изобретении предлагается также пневмоусилитель тормозного привода, содержащий корпус, разделенный на две камеры воздухонепроницаемой подвижной перегородкой с пневматическим поршнем, в котором расположен трехходовой клапан, переключающийся при перемещении управляющего стержня, один конец которого соединен с педалью тормоза, а другой конец, противоположный первому, соединен с распределителем, отличающийся тем, что при торможении распределитель упирается в реактивное устройство, предлагаемое в настоящем изобретении.
В настоящем изобретении предлагается также пневмоусилитель тормозного привода, отличающийся тем, что предлагаемое в изобретении реактивное устройство крепится к пневматическому поршню с помощью шайбы.
В настоящем изобретении предлагается также пневмоусилитель тормозного привода, отличающийся тем, что шайба прижата к пневматическому поршню возвратной пружиной.
В настоящем изобретении предлагается также пневмоусилитель тормозного привода, отличающийся тем, что пневматический поршень имеет направляющий элемент, который работает совместно с направляющим элементом предлагаемого в изобретении реактивного устройства.
Ниже настоящее изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых слева находится передняя часть, а справа - задняя часть устройства и на которых показано:
на фиг.1 - продольный разрез пневмоусилителя тормозного привода обычного типа,
на фиг.2 - график зависимости между усилием на выходе и усилием на входе усилителя с двумя коэффициентами усиления,
на фиг.3 - продольный разрез пневмоусилителя тормозного привода с новым реактивным устройством, выполненным по первому варианту,
на фиг.4 - продольный разрез в увеличенном масштабе реактивного устройства, показанного на фиг.3,
на фиг.5 - продольный разрез имеющего второе конструктивное исполнение реактивного устройства, выполненного по первому варианту и предназначенного для использования в предлагаемом в изобретении усилителе тормозного привода,
на фиг.6 - продольный разрез имеющего третье конструктивное исполнение реактивного устройства, выполненного по первому варианту и предназначенного для использования в предлагаемом в изобретении усилителе тормозного привода,
на фиг.7 - продольный разрез имеющего четвертое конструктивное исполнение реактивного устройства, выполненного по первому варианту и предназначенного для использования в предлагаемом в изобретении усилителе тормозного привода,
на фиг.8 - продольный разрез выполненного по третьему варианту предлагаемого в изобретении реактивного устройства, предназначенного для использования в предлагаемом в изобретении усилителе тормозного привода,
на фиг.9 - продольный разрез выполненного по третьему варианту предлагаемого в изобретении реактивного устройства, предназначенного для использования в предлагаемом в изобретении усилителе тормозного привода,
на фиг.10 - график изменения усилия на выходе от усилия на входе пневмоусилителя тормозного привода с реактивным устройством, показанным на фиг.9,
на фиг.11а - продольный разрез выполненного по четвертому варианту предлагаемого в изобретении реактивного устройства, предназначенного для использования в предлагаемом в изобретении усилителе тормозного привода,
на фиг.11б - аксонометрическая проекция в виде спереди корпуса реактивной шайбы, который можно использовать в предлагаемом в изобретении усилителе тормозного привода по фиг.11а,
на фиг.12а - графики зависимости между рабочим усилием и сжатием упругого устройства для трех различных значений осевого усилия и трех разных диаметров реактивной шайбы при одном и том же ее модуле упругости и
на фиг.12б - графики зависимости между рабочим усилием и сжатием упругого устройства для трех различных значений осевого усилия и трех разных диаметров реактивной шайбы при одном и том же ее модуле упругости, который отличается от модуля упругости, к которому относятся графики, приведенные на фиг.12а.
Следует отметить, что одни и те же элементы или элементы, выполняющие одни и те же функции, на всех чертежах обозначены одними и теми же позициями.
Все детали, упоминаемые в приведенном ниже описании, представляют собой тела вращения, симметричные относительно оси XX'.
Под расширением в контексте настоящего изобретения понимается процесс упругого расширения, по окончании которого подробно описанная и определенная ниже реактивная шайба вновь принимает свою первоначальную форму.
Показанный на фиг.1 пневмоусилитель тормозного привода обычного типа имеет корпус 1, состоящий из первой 3 и второй 5 оболочек, которые герметично соединены отбортованными и плотно прижатыми друг к другу краями и имеют расположенные на общей центральной оси отверстия 6, 8, и разделенный подвижной воздухонепроницаемой перегородкой 11 на переднюю камеру 7 и рабочую (заднюю) камеру 9. В центре подвижной перегородки 11 расположен вытянутый в осевом направлении назад пневматический поршень 13 с закрепленной на внешнем диаметре, вытянутой в радиальном направлении наружу юбкой 15. Герметичность перегородки 11 обеспечивается креплением ее внешнего отогнутого края 16, изготовленного, например, из эластичного материала, изнутри к внешней части корпуса 1, а ее внутреннего края - к наружной поверхности поршня 13. Между стенкой оболочки 3 и передним торцом поршня 13 расположена пружина 18 сжатия, которая возвращает подвижную перегородку в исходное крайнее заднее положение.
