ГЛАВНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЦИЛИНДР Российский патент 1999 года по МПК B60T11/16 F15B15/00 

Изобретение касается главного гидравлического цилиндра, предназначенного для применения, главным образом, в гидравлической тормозной системе транспортного средства.

Немецкое свидетельство на полезную модель G8812281. 6 содержит описание главного гидроцилиндра общего типа, включающего корпус цилиндра, содержащий клапан, клапанный элемент которого взаимодействует с гнездом клапана, перемещаемым поршнем, скользящим в корпусе цилиндра, причем этот поршень совершает рабочий ход, сжимая текучую среду в камере давления корпуса цилиндра, а клапанный элемент и гнездо клапана способны двигаться относительно друг друга, позволяя клапану открываться и закрываться. Фиксированный упорный штифт проходит через стенку цилиндра и служит как для установки втянутого положения вторичного поршня, так и для установки полностью открытого положения связанного с ним клапана, когда поршень втянут. В этой конструкции клапанный механизм находится в части поршня, которая выступает вперед за упорный штифт, обуславливая необходимость в пространство для его размещения по длине цилиндра, в дополнение к тому пространству, которое требуется для камеры давления, связанной с поршнем, что неотъемлемо влечет за собой наличие относительно длинного цилиндра.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является главный гидравлический цилиндр, известный по заявке GB 2183756 A, B 60 T 11/16, 1987, содержащий корпус цилиндра, поршень, скользящий в нем с возможностью совершения рабочего хода и сжимающий текучую среду в камере давления корпуса, клапан, перемещаемый поршнем, гнездо клапана и клапанный элемент последнего выполнены подвижными относительно друг друга с возможностью открытия и закрытия клапана и взаимодействия друг с другом, стопор, закрепленный в корпусе цилиндра, первый упор, приспособленный для установки втянутого положения поршня посредством взаимодействия со стопором, и второй упор, служащий для удержания клапанного элемента в открытом положении, когда поршень установлен в своем втянутом положении, при этом первый и второй упоры выполнены в одном элементе, который расположен на поршне с возможностью перемещения вместе с ним. Однако данный гидравлический цилиндр также имеет значительный линейный размер.

Технической задачей настоящего изобретения является создание главного гидроцилиндра вышеуказанного типа, который имеет уменьшенную длину по сравнению с некоторыми известными гидроцилиндрами.

Согласно настоящему изобретению главный гидравлический цилиндр содержит корпус цилиндра, поршень, скользящий в нем с возможностью совершения рабочего хода и сжимающий текучую среду в камере давления корпуса, клапан, перемещаемый поршнем, гнездо клапана и клапанный элемент последнего выполнены подвижными относительно друг друга с возможностью открытия и закрытия клапана и взаимодействия друг с другом, стопор закрепленный в корпусе цилиндра, первый упор приспособленный для установки втянутого положения поршня посредством взаимодействия со стопором, и второй упор, служащий для удержания клапанного элемента в открытом положении, когда поршень установлен в своем втянутом положении. Первый и второй упоры выполнены в одном элементе, расположенном на поршне с возможностью перемещения вместе с ним. Указанная техническая задача достигается за счет того, что второй упор расположен на расстоянии от первого упора в направлении противоположном рабочему ходу поршня.

