ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ТОРМОЖЕНИЯ С УСИЛЕНИЕМ ПРИ НЕОБХОДИМОСТИ Российский патент 2012 года по МПК B60T13/14 

Область техники

Описанные варианты осуществления изобретения относятся, в целом, к тормозным системам с гидравлическим усилением и, в частности, к таким системам, в которых текучая среда высокого давления проходит в усилителе только тогда, когда торможение нарастает.

Уровень техники

Современные транспортные средства обычно снабжены средствами для содействия водителю в управлении транспортным средством, такими как рулевое управление с усилителем и тормоза с усилителем. Относительно тормозов с усилителем устройство реагирует на нажим водителем на педаль тормоза и прилагает увеличенное давление к тормозам транспортного средства, пропорциональное нажиму, прилагаемому водителем. В транспортных средствах, в которых используют бензиновые двигатели, в типичном случае, в устройстве усилителя используется вакуум от двигателя для усиления давления, прилагаемого педалью тормоза. Дизельные двигатели не производят вакуум и, таким образом, в дизельных транспортных средствах используют один из многих альтернативных вариантов. В очень больших транспортных средствах, таких как грузовые транспортные средства и транспортные средства доставки, в типичном случае, используют отдельный компрессор для создания давления воздуха или вакуума для приведения в действие тормозного усилителя. В пассажирских транспортных средствах часто используется гидроусилитель, который приводится в действие гидравлическим насосом, который также обычно приводит в действие усилитель рулевого управления.

На фиг.1 показаны узлы тормозной системы 100 с гидравлическим усилителем, которые содержат главный цилиндр 110, бачок 108 для тормозной текучей среды и гидравлический усилитель 102 тормозов, изображенный с частичным вырезом. Система также содержит бачок 103 для рабочей текучей среды, насос 105 для рабочей текучей среды, линии 107 подачи текучей среды и электрический вспомогательный гидравлический насос 111. Педаль 106 тормоза транспортного средства соединена с тормозным усилителем 102 посредством толкателя 130.

Тормозной усилитель 102 содержит корпус 112 с входным и выходным каналами 118, 120, соответственно, и каналом 150 цилиндра. Приводной поршень 114 находится внутри канала 150 цилиндра и содержит канал 115 поршня и выходной толкатель 117. Приводной поршень 114 содержит уплотнение 142, которое входит в контакт со стенкой канала 150 цилиндра и отделяет сторону 119 низкого давления канала цилиндра от стороны высокого давления 121 канала 150 цилиндра. Приводной поршень 114 снабжен отверстиями 134 для прохода текучей среды стороны низкого давления и отверстиями 132 для прохода текучей среды стороны высокого давления. Тарельчатый клапан 136, возвратная пружина 137 клапана, шток 116 клапана, реактивный плунжер 138 и обратная пружина 128 расположены внутри канала 115 поршня приводного поршня 114, и держатель 146 штока клапана формирует уплотнение на открытом конце канала 115 поршня, через который входной толкатель 130 входит в контакт со штоком 116 клапана. Чехол 144 закрывает и защищает часть приводного поршня 114, которая проходит от корпуса 112 усилителя. В корпусе 112 вблизи выпускного отверстия 120 для текучей среды установлено реле 122 расхода.

В ходе работы насос 105 соединен с ведущим валом двигателя транспортного средства обычно ремнем вентилятора и постоянно работает при работе двигателя. Пока к педали 106 тормоза нажим не прилагается, приводной поршень 114 находится в крайнем правом положении в канале 150 цилиндра, как показано на фиг.1. Текучая среда под давлением от насоса 105 поступает в канал 150 цилиндра через входное отверстие 118 для текучей среды на стороне высокого давления приводного поршня 114. Текучая среда проходит в канал 115 поршня через отверстия 132 для прохода текучей среды стороны высокого давления, проходит через тарельчатый клапан 136 и выходит из канала 115 поршня через отверстие 134 для прохода текучей среды стороны низкого давления на сторону 119 низкого давления канала 150 цилиндра. Текучая среда выходит из канала 150 цилиндра через выходное отверстие 120 для текучей среды и оттуда в бачок 103 для текучей среды.

Когда водитель нажимает на педаль 106 тормоза, толкатель 130 передает давление штоку 116 клапана, перемещая шток клапана влево и сжимая пружину 128 обратной связи. Когда конец 140 штока 116 клапана входит в контакт с тарельчатым клапаном 136, тарельчатый клапан 136 также начинает двигаться влево в суженную часть канала 115 поршня, который начинает дросселировать поток текучей среды, проходящей через канал поршня. Поскольку поток текучей среды задерживается, давление текучей среды увеличивается на стороне высокого давления канала 150 цилиндра, что вызывает начало движения влево приводного поршня 114. Перемещение приводного поршня 114 передается выходным толкателем 117 поршню главного цилиндра 110, таким образом, прилагая увеличенное тормозное усилие к тормозам. Между тем, если водитель нажимает на педаль 106 тормоза с небольшим ходом и затем удерживает ее в этом положении, приводной поршень 114 перемещается влево от штока 116 клапана, что позволяет тарельчатому клапану 136 немного выходить из суженной части канала 115 поршня и допускать прохождение большего количества текучей среды. Когда достигнуто равновесие между давлением текучей среды на стороне 121 высокого давления канала цилиндра и комбинированным сопротивлением главного цилиндра и увеличенного сжатия возвратной пружины 126 на стороне 119 низкого давления канала цилиндра, приводной поршень прекращает движение и остается неподвижным, пока водитель либо не нажмет на педаль 106 тормоза сильнее, либо не прекратит нажим на педаль тормоза.

Когда применяют торможение, и давление текучей среды увеличивается на стороне высокого давления канала 150 цилиндра, увеличенное давление текучей среды также воздействует на левую сторону реактивного плунжера 138, который, реагируя на это, движется вправо, что увеличивает сжатие обратной пружины 128, таким образом, прилагающей пропорциональное обратное давление к педали 106 тормоза через толкатель 130. Если водитель нажимает на педаль 106 сильнее, приводной поршень 114 движется далее влево, пока давление на стороне высокого давления канала 150 цилиндра не повысится в достаточной степени для перемещения реактивного плунжера 138 достаточно далеко для приложения обратного давления, равного входному давлению. Когда водитель прекращает нажим на педаль 106 тормоза, шток 116 клапана, нагруженный обратной пружиной 128, перемещается вправо, позволяя тарельчатому клапану 136, нагруженному обратной пружиной 137 клапана, двигаться в полностью открытое положение, что, в свою очередь, позволяет текучей среде снова свободно проходить через канал 115 приводного поршня 114, таким образом, позволяя приводному поршню 114 двигаться вправо в пределах его полного хода.

Можно видеть, что кроме тех случаев, когда применяют торможение с максимальным давлением, таким образом, полностью закрывая тарельчатый клапан 136, существует непрерывный поток рабочей текучей среды через усилитель 102. В случае сбоя, который приводит к потере потока текучей среды во входное отверстие 118 для текучей среды, реле 122 расхода обнаруживает следующее за этим падение расхода потока текучей среды от выходного отверстия 120 для текучей среды и включает электрический вспомогательный насос 111, который начинает осуществлять циркуляцию текучей среды через канал 150 цилиндра для создания резервной мощности для тормозного усилителя 102.

Краткое описание изобретения

Согласно варианту осуществления изобретения создан усилитель гидравлического тормоза для использования при необходимости в моторизованном транспортном средстве, в котором усилитель всасывает рабочую текучую среду высокого давления, только когда торможение нарастает.