Передняя камера 7 герметично соединена соответствующим не показанным на чертеже устройством с источником частичного разрежения. В исходном положении рабочая камера 9 сообщается с передней камерой 7, а при торможении она соединяется с окружающим пространством, и в ней создается атмосферное давление.
Соединение двух камер между собой и соединение рабочей камеры с атмосферой осуществляется с помощью трехходового клапана 19, установленного в задней цилиндрической части пневматического поршня 13. Клапан 19 имеет седло 20, которое связано с управляющим стержнем 21, соединенным с педалью тормоза (на чертежах не показана), и плунжер-распределитель 22, состоящий из воспринимающего осевое усилие элемента 25 и плунжера 23 с первым клапаном 27, в который сзади входит передний конец управляющего стержня 21, соединенного своим другим концом с педалью тормоза.
Второй клапан 29 образован внешней поверхностью заднего конца пневматического поршня 13. Воспринимающий осевое усилие элемент и плунжер соединены друг с другом сжатой пружиной 30, которая расположена внутри деформируемой обоймы 32 и внутренний диаметр которой больше наружного диаметра воспринимающего осевое усилие элемента и плунжера. Обойма 32 состоит из первой направленной назад втулки, которая неподвижно, предпочтительно с усилием, прижата к воспринимающему осевое усилие элементу, и обращенной к первой втулке второй втулки меньшего размера, которая неподвижно, предпочтительно с усилием, прижата к плунжеру.
Усилитель имеет также воздействующий на поршень главного тормозного цилиндра (на чертежах не показан) толкатель 31, который крепится в передней части усилителя с помощью шайбы 32', неподвижно прижатой пружиной 18 к переднему торцу поршня 13, и задний ближайший к педали тормоза конец которого выполнен в виде колпачка, в котором расположена изготовленная из деформируемого, практически несжимаемого материала, например из эластомера, предпочтительно из резины, реактивная шайба 33, в которую при торможении упирается воспринимающий осевое усилие элемент 25.
Пневмоусилитель тормозного привода характеризуется, как известно, определенным коэффициентом усиления, равным отношению усилия (Fs) на выходе к усилию (Ft) на входе, которое определяется соотношением площадей реактивной шайбы 33 и воспринимающего осевое усилие элемента 25.
По очевидным причинам безопасности при торможении в аварийных ситуациях после того, как усилие на входе превысит определенную величину, коэффициент усиления целесообразно увеличить, обеспечив тем самым еще большее усиление усилия, приложенного водителем к педали тормоза.
Поэтому практически все существующие в настоящее время усилители работают с первым и как минимум одним вторым коэффициентом усиления.
Ниже со ссылкой на фиг.1 и 2 описана работа известного усилителя подобного типа.
В исходном положении передняя камера 7 соединена с рабочей камерой 9, в которой при этом создается такое же частичное разрежение, что и в передней камере 7.
При торможении под действием усилия, приложенного водителем к педали тормоза, управляющий стержень перемещается вперед, и седло 20, которое прижимается ко второму клапану 29 и отходит от первого клапана 27, перекрывает магистраль, соединяющую камеры 7 и 9, и соединяет рабочую камеру с атмосферой. Под действием возникающей в камерах 7 и 9 разности давлений подвижная перегородка 11 перемещается в направлении главного тормозного цилиндра. Распределитель 22, состоящий из воспринимающего осевое усилие элемента 25 и плунжера 23, ведет себя при этом как одна жесткая деталь, и реактивная шайба 33 суммирует усилие, приложенное к ней через воспринимающий осевое усилие элемент 25 управляющим стержнем 21, усилие, создаваемое разностью давлений, действующих на подвижную перегородку, и приложенное к ней пневматическим поршнем, и усилие противодействия, возникающее в гидравлическом контуре тормозной системы и приложенное к ней толкателем 31. При этом зависимость между усилием на входе и усилием на выходе усилителя определяется величиной первого коэффициента усиления (АВ).
При достаточно большом усилии на входе пружина 30 сжимается, и воспринимающий осевое усилие элемент 25 перемещается относительно плунжера 24 в направлении педали тормоза, в результате чего реактивная шайба 33 расширяется и деформируется в направлении педали тормоза.
При таком расширении реактивной шайбы происходит изменение распределения давлений, действующих на поверхность резины, и в результате снижения давления между распределителем 22 и реактивной шайбой 33 усилитель начинает работать с другим коэффициентом усиления (ВС).
