ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ СОЛЕНОИДНЫЙ КЛАПАН Российский патент 1998 года по МПК B60T8/36 B60T13/68 

Изобретение относится к пневматическому соленоидному клапану, содержащему две части, включающие в себя первый впускной канал, соединенный с первым источником давления, и выпускной канал, соединенный с камерой, с регулируемым давлением, полый корпус, в который каждая из частей выходит с возможностью избирательного сообщения с одной другой частью, и электромагнит, прикрепленный к корпусу и включающий подвижный сердечник, способный приводить в действие средства установления избирательного сообщения, второй впускной канал, соединенный со вторым источником давления, причем давление первого источника давления относительно высокое, давление второго источника давления относительно низкое, а средства установления избирательного сообщения содержат неподвижный клапан и подвижный клапан, заключенные в полый корпус с обеспечением возможности открывания неподвижного клапана, когда подвижный клапан закрыт, и наоборот.

Специалистам в данной области техники известно, что соленоидные клапаны такого типа применяют для обеспечения сообщения камеры, поддерживаемой под регулируемым давлением, с источником давления, а иллюстрацию клапанов можно найти, например, в патенте США N 3605813.

Поскольку такие соленоидные клапаны можно применять в тормозных системах, изготавливаемых в массовом производстве и являющихся объектом наложения очень жестких ограничений по затратам на изготовление, одной из задач настоящего изобретения является разработка соленоидного клапана, обеспечивающего возможность регулирования давления в одной камере в зависимости от электрического сигнала, и в котором конструкция, вне зависимости от этого, остается достаточно простой для того, чтобы изготовление было нетрудным и относительно недорогим.

Чтобы достичь этого, предлагаемый соленоидный клапан по существу отличается тем, что второй впускной канал расположен за первым впускным каналом по отношению к выпускному каналу, и тем, что средства установления избирательного сообщения дополнительно содержат:
вал, выполненный в полом корпусе вдоль оси в расширении выпускного канала и служащий опорой первому клапанному элементу кольцевой формы, который обращен к этому выпускному каналу, простирается в плоскости, по существу перпендикулярной оси, и предназначен для взаимодействия со вторым клапанным элементом, чтобы образовать совместно с ним неподвижный клапан;
третий клапанный элемент, выполненный на периферии уплотняющей поверхности с возможностью смещения посредством подвижного сердечника электромагнита вдоль оси в направлении выпускного канала с тем, чтобы обеспечить взаимодействие с четвертым клапанным элементом и образовать вместе с ним подвижный клапан, причем этот третий клапанный элемент простирается в плоскости, удаленной от неподвижного клапана и по существу перпендикулярной оси; и
трубчатый подвижный стопорный элемент, первый конец которого служит опорой второму клапанному элементу, а второй конец которого служит опорой четвертому клапанному элементу, причем второй клапанный элемент перемещается в направлении первого клапанного элемента пружиной возврата в положение закрывания неподвижного клапана, в котором этот клапан, вал и стопорный элемент препятствуют какому бы то ни было сообщению между первым впускным каналом и выпускным каналом, обеспечивая в то же время, при отсутствии срабатывания электромагнита, сообщение между первым впускным каналом и выпускным каналом через подвижный клапан, а третий клапанный элемент перемещается при срабатывании электромагнита в направлении четвертого клапанного элемента в положение закрывания подвижного клапана, в котором этот клапан и уплотняющая поверхность препятствуют какому бы то ни было сообщению между вторым впускным каналом и выпускным каналом, обеспечивая в то же время - при минимальном заданном усилии срабатывания электромагнита, сообщение между первым впускным каналом и выпускным каналом через неподвижный клапан, причем этот стопорный элемент в любом положении препятствует какому бы то ни было сообщению между двумя впускными каналами.

