ГЛАВНЫЙ ЦИЛИНДР С ДИНАМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ, РЕГУЛИРУЕМОЙ РАЗНИЦЕЙ ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЙ Российский патент 2003 года по МПК B60T13/565 B60T13/573 

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к элементам систем управления тормозами транспортных средств, к частности к главному цилиндру с гидравлической реакцией для пневматического тормозного усилителя, содержащему корпус с выполненным в нем главным отверстием; цилиндрический главный поршень с выполненным в нем вторичным отверстием, один конец которого, может воспринимать вспомогательное усилие, направленное в первом направлении, при этом главный поршень установлен по тугой посадке в главном отверстии для уменьшения рабочей камеры, в которой во время работы действует гидравлическое давление; и гидравлические реактивные средства, которые установлены так, что они могут скользить во вторичном отверстии и включают толкатель, один конец которого, расположенный вне корпуса, может воспринимать управляющее усилие, направленное в первом направлении; причем вспомогательное усилие имеет относительно управляющего усилия задержку, которая увеличивает скорость приложения управляющего усилия.

Уровень техники
Главный цилиндр такого типа описан, например, в патенте FR-2724354.

Подобные устройства были разработаны совсем недавно благодаря их способности преодолевать недостатки пневматических тормозных усилителей.

Известно, что пневматические тормозные усилители, которые используют вспомогательное усилие торможения, которое добавляется к управляющему усилию, прилагаемому водителем к педали тормоза, и которое теоретически пропорционально управляющему усилию, имеют недостаток, заключающийся в способности развивать это вспомогательное усилие только после определенной задержки после приложения управляющего усилия.

Поскольку вспомогательное усилие является результатом разницы пневматических давлений, которые существуют, с одной стороны, в передней камере усилителя, соединенной с источником частичного вакуума, и, с другой стороны, в задней камере, которая во время торможения соединена с атмосферой, и поскольку задержка вспомогательного усилия относительно управляющего усилия вызывается ограничением скорости, с которой атмосферный воздух входит в заднюю камеру через впускной клапан усилителя во время торможения, то эта задержка тем больше, чем резче торможение.

Однако ситуации, в которых проводится быстрое торможение, являются обычно аварийными ситуациями, в которых водитель наоборот, как можно быстрее, нуждается в возможно большем вспомогательном усилии.

Эти соображения совсем недавно привели к разработке главных цилиндров с гидравлической реакцией, которая позволяет, с одной стороны, более широко открывать впускной клапан усилителя и обеспечивает тем самым повышенную скорость потока воздуха, и, с другой стороны, обеспечивает динамическую модуляцию усилия реакции, т. е. модуляцию как функцию от скорости нажатия тормозной педали, части вспомогательного усилия, с которым реактивный главный цилиндр противодействует управляющему усилию, для регулирования вспомогательного усилия как функции этого управляющего усилия.

Таким образом, при использовании устройств, описанных в источниках, которые еще не были предварительно опубликованы, возможно значительно сократить силу противодействия в случае аварийного торможения по сравнению с величиной, которое оно бы имело при нормальном торможении, и тем самым обеспечить соответствующее увеличение тормозного усилия в ситуациях, требующих аварийного торможения.

Однако при разработке таких устройств все еще возникает проблема, заключающаяся в трудности обеспечения очень больших значений отношения вспомогательного усилия и управляющего усилия, т.е. в трудности обеспечения очень низких значений силы противодействия.

Сущность изобретения
Задачей данного изобретения является обеспечение решения вышеизложенной проблемы.