По окончании торможения управляющий стержень 31 возвращается назад в исходное положение, и одновременно в исходное положение возвращается также весь усилитель, а его реактивная шайба вновь принимает свою первоначальную форму.
На фиг.3 показан усилитель тормозного привода с предлагаемым в настоящем изобретении и выполненным по первому варианту реактивным устройством, корпус 1 которого состоит из первой 3 и второй 5 оболочек, имеющих расположенные на общей центральной оси отверстия 6, 8, и который разделен подвижной воздухонепроницаемой перегородкой 11 на две камеры 7, 9. В центре подвижной перегородки 11 расположен вытянутый в осевом направлении назад пневматический поршень 13 с закрепленной на внешнем диаметре, вытянутой в радиальном направлении наружу юбкой 15, при этом герметичность перегородки обеспечивается креплением ее внешнего отогнутого края 16 изнутри к корпусу 1, а ее внутреннего края - к пневматическому поршню 13.
Между стенкой первой оболочки 3 и передним торцом поршня 13 расположена пружина 18 сжатия, которая возвращает подвижную перегородку в крайнее заднее исходное положение.
Передняя камера 7 герметично соединена соответствующим не показанным на чертеже устройством с источником частичного разрежения.
Трехходовой клапан 19, расположенный в цилиндрической части пневматического поршня 13, переключается управляющим стержнем 21, соединенным с педалью тормоза (на чертежах не показана). Клапан имеет расположенное на управляющем стержне 21 кольцо, образующее седло 20, и сжатую пружину, которая упирается в задний торец седла 20, которое прижимается к клапанам 27, 29.
Усилие, приложенное к управляющему стержню 21, передается в гидравлический контур тормозной системы через реактивную шайбу 35 и плунжер-распределитель 22, который расположен на одной оси с управляющим стержнем 21 и имеет на заднем конце выполненное приблизительно в виде усеченного конуса отверстие, в которое входит передний конец управляющего стержня 21. Задний торец плунжера-распределителя образует первый клапан 27.
Пневматический поршень 13 имеет цилиндрический задний конец, образующий второй клапан 29, и расположенный на его переднем конце осевой направляющий элемент 24, который взаимодействует с направляющим элементом реактивного устройства 35 и предпочтительно выполнен в виде кольцевой проточки 26.
На фиг.4 и 5 показаны два возможных примера конструктивного исполнения выполненного по первому варианту реактивного устройства усилителя, показанного на фиг.3 и состоящего из упругого устройства 30, устройства 45 для предварительного сжатия упругого устройства 30 и реактивной шайбы 33. Устройство 45 для предварительного сжатия упругого устройства состоит из корпуса 37, образованного втулкой 38, кольцевой прокладки 47 и плавающего элемента 49. Втулка 38 состоит из первой передней втулки 39 небольшого диаметра и второй задней втулки 41 большого диаметра, соединенной с первой втулкой 39 буртиком 43, при этом первая втулка 39 небольшого диаметра имеет закрытый передний конец, образующий основание толкателя 31, который имеет общую ось с управляющим стержнем 21 и втулкой 38.
Кольцевая прокладка 47, ось которой совпадает с осью толкателя 31, упирается в буртик 43 и неподвижно, предпочтительно с натягом в обжатом по наружному диаметру состоянии, закреплена внутри второй втулки 41, соединенной со втулкой 39. Плавающий элемент 49, ось которого предпочтительно совпадает с осью плунжера-распределителя 22, может перемещаться в осевом направлении в центральном отверстии 51 кольцевой прокладки 47, внутренний диаметр которого равен наружному диаметру плавающего элемента.
Плавающий элемент 49 имеет ограничитель 53 осевого перемещения, расположенный в осевом направлении на некотором расстоянии от концов элемента 49 и предпочтительно выполненный в виде круглого фланца 55, наружный диаметр которого больше внутреннего диаметра отверстия 51. В другом варианте, показанном на фиг.5, в переднем торце фланца 55 ограничителя 53 осевого перемещения плавающего элемента выполнено кольцевое углубление 54, предназначенное для центровки пружины 30.
Упругое устройство 30, предпочтительно пружина, расположено в сжатом состоянии между задним торцом втулки 39 и передней стороной круглого фланца 55.
Реактивная шайба упирается в поверхность 57, образованную задним торцом кольцевой шайбы 47 и задним торцом плавающего элемента 49.
Свободный задний конец втулки 41, длина которой больше суммарной длины прокладки 47 и реактивной шайбы 33, используется в качестве направляющего элемента 59 реактивного устройства 35, который входит в направляющую канавку 24 пневматического поршня усилителя.