Согласно варианту осуществления изобретения усилитель гидравлического тормоза содержит корпус, который имеет канал цилиндра, имеющий каналы подачи текучей среды высокого и низкого давления. Поршень усилителя внутри канала цилиндра имеет уплотнение поршня, которое отделяет первую камеру давления канала цилиндра от второй камеры давления канала цилиндра, и канал поршня, проходящий в осевом направлении внутри поршня. Перемещение поршня усилителя передается выходным штоком главному тормозному цилиндру для приложения тормозного усилия к тормозам транспортного средства. Клапан, расположенный внутри канала поршня, может перемещаться в любое из трех положений клапана.

Когда клапан находится в первом положении клапана, канал для текучей среды высокого давления закрыт, и первая и вторая камеры давления канала цилиндра сообщаются по текучей среде с каналом для подачи текучей среды низкого давления. Когда клапан находится во втором положении клапана, канал для текучей среды высокого давления закрыт, и вторая камера давления изолирована от первой камеры давления и от канала для подачи текучей среды низкого давления. Когда клапан находится в третьем положении клапана, канал для текучей среды высокого давления сообщается по текучей среде со второй камерой давления, позволяя текучей среде высокого давления проходить во вторую камеру давления. Дисбаланс давления между первой и второй камерами давления перемещает поршень усилителя в первом направлении, выдвигая выходной шток для приложения увеличенного тормозного усилия к поршню главного тормозного цилиндра. Третье положение клапана содержит диапазон положений клапана. В первом крайнем положении проход для текучей среды, через который текучая среда высокого давления проходит во вторую камеру, очень мал, и, таким образом, повышение давления во второй камере постепенное. Когда клапан перемещается во второе крайнее положение, канал остается открытым, таким образом, что во втором крайнем положении давление во второй камере увеличивается очень быстро в результате приложения максимальной силы, прилагаемой к тормозам данного транспортного средства почти мгновенно.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - элементы известной гидравлической тормозной системы;

Фиг.2A-2C - схематические виды гидравлического тормозного усилителя согласно первому варианту осуществления изобретения;

Фиг.3 - схематический вид системы усиления гидравлического тормоза согласно второму варианту осуществления изобретения;

Фиг.4 - вид сечения гидравлического тормозного усилителя согласно третьему варианту осуществления изобретения;

Фиг.5A - схематический вид гидравлического тормозного усилителя согласно четвертому варианту осуществления изобретения; и

Фиг.5B-5D - подробные виды части гидравлического тормозного усилителя, показанного на фиг.5А, в положениях исходного состояния, готовности и активного торможения, соответственно.

Подробное описание изобретения

Хотя система тормозного усилителя, описанная выше со ссылками на фиг.1, обычно эффективна и надежна, она имеет многие недостатки. Например, гидравлический насос 105 работает с темпом, который соответствует скорости двигателя. Поскольку пропускная способность насоса 105 должна быть достаточной для затормаживания транспортного средства, когда двигатель работает в режиме холостого хода, его выходной поток и давление и соответствующая нагрузка на двигатель будут намного больше, чем необходимо, когда двигатель будет работать с более высокими оборотами. Кроме того, поскольку насос постоянно работает, даже когда тормоза не приводят в действие, это вызывает постоянное сопротивление для двигателя и поэтому оказывает существенное влияние на расход топлива транспортного средства. В некоторых случаях насос может потреблять больше 3% полной энергии, произведенной двигателем. Кроме того, будет понятно, что когда двигатель не работает, система, показанная на фиг.1, не может создавать усиление для тормозов, поскольку гидравлический насос 105 приводится в действие ремнем двигателя, и вспомогательный насос 111 приводится в действие электрической системой двигателя. Вспомогательный насос 111 применяют как резервное средство, а не как основной гидравлический насос.

Недостатки, описанные выше, представляют особый интерес относительно конструкции топливосберегающих транспортных средств. Например, гибридные транспортные средства, в которых используют двигатель внутреннего сгорания и вторичный приводной электродвигатель, могут работать в течение увеличенных периодов времени с выключенным основным двигателем, работая на аккумулированной энергии. В ходе таких периодов насос 105 с механическим приводом может не работать, тогда как насос с электрическим приводом, такой как вспомогательный насос 111, будет иметь тенденцию излишне расходовать доступную аккумулированную энергию.

На фиг.2A-2C показан усилитель 200 гидравлического тормоза, соответствующий варианту осуществления изобретения. Усилитель 200 гидравлического тормоза содержит корпус 202, поршень 204 усилителя и цилиндрический золотник 206. Корпус 202 содержит канал 209 цилиндра, включающий в себя суженную область 211, называемую далее отверстием для штока, канал 214 для подачи текучей среды высокого давления и канал 216 для подачи текучей среды низкого давления. В отверстии 211 для штока находится кольцевая выемка 233. Поршень 204 усилителя содержит уплотнительную поверхность 215, расположенную в канале 209 цилиндра, входной шток 217, проходящий в отверстие 211 для штока, и выходной шток 244, отступающий от корпуса 202 и сконфигурированный для взаимодействия с поршнем главного тормозного цилиндра. Уплотнительная поверхность 215 разделяет канал 209 цилиндра на камеру 242 высокого давления и камеру 228 низкого давления. Канал 219 поршня проходит в осевом направлении в поршне 204 усилителя. Отверстие 221 для прохода текучей среды стороны низкого давления проходит от канала 219 поршня к камере 228 низкого давления канала 209 цилиндра. Обратный канал 222, канал 218 низкого давления и канал 220 высокого давления проходят от канала 219 поршня к камере 242 высокого давления канала 209 цилиндра. Входное отверстие 243 высокого давления проходит между каналом 219 поршня и круговой выемкой 233 отверстия 211 для штока. Возвратная пружина поршня 210 нагружает поршень усилителя к области 242 высокого давления канала 209 цилиндра.

Цилиндрический золотник 206 расположен в канале 219 поршня и содержит седло 236 клапана, осевой канал 224, уравновешивающий канал 226 и кольцевой канал 232 высокого давления, расположенный по существу против кольцевой выемки 233 отверстия 211 для штока, при этом между ними расположено входное отверстие 243 высокого давления. Первая поверхность 239 давления и вторая поверхность 240 давления цилиндрического золотника 206 сообщаются по текучей среде друг с другом через осевой канал 224, и с камерой 228 низкого давления через отверстие 221 для прохода текучей среды стороны низкого давления поршня 204 усилителя. Реактивная поверхность 238 цилиндрического золотника 206 сообщается по текучей среде с камерой 242 высокого давления через обратный канал 222 поршня 204 усилителя. Возвратная пружина 212 золотника, расположенная в осевом канале 219, подпружинивает цилиндрический золотник вправо, если смотреть на чертежи. Когда она включена в тормозную систему транспортного средства, педаль тормоза транспортного средства соединена с цилиндрическим золотником 206 через толкатель 208, как показано на фиг.1 в отношении толкателя 130.

На фиг.2A показаны поршень 204 усилителя и цилиндрический золотник 206 в исходном состоянии, в котором давление не прилагается к педали тормоза, и усиление торможения не создается выходным штоком 244. На фиг.2B показан цилиндрический золотник 206 в положении готовности и поршень 204 усилителя все еще в его исходном состоянии, и на фиг.2C показаны цилиндрический золотник 206 в активном положении торможения и поршень 204 усилителя в положении торможения. В данном описании и формуле изобретения термин "активное торможение" относится к состоянию, в котором увеличивается прилагаемое тормозное усилие.