Кроме того элемент может быть выполнен в виде втулки, по меньшей мере частично охватывающей поршень и взаимодействующей со стопором, для установки втянутого положения поршня, и со средством, перемещаемым клапанным элементом для установки открытого положения последнего. Средство, перемещаемое клапаном, проходит перпендикулярно через отверстие во втулке, опираясь на поверхность, определяющую отверстие, и служит для установки открытого положения клапана. Втулка содержит продольную щелевую выемку, у одного конца которой сформирован первый упор. Щелевая выемка доходит до места рядом с передним торцом втулки, где на ней образован первый упор, при этом отверстие во втулке выполнено ближе к противоположному торцу последней. Щелевая выемка и отверстие разнесены по периферии втулки на 90 град. Втулка может быть составлена из двух полуцилиндрических частей или выполнена в виде единого частичноцилиндрического элемента с протяженностью более, чем полуцилиндрический охват. Также втулка может быть снабжена на своем переднем торце радиально выступающей частью, предусмотренной для упора на внутреннюю стенку цилиндра, а задняя торцевая часть втулки скошена внутрь и предусмотрена для упора на внешнюю поверхность поршня. Втулка изготавливается из упругого материала и удерживается внутри корпуса цилиндра благодаря свойству упругого восстановления после вставления ее туда в деформированном состоянии.

Далее настоящее изобретение будет описано на примерах конструкций его воплощения со ссылками на прилагаемые чертежи, в которых:
фиг. 1 - продольный разрез главного гидроцилиндра;
фиг. 2 - элемент конструкции главного гидравлического цилиндра;
фиг. 3 - продольный разрез альтернативного варианта конструкции главного гидравлического цилиндра;
фиг. 4 - элемент конструкции главного гидравлического цилиндра, представленного на фиг. 3;
фиг. 5 - частный вид поперечного сечения, на котором видна часть еще одного альтернативного варианта конструкции главного гидравлического цилиндра;
фиг. 6 - элемент конструкции главного гидравлического цилиндра, изображенного на фиг. 5.

На прилагаемых чертежах изображен главный гидравлический цилиндр тандемного типа, имеющий цилиндрический корпус 1, содержащий первичный и вторичный поршни, обозначенные 2 и 3 соответственно, при этом первичный поршень имеет выполненный в виде одной цельной детали шток 4 для приложения усилия, через который поршень приводят в движение от педали водителя или бустерного приспособления известными специалистам способами. Вторичный поршень 3 соединен с первичным поршнем 2 для одновременной работы посредством пружин 5, действующих между поршнями, причем объединенное усилие этих пружин 5 оказывается больше, чем усилие пружины 6, служащий для возврата вторичного поршня и действующей между вторичным поршнем и донной частью цилиндрического корпуса гидроцилиндра. Вторичный поршень снабжен передним уплотнением 7, которое вместе с внутренней стенкой цилиндра формирует камеру давления 8. Следующая камера давления 9 определяется пространством между поршнями 2 и 3 и уплотнением 10, передвигаемым первичным поршнем 2, а также другим уплотнением 11, перемещаемым на заднем конце вторичного поршня 3. На корпусе цилиндра 1 предусмотрена пара резервуарных соединителей 12, 13, которые соответственно сообщаются с раздельными камерами для текучей среды резервуара со средой (не показан), причем соединитель 12 сообщается с камерой 8 через проточный канал посредством упорного штифта 14, выполненного в виде трубчатого элемента, а соединитель 13 сообщается с камерой 9 через еще один проточный канал, образованный продольным проходом 15 в корпусе, кольцеобразный зазор 16 между частью корпуса и охватывающим его торцевым колпаком 17, и радиальным каналом 15A в стенке цилиндра. Торцевой колпак 17 закрывает открытый конец цилиндра, размещая в себе первое уплотнение 17A, которое закупоривает пространство вокруг штока 4, а также другое уплотнение 17B, функционирующее как сальник у внутренней поверхности корпуса 1.

Поток текучей среды между соединителем 12 и камерой 8 управляется клапаном 18, а другой клапан 19 управляет потоком текучей среды между соединителем 13 и камерой 9. Пространство между первичным и вторичным поршнями установлено с помощью втулочного устройства, первая часть 20 которого относительно малого диаметра прикреплена к первичному поршню 2, в вторая часть 21 относительно большего диаметра охватывает первую часть 20 с возможностью скольжения по ней и с другой стороны упирается во вторичный поршень 3, удерживаясь возле него за счет действия пружин 5, которые упираются в радиальный фланец 21 A второй части втулочного устройства. Первая часть 20 втулочного устройства снабжена внутренней резьбой и размещает внутри себя винт 22, головка 22A которого опирается на заплечик, образованный второй частью 21 втулочного устройства. Расстояние между поршнями может быть установлено путем регулировки положения винта 22 внутри первой части 20, что вызывает смещение частей втулочного устройства относительно друг друга под действием пружин 5, благодаря чему меняется длина втулочного устройства.

