РЕГУЛЯТОР ТОРМОЗНЫХ СИЛ Российский патент 2000 года по МПК B60T8/18 

Изобретение относится к области машиностроения. Преимущественной областью его исследования являются пневматические привода тормозов автомобилей.

Известна конструкция регулятора тормозных сил /см. SU 1736788, В 60 Т 8/18, 1992/, содержащего корпус, следящий элемент, выполненный в виде поршня и диафрагмы с переменной активной площадью, центральная часть которой закреплена на поршне, а периферийная - на стенке корпуса, образующий в корпусе как минимум три полости, две из которых расположены так, что давления в них создают на следящем элементе противоположно направленные усилия, сообщены с полостями входного и выходного давления, двухседельный клапан, расположенный в следящем поршне и управляемый подвижным штоком, уплотненным в корпусе, имеющем механическую связь с подвеской, избирательно перепускающий сжатый воздух в полость выходного давления или сообщающий ее с атмосферой, и корректирующее устройство, включающее подпружиненный поршень и управляемый им клапан, перепускающий сжатый воздух в третью полость.

Недостатком такого регулятора является то, что в процессе торможения автомобиля при случайных колебаниях подвески или при перераспределении нормальных реакций по осям автомобиля связанный с подвеской подвижный шток будет несколько перемещаться, вместе с ним будет перемещаться и поршень. За счет этого объем полости над диафрагмой будет изменяться, поэтому в третьей полости /над диафрагмой/ давление также изменится. Для наглядности нестабильности выходного давления на фиг. 2 приведена характеристика выходного давления регулятора, где изменению давления над диафрагмой соответствует перемещение точки A в положение точки A₁.

Этот недостаток устраняется в регуляторе (Гуревич Л.В., Меламур Р.А. Пневматический торомозной привод автотранспортных средств: Устройство и эксплуатация., М.,: Транспорт, 1988, с.121), где в корпусе и/или теле следящего элемента выполнена глухая полость, которая сообщена с третьей полостью. Наличие глухой полости приводит к тому, что объем наддиафрагменной полости будет изменяться незначительно, что способствует стабилизации выходного давления.

Однако, в этом решении увеличение габаритных размеров регулятора вызвано тем, что объем глухой полости составляет 40% объема третьей полости.

Отсюда техническая задача:
Cнижение габаритных размеров регулятора без ухудшения стабильности его выходных характеристик за счет установления оптимального с точки зрения указанных требований объема глухой полости.

Выполнение поставленной задачи достигается тем, что в регуляторе тормозных сил, содержащем корпус, следящий элемент, выполненный в виде поршня и диафрагмы с переменной активной площадью, центральная часть которой закреплена на поршне, а периферийная на стенке корпуса, образующий в корпусе как минимум три полости, две из которых расположены так, что давления в них создают на следящем элементе противоположно направленные усилия, сообщены с полостями входного и выходного давления, двухседельный клапан, расположенный в следящем поршне и управляемый подвижным штоком, уплотненным в корпусе, имеющем механическую связь с подвеской, избирательно перепускающий сжатый воздух в полость выходного давления или сообщающий ее с атмосферой, и корректирующее устройство, включающее подпружиненный поршень и управляемый им клапан, перепускающий сжатый воздух в третью полость, сообщенную с глухой полостью, выполненной в корпусе и/или теле следящего элемента, достигается тем, что объем глухой полости не превышает тридцати процентов от объема третьей полости. Как показали экспериментальные исследования, проведенные в Харьковском автомобильно-дорожном институте, стабильность выходных параметров регулятора улучшается с увеличением объема глухой полости до величины, равной 30% от объема третьей полости. При дальнейшем увеличении объема глухой полости стабильность выходных параметров практически не изменяется и поэтому это приводит только к увеличению габаритных размеров регуляторов. Таким образом, ограничение в 30% способствует снижению габаритных размеров регулятора тормозных сил без ухудшения стабильности его выходных параметров.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема регулятора тормозных сил, который содержит корпус 1, поршень 2, диафрагму 3 с переменной активной площадью, центральная часть которой закреплена на поршне 2, а периферийная - на стенке корпуса 1, двухседельный клапан 4, подвижный шток 5, поршень 6, управляющий клапан 7, компенсационную полость 8, A - полость входного давления, Б - полость выходного давления, С - третья полость, связанная с компенсационной полостью 8.

На фиг. 2 представлена статическая характеристика регулятора тормозных сил, где обозначено Р_I давление входа, P₂ - давление выхода, кривые 1, 2, 3 соответствуют различным положениям подвижного штока.

Если в полости A входное давление отсутствует, клапан 4 закрыт, и полости A и Б разобщены. Причем полость Б - полость, расположенная под диафрагмой, может быть сообщена с атмосферой через продольное цилиндрическое отверстие в штоке 5. Клапан 7, в данном случае жестко связанный с поршнем 6 под действием пружины, воздействующей на поршень 6, открыт и поэтому полость А может быть связана с полостью С над диафрагмой. Полость С, в свою очередь, связана с компенсационной полостью 8.