В ходе работы рабочая текучая среда высокого давления подается в канал 214 подачи текучей среды высокого давления, в то время как источник текучей среды низкого давления соединен с каналом 216 подачи текучей среды низкого давления. Когда давление не прилагается к педали тормоза, поршень 204 усилителя и цилиндрический золотник 206 остаются в их исходном состоянии, как показано на фиг.2A. Если из-за ранее приложенного давления они уже не находятся в их исходном положении, поршень 204 усилителя и цилиндрический золотник 206 перемещаются к нему, когда нажим на педаль тормоза прекращен. В этой конфигурации камера 242 высокого давления канала 209 цилиндра сообщается по текучей среде с камерой 228 низкого давления через канал 218 низкого давления, уравновешивающий канал 226, осевой канал 224, канал 219 поршня и отверстие 221 для прохода текучей среды стороны низкого давления. Соответственно, давление в камерах 242, 228 высокого и низкого давления выравнивается, и возвратная пружина 210 поршня удерживает поршень 204 усилителя в крайнем правом положении его хода.

Когда водитель нажимает на педаль тормоза, давление передается цилиндрическому золотнику 206 через толкатель 208, перемещая цилиндрический золотник влево. Цилиндрический золотник 206 перемещается на первое расстояние в положение, показанное на фиг.2B, в котором торможение не происходит. Это обеспечивает свободный ход педали перед включением тормоза транспортного средства. На фиг.2B можно видеть, что седло 236 клапана закрыло канал 218 низкого давления, таким образом, изолируя камеру 242 высокого давления от камеры 228 низкого давления.

Когда водитель продвигает педаль тормоза дальше порога активного торможения, цилиндрический золотник 206 перемещается далее влево в область активного торможения относительно поршня 204 усилителя, в которой седло 236 клапана начинает открывать канал 220 высокого давления, как обозначено ссылочной позицией 234 на фиг.2C. Это действие создает сообщение по текучей среде камеры 242 высокого давления с каналом 214 высокого давления для подачи текучей среды, откуда текучая среда высокого давления начинает проходить через кольцевую выемку 233, входное отверстие 243 высокого давления, кольцевой канал 232 высокого давления и канал 220 высокого давления. Когда текучая среда высокого давления поступает в камеру 242 высокого давления из канала 209 цилиндра, давление текучей среды в камере 242 высокого давления увеличивается, что вызывает перемещение поршня 204 усилителя влево в направлении области более низкого давления текучей среды в камере 228 низкого давления и выдвижение выходного штока 244, прилагающее усиленное тормозное давление к поршню главного цилиндра. Если водитель не продвигает педаль тормоза дальше после начального нажима, поршень 204 усилителя продвигается влево, при этом цилиндрический золотник 206 остается неподвижным, закрывая канал 220 высокого давления и останавливая поршень 204 усилителя. В этот момент поршень усилителя находится в некотором промежуточном положении внутри канала цилиндра, как показано на фиг.2C, тогда как цилиндрический золотник 206 находится в положении готовности относительно поршня 204 усилителя, как показано на фиг.2B. Поскольку камера 242 высокого давления изолирована от обоих каналов 214, 216 подачи текучей среды высокого и низкого давления, когда цилиндрический золотник 206 находится в положении готовности, он гидравлически блокирован, когда золотник движется от положения активного торможения в положение готовности. Соответственно, уровень торможения, существующий, когда оно происходит, поддерживается постоянным до очередного перемещения золотника.

Когда цилиндрический золотник 206 и поршень 204 усилителя находятся в их исходном состоянии, как показано на фиг.2A, реактивная поверхность 238 и первая и вторая поверхности 239, 240 давления цилиндрического золотника 206 все подвергаются воздействию давления текучей среды, равному давлению подаваемой текучей среды низкого давления, и, таким образом, без учета нагрузки, прилагаемой возвратной пружиной 212 золотника, цилиндрический золотник 206 может двигаться свободно внутри канала 219 поршня. Однако когда канал 218 низкого давления закрыт седлом 236 клапана, реактивная поверхность 238 подвергается воздействию давления, существующего в камере 242 высокого давления, в то время как первая и вторая поверхности 239, 240 давления остаются в сообщении по текучей среде с камерой 228 низкого давления. Таким образом, когда в камере 242 высокого давления повышается давление, возникает соответствующее повышение давления текучей среды на напорную поверхность 238, перемещающее цилиндрический золотник 206 вправо и не уравновешиваемое соответствующей нагрузкой или силой в другом направлении. Эта сила реакции передается через толкатель 208 педали тормоза, создавая для водителя силу обратной связи, которая пропорциональна разности давлений между камерами 242, 228 высокого и низкого давления и силе усиления торможения, прилагаемой через выходной шток 244. Соответственно, чем больше давление, прилагаемое водителем к педали тормоза, тем больше возвратное давление, толкающее педаль назад.

Когда водитель прекращает нажим на педаль тормоза, комбинированная обратная нагрузка от возвратной пружины 212 золотника и реактивного давления на реактивную поверхность 238 перемещает цилиндрический золотник 206 к его правому пределу хода, что вызывает закрывание канала 220 высокого давления и открывание канала 218 низкого давления, допуская отвод текучей среды из камеры 242 высокого давления в камеру 228 низкого давления через уравновешивающий канал 226, осевой канал 224, канал 219 поршня и отверстие 221 для прохода текучей среды стороны низкого давления. Возвратная пружина 210 поршня в этом случае отводит поршень 204 усилителя назад в его исходное положение, втягивая выходной шток 244 и отпуская тормоза транспортного средства.

Седло 236 клапана и канал 220 высокого давления регулируют темп и степень торможения. Если водитель применяет нажим, достаточный для открывания только небольшой части канала 220 высокого давления, текучая среда высокого давления медленно проходит в камеру 242 высокого давления, и поршень 204 усилителя, соответственно, реагирует медленно, и если водитель не увеличивает непрерывно давление на педаль для увеличения силы реакции, воздействующей на реактивную поверхность 238, поршень 204 усилителя проходит только на небольшое расстояние, пока седло 236 клапана не закроет вновь канал 220 высокого давления, как описано выше. Для перемещения цилиндрического золотника 206 через порог активного торможения в область активного торможения водитель должен приложить дополнительную силу к педали тормоза. Таким образом, порог силы, необходимый для перемещения цилиндрического золотника 206 в положение активного торможения, увеличивается в прямой зависимости от уже существующей степени торможения.

Если от исходного положения водитель нажимает на педаль тормоза очень сильно, канал 220 высокого давления открывается полностью, позволяя текучей среды высокого давления очень быстро проходить в камеру 242 высокого давления, поршень 204 усилителя очень быстро перемещается влево и сохраняет канал высокого давления открытым дольше, что, в свою очередь, перемещает поршень 204 усилителя дальше влево перед перемещением поршня, и увеличивающиеся силы реакции перемещают цилиндрический золотник 206 из области активного торможения для закрывания канала 220 высокого давления. Таким образом, тормоза будут применены очень сильно и очень быстро.

Можно видеть, что текучая среда высокого давления проходит в тормозной усилитель 200, только когда цилиндрический золотник 206 находится в области активного торможения, и что текучая среда низкого давления проходит обоими путями через канал 216 подачи текучей среды низкого давления, когда поршень 204 усилителя совершает возвратно-поступательное движение, хотя существует результирующий отток текучей среды через канал 216 подачи текучей среды низкого давления, который равен объему текучей среды, которая поступает в канал 214 подачи текучей среды высокого давления в моменты торможения. Не существует потока текучей среды высокого давления в тормозной усилитель, когда сила торможения постоянна или когда тормозное усилие не прилагается.