Клапан 19 включает в себя клапанный элемент 23 из упругого материала, такого как резина или пластик, а также хвостовик 24, жестко прикрепленный к крестовине 25, которая в представленном исходном положении цилиндра примыкает к торцевому упору цилиндра, выполненному в форме пружинного стопорного кольца 26, размещенного в канавке корпуса цилиндра. У первичного поршня имеется пространство 27, позволяющее заданную степень относительного движения между поршнем и упором, как это будет описано. В исходном положении цилиндра крестовина 25 соприкасается с кольцом 26, чтобы удерживать клапанный элемент 23 в его полностью открытом состоянии по отношению к своему противолежащему клапанному гнезду 28 на поршне.

Клапан 18, связанный со вторичным поршнем 3, имеет клапанный элемент 30 и хвостовик 31, подобно клапану 19, описанному выше. Клапанный элемент 30 лежит во внутреннем цилиндрическом отверстии 32 вторичного поршня и заключен в кожух 33, внутренний край которого снабжен буртиком, обеспечивающим упор для пружины 6, благодаря действию которой кожух держится на месте. Вторичный поршень имеет часть 34, меньшую по диаметру, чем остальная часть, ограниченная парой поддерживающих уплотняющих фланцев 36, 36 поршня.

Часть 34 поршня окружена цилиндрической втулкой 37, которая (что можно четко видеть на фиг. 2) составлена из пары полуцилиндрических частей 37A и 37B. Части 37A и 37B устанавливают вокруг поршня, скрепляя их вместе с помощью стопорного кольца 38. На этих втулочных частях 37A, 37B, выполнены диаметрально противоположные продольные щелевые выемки 39, внутрь которых при сборке входят упорный шрифт 14 и упорный штифт 40, завинченный в корпус цилиндра в точке, диаметрально противоположной штифту 14. Когда под действием пружины 6 вторичный поршень втягивается, втулка 37 упирается в фланец поршня 35, а закрытые концы 39A выступают в качестве упоров для соприкасающихся упорных штифтов 14, 40, для установки исходных положений поршней. При сложении полуцилиндрических частей 37A, 37B образуется пара диаметрально противолежащих отверстий 41, отстоящих от закрытых концов 39A выемок 39 по оси в направлении, противоположном рабочем ходу поршня. В эти отверстия входит поперечный стопорный стержень 42, укрепленный в хвостовике 31 и перемещаемый им. Размеры отверстий 41 и стержня 42 по продольной оси цилиндра взяты таковыми, что когда вторичный поршень 3 находится в представленном на чертеже исходном положении, стопорный стержень 42 зацепляет правые внутренние кромки 43 отверстий 41, которые выступают в роли упоров для установки полностью открытого положения клапанного элемента 30.

