Двойной силовой клапан с интегрированным устройством уравновешивания давления
Изобретение относится к области автомобилестроения. Двойной силовой клапанный узел имеет единый корпус с двумя силовыми клапанными устройствами. Каждое из силовых клапанных устройств имеет золотник с продольным проходом для модулирования давления, прикладываемого к тормозам, и интегрированный уравновешивающий поршень, расположенный в корпусе для уравнивания давления, прикладываемого к левому и правому тормозам при срабатывании обоих тормозов. Достигается обеспечение подачи на правый и на левый тормоза одинакового давления в момент одновременного нажатия на обе педали тормоза. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к силовым клапанам гидравлических тормозных систем и, в частности, к двойным силовым клапанам с интегрированным устройством уравновешивания давления для использования в гидравлической тормозной системе сельскохозяйственных машин.
Уровень техники
Сельскохозяйственные машины, например, тракторы, обычно имеют пару затормаживаемых задних колес и правую педаль тормоза и левую педаль тормоза. В таких системах можно нажимать только одну правую педаль тормоза, что приводит к срабатыванию только правого тормоза, или только одну левую педаль тормоза, что приводит к срабатыванию левого тормоза. Нажатие, скажем, только на правую педаль тормоза, с одновременным поворотом передних колес полностью направо, позволяет повернуть трактору более резко, чем при использовании только одного рулевого управления. Это особенно применимо при управлении трактором с прицепным орудием, например, плугом, на конце гона (т.е., на невспаханном участке конце борозды или рядом с оградой) в поле. Для того, чтобы привести в действия одновременно оба задних тормоза, например, для нормального рабочего торможения, правая и левая педаль нажимаются одновременно.
Проблема сельскохозяйственной тормозной системы вышеописанного типа заключается в том, что при одновременном нажатии обеих педалей должна включаться система, уравновешивающая давление, прикладываемого к правому и левому тормозам. При отсутствии такой системы повышенное давление тормозной жидкости на одной стороне по сравнению с другой приведет к неожиданному повороту машины при включении обоих тормозов. Одна такая известная тормозная система раскрыта в патенте США 4,408,805.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание тормозной системы, содержащей интегрированное устройство уравновешивания давления для обеспечения подачи на правый и на левый тормоза одинакового давления, когда одновременно нажаты обе педали тормоза.
Далее, только посредством примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи и подробное описание будет описано настоящее изобретение.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид в сечении левого силового клапанного устройства двойного силового клапанного узла по настоящему изобретению по линии Х-Х на фиг.3.
Фиг.1А представляет собой вид детали по фиг.1 в увеличенном масштабе, когда узел находится в пассивном положении.
Фиг.1В представляет собой другой вид детали по фиг.1 в увеличенном масштабе, когда узел находится в полностью нажатом положении, и левый и правый тормоза сбалансированы.
Фиг.1С представляет собой еще один вид в увеличенном масштабе детали по фиг.1, когда узел находится в модулированном положении и левый и правый тормоза сбалансированы.
Фиг.2 представляет собой вид сверху двойного силового клапанного узла по фиг.1, и
Фиг.3 представляет собой вид с торца двойного силового клапанного узла по фиг.1, дополнительно имеющего вырез в секции, обозначенной на фиг.1 позицией W.
Подробное описание изобретения
На фиг.1-3 показан двойной силовой клапанный узел 10, имеющий единый корпус 16, который содержит левое силовое клапанное устройство 12 и правое силовое клапанное устройство 14. Элементы правого силового клапанного устройства 14 по существу идентичны элементам левого силового клапанного устройства 12, и поэтому подробно будет описано только левое силовое клапанное устройство 12. На фиг.1 показано сечение левого силового клапанного устройства 12.
Корпус 16 выполнен как единый элемент и может быть изготовлен как обработанная отливка, хотя это не обязательно. Например, корпус 16 может быть изготовлен посредством механической обработки сплошной заготовки. Корпус 16 содержит ступенчатый канал 18, имеющий задний участок 19, средний участок 20, золотниковый участок 21 и уравновешивающий участок 22. В уравновешивающий участок 22 входит кольцевой выступ 23 корпуса 16.
В заднюю часть 19 канала 18 вставлен закрывающий фланец 24 с уплотнением 25, который блокирует этот канал. В настоящем описании термин «задний» относится к правой части чертежей, а термин «передний» относится к левой части чертежей. Закрывающий фланец 24 удерживается на месте болтами 27 и содержит отверстие 26 с уплотнением 29, и в отверстие 26 закрывающего фланца с возможностью скольжения вставлен плунжер 28. На переднем конце плунжера 28 установлена тарелка 40. Над закрывающим фланцем 24 известным образом закреплен толкательный узел 30, который взаимодействует с плунжером 28 через отверстие 26 во фланце. Пружина 42 смещает плунжер 28 вправо, (на фиг.1, 1А, 1В и 1С) и упирается в участок 19А заднего участка 19 ступенчатого канала 18 и в тарелку 40 плунжера. Уравновешивающий участок 22 ступенчатого канала 18, находящийся в передней части корпуса 16, закрыт пробкой 32, имеющей уплотнение 33.