При поступлении сжатого воздуха в полость А сжатый воздух одновременно через каналы в корпусе 1 поступает и в полость С, а из нее в полость 8. Под действием сжатого воздуха поршень 2 опускается вниз. Упираясь в шток 5, клапан 4 отсоединяет полость Б от атмосферного вывода и, открывшись, соединяет полости А и Б. Таким образом, пока открыт клапан 7, давления на входе /полость А/ и на выходе /полость Б/ растут равномерно, поскольку именно это в данном случае является условием равновесия поршня 2, при котором клапан 4 одновременно прижат и к седлу в поршне 2 и к верхнему торцу штока 5. Этому режиму работы соответствует участок ОА статической характеристики регулятора /фиг. 2 /. В тот момент, когда давление в полости А достигнет значения А /фиг. 2/, клапан 7 /фиг. 1/, сжимая пружину, воздействующую на поршень 6, закрывается, разобщая полости А и С. С этого момента давление в полостях C и 8 с возрастанием давления в полости А не возрастает. Дальнейшее возрастание выходного давления в полости Б будет происходить с учетом переменной активной площади диафрагмы 3. Поршень 2 без учета сил трения в общем случае будет находиться в равновесии, если
P₁ • F_п + P_A • F_д ^н = P₂ (F_п + F_д ^п)
где P₁ - входное давление;
Р_A - давление в полостях С и 8, соответствующее точке А фиг. 2;
Р₂ - выходное давление;
F_п - активная площадь поршня;
F_д ^н - активная площадь диафрагмы со стороны полости C,
F_д ^п - активная площадь диафрагмы со стороны полости Б.

Из /1/ видно, что с увеличением F_д ^п выходное давление снижается. Поэтому на фиг. 2 из кривых 1, 2, 3 кривая 3 соответствует статической характеристике регулятора тормозных сил при наибольшей F_д ^п.

При снижении давления в полости А (фиг. 1) поршень 2 под действием давления в полости Б на него и диафрагму 3 поднимается вверх. Шток 5 открывается от клапана 4 и сжатый воздух из полости Б через продольное отверстие в штоке 5 выходит в атмосферу. Когда давление в полости А станет меньшим, чем в точке А (фиг. 2), клапан 7 (фиг. 1) под воздействием пружины, воздействующей на поршень 6, откроется и в полостях С и 8 давление сжатого воздуха также начнет снижаться.

В процессе торможения шток 5, связанный с подвеской, уже после того, как клапан 7 закроется, может несколько перемещаться. За счет этого настолько же переместится и поршень 2.

Связанная с ним диафрагма 3, прогибаясь, будет изменять величину объема полости С. Но поскольку полость С связана с компенсационной полостью 8, давление над диафрагмой 3 будет изменяться в незначительных пределах.

Использование: в машиностроении. Преимущественной областью его использования являются пневматические привода тормозов автомобилей. Сущность изобретения: в известном регуляторе тормозных сил, включающем корпус, следящий элемент, выполненный в виде поршня и диафрагмы с переменной активной площадью, центральная часть которой закреплена на поршне, а периферийная - на стенке корпуса, образующий в корпусе как минимум три полости, две из которых расположены так, что давления в них создают на следящем элементе противоположно направленные усилия и сообщены с полостями входного и выходного давления, двухседельный клапан, расположенный в следящем поршне и управляемый подвижным штоком, уплотненным в корпусе, имеющим механическую связь с подвеской, корректирующее устройство, включающее подпружиненный поршень, исправляемый им клапан, перепускающий сжатый воздух в третью полость, сообщенную с глухой полостью в корпусе и/или теле следящего элемента, согласно изобретению объем глухой полости не превышает 30% объема третьей полости. 2 ил.

Регулятор тормозных сил, преимущественно для транспортного средства с пневматическим приводом тормозов, содержащий корпус, следящий элемент, выполненный в виде поршня и диафрагмы с переменной активной площадью, центральная часть которой закреплена на поршне, а периферийная - на стенке корпуса, образующий в корпусе, по меньшей мере, три полости, две из которых расположены с возможностью создания на следящем элементе противоположно направленных усилий и сообщены с полостями входного и выходного давления, двухседельный клапан, расположенный в следящем поршне и управляемый подвижным штоком, уплотненным в корпусе, имеющем механическую связь с подвеской, избирательно перепускающий сжатый воздух в полость выходного давления или сообщающий ее с атмосферой, и корректирующее устройство, включающее в себя подпружиненный поршень и управляемый им клапан, перепускающий сжатый воздух в третью полость, сообщенную с глухой полостью, выполненной в корпусе и/или теле следящего элемента, отличающийся тем, что объем глухой полости не превышает тридцати процентов от объема третьей полости.