В случае потери давления текучей среды из системы текучая среда высокого давления не будет проходить в камеру 242 высокого давления в результате нажима на педаль тормоза, в результате чего не будет увеличения давления на реактивную поверхность 238 и не будет увеличения тормозного усилия. В таком случае цилиндрический золотник 206 будет двигаться с небольшим сопротивлением влево, пока часть цилиндрического золотника 206 не войдет в плотный контакт с поршнем 204 усилителя, и в этот момент нажим водителем на педаль передается поршню 204 усилителя, перемещая поршень влево и выдвигая выходной шток 244. Таким образом, водитель способен применить торможение, даже если способность усиления потеряна.

На фиг.3 показаны элементы гидравлической системы 300 усиления тормозов согласно варианту осуществления изобретения. Где элементы системы 300 усиления обозначены с использованием ссылочных позиций, которые аналогичны использованным для элементов варианта осуществления изобретения, описанного со ссылками на фиг.2A-2C, можно считать, что соответствующие элементы являются по существу идентичными, или что любые отличия не относятся к настоящему описанию. Такие элементы не будут описаны подробно в отношении варианта осуществления изобретения, показанного на фиг.3.

В системе 300 используется тормозной усилитель 301, который содержит корпус 302, поршень 204 усилителя и цилиндрический золотник 206. Корпус 302 содержит канал 309 цилиндра, который имеет камеры 242, 228 высокого и низкого давления, как описано в отношении варианта осуществления изобретения, показанного на фиг.2A-2C, отверстие 211 для штока, канал 314 для подачи текучей среды высокого давления и канал 316 подачи текучей среды низкого давления. Между камерой 242 высокого давления и камерой 228 низкого давления может проходить перепускной канал 370 с расположенным в нем контрольным клапаном 372, сконфигурированным так, что он допускает однонаправленный поток текучей среды от камеры 228 низкого давления к камере 242 высокого давления.

Источник 350 текучей среды высокого давления сообщается по текучей среде с каналом 314 подачи текучей среды высокого давления корпуса 302 через линии 356 подачи текучей среды высокого давления, и источник 352 текучей среды низкого давления сообщается по текучей среде с каналом 316 для подачи текучей среды низкого давления через линии 354 подачи текучей среды низкого давления. Источники 350, 352 текучей среды высокого и низкого давления могут представлять собой, например, аккумуляторы текучей среды высокого и низкого давления, соответственно, или любые другие источники подачи текучей среды.

В линии 356 подачи текучей среды высокого давления между источником 350 текучей среды высокого давления и каналом 314 подачи текучей среды высокого давления расположен регулятор 358 давления; между каналом 314 подачи текучей среды высокого давления и источником текучей среды низкого давления подключен предохранительный клапан 368; со стороной высокого давления жидкостного контура соединено реле 362 давления; на стороне высокого давления контура между источником 350 текучей среды высокого давления и каналом 314 подачи текучей среды высокого давления расположен контрольный клапан 360; и электрический резервный насос 364 присоединен между сторонами высокого и низкого давления жидкостного контура с контрольным клапаном 366, сконфигурированным для обеспечения однонаправленного потока текучей среды от стороны низкого давления к стороне высокого давления контура.

Когда тормозная система 300 работает, текучая среда высокого давления из источника 350 текучей среды высокого давления подается в тормозной усилитель 301 для приведения в действие усилителя. Регулятор 358 давления ограничивает давление текучей среды до определенных пределов, заданных конфигурацией усилителя 301 и требованиями относительно торможения соответствующего транспортного средства. В частности, в системе, где рабочая текучая среда высокого давления используется для других систем транспортного средства наряду с тормозной системой 300, подача текучей среды высокого давления может быть под давлением, которое превышает расчетные ограничения усилителя 301, когда регулятор 358 давления может применяться для понижения давления, подаваемого к усилителю с приемлемым уровнем.

Например, в некоторых гибридных транспортных средствах используются гидравлические двигатели, как их вторичные источники мощности. В таком случае двигатель внутреннего сгорания приводит в действие гидравлический насос для подачи текучей среды под очень высоким давлением в гидроаккумулятор, где она накапливается для дальнейшего использования для продвижения транспортного средства, а также для других целей. Аккумулятор может быть под давлением более 5000 фунтов на квадратный дюйм. Между тем, система гидроусилителя согласно предшествующему уровню техники, описанная со ссылками на фиг.1, приспособлена для работы с перепадом давлений текучей среды приблизительно 900 фунтов на квадратный дюйм. Как будет описано ниже, существуют некоторые преимущества использования системы усиления согласно принципам изобретения, которые в других отношениях совместимы с существующими системами, и использования регулятора давления, такого как регулятор 358 давления, показанный на фиг.3, для обеспечения необходимого снижения давления. Согласно другим вариантам осуществления изобретения уплотнения и рабочие поверхности усилителя имеют размеры и конфигурацию для обеспечения соответствующих уровней усиления торможения при работе в диапазоне 5000-7000 фунтов на квадратный дюйм, таким образом, устраняя потребность в регуляторе давления. В альтернативном варианте регулятор давления может применяться в конфигурации для ограничения давления текучей среды на уровне нижнего предела нормального рабочего диапазона гидравлической системы транспортного средства, таким образом, обеспечивая соответствующее ощущение и реакцию на тормоза в системе, где давление текучей среды может обычно изменяться на 25%-40%.

Предохранительный клапан 368 сконфигурирован для отвода текучей среды к стороне низкого давления контура, если давление текучей среды, подаваемой в канал 314 подачи текучей среды высокого давления, внезапно повышается выше расчетных ограничений усилителя 301, таким образом, как если бы регулятор 358 давления отказал, таким образом предохраняя усилитель 301 и связанные с ним компоненты.

Если давление текучей среды в источнике 350 высокого давления снижается ниже выбранного предела, адекватного для надлежащей работы усилителя 301, как могло бы произойти, например, из-за отказа элемента, который подает текучая среда высокого давления, или из-за засорения в линии подачи текучей среды, реле 362 давления замыкается, приводя в действие электрический резервный насос 364, который тогда начинает работать для сохранения адекватного давления текучей среды в канале 314 подачи текучей среды высокого давления, допуская работу системы, по меньшей мере, до устранения отказа подачи текучей среды высокого давления. Контрольный клапан 360 предотвращает прохождение текучей среды от резервного насоса 364 к источнику 350 текучей среды высокого давления. Согласно одному варианту осуществления изобретения насос 364 имеет время срабатывания, которое является достаточно быстрым для простоя насоса, пока не начинается явление торможения, когда насос начинает работу и обеспечивает заданное давление текучей среды. В таком случае может быть применен второй переключатель, подключенный последовательно с первым, для обнаружения начального перемещения педали тормоза и запуска электродвигателя.