Согласно изобретению главный цилиндр, в основном, характеризуется тем, что гидравлические реактивные средства дополнительно к толкателю содержат центральный запирающий поршень, установленный за толкателем в первом направлении и содержащий радиальный выступ, который прижимается к внутреннему заплечику главного поршня первым упругим усилием, направленным в первом направлении, при этом запирающий поршень дополнительно имеет переднюю поверхность, направленную в первом направлении, и несет запирающее седло; ступенчатый и полый реактивный поршень, имеющий первое внутреннее поперечное сечение, в котором установлен по тугой посадке центральный запирающий поршень, второе поперечное сечение, следующее за первым внутренним поперечным сечением в первом направлении, а также конец этого реактивного поршня, выполненный по тугой посадке во вторичном отверстии и имеющий наружное поперечное сечение, при этом на реактивный поршень действует второе упругое усилие, направленное во втором направлении, противоположном первому направлению, и меньшее по величине, чем первое упругое усилие, в сторону исходного положения, в котором он упирается в радиальный выступ, при этом этот реактивный поршень в свою очередь толкает толкатель назад во втором направлении и прижимает к подвижному упору, который перемещается вместе с радиальным выступом; и изменяющий гидравлическое соотношение трубчатый поршень, открытый в сторону рабочей камеры, установленный с возможностью скольжения с уплотнением во втором внутреннем поперечном сечении реактивного поршня и имеющий исходное положение, в котором он опирается на запирающее седло под действием третьего упругого усилия, направленного во втором направлении и меньшего, чем второе упругое усилие, при этом изменяющий гидравлическое соотношение поршень содержит приводной упор, позволяющий реактивному поршню перемещать его в первом направлении после не равного нулю перемещения от исходного положения этого реактивного поршня, в результате чего изменяющий соотношение поршень селективно обеспечивает соединение первого внутреннего поперечного сечения с рабочей камерой в ответ на быстрое приложение управляющего усилия к толкателю, передаваемого на изменяющий соотношение поршень через реактивный поршень.

В простейшем выполнении реактивный поршень содержит опорные выступы, которые проходят во втором направлении за радиальный выступ центрального запирающего поршня и через которые он опирается на толкатель.

В этом выполнении сам подвижный упор может состоять из внутреннего сужения кольца, прижимаемого вторым упругим усилием к радиальному выступу центрального запирающего поршня.

Таким образом, благодаря изобретению возможно уменьшить силу противодействия настолько, насколько это желательно для аварийного торможения, и даже устранить ее полностью посредством выполнения первого внутреннего поперечного сечения и наружного поперечного сечения реактивного поршня с одинаковым диаметром.

Первое упругое усилие может создаваться, в простейшем из возможных способов, первой пружиной, работающей на сжатие между кольцом и первой неподвижной опорой, предусмотренной во вторичном отверстии, второе упругое усилие может создаваться второй пружиной, работающей на сжатие между наружным заплечиком реактивного поршня и второй неподвижной опорой, предусмотренной во вторичном отверстии, и третье упругое усилие может создаваться третьей пружиной, работающей на сжатие между реактивным поршнем и изменяющим соотношение поршнем.

Перечень фигур чертежей
Другие признаки и преимущества изобретения следуют из последующего описания, со ссылками на не ограничивающие изобретение чертежи, на которых изображено:
фиг. 1 - вид в разрезе усилителя, включающего главный цилиндр согласно изобретению;
фиг. 2 - вид в разрезе в увеличенном масштабе части главного цилиндра, иллюстрирующий предпочтительные признаки изобретения.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Как указывалось выше, изобретение относится к главному цилиндру 1 с гидравлической реакцией, предназначенному для установки в пневматическом тормозном усилителе 2.

Как уже известно, пневматический тормозной усилитель имеет жесткий корпус 21 (фиг. 1), подвижную перегородку 22, содержащую жесткую юбку 23, пневматический поршень 24, трехпозиционный клапан 25 и рабочий шток 26, приводимый в действие педалью тормоза (не изображена).

Подвижная перегородка 22 разделяет внутренний объем жесткого корпуса 21 герметично на две пневматические камеры С1 и С2 с взаимодополняющими и изменяемыми объемами.

Первая камера, или передняя камера С1 соединена с источником D пониженного давления через обратный клапан 28, и вторая камера, или задняя камера С2 может быть избирательно соединена с помощью трехпозиционного клапана 25 либо с источником D пониженного давления, либо с источником А относительно высокого давления, например, с атмосферой.

Благодаря такому расположению, которое само по себе известно, приведение в действие трехпозиционного клапана 25, который может соединять заднюю камеру С2 с вторым источником А, вызывает разность давлений между передней и задней камерами С1 и С2, за счет чего на подвижную перегородку 22 действует усилие, которое представляет вспомогательное усилие усилителя, и перемещает ее внутри корпуса 21.