Реактивное устройство крепится к пневматическому поршню 13 кольцевой шайбой 32, центральное отверстие которой выполнено в виде вытянутой в осевом направлении вперед втулки, в которую входит небольшая втулка 39 корпуса 37 устройства для предварительного сжатия упругого устройства.
Ниже рассмотрена работа пневматического усилителя тормозного привода с предлагаемым в изобретении реактивным устройством 35.
В исходном положении в камерах 7 и 9 усилителя создается частичное разрежение.
При торможении под действием усилия, приложенного к педали тормоза, управляющий стержень перемещается вперед, и второй клапан 29, который прижимается к седлу 20, перекрывает магистраль, соединяющую переднюю камеру 7 усилителя с его задней (рабочей) камерой 9, а затем первый клапан 27, который отходит от седла 20, открывает магистраль, соединяющую рабочую камеру 9 с окружающим пространством. Под действием возникающей в камерах 7 и 9 усилителя разности давлений поршень 13 перемещается вперед.
Во время торможения реактивная шайба 33 нагружена приложенным к управляющему стержню усилием Fa, которое передается на нее через распределитель 22, усилием Fp, создаваемым пневматическим поршнем 13, который перемещается относительно реактивной шайбы благодаря наличию в нем кольцевой канавки 24, и усилием Fr противодействия, которое зависит от давления в гидравлическом контуре тормозной системы.
При усилии на входе, меньшем определенной величины Fe, реактивное устройство 35 работает как одна жесткая деталь, от конструкции которой зависит величина первого коэффициента усиления.
Когда усилие на входе становится больше величины Fe, пружина 30 сжимается, плавающий элемент 49 перемещается вперед, и расширяющаяся вперед реактивная шайба 33 выдавливается в отверстие 51. Деформация реактивной шайбы сопровождается изменением распределения давлений, действующих на поверхность резины, уменьшением давления на участке, на котором в реактивную шайбу 33 упирается распределитель 22, и изменением с первой величины на вторую коэффициента усиления, зависящего от распределения давлений, действующих на реактивную шайбу.
При дальнейшем увеличении усилия на входе плавающий элемент 49 упирается в толкатель 31, и усилитель начинает работать с коэффициентом усиления, равным первому коэффициенту усиления, полученному при величине усилия на входе, меньшей Fe.
Величина и изменение коэффициента усиления зависят от модуля упругости резины, из которой изготовлена реактивная шайба, и от геометрии реактивной шайбы, а также от размеров корпуса, в котором она находится.
По окончании торможения управляющий стержень 21 перемещается в обратном направлении, и весь усилитель возвращается в исходное положение, а его реактивная шайба вновь принимает свою первоначальную форму.
На фиг.6 показан третий пример возможного конструктивного исполнения реактивного устройства, выполненного по первому варианту и состоящего из упругого устройства 530, устройства 45, предназначенного для предварительного сжатия упругого устройства 530, и реактивной шайбы 33. Устройство 45 для предварительного сжатия упругого устройства состоит из корпуса 37, выполненного в виде цилиндрической втулки 38 с осью XX', передний конец которой образует основание толкателя 31, кольцевой прокладки 47 с центральным отверстием 51 и плавающего элемента 49.
Кольцевая прокладка 47 неподвижно, предпочтительно с натягом в обжатом по наружному диаметру состоянии, закреплена внутри втулки 38.
Плавающий элемент 49 расположен предпочтительно на оси плунжера-распределителя 22 в отверстии 51 прокладки 47, а его наружный диаметр равен внутреннему диаметру отверстия 51.
Плавающий элемент 49 имеет ограничитель 53 осевого перемещения, расположенный в осевом направлении на некотором расстоянии от концов элемента 49 и предпочтительно выполненный в виде круглого фланца 55, наружный диаметр которого больше внутреннего диаметра отверстия 51.
В качестве упругого устройства 530 в этом варианте используется расширяющаяся в направлении переднего конца коническая пружина сжатия, расположенная между обращенной назад стороной передней стенки корпуса 37 и передним торцом круглого фланца 55. Реактивная шайба упирается в поверхность 57, образованную задним торцом кольцевой шайбы 47 и задним торцом плавающего элемента 49.
Свободный задний конец втулки корпуса 37 используется в качестве направляющего элемента 59 реактивного устройства, который входит в направляющую канавку 24 пневматического поршня 13 усилителя.
Реактивное устройство крепится к пневматическому поршню 13 кольцевой шайбой 32, центральное отверстие которой выполнено в виде вытянутой в осевом направлении вперед втулки, через которую проходит толкатель 31.
Работа пневмоусилителя тормозного привода с реактивным устройством 135, выполненным по этому варианту, не отличается от работы усилителя с реактивными устройствами, описанными выше и показанными на фиг.4 и 5.