Согласно другому варианту осуществления изобретения резервный насос 364 включает небольшой резервуар для текучей среды высокого давления, достаточный для начала торможения, после чего начинает работать насос 364 и пополняет резервуар и поддерживает последующее торможение. Такой резервуар отличается, согласно этому описанию, от аккумулятора высокого давления, который мог бы использоваться как источник текучей среды высокого давления, тем, что аккумулятор, в типичном случае, способен содержать значительно большее количество текучей среды и поддерживать повторяющиеся торможения и может поддерживать ряд других гидравлических систем транспортного средства, в то время как, в отличие от него, резервуар содержит текучая среда в количестве, достаточном только для работы насоса при необходимости, не задерживая реакцию усилителя на торможение. Согласно другому варианту осуществления изобретения положения реле 362 давления и контрольного клапана 360 реверсированы, и насос 364 просто загружает сторону высокого давления контура, пока переключатель 362 не размыкается. Когда осуществляется торможение, минимальная емкость линий подачи и компонентов на стороне высокого давления контура достаточна для первоначального торможения, пока насос не сможет начать работу и поддерживать давление.

Перепускной канал 370 служит для предотвращения гидравлического блокирования поршня усилителя в случае блокирования на стороне низкого давления контура, которое частично или полностью блокирует поток текучей среды из канала 316 для подачи текучей среды низкого давления к источнику текучей среды низкого давления.

Некоторые из компонентов, описанных со ссылками на фиг.3, показаны как включенные в корпус 302, тогда как другие показаны как находящиеся снаружи от корпуса. Эта конфигурация является только образцовой и подчинена соображениям конструкции в конкретном варианте применения. Кроме того, варианты осуществления изобретения, показанные на фиг.2A-3, показаны по существу в схематической форме для более легкого описания функций и работы соответствующих вариантов осуществления изобретения. Таким образом, вид некоторых рабочих вариантов осуществления изобретения может существенно отличаться от вариантов осуществления изобретения, показанных на чертежах, включая рабочий вариант осуществления изобретения, показанный на фиг.4. Соответственно, формула изобретения не ограничена конкретным видом, устройством или комбинацией элементов кроме определенно указанных в ней.

На фиг.4 показан вид с сечением гидравлического тормозного усилителя 400 согласно варианту осуществления изобретения, в котором используются корпус 403 и другие элементы усилителя предшествующего уровня техники типа, подобного усилителю 102, описанному со ссылками на фиг.1. Корпус 403 содержит канал 409 цилиндра и входной и выходной каналы 415, 416 для текучей среды. Удлинительный корпус 402 содержит канал 411 штока, канал для подачи текучей среды высокого давления (не показан на фиг.4) и кольцевую выемку 433, находящуюся в канале 411 штока. Удлинительный корпус 402 соединен с корпусом 403 соответствующими крепежными средствами 405 таким образом, что отверстие 411 для штока удлинительного корпуса 402 и канал 409 цилиндра корпуса 403 являются смежными и соосными. Поскольку текучая среда высокого давления подается в усилитель 400 через канал для подачи текучей среды высокого давления удлинительного корпуса 402, первоначальное впускное отверстие 415 корпуса 403 закрыто.

Поршень 404 усилителя содержит уплотнительную поверхность 413, расположенную в канале 409 цилиндра, входной шток 417, проходящий в отверстие 411 для штока, и выходной шток 444, выступающий из корпуса 403 и сконфигурированный для взаимодействия с тормозным поршнем главного цилиндра. В показанном варианте осуществления изобретения часть поршня 404 усилителя, включающая выходной шток 444, является отдельным элементом, при этом две части формируют поршень 404 усилителя. В поршне 404 усилителя проходит в осевом направлении канал 419 поршня. Уплотнительная поверхность 413 разделяет канал 409 цилиндра на камеру 442 высокого давления и камеру 428 низкого давления. Отверстие 421 для прохода текучей среды стороны низкого давления проходит от канала 419 поршня к камере 428 низкого давления канала 409 цилиндра. Обратный канал 422, канал 418 низкого давления и канал 420 высокого давления каждый проходит от канала 419 поршня к камере 442 высокого давления от канала 409 цилиндра. Входное отверстие 443 высокого давления проходит между каналом 419 поршня и кольцевой выемкой 433 отверстия 411 для штока. Возвратная пружина 410 поршня нагружает поршень 404 усилителя к области 442 высокого давления канала 409 цилиндра.

Цилиндрический золотник 406 расположен в канале 419 поршня и содержит седло 436 клапана, осевой канал 424, уравновешивающий канал 426 и кольцевой канал 432 высокого давления, расположенный по существу против кольцевой выемки 433 отверстия 411 для штока, при этом входной канал 443 высокого давления проходит между ними. Первая поверхность 439 давления и вторая поверхность 440 давления цилиндрического золотника 406 сообщаются по текучей среде друг с другом через осевой канал 424 и с камерой 428 низкого давления через отверстие 421 для прохода текучей среды стороны низкого давления поршня 404 усилителя. Реактивная поверхность 438 цилиндрического золотника 406 сообщается по текучей среде с камерой 442 высокого давления через обратный канал 422 поршня 404 усилителя. Возвратная пружина 412 золотника нагружает цилиндрический золотник вправо, как показано на фиг.4. Толкатель 408, сконфигурированный для соединения с педалью тормоза транспортного средства, проходит наружу от входного штока 417 через торцевую крышку 425, которая закупоривает канал 419 поршня.

Работа гидравлического тормозного усилителя 400 по существу аналогична работе тормозного усилителя 200, описанного со ссылками на фиг.2A-2C, и, таким образом, не будет описана.

Вариант осуществления изобретения, показанный на фиг.4, обеспечивает получение экономической модификации существующих систем предшествующего уровня техники для обеспечения их работы в соответствии с принципами изобретения. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.4, сохранены многие узлы усилителя предшествующего уровня техники, включая корпус 403, возвратную пружину 410 поршня, возвратную пружину 412 золотника и торцевую крышку 425. Дополнительно, первоначальный резервный насос (не показан) перемещен и реконфигурирован для работы, как описано в отношении резервного насоса 364, показанного на фиг.3. Благодаря конфигурированию новых компонентов для работы при давлении усилителя предшествующего уровня техники, они могут иметь размеры для соответствия первоначальному корпусу. Это будет требовать регулятора давления, когда давление в системе превышает расчетное давление усилителя предшествующего уровня техники, описанного со ссылками на фиг.3, но это даст преимущество, заключающееся в том, что многие стандартные компоненты будут совместимы с системой усилителя, включая соединительные детали, уплотнения, шланги и т.д., и будет снижена стоимость всех компонентов по сравнению со стоимостью компонентов, способных выдерживать намного более высокое давление в системе.

Каналы и отверстия для прохода текучей среды, описанные в отношении вариантов осуществления изобретения, показанных на фиг.2A-4, включая каналы высокого и низкого давления, обратный канал и т.д., содержат множество проходящих в радиальном направлении каналов. На фиг.4 показаны два канала, но количество и размеры каждой группы каналов для данного варианта применения определяются согласно максимальному расходу текучей среды, который соответствующий канал может обеспечивать. Кроме того, функции описанных элементов, например, кольцевой выемки, кольцевого канала высокого давления и седла клапана могут выполняться элементами, имеющими особые конструкции, такими как пазы, каналы, тарельчатые клапаны и т.д., не отступая от объема изобретения.

На фиг.5A-5D и на фиг.5A показан гидравлический тормозной усилитель 500 согласно другому варианту осуществления изобретения, и на фиг.5B-5D показан увеличенный вид части тормозного усилителя 500 согласно соответствующим конфигурациям, описанным ниже. Тормозной усилитель 500 содержит корпус 202, поршень 504 усилителя и толкатель 508. Корпус 202 по существу идентичен корпусу 202, описанному со ссылками на фиг.2A-2C, и содержит канал 209 цилиндра, отверстие 211 для штока, канал 214 для подачи текучей среды высокого давления, канал 216 подачи текучей среды низкого давления и кольцевую выемку 233, по существу как описано выше.