На практике, трехпозиционный клапан 25 установлен на поршне 24 и его соединение или несоединение с задней камерой управляется посредством приложения управляющего усилия в осевом направлении S+ к рабочему штоку 26, причем сам шток опирается на поршень 24 и заканчивается в датчике 29.

Главный цилиндр 1 находится на одной оси с рабочим штоком 26 и содержит в основном корпус 11, из которого здесь выступает главный поршень 12 и толкатель 3, при этом этот толкатель образует часть гидравлических реактивных средств, которые будут подробно описаны ниже и которые составляют предмет изобретения.

Корпус 11 имеет сквозное отверстие 110, в котором установлен главный поршень 12, цилиндрической формы и имеющий сквозное вторичное отверстие 120, с возможностью скольжения с уплотнением с целью ограничения рабочей камеры 13, в которой во время работы действует гидравлическое давление.

Конец 12а главного поршня 12, который находится вне корпуса 11, имеет часть, в которую может упираться пневматический поршень 24, так что она может принимать вспомогательное усилие, передаваемое на этот пневматический поршень 24 подвижной перегородкой 22 и направленное в осевом направлении S+.

Аналогичным образом, конец 3а толкателя, который находится вне корпуса 11, имеет часть, в которую может упираться датчик 29 для приема управляющего усилия, оказываемое водителем в осевом направлении S+ и передаваемое через рабочий шток 26.

Гидравлические реактивные средства, которые, в частности, составляют сущность изобретения, содержат в основном дополнительно к толкателю 3 центральный запирающий поршень 4, реактивный поршень 5 и изменяющий соотношение поршень 6 (фиг.2).

Центральный запирающий поршень 4 установлен за толкателем 3 в направлении S+ и содержит радиальный выступ 41, который прижимается к внутреннему заплечику 121 главного поршня 12 первой пружиной 71.

А именно, эта пружина 71, которая работает на сжатие между первой неподвижной опорой 122, предусмотренной во вторичном отверстии 120, и подвижным упором 81, находящимся во внутреннем сужении кольца 8, оказывает упругое усилие, направленное в направлении S+ на радиальный выступ 41 через кольцо 8.

Кроме того, центральный закрывающий поршень 4 имеет переднюю поверхность 42, обращенную в направлении S+ и несущую запирающее седло 43.

Реактивный поршень 5 выполнен ступенчатым и полым и имеет первое внутреннее поперечное сечение 51, в котором установлен центральный запирающий поршень 4 с возможностью скольжения с уплотнением, второе внутреннее поперечное сечение 52, следующее за первым внутренним поперечным сечением 51 в направлении S+, и наружное поперечное сечение 53, скользящее с уплотнением во вторичном отверстии 120.

На этот реактивный поршень воздействует вторая пружина 72 в направлении S-, которое противоположно направлению S+, в сторону исходного положения, которое показано на фиг.2, в котором этот реактивный поршень опирается на радиальный выступ 41.

Для этого пружина 72, которая является не такой жесткой, как первая пружина 71, работает на сжатие между наружным заплечиком 54 реактивного поршня 5 и второй неподвижной опорой 123, предусмотренной во вторичном отверстии 120.

Как показано на фиг.2, реактивный поршень 5 содержит опорные выступы 55, которые проходят в противоположном направлении S- за радиальный выступ 41 центрального запирающего поршня 4, и через которые реактивный поршень 5 опирается под действием пружины 72 в кромку 31 толкателя 3, который тем самым толкается назад в противоположном направлении S- к подвижному упору 81.

Изменяющий соотношение поршень 6 является трубчатым, открытым в рабочую камеру 13 и установлен с возможностью скольжения с уплотнением во втором внутреннем поперечном сечении 52 реактивного поршня 5.

Этот изменяющий соотношение поршень 6 имеет исходное положение, которое покачано на фиг.2, в котором он упирается в запирающее седло 43 под действием третьей пружины 73, которая является не такой жесткой, как вторая пружина 72, которая работает на сжатие между реактивным поршнем 5 и изменяющим соотношение поршнем 6 и которая для этого оказывает упругое усилие в противоположном направлении S на изменяющий соотношение поршень 6.