Описанное выше реактивное устройство отличается от имеющих другое конструктивное исполнение реактивных устройств, выполненных по первому варианту, своим существенно меньшим осевым размером.
На фиг.7 показан четвертый пример возможного конструктивного исполнения реактивного устройства 35, выполненного по первому варианту, при этом на чертеже изображена только часть пневматического поршня 13 и распределителя 22. Такое реактивное устройство 35 в этом случае содержит реактивную шайбу 33, устройство 45 для предварительного сжатия упругого устройства 30, втулку 60 с внутренним буртиком 61, плавающий элемент 49, который может перемещаться внутри втулки 60 и наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру внутреннего отверстия буртика 61, и втулку 63. Втулка 63 имеет закрытый передний конец, служащий основанием 64 выполненного за одно целое со втулкой толкателя 31. Передний конец втулки 60 закрыт задним концом втулки 63, который входит внутрь втулки 60 и неподвижно крепится к ней, например, путем посадки с натягом или обжатием втулки 60.
Все детали устройства, показанного на фиг.7, имеют общую ось XX'.
Плавающий элемент 49 также имеет ограничитель 53 осевого перемещения наружу, образованный торцевой поверхностью 71 выполненного на нем наружного фланца.
Внутри заднего конца втулки 60 расположена реактивная шайба 33, которая упирается в его задний торец, а внутри втулки 63 расположена в сжатом состоянии пружина 30, которая упирается в задний торец переднего конца втулки 63 и в передний торец поверхности 71 наружного фланца ограничителя 53 осевого перемещения плавающего элемента 49.
На заднем конце втулки 60 расположен направляющий элемент 59, который работает вместе с кольцевой направляющей канавкой 24, выполненной на переднем торце пневматического поршня 13.
Реактивное устройство 35 также имеет направляющий элемент 59, который используется при его перемещении в осевом направлении относительно пневматического поршня 13 и работает совместно с направляющей канавкой 24 поршня 13.
Предлагаемое в этом варианте реактивное устройство 35, показанное на фиг.7, работает в составе предлагаемого в изобретении усилителя тормозного привода так же, как и описанное выше реактивное устройство 35, показанное на фиг.5 и 6.
Основным преимуществом реактивного устройства, выполненного по этому варианту, является простота его изготовления.
На фиг.8 показан второй вариант выполнения предлагаемого в настоящем изобретении реактивного устройства 135, состоящего из реактивной шайбы 33, упругого устройства 30 и предназначенного для его предварительного сжатия устройства 45, корпус 72 которого выполнен в виде втулки, образованной первой передней втулкой 73 небольшого диаметра и второй задней втулкой 75 большого диаметра, соединенной с первой втулкой 72 буртиком 77. Первая передняя втулка 73 сравнительно небольшого диаметра спереди закрыта стенкой 79 с центральным отверстием 74.
Толкатель 31 имеет первый передний конец 78 с относительно небольшим поперечным сечением и второй, противоположный первому конец 78', который имеет большее по сравнению с первым поперечное сечение и образует основание 80 толкателя, наружный диаметр которого меньше внутреннего диаметра второй задней втулки 75 корпуса реактивного устройства, между которой и основанием 80 толкателя при этом остается свободное пространство в виде кольцевой полости 76. Передний конец 78 толкателя неподвижно, например по прессовой посадке, входит в отверстие 74.
Реактивное устройство 135 имеет также направляющий элемент 54, который входит в направляющую канавку 24 пневматического поршня 13.
Устройство для предварительного сжатия упругого устройства содержит также установленное в задней втулке 75 корпуса 72 реактивного устройства по скользящей посадке подвижное круглое кольцо 81, наружный диаметр которого приблизительно равен внутреннему диаметру задней втулки 75 корпуса 72 реактивного устройства и которое имеет на задней стенке первое отверстие 83 относительно большого диаметра, а на передней стенке имеет отделенное от первого отверстия буртиком 87 второе отверстие 85, диаметр которого меньше диаметра первого отверстия. Внутренний диаметр отверстия 83 приблизительно равен наружному диаметру заднего конца 78' толкателя 31, а внутренний диаметр отверстия 85 приблизительно равен наружному диаметру основания 80 толкателя. Кольцо 81 имеет также расположенный спереди выступ 89, внутренняя поверхность которого имеет форму расширяющегося вперед усеченного конуса. Кольцо 81 установлено по скользящей посадке в задней втулке 75 корпуса реактивного устройства вокруг толкателя 21. Упругое устройство 30, выполненное предпочтительно в виде цилиндрической пружины, в сжатом состоянии установлено между внутренней стороной стенки 79 корпуса реактивного устройства и стенкой выступа 89 кольца.
В исходном положении реактивная шайба 33 упирается в поверхность, образованную задними торцами основания 80 толкателя и кольца 81.