Поршень 504 усилителя содержит уплотнительную поверхность 515, расположенную в канале 209 цилиндра, корпус 506 поршня, проходящий в отверстие 211 для штока, и выходной шток 544, выходящий из корпуса 202 и конфигурированный для взаимодействия с тормозным поршнем главного цилиндра. Уплотнительная поверхность 515 разделяет канал 209 цилиндра на камеру 242 высокого давления и камеру 228 низкого давления. Элементы клапанного узла 501 распределены в осевом направлении в корпусе 506 поршня 504 усилителя и состоят из канала 517 поршня, элементов, включающих канал 519 для толкателя, камеру 558 игольчатого клапана, камеру 578 поршня клапана, канал 520 для текучей среды высокого давления и камеру 524 шарового клапана. Канал 543 подачи текучей среды высокого давления проходит внутри корпуса 506 поршня от отверстия 574 к камере 524 шарового клапана. Отверстие 574 расположено так, чтобы обеспечивать сообщение по текучей среде канала 543 подачи текучей среды высокого давления с камерой 524 шарового клапана через кольцевую выемку 233. Канал 521 стороны низкого давления проходит внутри поршня 504 усилителя от отверстия 580 к камере 558 игольчатого клапана, создавая сообщение по текучей среде камеры 558 игольчатого клапана с камерой 228 низкого давления и каналом 216 подачи текучей среды низкого давления канала 209 цилиндра. Канал 522 стороны высокого давления проходит от отверстия 582 к камере 578 поршня клапана, создавая сообщение по текучей среде камеры 578 поршня клапана с камерой 242 высокого давления канала 209 цилиндра.

Клапанный узел 501 содержит два клапана тарельчатого типа: шаровой клапан 551 и игольчатый клапан 561. Шаровой клапан 551 содержит шарик 554 клапана, распорный элемент 556 и пружину 512, расположенную в камере 524 шарового клапана таким образом, что пружина 512 подпружинивает распорный элемент 556, который передает силу подпружинивания шаровому клапану 554, подпружинивая шарик клапана к седлу 584 клапана на первом конце канала 520 для текучей среды высокого давления. Распорный элемент сконфигурирован таким образом, что он не препятствует прохождению текучей среды через камеру 524 шарового клапана. Клапанный узел 501 также содержит поршень 557 клапана, расположенный в камере 578 поршня клапана и имеющий поверхность 568 высокого давления и поверхность 569 низкого давления, и приводной стержень 564, выступающий из поверхности 568 высокого давления во второй конец канала 520 для текучей среды высокого давления и к шарику 554 шарового клапана 551.

Игольчатый клапан 561 содержит канал 518 для текучей среды, проходящий в поршне 557 клапана от седла 562 клапана в поверхности 569 низкого давления поршня клапана к отверстию в поверхности 568 высокого давления поршня клапана, создавая сообщение по текучей среде части камеры 578 поршня клапана на стороне 568 поверхности высокого давления с частью 569 на стороне поверхности низкого давления. Игольчатый клапан 561 также содержит иглу 550 клапана и пружину 566. Игла 550 клапана расположена в камере 558 игольчатого клапана и содержит увеличенную головку с упорной поверхностью 586 на первом конце и уплотняющую поверхность 560 на втором конце. Игла 550 клапана расположена таким образом, что ее второй конец проходит к камере 578 поршня клапана. В камере 578 поршня клапана расположена пружина 566 для подпружинивания иглы 550 клапана от камеры 578 поршня клапана.

Толкатель 508 сконфигурирован на первом конце для соединения с педалью тормоза транспортного средства, например, как показано относительно толкателя 130 на фиг.1. Толкатель 508 проходит в канал 519 толкателя, при этом его второй конец расположен смежно с упорной поверхностью 586 иглы 550 клапана.

В ходе работы рабочая текучая среда высокого давления поступает в канал 214 подачи текучей среды высокого давления, тогда как источник текучей среды низкого давления соединен с каналом 216 подачи текучей среды низкого давления. Первый конец толкателя 508 соединен с педалью тормоза транспортного средства, и выходной шток 544 взаимодействует с поршнем главного тормозного цилиндра транспортного средства таким образом, что перемещение влево выходного штока приводит поршень для приложения тормозного усилия к тормозам транспортного средства.

На фиг.5A и 5B показан клапанный узел 501 в исходном положении, функционально соответствующий конфигурации тормозного усилителя 200, описанного выше со ссылками на фиг.2A. В этом положении шаровой клапан 551 закрыт, при этом шарик 554 клапана подпружинен к седлу 584 клапана пружиной 512, предотвращая прохождение текучей среды высокого давления в камеру 578 поршня клапана через канал 520 для текучей среды высокого давления. Игольчатый клапан 561 открывается, при этом игла 550 клапана подпружинена в открытое положение пружиной 566, и камеры 242, 228 высокого и низкого давления сообщаются по текучей среде через канал 521 стороны низкого давления, камеру 558 игольчатого клапана, камеру 578 поршня клапана и канал 518 для текучей среды поршня 557 клапана и канал 522 стороны высокого давления. Клапанный узел 501 перемещается в исходное положение, когда тормозной нажим на педаль тормоза транспортного средства прекращен, и он остается в исходном состоянии, когда нет давления, прилагаемого педалью тормоза.

На фиг.5C показан клапанный узел 501 в положении готовности, функционально соответствующий конфигурации тормозного усилителя 200, описанного выше со ссылками на фиг.2B. Когда водитель начинает прилагать давление к педали тормоза, толкатель 508 перемещается влево, как показано на чертежах, упираясь в упорную поверхность 586 иглы 550 клапана, перемещая иглу клапана влево, пока уплотняющая поверхность 560 не войдет в контакт с седлом 562 поршня 557 клапана, закрывая игольчатый клапан 561 и прерывая сообщение по текучей среде между камерами 242, 228 высокого и низкого давления.

На фиг.5D показан клапанный узел 501 в положении активного торможения, функционально соответствующий конфигурации тормозного усилителя 200, описанного выше со ссылками на фиг.2C. Когда водитель увеличивает давление на педаль тормоза сверх необходимости для поддержания клапанного узла 501 в положении готовности, поршню 557 клапана передается смещающая сила через толкатель 508 и иглу 550 клапана, перемещая поршень клапана влево, пока приводной стержень 564 не войдет в контакт с шариком 554 клапана и не переместит шарик клапана от седла 584 клапана, открывая клапан 551 и создавая сообщение по текучей среде канала 214 подачи текучей среды высокого давления с камерой 242 высокого давления через кольцевую выемку 233, канал 543 подачи текучей среды высокого давления, камеру 524 шарового клапана, канал 520 для текучей среды высокого давления, камеру 578 поршня клапана и канал 522 стороны высокого давления. Соответственно, текучая среда высокого давления проходит в камеру 242 высокого давления и вызывает движение поршня 504 усилителя вправо внутри канала 209 цилиндра, и выходной шток 544 передает тормозное усилие главному цилиндру, как описано выше.