При исходных положениях поршней, как это показано на чертежах, камеры давления 8 и 9 соединены с соответствующими резервуарными камерами через соединители 12, 13, проточные каналы для текучей среды будут такими, как указано выше, а клапаны 18, 19 - в открытом положении. Когда действующее усилие приложено к штоку 4, поршни 2 и 3 начинают одновременно двигаться вперед, при этом клапаны закрываются, чтобы позволить увеличить давлению в камерах 8 и 9. Крестовина 25 первоначально находится в соприкосновении с кольцом 26, будучи под давлением усилия пружины 23A, передаваемого через клапанный элемент 23 и его хвостовик 24. Клапанный элемент 23 остается неподвижным во время первоначального (вонутрь) движения поршня 2 до тех пор, пока клапанное гнездо 28 на поршне не сомкнется с противоположной ему поверхностью клапанного элемента 23, чтобы зарыть этот клапан и изолировать камеру 9 от связанной с ней резервуарной камерой. Дальнейшее движение поршня вперед будет переносить клапанный элемент и его хвостовик вместе с крестовиной 25 вперед, при этом клапан остается закрытым. Одновременно движение поршня 3 вперед смыкает гнездо 30A с клапанным элементом 30, изолируя камеру 8 от связанной с ней резервуарной камерой, а дальнейшее движение этого поршня вперед передвигает клапанный элемент вперед и тянет хвостовик 31 и поперечный стержень 42 от кромок 43 отверстий 41 во втулке 37. При снятии приводного усилия поршни возвращаются в свои первоначальные положения пружинами 5 и 6, а клапанные элементы будут следовать за ними до тех пор, пока крестовина 25 вновь не примкнет к кольцу 26, а поперечный стопорный стержень 42 не коснется кромок 43 отверстий 41. При этом заключительная стадия перемещения поршней служит для смещения поршней от клапанных элементов, благодаря чему клапаны снова открываются. После этого клапаны удерживаются в своих полностью открытых положениях до тех пор, пока не будет инициирован рабочий ход поршней в следующий раз.

Вариант конструкции, представленный на фиг. 3 чертежей, по существу аналогичен конструкции, представленной на фиг. 1, но включает в себя альтернативную конфигурацию втулки, которая детально показана на фиг. 4. Как видно из чертежа, втулка 50 выполнена в виде единого частичноцилиндрического элемента, в котором имеется щелевая выемка 51, куда входит упорный штифт 52, проходящий, как в предыдущей конструкции, через стенку корпуса гидроцилиндра, находясь в зацеплении с закрытым концом выемки. Выдающиеся во внешнюю стороны опорные выступы 50A могут быть устроены на внешней поверхности втулки 50 у ее переднего торца для соприкосновения со стенкой цилиндра при низком трении с целью общего усиления конструкции, а в случае среднего выступа - с целью обеспечения увеличенной поверхности упора для штифта 52. Данная втулка снабжена диаметрально противолежащими отверстиями 53, в которые входит поперечный стопорный стержень 54, переносимый хвостовиком 55 клапана 56, как и в предыдущей конструкции. Этот стопорный стержень примыкает к правым внутренним кромкам 57, когда поршни находятся в своих (указанных на чертежах) исходных положениях, определяя тем самым полностью открытое положение клапанного элемента 58 клапана 56, по вышеописанной схеме. Протяженность втулки 50 такова, что она имеет более, чем полуцилиндрический охват поршня. Присущая такой конфигурации втулки упругость может быть достаточной для удерживания втулки на поршне. При необходимости втулку можно было бы снабдить подходящим приспособлением для удержания. В качестве альтернативы можно было бы предложить такую конструкцию втулки, которая имеет менее, чем полуцилиндрическую конфигурацию на большей части своей длины, но с торцом в области отверстий, показанных на фиг. 4, имеющим больший, чем полуцилиндрический охват по периферии, оставляя отверстия 53 открытыми на их концах, противоположных кромкам 57.

Часть еще одного варианта конструкции изобретения представлена на фиг. 5 и 6, где фиг. 5 показывает переднюю торцевую часть главного гидроцилиндра, причем ее конструкция аналогична соответствующей части на фиг. 1, за исключением втулки 60. которая более подробно представлена на фиг. 6.