В средний участок 20 и в золотниковый участок 21 канала 18 с возможностью скольжения вставлен золотниковый узел 34, содержащий золотник 36 и тарелку 38 золотника, взаимодействующую с задней частью золотника 36. Золотник 36 содержит заднюю часть 36А увеличенного диаметра, диаметр которой сужается, и немного меньше чем диаметр участка 21 на переднем конце, и по существу равен диаметру участка 21 канала 18 на заднем конце; переднюю часть 36В увеличенного диаметра, который по существу равен диаметру участка 21 канала 18, и узкий центральный участок 36С уменьшенного диаметра. От переднего конца золотника 36 отходит продольный проход 36D, сообщающийся с радиальным масляным проходом 36Е, выполненным в центральном участке 36С. Пара пружин 43, 44 воздействуют на тарелку 38 золотника и тарелку 40 плунжера, как будет более подробно описано ниже.
Канал 21 золотника пересекает нагнетательный канал 50, сообщающийся с ним. Канал 21 золотника также пересекает канал 52 торможения, расположенный ближе к заднему концу корпуса, чем нагнетательный канал 50. Сливной канал 54, однако, расположен между левым и правым силовыми клапанными устройствами (как лучше всего видно на фиг.2 и 3) и сообщается через отверстие 55 с задним участком 19 ступенчатого канала 18, а также сообщается с задним участком 19' (не показан) через отверстие 55'. Верхние концы отверстий 55 и 55' заканчиваются в основании сливного канала 54, который выполнен в корпусе 16 и является единственным сливным каналом корпуса. Предпочтительно, это означает, что для соединения отверстий 55 и 55' с баком (не показан) нужно лишь одно соединение.
В уравновешивающий участок 22 ступенчатого канала 18 с возможностью скольжения вставлен кольцевой уравновешивающий поршень 60, который с возможностью скольжения расположен над кольцевым выступом 23 корпуса 16. Пробка 32, уравновешивающий канал 22 и уравновешивающий поршень 60 совместно образуют первую уравновешивающую камеру 41. Уравновешивающий поршень 60 содержит два направляющих пояска 60А и 60В, разнесенных друг от друга на внешнем диаметре, и один направляющий поясок 60С на внутреннем диаметре. Поясок 60А содержит уплотнение 64А, поясок 60В содержит уплотнение 64В, а поясок 60С содержит уплотнение 64С. Между уплотнениями 64А и 64В, когда система находится в пассивном состоянии, как показано на фиг.1 и 1А, находится радиальное отверстие 68, сообщающееся по текучей среде с проходом 69. Проход 69, в свою очередь, сообщается по текучей среде со второй уравновешивающей камерой 70 (лучше всего показанной на фиг.3). Пружина 62 смещает уравновешивающий поршень 60 влево на фиг.1, 1А, 1В и 1С, и упирается в уравновешивающий поршень 60 и в кольцевой участок 22А уравновешивающего участка 22 канала 18. Для предотвращения сохранения какого-либо давления между уравновешивающим поршнем 60 и кольцевым участком, предусмотрено отверстие (не показано), через которое любое давление на этом участке сбрасывается в бак.
При работе левого силового клапанного устройства 12 гидравлическая текучая среда под давлением подается в нагнетательный канал 50. На фиг.1 и 1А показано положение различных элементов, когда силовое клапанное устройство находится в пассивном состоянии, т.е., когда педали тормоза не нажаты. В этом состоянии увеличенный передний участок 36В золотника 36 расположен над пересечением нагнетательного канала 50 с каналом 21 золотника, тем самым перекрывая поток гидравлической текучей среды под давлением от нагнетательного канала 50 к каналу 52 торможения. В пассивном состоянии канал 52 торможения соединен со сливным каналом 54 через канал 21 золотника и вокруг увеличенного заднего участка 36А золотника 36.