Расход потока текучей среды высокого давления к камере 242 высокого давления и, таким образом, скорость, с которой увеличивается тормозное усилие, регулируется шаровым клапаном 551 и, в частности, расстоянием от шарика 554 клапана до седла 584 клапана, которое, в свою очередь, регулируется силой, прилагаемой к педали тормоза. Положение поршня 504 усилителя внутри канала 209 цилиндра корпуса 202 определяется перепадом давлений между камерами 242, 228 высокого и низкого давления, уравновешиваемым силой возвратной пружины 210 и сопротивлением главного цилиндра. С другой стороны, положения толкателя 508, иглы 550 клапана, поршня 557 клапана и шарика 554 клапана относительно корпуса 202 определены в пределах, заданных конструкцией поршня 504 усилителя, положением педали тормоза. В случае, когда водитель прилагает начальную силу к педали тормоза, достаточную для перемещения клапанного узла 501 в положение активного торможения и затем удерживает педаль в неподвижном положении, текучая среда высокого давления будет первоначально проходить в камеру 242 высокого давления, как описано выше. Когда поршень 504 усилителя, реагируя на это, передвигается влево, корпус 506 со всеми его камерами и каналами также перемещается влево, пока седло 584 клапана не переместится назад в контакт с шариком 554 клапана в его новом положении, прекращая сообщение по текучей среде между каналом 214 подачи текучей среды высокого давления и камерой 242 высокого давления и останавливая поршень 504 усилителя в этом положении. В этой точке клапанный узел 501 снова находится в положении готовности, и степень достигнутого тормозного усилия поддерживается постоянной, пока водитель не нажмет на педаль тормоза сильнее, что вновь вызывает открывание шарового клапана 551 и увеличивает тормозное давление, или не отпустит педаль, что позволяет пружине 566 открывать игольчатый клапан 561 и перемещать текучую среду из камеры 242 высокого давления в камеру 228 низкого давления. Если водитель полностью отпускает педаль тормоза, поршень 504 усилителя возвратится в его самое правое положение, как показано на фиг.5A, и клапанный узел возвратится в исходное положение. Если водитель только частично отпускает педаль, игольчатый клапан 561 выпустит достаточно текучей среды, чтобы позволить поршню 504 усилителя двигаться вправо, пока седло 562 клапана поршня 557 клапана не переместится в контакт с уплотняющей поверхностью 560 иглы 550 клапана, закрывая игольчатый клапан и задерживая поршень 504 усилителя в некотором положении ослабления торможения.

Когда существует перепад давлений между камерами 242, 228 высокого и низкого давления, такой же перепад существует на уровне поршня 557 клапана с более высоким давлением на стороне поверхности высокого давления поршня и более низким давлением на стороне поверхности низкого давления. Таким образом, когда увеличивается перепад давлений в ходе активного торможения, соответственно, увеличивается смещение вправо к поверхности 568 высокого давления поршня 557 клапана, которое ощущается водителем как увеличивающееся сопротивление давлению на педаль тормоза, таким образом, обеспечивая пропорциональную обратную связь для водителя.

Гидравлические системы усилителей тормозов согласно различным вариантам осуществления изобретения обеспечивают многие преимущества и выгоды. Как отмечено выше, гидроусилители предшествующего уровня техники требуют непрерывного потока текучей среды и, таким образом, требуют постоянной работы гидравлического насоса, что требует существенного отбора мощности двигателя транспортного средства. Напротив, описанные здесь системы тормозного усилителя потребляют текучую среду высокого давления только во время активного торможения, которое представляет малую долю всего времени работы транспортного средства, что, согласно испытаниям, проведенным изобретателями, представляет существенное усовершенствование эффективности по сравнению с обычными гидравлическими системами усиления.

Кроме того, когда в транспортном средстве, например, таком как гидравлическое гибридное транспортное средство, используется гидроаккумулятор и тормозной усилитель, сконфигурированный в соответствии с принципами изобретения, текучей среды, накопленной в аккумуляторе, достаточно для приведения в действие тормозного усилителя для продленного использования с выключенным двигателем, когда обычный усилитель быстро опустошил бы аккумулятор из-за потребности в постоянной циркуляции текучей среды. Это относится и к электрическим гибридным транспортным средствам, в которых используют гидравлические насосы с электрическим приводом для приведения в действие тормозного усилителя предшествующего уровня техники во время работы с выключенным двигателем. Постоянный отбор мощности электрических насосов существенно воздействует на пробег транспортного средства при работе на накопленной мощности. С другой стороны, если бы в таком транспортном средстве использовался насос, работающий при необходимости согласно схеме, например, подобной одной из описанных выше в отношении резервного насоса 364, показанного на фиг.3, отбор мощности батареи мог бы быть значительно снижен, и пробег транспортного средства, соответственно, может быть увеличен.

Наконец, благодаря низкой потребности в текучей среде систем тормозного усилителя согласно различным вариантам осуществления изобретения, обычные транспортные средства (то есть негибридные транспортные средства) могут быть снабжены небольшим аккумулятором с ограниченной емкостью, который, однако, способен обеспечивать достаточную способность усиления для затормаживания транспортного средства, пока оно не будет безопасно остановлено, даже когда мощность двигателя потеряна.

Усилитель гидравлического тормоза, основанный на работе тарельчатого клапана, такого как описанный со ссылками на фиг.5A-5D, обеспечивает ряд определенных преимуществ в дополнение к указанным выше. Например, технологические допуски и затраты обычно ниже при применении тарельчатых клапанов по сравнению с большинством других клапанов; утечка текучей среды с использованием тарельчатых клапанов обычно намного меньше, чем утечка с клапанами более сложных типов, таких как золотниковые клапаны и т.д.; и в то время как клапаны, которые требуют поперечного перемещения элементов для работы, подвержены заеданию из-за загрязняющих веществ в текучей среде, тарельчатые клапаны имеют тенденцию вместо этого разрушать или вымывать такие загрязняющие вещества и, таким образом, более надежны в потребительских вариантах применения, где может не осуществляться регулярное обслуживание.

Уплотнения, прокладки, уплотнительные кольца и т.д. не были описаны или показаны подробно относительно раскрытых вариантов осуществления изобретения и были в основном опущены для упрощения чертежей. Соответствующее использование и варианты применения таких элементов хорошо понятны в данной области техники и, таким образом, их подробное описание не требуется для полного понимания принципов изобретения. Когда уплотнения показаны, они показаны как элементы конкретных вариантов осуществления изобретения и не должны рассматриваться как являющиеся существенными в каждом варианте осуществления изобретения, если это специально не указано.

При описании вариантов осуществления изобретения, показанных на чертежах, ссылки на направления, такие как вправо, влево, вверх, вниз и т.д., используются для обращения к элементам или перемещениям, показанным на чертежах. Такие термины использованы для упрощения описания и не должны рассматриваться как вносящие какие-либо ограничения в формулу изобретения.

Где термин "перемещение" и термины, которые предполагают перемещение или изменения положения, используются в формуле изобретения, они должны рассматриваться настолько широко, насколько это целесообразно с точки зрения описания. Например, где указано перемещение первого элемента для достижения изменения относительного положения первого элемента и второго элемента, указание также учитывает перемещение второго элемента относительно первого, которое приводит к подобному изменению относительного положения; и когда указано перемещение клапана, это не должно рассматриваться как указание на то, что весь клапан физически изменяет положение, но только на то, что изменяется характеристика пропускания клапана, например что клапан перемещается от открытого состояния в закрытое и т.д.

Порядковые номера, например, такие как первый, второй, третий и т.д., используются в описании только с целью установления ясного различия между описываемыми элементами или их признаками. Использование таких номеров не предполагает никакой другой взаимозависимости, например, порядка работы или относительного расположения таких элементов. Кроме того, порядковые номера, используемые в формуле изобретения, не имеют точного соответствия с используемыми в описании для ссылки на элементы раскрытых вариантов осуществления изобретения, к которым могут относиться пункты формулы изобретения.