Реактивное устройство крепится к пневматическому поршню 13 кольцевой шайбой 32, центральное отверстие которой выполнено в виде вытянутой в осевом направлении вперед втулки 32", в которую входит передняя, имеющая сравнительно небольшой диаметр втулка 73 корпуса 72 реактивного устройства.
Ниже более подробно описана работа показанного на фиг.8 реактивного устройства 135 в составе пневмоусилителя тормозного привода.
При торможении с усилием на входе, меньшем заданной величины Fe, реактивное устройство 135 работает как одна жесткая деталь. При этом реактивная шайба обычным способом суммирует все приложенные к ней силы Fa, Fp и Fr и передает возникающее при торможении усилие противодействия на управляющий стержень. При этом усилитель работает с первым коэффициентом усиления, величина которого определяется реактивным устройством.
Когда усилие на входе становится больше заданной величины Fe, пружина 30 сжимается, и кольцо 81 перемещается вперед, в результате чего реактивная шайба 33 расширяется и заполняет часть внешней кольцевой полости 76, образованной наружным диаметром основания 80 толкателя и внутренним диаметром задней втулки 75 корпуса 72 реактивного устройства.
Деформация реактивной шайбы сопровождается изменением распределения давлений, действующих на поверхность резины, уменьшением давления на участке, на котором в реактивную шайбу 33 упирается распределитель 22, и изменением с первой величины на вторую коэффициента усиления, зависящего от распределения давлений, действующих на реактивную шайбу.
При определенной величине усилия на входе кольцо 81 упирается в буртик 77, и усилитель начинает работать с коэффициентом усиления, равным первому коэффициенту усиления, полученному при усилии Fa, меньшем усилия предварительного сжатия пружины.
В отличие от первого варианта деформирующаяся реактивная шайба в этом варианте выдавливается не в расположенное у центра шайбы отверстие 51, а в расположенную на внешнем диаметре шайбы кольцевую полость 76.
На фиг.9, на которой показана только часть пневматического поршня 13 и распределителя 22, изображен третий вариант выполнения предлагаемого в изобретении реактивного устройства, которое также позволяет менять в процессе торможения коэффициент усиления.
Реактивное устройство 235 отличается от реактивного устройства 35, выполненного по первому варианту, тем, что его плавающий элемент 49 состоит не из одной детали, а из двух деталей, которыми являются первый центральный элемент 249 и второй, выполненный в виде кольца элемент 349, надетый по скользящей посадке на первый элемент 249. Первый элемент 249 имеет ограничитель 253 осевого перемещения, который упирается в передний торец кольца 349, которое также имеет ограничитель 353 осевого перемещения, который упирается в кольцевую прокладку 47. Между ограничителем 253 и передней стенкой корпуса 37 реактивного устройства расположена первая сжатая пружина 230, а между ограничителем 353 и передней стенкой корпуса 37 расположена вторая пружина 330, внутренний диаметр которой больше наружного диаметра первой пружины 230.
Ниже описана работа пневмоусилителя тормозного привода с реактивным устройством, выполненным по третьему варианту.
На фиг.10 показано, каким образом в усилителе с реактивным устройством, выполненным по третьему варианту, при изменении рабочего усилия меняется коэффициент усиления.
При торможении с усилием на входе, меньшем заданной величины Fe, реактивное устройство 235 работает как одна жесткая деталь и определяет первое значение коэффициента усиления, которому соответствует участок DE кривой зависимости усилия на выходе усилителя от усилия на его входе. Увеличение усилия на входе от величины Fe до величины Fd сопровождается сжатием пружины 230, перемещением вперед плавающего элемента 249 и выдавливанием реактивной шайбы 33 в центральное отверстие 51. В этом диапазоне усилий на входе усилитель работает с другим коэффициентом усиления, которому на кривой зависимости усилия на выходе от усилия на входе соответствует участок EF. Когда усилие на входе становится больше усилия Fd, сжимается пружина 330, кольцо 349 перемещается вперед, а прижатый к нему участок реактивной шайбы 33 деформируется таким образом, что усилитель начинает работать с третьим коэффициентом усиления, которому на кривой зависимости усилия на выходе от усилия на входе соответствует участок FG. При еще большем увеличении усилия на входе передний конец плавающего элемента 247 упирается в стенку корпуса 37 реактивного устройства, и усилитель снова начинает работать с первым коэффициентом усиления, которому на кривой зависимости усилия на выходе от усилия на входе соответствует участок DE. При соответствующей настройке реактивного устройства усилие на входе, при котором величина коэффициента усиления меняется с третьего значения на первое, может быть меньше усилия насыщения усилителя, которое наступает в тот момент, когда давление в рабочей камере становится равным атмосферному, и усилитель начинает работать таким образом, что усилие на выходе увеличивается только за счет увеличения рабочего усилия (усилия на входе).