Втулка 60 имеет частичноцилиндрическую конфигурацию и выполнена из стали как одна цельная деталь путем штамповки; втулка имеет диаметрально противоположные отверстия 61 (как и в предыдущих вариантах), а в которые входит стержень 54, перемещаемый хвостовиком 55 клапана 56. Верхняя поверхность втулки имеет продольную щелевую выемку 62, а передний торец втулки отпрессован с образованием приподнятого выступа 63, расположенного на продольной оси выемки 62. Торцевая часть 64 данной втулки сходит на конус внутрь до такой степени, что внутренний диаметр полученной конусной части ее оказывается одинаковым с внешним диаметром части 34 поршня.

В данном варианте конструкции протяженность втулки 60 такова, что она охватывает более половины поршня 3, занимая положение, показанное на фиг. 5, благодаря легкой упругой деформации формации расширения охватывает его, будучи установленной в свое рабочее положение. Упорный штифт 14 проходит в щелевую выемку 62 по образцу варианта конструкции на фиг. 1 и касается выступа 63, устанавливая положение втянутого поршня. Торцевая часть 64 этой втулки соприкасается с частью 34 поршня, и втулка держится между частью поршня и поверхностью внутреннего отверстия цилиндра, в которую упирается своим выступом 63. Работа такого главного гидроцилиндра осуществляется так же, как это описано в отношении устройства представленного на фиг. 1, а втулка 60 обеспечивает первый и второй упоры, соответственно, путем наличия выступа 63 и отверстий 61, что приводит к преимуществам, описанным выше. В альтернативной технологии изготовления вместо прессования из стали втулку 60 можно изготовить путем кокильного литья, предпочтительно из алюминия.

Во всех вариантах изобретения проиллюстрированных на фиг. 1, 3 и 5, кожух 33 (фиг. 1) и его альтернативные варианты представленные на фиг. 3 и на фиг. 5, показаны как выполненные из тонкого листового материала, металла или пластмассы, могут быть заменены пластмассовым компонентом более солидных размеров поперечного сечения, получаемым, например, заливкой в форму под давлением методом впрыска.

Необходимо отметить, что предлагаемое устройство обладает тем преимуществом, что оно позволяет располагать клапаноустанавливающий упор (т.е. поперечный стопорный стержень) в месте, отстоящем от упора (упорного штифта) на переднем торце поршня в направлении противоположном рабочему ходу поршня, тем самым предоставляя возможность размещения клапана и упора внутри корпуса поршня, устраняя необходимость в излишней длине поршня, которая была неизбежной в некоторых аналогичных конструкциях, известных ранее в данной области техники. Другим преимуществом описанного здесь главного гидроцилиндра является то, что пружину 6 можно выбрать такой, которая в сжатом жестком состоянии, во время работы гидроцилиндра, могла бы уменьшаться хотя бы частично, но предпочтительно целиком, во внутреннем цилиндрическом отверстии 32 поршня 3, тем самым способствуя еще большей компактности конструкции главных гидравлических цилиндров.

Хотя вышерассмотренные конструкции относятся к главному гидравлическому цилиндру тандемного типа, настоящее изобретение можно применить и к гидравлическому цилиндру, содержащему только один поршень и связанный с ним клапан.