Предпочтительно, трубчатый стопорный элемент образует вместе с первым клапанным элементом, с одной стороны, и с третьим клапанным элементом, с другой стороны, по существу одинаковые поверхности приложения давления, а выпускной канал и электромагнит расположены на оси, тогда как оба впускных канала выходят на боковую поверхность полого корпуса на некотором расстоянии от оси.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, уплотняющая поверхность имеет центральную зону, которая удалена по оси от периферии этой поверхности в направлении выпускного канала и образует вогнутую поверхность, обращенную к электромагниту; кроме того, эта уплотняющая поверхность движется к электромагниту силой упругости, воздействующей на ее периферии, а подвижный сердечник электромагнита воздействует на первый конец толкателя, второй конец которого опирается на внутреннюю сторону вогнутой поверхности без ограничения относительной ориентации.

Более того, к преимуществам следует отнести возможность изменения расстояния между вторым и четвертым клапанными элементами с тем, чтобы обеспечить промежуточное состояние соленоидного клапана при котором и неподвижный, и подвижный клапаны остаются закрытыми при ненулевом рабочем ходе подвижного сердечника.

С этой целью трубчатый стопорный элемент содержит, например, первую и вторую трубчатые детали, которые по существу изолированы друг относительно друга, скользя друг относительно друга, и относительно полого корпуса, и, соответственно, играют роль опоры второго и четвертого клапанных элементов.

В этом случае сила упругости, приложенная к уплотняющей поверхности, может быть реализована посредством пружины, имеющей тенденцию отодвигать вторую трубчатую деталь стопорного элемента и эту уплотняющую поверхность друг от друга.

И наконец, сердечник можно направлять в трубке из нержавеющей стали, что дает преимущество уменьшения износа и риска блокировки сердечника при одновременно сохранении свойства ненамагниченности.

На фиг.1 показан вид в разрезе соленоидного клапана в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения; на фиг.2 частичный разрез соленоидного клапана в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения.

Пневматический соленоидный клапан включает три части 1, 2 и 3, а точнее
содержит, как показано на этих чертежах: по существу цилиндрический полый корпус 4, в который каждая из трех частей выходит таким образом, что в нем можно обеспечить ее избирательное соединение с одной другой частью; первый впускной канал 1, представляющий собой первую часть, соединенный с первым источником давления, например, являющимся атмосферой А; второй впускной канал 2, представляющий собой вторую часть, соединенный со вторым источником давления, давление которого ниже, чем давление первого источника и который, например, является источником вакуума D; выпускной канал 3, представляющий собой третью часть, расположенную за первым впускным каналом 1 по отношению ко второму впускному каналу 2, и соединенный с камерой C, поддерживаемой под регулируемым давлением; и электромагнит 5, прикрепленный к корпусу и включающий в себя подвижный сердечник 5а, способный приводить в действие средства установления избирательного сообщения между указанными тремя частями.

Собственно средства установления избирательного сообщения между тремя частями 1, 2 и 3 содержат:
неподвижный клапан 6 и подвижный клапан 7, заключенные в полый корпус 1, причем неподвижный клапан имеет возможность открываться, когда подвижный клапан закрыт, и наоборот;
вал 60, выполненный внутри полого корпуса вдоль оси 8 в расширении выпускного канала 3 и служащий опорой первому клапанному элементу 6а кольцевой формы, который обращен к этому выпускному каналу, простирается в плоскости, по существу перпендикулярной указанной оси, и предназначен для взаимодействия со вторым клапанным элементом 6b, чтобы образовать совместно с ним неподвижный клапан 6;
третий клапанный элемент 7а, выполненный на периферии уплотненной поверхности 70 с возможность смещения посредством стержня, такого, как 5b, приводимого в действие подвижным сердечником 5а электромагнита, вдоль оси 8 в направлении выпускного канала 3 с тем, чтобы обеспечить взаимодействие с четвертым клапанным элементом 7b и образовать вместе с ним подвижный клапан 7, причем этот третий клапанный элемент 7а простирается в плоскости, удаленной от подвижного клапана и по существу перпендикулярной оси 8; и
трубчатый подвижный стопорный элемент 67, первый конец (слева на чертежах) которого служит опорой второму клапанному элементу 6b, а второй конец (справа на чертежах) которого служит опорой четвертому клапанному элементу 7b.