Кроме того, изменяющий соотношение поршень 6 содержит приводной упор 6, позволяющий реактивному поршню 5 приводить в движение поршень 6 в направлении S+ после прохождения не равного 0 пути Н из исходного положения этого реактивного поршня.

Наконец, в экстремальном выполнении изобретения первое внутреннее поперечное сечение 51 и наружное поперечное сечение 53 реактивного поршня 5 имеют одинаковый диаметр.

Принцип действия главного цилиндра согласно изобретению заключается в следующем.

При приложении к рабочему штоку управляющего усилия, которое изменяется относительно медленно, перемещение внутрь датчика 29 на расстояние, которое короче или равно пути Н, на которое реактивный поршень 5 перемещает изменяющий соотношение поршень 6, вызывает открытие клапана 25, что позволяет атмосферному воздуху заходить в заднюю камеру С2.

В этих условиях подвижная перегородка 22 оказывает на конец 12а главного поршня 12 вспомогательное усилие, которое перемещает главный поршень в направлении S+ и противодействует относительному перемещению реактивного поршня 5 по отношению к главному поршню 12 в направлении S+, предотвращая тем самым приведение в движение реактивным поршнем 5 изменяющего соотношение поршня 6.

В этом режиме работы гидравлическое давление в камере 13 действует на внешнее поперечное сечение 53 реактивного поршня 5 и в конце концов толкает его, центральный запирающий поршень 4 и кольцо 8 назад, сжимая первую пружину 71 и тем самым вызывая нормальное реактивное усилие, которое противодействует управляющему усилию, присутствующему на толкателе 3.

Если к рабочему штоку прикладывается усилие, которое изменяется относительно быстро, то реактивный поршень 5 приводит в движение изменяющий соотношение поршень 6 в направлении S+, прежде чем атмосферный воздух может быть впущен в заднюю камеру С2 в достаточном количестве для того, чтобы подвижная перегородка 22 могла приложить к концу 12а главного поршня 12 вспомогательное усилие, способное переместить главный поршень в направлении S+ и поддержать перемещение реактивного поршня 5.

В этом режиме работы изменяющий соотношение поршень 6 образует соединение первого внутреннего поперечного сечения 51 реактивного поршня с рабочей камерой 13, так что в этой камере 13 гидравлическое давление может воздействовать на реактивный поршень и тем самым на толкатель 3 только пропорционально разнице между наружным поперечным сечением 53 реактивного поршня и первым внутренним поперечным сечением 51 того же реактивного поршня.