При нажатии только на одну левую педаль тормоза (не показана), например, при частичном нажатии на педаль, толкательный узел 30 смещается влево на фиг.1 и 1А, тем самым перемещая плунжер 28 влево и сжимая пружины 42, 43 и 44. Однако сжимаемые пружины 43 и 44 упираются в тарелку 38 золотника и перемещают золотник 36 влево. Когда золотник 36 перемещается влево (как лучше всего видно на фиг.1С), узкий центральный участок 36С перемещается на пересечение между нагнетательным каналом 50 и участком 21 канала 18, и обеспечивает сообщение по текучей среде нагнетательного канала 50 с каналом 21 золотника. В результате обеспечивается сообщение по текучей среде канала 52 торможения с нагнетательным каналом 50, что приводит к срабатыванию левого тормоза. Однако, когда толкательный узел нажат лишь частично, как показано на фиг.3С текучая среда под давлением от нагнетательного канала 50 также может протекать вокруг увеличенной задней части 36А и частично уходить в сливной канал 54 через отверстие 55, в результате чего давление, подаваемое в канал 52 торможения уменьшается. Следует также понимать, что давление в канале 52 торможения также передается через радиальный масляный проход 36Е и продольный проход 36D в первую уравновешивающую камеру 41. Давление в первой уравновешивающей камере 41 воздействует на золотник 36 и, в комбинации с пружиной 37, заставляет золотник 36 смещаться вправо до тех пор, пока усилия, действующие на золотник 36, не уравновесятся, тем самым модулируя давление в канале 52 торможения.
Однако, если левая педаль тормоза нажата полностью, как показано на фиг.1В, тарелка 38 золотника контактирует с задним торцом 20А среднего участка 20 канала 18, а задняя часть 36А золотника полностью вошла в золотниковый участок 21, что препятствует сбрасыванию текучей среды под давлением, поступающей из нагнетательный канала 50 в канал 21 золотника, в сливной канал 54. Канал 52 торможения получает в этом случае все давление от нагнетательного канала 50 и, следовательно левый тормоз срабатывает полностью.
Следует понимать, что давление в первой уравновешивающей камере 41 также воздействует на уравновешивающий поршень 60, заставляя его сместиться вправо. При этом пружина 62 сжимается до тех пор, пока усилие, создаваемое пружиной 62, не уравновесит усилие, создаваемое давлением на поршне 60, имеющее известную величину, определяемую по жесткости пружины 62. Когда давление в первой уравновешивающей камере 41 достигнет заданной величины, основанной на жесткости пружины 62, уплотнение 60А сходит с отверстия 68, тем самым обеспечивая сообщение по текучей среде отверстия 68 с первой уравновешивающей камерой 41. Давление в первой уравновешивающей камере 41 передается через отверстие 68 и проход 69 во вторую уравновешивающую камеру 70 и, по проходу 69' и отверстию 68' в левом силовом клапанном устройстве 12. Если левая педаль тормоза не нажата или нажата недостаточно, чтобы уплотнение 60А' сошло с отверстия 68', то давление, передаваемое из левой первой уравновешивающей камеры 31 ко второй уравновешивающей камере 70 не передается через отверстие 68' к левой первой уравновешивающей камере 31' и левое и правое силовые клапанные устройства 12, 14 остаются гидравлически изолированы друг от друга.
Однако, если и левая, и правая педали тормоза нажаты достаточно, чтобы уплотнение 60А сошло с отверстия 68, а уплотнение 68А' сошло с отверстия 68', тогда и левая первая уравновешивающая камера 41, и правая первая уравновешивающая камера 41' находятся в сообщении по текучей среде со второй уравновешивающей камерой 70. В результате, давление в каждой первой уравновешивающей камере 41 и 41' будет одинаковым, давление в левом и в правом каналах 52 и 52' торможения будет одинаковым, и давление, подаваемое на левый и правый тормоз, также будет одинаковым.
Другими словами, если давление в обеих первых уравновешивающих камерах 41, 41' превышает заданную величину, достаточную, чтобы преодолеть жесткость пружин 62, 62', левое и правое силовые клапанные устройства 12, 14 будут сообщаться по текучей среде друг с другом и на оба канала 52, 52' торможения будет поступать одинаковое давление. Если же, с другой стороны, давление в любой из первых уравновешивающих камер 41, 41' не превысит заданную величину, достаточную для преодоления жесткости пружины 62, 62', то левое и правое силовые клапанные устройства 12, 14 будут изолированы друг от друга.
Таким образом, двойной силовой клапанный узел позволяет оператору избирательно применять левый или правый тормоз и, в то же время, при срабатывании обоих тормозов, подает на оба тормоза одинаковое давление, чтобы не допустить случайных поворотов или неравномерного торможения.