Второй клапанный элемент 6b увлекается в направлении первого клапанного элемента 6а пружиной возврата 9 в положение закрывания неподвижного клапана, в котором этот клапан, вал и стопорный элемент совместно препятствуют сообщению между первым впускным каналом 1 и выпускным каналом 3, обеспечивая в то же время, при отсутствии срабатывания электромагнита, сообщение между вторым впускным каналом 2 и выпускным каналом 3 через подвижный клапан.

Кроме того, третий клапанный элемент 7а перемещается при срабатывании электромагнита в направлении четвертого клапанного элемента 7b в положение закрывания подвижного клапана 7, в котором этот клапан и уплотняющая поверхность препятствуют какому бы то ни было сообщению между вторым впускным каналом 2 и выпускным каналом 3, обеспечивая в то же время при заданном минимальном усилии срабатывания электромагнита, сообщение между первым впускным каналом 1 и выпускным каналом 3 через неподвижный клапан 6, причем стопорный элемент 67 препятствует в любом положении сообщению между обоими впускными каналами 1 и 2.

В соответствии с одним из преимуществ предлагаемого изобретения, трубчатый стопорный элемент 67 образует, вместе с первым клапанным элементом 6а, с одной стороны, и вместе с третьим клапанным элементом 7a, с другой стороны, поверхности приложения давления, имеющие по существу равные площади.

Кроме того, выпускной канал 3 и электромагнит 5 расположены на оси 8, тогда как оба впускных канала 1 и 2 выходят на боковую поверхность полого корпуса 4 на некотором расстоянии от этой оси 8.

В соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления изобретения (фиг.1), стопорный элемент 67 по существу состоит из гибкой трубки, например, сделанной из резины, усиленной жестким трубчатым элементом 67a вблизи от ее первого (левого) конца, причем эта трубка, например, своим первым концом, запрессована герметично внутри полого корпуса 4 между первым впускным каналом 1 и вторым впускным каналом 2.

Предполагается, что в это случае уплотняющая поверхность имеет форму диска 70, выполненного как единое целое со стержнем 5b, приводимым в действие сердечником 5a электромагнита, так что подача электрического тока в этот электромагнит вызывает, следовательно, смещение влево уплотняющей поверхности 70, противодействуя усилию, прикладываемому пружиной возврата 5c, увлекающей сердечник 5a и стержень 5b, который прикреплен к нему, в положение покоя (справа от фиг.1).

Если в случае, когда подвижный клапан 7 закрыт в результате такого смещения, усилие, переданное на электромагнит, по-прежнему, такого, что превышает усилие пружин 5c и 9, к которым добавляется усилие, прикладываемое к поверхности подвижного клапана 7 за счет разности давлений между вторым впускным каналом 2 и выпускным каналом 3, управляющая поверхность 70, которая продолжает закупоривать подвижный клапан 7, по-прежнему, подталкивается влево до тех пор, пока не откроется неподвижный клапан 6, что вызывает увеличение давления в камере C до тех пор, пока это давление не достигнет величины атмосферного давления, и соответствующее увеличение до тех пор, пока поверхность 70 не достигнет положения равновесия, усилия, прикладываемого к этой поверхности за счет разности давлений, противодействующего усилию срабатывания электромагнита.

Осевые пальцы 10, равномерно распределенные вокруг оси 8 и обеспечивающие прохождение воздуха, расположены на внутренней стороне полого корпуса 4 и обращены к стопорному элементу 67 с тем, чтобы ограничить возможность разрушения пружины 9 и ограничить ход этого стопорного элемента.

В соответствии со вторым предпочтительным вариантом осуществления изобретения (фиг. 2), уплотняющая поверхность 70 имеет центральную зону 70а, которая удалена вдоль оси от периферии этой поверхности в направлении выпускного канала 3 и образует вогнутую поверхность, обращенную к электромагниту 5.

Эта уплотняющая поверхность перемещается к электромагниту пружиной 11, создавая силу упругости, воздействующую на периферию поверхности, а сердечник электромагнита оказывает нажим на первый свободный конец 50а толкателя 50, второй свободный конец 50b которого опирается на внутреннюю сторону вогнутости поверхности 70, причем каждый из этих концов имеет возможность поворота относительно элемента, к которому он прижат.