Необходимо отметить, что для предварительного сжатия по меньшей мере одного упругого устройства 30, 230, 330 можно использовать не только упирающуюся в буртик и с натягом в обжатом состоянии неподвижно закрепленную в корпусе реактивного устройства кольцевую шайбу 45, но и любое другое устройство, например прокладку или винт, позволяющую, соответственно позволяющий точно зафиксировать упругое устройство в определенном положении.
Следует также отметить, что предлагаемое в изобретении реактивное устройство можно выполнить таким образом, чтобы при определенной величине усилия на входе сначала перемещалось круглое кольцо и лишь затем центральный плавающий элемент, на который оно надето.
В показанном на фиг.11а и 11б четвертом варианте выполнения предлагаемого в изобретении реактивного устройства реактивная шайба при усилии на входе, большем величины Fe, расширяется в радиальном направлении. Предлагаемое в этом варианте реактивное устройство состоит из реактивной шайбы 33, корпуса 91 и упругого устройства 430.
Корпус 91 реактивной шайбы 33 выполнен в виде колпачка, который своим передним торцом крепится к толкателю 31, с осью XX' которого совпадает ось колпачка.
Колпачок 91 реактивной шайбы состоит из передней стенки 93, выполненной в виде перпендикулярного оси XX' диска, и расположенной на одной оси с диском и вытянутой в осевом направлении втулки 95 с предпочтительно равномерно расположенными по окружности на внутренней поверхности втулки горизонтальными канавками 97 и упругим устройством 430, выполненным в виде предварительно нагруженного упругого кольца с расположенными на внутренней поверхности 99 выступами 101, которые функционально связаны с канавками 97.
Реактивное устройство крепится к пневматическому поршню 13 кольцевой шайбой 32, центральное отверстие которой выполнено в виде вытянутой в осевом направлении вперед втулки 32', через которую проходит толкатель 31.
Ниже описана работа пневмоусилителя тормозного привода с реактивным устройством, выполненным по четвертому варианту.
При торможении с усилием на входе, меньшем заданной величины Fe, колпачок 33 ведет себя как жесткая деталь, и усилитель работает с первым коэффициентом усиления.
При усилии на входе, большем усилия Fe, деформирующаяся реактивная шайба выдавливается в канавки 97. Деформация шайбы сопровождается изменением распределения давления, действующего на поверхность резины, уменьшением давления между распределителем 22 и реактивной шайбой 33 и изменением с первой величины на вторую коэффициента усиления, зависящего от распределения давления, действующего на реактивную шайбу.
На фиг.12а и 12б показаны графики зависимости рабочего усилия (усилия, которое передается управляющим стержнем) от сжатия упругого устройства 30, 230, 330, 430, 530.
При измерении усилия, приложенного к распределителю, и определении его зависимости от сжатия упругого устройства варьировали усилие на выходе усилителя, а также модуль упругости и диаметр реактивной шайбы 33. Рабочее усилие, которое передается управляющим стержнем, прямо пропорционально приложенному к педали тормоза усилию на входе.
Полученные результаты показывают, что при сжатии упругого устройства рабочее усилие падает, а это означает, что при том же усилии на выходе коэффициент усиления увеличивается.
Результаты проведенных измерений полностью подтверждают эффективность использования в пневмоусилителе тормозного привода предлагаемого в изобретении реактивного устройства, которое позволяет менять коэффициент усиления в пределах, зависящих от параметров реактивной шайбы.
Предварительное сжатие упругого устройства должно предпочтительно превышать 150 Н.
Необходимо отметить, что величина Fe усилия на входе, которая является предельной величиной, при которой происходит изменение коэффициента усиления с первого значения на второе, зависит от настройки реактивного устройства, размеров реактивной шайбы, модуля упругости резины, из которой она изготовлена, и особенностей используемого упругого устройства. То же самое относится и к усилию Fd.
Необходимо также отметить, что настоящее изобретение не ограничено реактивными устройствами с двумя или тремя различными значениями коэффициента усиления и в полном объеме относится к реактивным устройствам и с большим количеством различных коэффициентов усиления, которые могут потребоваться для эффективного и комфортного торможения.
Настоящее изобретение может найти применение главным образом в автомобильной промышленности.
При этом основной областью применения настоящего изобретения являются различного рода тормозные системы, используемые в автомобильной промышленности.