Наличие уравновешивающего поршня 60 также выполняет функцию безопасности в случае, когда один контур торможения выходит из строя. В гидравлической системе, в которой левый и правый тормоза уравновешены благодаря постоянному гидравлическому сообщению по текучей среде между тормозами, отказ одного из контуров приводит к отказу обоих, поскольку текучая среда из активного контура сбрасывается через гидравлическое соединение в отказавший контур. В предлагаемой системе, однако, если откажет один из контуров, например, левое силовое клапанное устройство 12, давление в первой уравновешивающей камере 41' останется на уровне атмосферного, т.е., на уровне давления в сливном канале, и будет ниже заданного уровня, необходимого для преодоления жесткости пружины 62'. Поэтому, уравновешивающий поршень 60' останется в пассивном положении, изолируя левое и правое силовые клапанные устройства 12, 14 друг от друга. Поскольку и левое, и правое силовые клапанные устройства 12, 14 имеют собственный независимый нагнетательный канал 50, 50', соответственно, даже если один из тормозных контуров откажет, другой контур будет продолжать работать, так как передающий канал 68 на отказавшей стороне будет закрыт уплотнениями 64А и 64В поршня, предотвращая перетекание текучей среды под давлением с рабочей стороны на отказавшую сторону.
Во избежание сомнений, термины «левый» и «правый» используются только для отличия одинаковых элементов друг от друга и не должны считаться определяющими конкретное пространственное положение одного элемента относительно другого.
1. Двойной силовой клапанный узел, имеющий единый корпус, содержащий:
левое силовое клапанное устройство (12), расположенное в корпусе (16), имеющее левую первую уравновешивающую камеру (41), и правое силовое клапанное устройство, имеющее правую первую уравновешивающую камеру;
нагнетательный канал (50, 50'), расположенный в корпусе (16);
левый золотниковый узел (34), расположенный в левом силовом клапанном устройстве (12), приводимый в действие оператором для избирательного обеспечения сообщения по текучей среде нагнетательного канала (50, 50') с левым каналом (52) торможения, и правый золотниковый узел, расположенный в правом силовом клапанном устройстве (14), приводимый в действие оператором для избирательного обеспечения сообщения по текучей среде нагнетательного канала (50, 50') с правым каналом (52') торможения;
при этом левый канал (52) торможения расположен в корпусе в сообщении по текучей среде с левой первой уравновешивающей камерой (41), а правый канал (52') торможения расположен в корпусе в сообщении по текучей среде с правой первой уравновешивающей камерой; и
уравновешивающее клапанное устройство, расположенное в корпусе (16) и имеющее вторую уравновешивающую камеру (70), левый уравновешивающий клапан (60, 62, 64A, 64B), который обеспечивает сообщение по текучей среде левой первой уравновешивающей камеры (41) со второй уравновешивающей камерой (70), когда давление в левой первой уравновешивающей камере (41) превышает заданную величину, и
гидравлически изолирует левую первую уравновешивающую камеру (41) от второй уравновешивающей камеры (70), когда давление в левой первой уравновешивающей камере (41) меньше заданной величины, и правый уравновешивающий клапан, который обеспечивает сообщение по текучей среде правой первой уравновешивающей камеры со второй уравновешивающей камерой (70), когда давление в правой первой уравновешивающей камере превышает заданную величину, и гидравлически изолирует правую первую уравновешивающую камеру от второй уравновешивающей камеры (70), когда давление в правой первой уравновешивающей камере меньше заданной величины.
2. Узел по п.1, в котором предусмотрены левый нагнетательный канал (50), при этом левый золотниковый узел (34) обеспечивает сообщение по текучей среде левого нагнетательного канала (50) с левым каналом (52) торможения, и правый нагнетательный канал (50'), причем правый золотниковый узел обеспечивает сообщение по текучей среде правого нагнетательного канала (50') с правым каналом (52') торможения.
3. Узел по п.1, в котором левый уравновешивающий клапан и правый уравновешивающий клапан содержат кольцевой уравновешивающий поршень (60), смещенный пружиной (62) в закрытое положение, в котором соответствующие левая и правая первые уравновешивающие камеры (41) не сообщаются по текучей среде со второй уравновешивающей камерой (70).
4. Узел по любому из пп.1-3, в котором левая первая уравновешивающая камера (41) и правая первая уравновешивающая камера сообщаются по текучей среде со второй уравновешивающей камерой (70) посредством соответствующих правого и левого проходов (55, 55'), выполненных в корпусе.
5. Узел по любому из пп.1-3, в котором левый канал (52) торможения сообщается по текучей среде с левой первой уравновешивающей камерой (41) посредством прохода (36D, 36Е), выполненного в левом золотниковом узле (34), а правый канал торможения сообщается по текучей среде с правой первой уравновешивающей камерой посредством прохода, выполненного в правом золотниковом узле.
6. Узел по п.4, в котором левый канал (52) торможения сообщается по текучей среде с левой первой уравновешивающей камерой (41) посредством прохода (36D, 36E), выполненного в левом золотниковом узле (34), а правый канал торможения сообщается по текучей среде с правой первой уравновешивающей камерой посредством прохода, выполненного в правом золотниковом узле.