Главный гидравлический цилиндр предназначен для применения в гидравлической тормозной системе транспортного средства, содержит корпус цилиндра, поршень, клапан, стопор, первый и второй упоры. Поршень скользит в корпусе цилиндра с возможностью совершения рабочего хода и сжимает текучую среду в камере давления. Клапан перемещается поршнем. Гнездо клапана и клапанный элемент выполнены подвижными относительно Друг друга с возможностью открытия и закрытия клапана и взаимодействия друг с другом. Стопор закреплен в корпусе цилиндра. Первый упор приспособлен для установки втянутого положения поршня посредством взаимодействия со стопором. Второй упор служит для удержания клапанного элемента в открытом положении, когда поршень установлен в своем втянутом положении. Первый и второй упоры выполнены в одном элементе. Элемент расположен на поршне с возможностью перемещения вместе с ним. Второй упор расположен на расстоянии от первого упора в направлении противоположном рабочему ходу поршня. Элемент выполнен в виде втулки, по меньшей мере частично охватывающей поршень. Средство перемещается клапаном и проходит перпендикулярно через отверстие во втулке, опираясь на поверхность^ определяющую отверстие, служит для установки открытого положения клапана. Втулка содержит продольную щелевую выемку, у одного конца которой сформирован первый упор, при этом отверстие во втулке выполнено ближе к противоположному торцу последней. Щелевая выемка и отверстие разнесены по периферии втулки на 90^o. Втулка составлена из двух полуцилиндрических частей или выполнена в виде единого частичноцилиндрического элемента с протяженностью более чем полуцилиндрический охват. Втулка изготовлена из упругого материала, удерживается внутри корпуса цилиндра благодаря свойству упругого восстановления. Втулка снабжена на своем переднем торце радиально выступающей частью, предусмотренной для упора на внутреннюю стенку цилиндра. Задняя торцевая часть втулки скошена внутрь и предусмотрена для упора на внешнюю поверхность поршня. Главный гидроцилиндр вышеуказанного типа имеет уменьшенную длину по сравнению с известным гидроцилиндрами. 9 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Главный гидравлический цилиндр, содержащий корпус цилиндра, поршень, скользящий в нем с возможностью совершения рабочего хода и сжимающий текучую среду в камере давления корпуса, клапан, перемещаемый поршнем, гнездо клапана и клапанный элемент последнего выполнены подвижными относительно друг друга с возможностью открытия и закрытия клапана и взаимодействия друг с другом, стопор, закрепленный в корпусе цилиндра, первый упор, приспособленный для установки втянутого положения поршня посредством взаимодействия со стопором, и второй упор, служащий для удержания клапанного элемента в открытом положении, когда поршень установлен в своем втянутом положении, при этом первый и второй упоры выполнены в одном элементе, который расположен на поршне с возможностью перемещения вместе с ним, отличающийся тем, что второй упор расположен на расстоянии от первого упора в направлении, противоположном рабочему ходу поршня. 2. Цилиндр по п.1, отличающийся тем, что элемент выполнен в виде втулки, по меньшей мере частично охватывающей поршень и взаимодействующей со стопором для установки втянутого положения поршня, и со средством, перемещаемым клапанным элементом для установки открытого положения последнего. 3. Цилиндр по п.2, отличающийся тем, что средство, перемещаемое клапаном и проходящее перпендикулярно через отверстие во втулке, опираясь на поверхность, определяющую отверстие, служит для установки открытого положения клапана. 4. Цилиндр по п.2 или 3, отличающийся тем, что втулка содержит продольную щелевую выемку, у одного конца которой сформирован первый упор. 5. Цилиндр по п.4, отличающийся тем, что щелевая выемка доходит до места рядом с передним торцом втулки, где на ней образован первый упор, при этом отверстие во втулке выполнено ближе к противоположному торцу последней. 6. Цилиндр по п.4 или 5, отличающийся тем, что щелевая выемка и отверстие разнесены по периферии втулки на 90^o. 7. Цилиндр по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что втулка составлена из двух полуцилиндрических частей. 8. Цилиндр по любому из пп.2 - 6, отличающийся тем, что втулка выполнена в виде единого частичноцилиндрического элемента с протяженностью более чем полуцилиндрический охват. 9. Цилиндр по п.8, отличающийся тем, что втулка, изготовленная из упругого материала, удерживается внутри корпуса цилиндра благодаря свойству упругого восстановления после вставления ее туда в деформированном состоянии. 10. Цилиндр по п.8 или 9, отличающийся тем, что втулка снабжена на своем переднем торце радиально выступающей частью, предусмотренной для упора на внутреннюю стенку цилиндра, а задняя торцевая часть этой втулки скошена внутрь и предусмотрена для упора на внешнюю поверхность поршня.