Таким образом, придавая первому внутреннему поперечному сечению 51 и наружному поперечному сечению 53 реактивного поршня 5 одинаковый диаметр или почти одинаковый диаметр, возможно согласно изобретению устранять или сократить реактивную силу, которая противодействует управляющему усилию, действующему на толкатель 3, если это управляющее усилие прикладывается быстро, и поэтому возможно увеличить управляющее усилие, которое действует в аварийных ситуациях.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и предназначено для использования в тормозных системах транспортных средств. Главный цилиндр с гидравлической реакцией для пневматического тормозного усилителя содержит главный поршень 12, воспринимающий вспомогательное усилие и гидравлические реактивные средства, которые установлены с возможностью скольжения в этом главном поршне, включающие толкатель 3 и воспринимающие управляющее усилие. Новым является то, что гидравлические реактивные средства дополнительно содержат центральный запирающий поршень 4, ступенчатый и полый реактивный поршень 5, изменяющий соотношение поршень 6 и три пружины 71, 72, 73. При быстром приложении управляющего усилия к толкателю 3 на него действует сила противодействия, пропорциональная разнице между внутренним и наружным поперечными сечениями реактивного поршня 5. Техническим результатом является повышение эффективности торможения при экстренном торможении за счет значительного сокращения силы противодействия управляющему усилию. 6 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Главный цилиндр с гидравлической реакцией для пневматического тормозного усилителя, содержащий корпус с выполненным в нем главным отверстием (110), цилиндрический главный поршень (12) с выполненным в нем вторичным отверстием (120), один конец (12а) которого может воспринимать вспомогательное усилие, направленное в первом направлении (S+), при этом главный поршень установлен по тугой посадке в главном отверстии для ограничения рабочей камеры (13), в которой во время работы действует гидравлическое давление, и гидравлические реактивные средства, которые установлены с возможностью скольжения во вторичном отверстии и включают толкатель (3), один конец (3а) которого, расположенный вне корпуса, может воспринимать управляющее усилие, направленное в первом направлении (S+), причем вспомогательное усилие имеет относительно управляющего усилия задержку, которая увеличивается с увеличением скорости приложения управляющего усилия, отличающийся тем, что гидравлические реактивные средства дополнительно содержат центральный запирающий поршень (4), установленный за толкателем (3) в первом направлении (S+) и содержащий радиальный выступ (41), который прижимается к внутреннему заплечику (121) главного поршня первым упругим усилием, направленным в первом направлении, при этом центральный запирающий поршень (4) дополнительно имеет переднюю поверхность (42), направленную в первом направлении и несущую запирающее седло (43), ступенчатый и полый реактивный поршень (5), имеющий первое внутреннее поперечное сечение (51), в котором установлен по тугой посадке центральный запирающий поршень (4), второе поперечное сечение (52), следующее за первым внутренним поперечным сечением в первом направлении, а также конец этого реактивного поршня (5), выполненный по тугой посадке во вторичном отверстии (120) и имеющий наружное поперечное сечение, при этом на указанный реактивный поршень действует второе упругое усилие, направленное во втором направлении (S-), противоположном первому направлению, и меньшее по величине, чем первое упругое усилие, в сторону исходного положения, в котором он упирается в радиальный выступ (41), при этом этот реактивный поршень (5) в свою очередь толкает толкатель (3) назад во втором направлении (S-) и прижимает к подвижному упору (81), который перемещается вместе с радиальным выступом (41), и изменяющий гидравлическое соотношение поршень (6), который является трубчатым, открытым в сторону рабочей камеры (13), установленный по тугой посадке во втором внутреннем поперечном сечении (52) реактивного поршня (5) и имеющий исходное положение, в котором он опирается на запирающее седло (43) под действием третьего упругого усилия, направленного во втором направлении (S-) и меньшего, чем второе упругое усилие, при этом указанный изменяющий гидравлическое соотношение поршень (6) содержит приводной упор (61), позволяющий реактивному поршню (5) перемещать изменяющий гидравлическое соотношение поршень (6) в первом направлении (S+) после не равного нулю пути (Н) перемещения от исходного положения этого реактивного поршня, в результате чего изменяющий гидравлическое соотношение поршень (6) селективно обеспечивает соединение первого внутреннего поперечного сечения (51) реактивного поршня (5) с рабочей камерой (13) в ответ на быстрое приложение управляющего усилия к толкателю, передаваемого на изменяющий гидравлическое соотношение поршень (6) через реактивный поршень (5).2. Главный цилиндр с гидравлической реакцией по п.1, отличающийся тем, что реактивный поршень (5) содержит опорные выступы (55), которые проходят во втором направлении (S-) за радиальный выступ (41) центрального запирающего поршня и через которые он опирается на толкатель (3).3. Главный цилиндр с гидравлической реакцией по п.1 или 2, отличающийся тем, что подвижный упор (81) расположен во внутреннем сужении кольца (8), прижимаемого первым упругим усилием к радиальному выступу (41) центрального запирающего поршня.4. Главный цилиндр с гидравлической реакцией по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что первое внутреннее поперечное сечение (51) и наружное поперечное сечение (53) реактивного поршня (5) имеют одинаковый диаметр.5. Главный цилиндр с гидравлической реакцией по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что первое упругое усилие создается первой пружиной (71), работающей на сжатие между кольцом (8) и первой неподвижной опорой (122), предусмотренной во вторичном отверстии.6. Главный цилиндр с гидравлической реакцией по п.1, отличающийся тем, что второе упругое усилие создается второй пружиной (72), работающей на сжатие между внешним заплечиком (54) реактивного поршня (5) и второй неподвижной опорой (123), предусмотренной во вторичном отверстии (120).7. Главный цилиндр с гидравлической реакцией по п.1, отличающийся тем, что третье упругое усилие создается третьей пружиной (73), работающей на сжатие между реактивным поршнем (5) и изменяющим гидравлическое соотношение поршнем (6).