1. Реактивное устройство для усилителя тормозного привода, содержащее реактивную шайбу (33), расположенную в гнезде, ограниченном у первого в продольном направлении конца первой поверхностью, у второго конца, противоположного в продольном направлении первому концу, второй внешней в радиальном направлении поверхностью и расположенной внутри второй поверхности третьей поверхностью и четвертой цилиндрической поверхностью, проходящей в осевом направлении от первой поверхности ко второй и третьей поверхностям, и, по меньшей мере, одно упругое устройство (30, 230, 330, 430, 530), деформация которого при усилии на входе, большем определенной величины (Fe), позволяет увеличивать объем гнезда, занимаемый реактивной шайбой (33), и определяющее при усилии на входе, меньшем заданной величины (Fe), первое значение коэффициента усиления, отличающееся тем, что увеличение объема гнезда, занимаемого реактивной шайбой (33), происходит между первой и четвертой поверхностями и при усилии на входе, большем заданной величины (Fe), реактивное устройство определяет, по меньшей мере, второе значение коэффициента усиления.
2. Реактивное устройство по п.1, отличающееся тем, что четвертая поверхность, по меньшей мере, частично образована цилиндрическим концом толкателя (31).
3. Реактивное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что первая поверхность образована кольцевой прокладкой (47) и, по меньшей мере, одним плавающим элементом (49, 249, 349).
4. Реактивное устройство по п.2, отличающееся тем, что первая поверхность образована деталью, закрепленной на одном из концов толкателя (31).
5. Реактивное устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что имеющееся в нем, по меньшей мере, одно упругое устройство (30, 230, 330, 430, 530) предварительно сжато с усилием, при котором реактивное устройство становится жестким при усилии на входе, меньшем определенной величины (Fe).
6. Реактивное устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что в зависимости от величины усилия на входе оно изменяет коэффициент усиления.
7. Реактивное устройство по п.6, отличающееся тем, что при величине рабочего усилия, большей определенной величины (Fe), оно увеличивает коэффициент усиления.
8. Реактивное устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что усилие предварительного сжатия упругого устройства (30, 230, 330, 430, 530) больше или равно 150 Н.
9. Реактивное устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что упругое устройство (30, 230, 330, 530) представляет собой пружину.
10. Реактивное устройство по п.9, отличающееся тем, что упругое устройство (30, 230, 330) представляет собой цилиндрическую пружину.
11. Реактивное устройство по любому из пп.1, 2, 5, 6, 7 или 8, отличающееся тем, что упругое устройство (430) представляет собой упругое кольцо.
12. Реактивное устройство по п.9, отличающееся тем, что упругое устройство (530) представляет собой коническую пружину.
13. Реактивное устройство по п.3, отличающееся тем, что имеющаяся в нем кольцевая прокладка (47) и по меньшей мере один плавающий элемент (49) образуют устройство (45), которое предварительно сжимает по меньшей мере одно упругое устройство (30, 230, 330, 530).
14. Реактивное устройство по любому из пп.3, 9, 10, 12 или 13, отличающееся тем, что кольцевая прокладка (47) установлена в толкателе (31) с натягом в обжатом по наружному диаметру состоянии.
15. Реактивное устройство по любому из пп.3, 9, 10, 12, 13 или 14, отличающееся тем, что плавающий элемент (49) имеет поверхность (54), по которой центрируется упругое устройство (30).
16. Реактивное устройство по любому из пп.10, 13, 14 или 15, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, два расположенных на одной оси упругих устройства (230, 330).
17. Реактивное устройство по п.16, отличающееся тем, что упругое устройство (230) предварительно сжато меньше, чем другое упругое устройство (330).
18. Реактивное устройство по п.17, отличающееся тем, что плавающий элемент (49) состоит из первого центрального элемента (249) и второго выполненного в виде кольца элемента (349), которые имеют возможность осевого перемещения друг относительно друга.
19. Реактивное устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся наличием направляющего элемента (59), который работает совместно с направляющим элементом (24) пневмоусилителя.
20. Пневмоусилитель тормозного привода, содержащий корпус (1), разделенный на две камеры (7, 9) воздухонепроницаемой подвижной перегородкой (11) с пневматическим поршнем (13), в котором расположен трехходовой клапан (19), переключающийся при перемещении управляющего стержня (21), один конец которого соединен с педалью тормоза, а другой конец, противоположный первому, соединен с распределителем (22), отличающийся тем, что при торможении распределитель (22) упирается в реактивное устройство по любому из предыдущих пунктов.
21. Пневмоусилитель тормозного привода по п.20, отличающийся тем, что реактивное устройство по любому из пп.1-19 крепится к пневматическому поршню (13) с помощью шайбы (32).
22. Пневмоусилитель тормозного привода по п.21, отличающийся тем, что шайба (32) прижата к пневматическому поршню (13) возвратной пружиной (18).
23. Пневмоусилитель тормозного привода по любому из пп.20-22, отличающийся тем, что пневматический поршень (13) имеет направляющий элемент (24), который работает совместно с направляющим элементом (59) реактивного устройства по п.19.