Толкатель 50, на который нет никаких ограничений по относительной ориентации, направляется в осевом отверстии 5c электромагнита, и такая компоновка приводит к значительному снижению трения и риска блокировки.

Второй вариант, представленный на фиг.2, дает дополнительную возможность простого изменения расстояния между вторым клапанным элементом 6b и четвертым клапанным элементом 7b, что позволяет достичь промежуточного состояния распределителя с электромагнитным управлением, в котором и неподвижный, и подвижный клапаны закрыты при ненулевом ходе R сердечника 5a электромагнита, и придает распределителю с электромагнитным управлением высокую эксплуатационную устойчивость.

С этой целью, например, стопорный элемент 67 содержит первую и вторую трубчатые детали 676 и 677, которые по существу изолированы друг относительно друга относительно полого корпуса 4 и которые, соответственно, служат опорой второму и четвертому клапанным элементам 6b, 7b.

Вторая трубчатая деталь 677 поддерживает пружину 11, которая имеет тенденцию отодвигать его от уплотняющей поверхности 70. Кроме того, обе детали 676, 677 стопорного элемента упруго отталкиваются назад от выпускного канала 3 к электромагниту соответствующими пружинами 12 и 13, а упор 14 ограничивает относительное перемещение этих трубчатых деталей 676 и 677.

И, наконец, как показано на фиг.2, подвижный сердечник предпочтительно направляется в тонкостенной трубке 15 из нержавеющей стали, что дает возможность уменьшить трение и износ.

В качестве варианта примера осуществления, показанного на фиг.2, ненулевой ход R можно увеличить настолько, что за счет второй трубчатой детали 676 распределитель будет работать как ограничитель давления.

Использование: в пневматических тормозных системах транспортных средств. Сущность изобретения: пневматический соленоидный клапан содержит первый впускной канал (1), соединенный с первым источником давления (А), второй впускной канал (2), соединенный со вторым источником давления (Д), выпускной канал (3), соединенный с камерой (С), поддерживаемой под регулируемым давлением, полый корпус (4), в который выходит каждая из частей таким образом, что в нем можно обеспечить ее избирательное сообщение, по меньшей мере, с одной другой частью; и электромагнит (5), прикрепленный к корпусу и включающий сердечник (5а), приводящий в действие средства установления избирательного сообщения, неподвижный клапан (6) и подвижный клапан (7), заключенные в полый корпус с обеспечением возможности открывания неподвижного клапана, когда подвижный клапан закрыт, и наоборот, а эти клапаны образованы валом (60), трубчатым подвижным стопорным элементом (67) и уплотняющей поверхностью (70), находящимся под воздействием электромагнита. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Пневматический соленоидный клапан, содержащий по меньшей мере две части, включающие в себя первый впускной канал (1), соединенный с первым источником давления (A), и выпускной канал (3), соединенный с камерой (C) с регулируемым давлением, полый корпус (4), в который выходит каждая из частей, при этом полый корпус выполнен с возможностью обеспечения избирательного соединения одной части с по меньшей мере другой частью, электромагнит (5), прикрепленный к корпусу и включающий сердечник (5a), приводящий в действие средства установления избирательного сообщения, и второй впускной канал (2), соединенный с вторым источником давления (D), причем давление первого источника давления (A) является относительно высоким, давление второго источника давления (D) является относительно низким, а средства установления избирательного сообщения содержат неподвижный клапан (6) и подвижный клапан (7), заключенные в полый корпус с обеспечением возможности открывания неподвижного кдапана, когда подвижный клапан закрыт, и наоборот, отличающийся тем, что второй впускной канал (2) расположен за первым впускным каналом по отношению к выпускному каналу, а средства установления избирательного сообщения дополнительно содержат вал (60), выполненный внутри полого корпуса вдоль оси (8) в расширении выпускного канала и служащий опорой первому клапанному элементу (6a) кольцевой формы, который обращен к этому выпускному каналу, простирается в плоскости, по существу перпендикулярной к оси, и взаимодействует с вторым клапанным элементом (6b) для образования совместно с ним неподвижного клапана (6), третий клапанный элемент (7a), выполненный на периферии уплотняющей поверхности (70) с возможностью смещения посредством сердечника (5a) электромагнита вдоль оси в направлении выпускного канала (3) для взаимодействия с четвертым клапанным элементом (7b) и образования с ним подвижного клапана (7), причем этот третий клапанный элемент (7a) простирается в плоскости, удаленной от неподвижного клапана и по существу перпендикулярной к оси (8), и трубчатый подвижный стопорный элемент (67), первый конец которого служит опорой второму клапанному элементу (6b), а второй конец которого служит опорой четвертому клапанному элементу (7b), причем второй клапанный элемент (6b) перемещается в направлении первого клапанного элемента (6a) по меньшей мере пружиной возврата (9, 12) в положение закрывания неподвижного клапана (6), в котором этот клапан, вал (60) и стопорный элемент (67) совместно препятствуют сообщению между первым впускным каналом (1) и впускным каналом (3), обеспечивая при отсутствии срабатывания электромагнита сообщение между вторым впускным каналом (2) и выпускным каналом (3) через подвижный клапан (7), а третий клапанный элемент (7a) перемещается при срабатывании электромагнита в направлении четвертого клапанного элемента (7b) в положение закрывания подвижного клапана (7), в котором этот клапан и уплотняющая поверхность (70) препятствуют сообщению между вторым впускным каналом (2) и выпускным каналом (3), обеспечивая по меньшей мере при минимальном заданном усилии срабатывания электромагнита, сообщение между первым впускным каналом (1) и выпускным каналом (3) через неподвижный клапан (6), причем стопорный элемент (67) в любом положении препятствует сообщению между двумя впускными каналами. 2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что трубчатый стопорный элемент (67) образует вместе с первым клапанным элементом (6a), с одной стороны, и с третьим клапанным элементом (7a), с другой стороны, по существу одинаковые поверхности приложения давления. 3. Клапан по п. 1 или 2, отличающийся тем, что выпускной канал (3) и электромагнит (5) расположены на оси (8), тогда как оба впускных канала выходят на боковую поверхность полого корпуса на некотором расстоянии от этой оси. 4. Клапан по любому из пп. 1 3, отличающийся тем, что уплотняющая поверхность (70) имеет центральную зону (70a), которая удалена по оси от периферии этой поверхности в направлении выпускного канала (3) и образует вогнутую поверхность, обращенную к электромагниту (5), при этом уплотняющая поверхность перемещается к электромагниту силой упругости, воздействующей на ее периферию, а сердечник (5a) электромагнита воздействует на первый конец (50a) толкателя (50), второй конец (50b) которого опирается на внутреннюю сторону вогнутой поверхности без ограничения относительной ориентации. 5. Клапан по любому из пп. 1 4, отличающийся тем, что расстояние между вторым и четвертым клапанными элементами (6b, 7b) изменяют для обеспечения промежуточного состояния соленоидного клапана, при котором и неподвижный, и подвижный клапаны (6, 7) остаются закрытыми при нулевом рабочем ходе (R) сердечника. 6. Клапан по п. 5, отличающийся тем, что трубчатый стопорный элемент (67) содержит первую и вторую трубчатые детали (676, 677), которые по существу изолированы одна относительно другой, скользя одна относительно другой и относительно полого корпуса, и соответственно являются опорой второго и четвертого клапанных элементов (6b, 7b). 7. Клапан по пп. 4 и 6, отличающийся тем, что сила упругости создается пружиной (11), отодвигающей вторую трубчатую деталь (677) стопорного элемента и уплотняющую поверхность (70) одну от другой. 8. Клапан по любому из пп. 1 7, отличающийся тем, что сердечник (5a) расположен в трубке (15) из нержавеющей стали. 9. Клапан по любому из пп. 5 7, отличающийся тем, что ненулевой рабочий ход (R) обеспечивает невозможность перемещения первой трубчатой детали (676) с помощью второй трубчатой детали (677).