Реферат настоящего описания приведен как краткое содержание некоторых из принципов изобретения согласно одному варианту осуществления изобретения и не предназначен для представления полного или законченного описания варианта его осуществления, и на нем не следует основываться для определения терминов, используемых в описании или формуле изобретения. Реферат не ограничивает объем формулы изобретения.

Элементы различных описанных выше вариантов осуществления изобретения могут быть опущены или скомбинированы, и могут быть выполнены дополнительные модификации для получения других вариантов осуществления изобретения без отклонения от сущности и объема изобретения. Все патенты США, публикации заявок на патенты США, заявки на патенты США, иностранные патенты, иностранные заявки на патенты и беспатентные публикации, упомянутые в этом описании и/или перечисленные в инструкции по применению, включены сюда в качестве ссылочного материала во всей их полноте. Объекты вариантов осуществления изобретения могут быть модифицированы, в случае необходимости, для использования замыслов различных патентов, заявок и публикаций для получения дополнительных вариантов осуществления изобретения.

Эти и другие изменения могут быть внесены в варианты осуществления изобретения в свете приведенного выше подробного описания. В целом, использованные в нижеследующей формуле изобретения термины не должны рассматриваться как ограничивающие формулу изобретения конкретными вариантами осуществления изобретения, раскрытыми в описании, но должны рассматриваться как включающие все возможные варианты осуществления изобретения наряду с полным кругом эквивалентов, на которые дает право формула изобретения. Соответственно, формула изобретения не ограничена описанием.

Группа изобретений относится к области машиностроения и может быть использована в тормозных системах транспортных средств. Тормозная система содержит поршень, отделяющий первую камеру давления от второй камеры давления канала цилиндра. Клапан внутри канала поршня подвижен между тремя положениями. В первом положении первая и вторая камеры давления сообщаются со средством подачи текучей среды низкого давления. Во втором положении вторая камера давления изолирована от первой камеры давления и средства подачи текучей среды низкого давления. В третьем положении средство подачи текучей среды высокого давления сообщается со второй камерой давления, позволяя текучей среде высокого давления проходить во вторую камеру давления. Высокое давление во второй камере давления перемещает поршень усилителя, прилагая усиленное тормозное давление к тормозу транспортного средства. Давление во второй камере на поверхность клапана смещает клапан к первому положению. Аккумулятор накапливает текучую среду под давлением и обеспечивает подачу текучей среды высокого давления, создавая увеличение тормозного усилия при необходимости в ходе работы гибридного транспортного средства с выключенным двигателем внутреннего сгорания. Способ повышения давления торможения транспортного средства заключается в том, что закрывают канал между сторонами высокого и низкого давления поршня усилителя, когда педаль тормоза транспортного средства перемещена в первом направлении. Затем в результате смещения педали тормоза транспортного средства за пороговое положение в первом направлении открывают канал для потока текучей среды из источника текучей среды высокого давления к стороне высокого давления поршня усилителя. После чего закрывают канал для потока текучей среды из источника текучей среды высокого давления к поршню усилителя, когда педаль тормоза транспортного средства не перемещена в первом направлении. Достигается работа усилителя за счет всасывания рабочей текучей среды высокого давления только в момент нарастания торможения. 5 н. и 22 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Тормозной усилитель, содержащий:
корпус, включающий в себя канал цилиндра, имеющий каналы подачи текучей среды высокого и низкого давления;
поршень, расположенный внутри канала цилиндра и имеющий:
уплотнение поршня, которое отделяет первую камеру давления канала цилиндра от второй камеры давления канала цилиндра,
канал поршня, проходящий в осевом направлении внутри поршня,
первый канал, проходящий между каналом поршня и первой камерой давления,
второй канал, проходящий между каналом поршня и второй камерой давления, и
третий канал, проходящий между каналом поршня и второй камерой давления; и цилиндрический золотник, расположенный внутри канала поршня и имеющий:
первый канал для текучей среды, проходящий в осевом направлении внутри цилиндрического золотника, причем первый канал для текучей среды цилиндрического золотника сообщается по текучей среде с каналом цилиндра через канал поршня и первый канал,
второй канал для текучей среды, проходящий в цилиндрическом золотнике и сообщающийся по текучей среде с каналом подачи текучей среды высокого давления,
уравновешивающий канал, проходящий в цилиндрическом золотнике и расположенный таким образом, что когда цилиндрический золотник находится в первом положении, уравновешивающий канал создает сообщение по текучей среде третьего канала с первым каналом для текучей среды, и
седло клапана, расположенное и сконфигурированное таким образом, что когда цилиндрический золотник находится в первом положении, второй канал закрыт; когда цилиндрический золотник находится во втором положении, второй и третий каналы закрыты; и когда цилиндрический золотник находится в третьем положении, третий канал закрыт, и второй канал сообщается по текучей среде с каналом подачи текучей среды высокого давления через второй канал для текучей среды.

2. Тормозной усилитель по п.1, в котором цилиндрический золотник содержит реактивную поверхность, и поршень содержит четвертый канал, проходящий между каналом поршня и второй камерой давления, создавая сообщение по текучей среде реактивной поверхности со второй камерой давления, когда цилиндрический золотник находится в любом из первого, второго и третьего положений.

3. Тормозной усилитель по п.1, дополнительно содержащий:
первую пружину, расположенную в канале цилиндра и выполненную с возможностью смещения поршня ко второй камере давления; и вторую пружину, расположенную в канале поршня и выполненную с возможностью смещения цилиндрического золотника к первому положению.

4. Тормозной усилитель по п.1, дополнительно содержащий регулятор давления, выполненный с возможностью ограничения давления текучей среды в канале подачи текучей среды высокого давления.

5. Тормозной усилитель по п.1, дополнительно содержащий: гидравлический насос, имеющий входное отверстие для текучей среды, сообщающееся по текучей среде с каналом для подачи текучей среды низкого давления, и выходное отверстие для текучей среды, сообщающееся по текучей среде с каналом для текучей среды высокого давления;
контрольный клапан, выполненный с возможностью обеспечения однонаправленного потока текучей среды через гидравлический насос из канала для подачи текучей среды низкого давления к каналу для подачи текучей среды высокого давления; и реле давления, выполненное с возможностью приведения в действие гидравлического насоса, когда давление текучей среды в канале для подачи текучей среды высокого давления снижается ниже порогового значения.

6. Гидроусилитель, содержащий:
корпус, имеющий проходящий в нем канал цилиндра и первый и второй каналы для подачи текучей среды;
поршень, расположенный внутри канала цилиндра и имеющий первую и вторую стороны, и канал поршня, проходящий в нем в осевом направлении; и клапан, расположенный внутри канала поршня и перемещаемый в любое из трех положений клапана, включая:
первое положение клапана, в котором первая и вторая стороны поршня сообщаются по текучей среде друг с другом и с первым каналом для подачи текучей среды,
второе положение клапана, в котором первая сторона поршня сообщается по текучей среде с первым каналом для подачи текучей среды, и вторая сторона поршня изолирована от первой стороны и от первого и второго каналов для подачи текучей среды, и
третье положение, в котором первая сторона поршня сообщается по текучей среде с первым каналом для подачи текучей среды, и вторая сторона поршня изолирована от первой стороны поршня и сообщается по текучей среде со вторым каналом для подачи текучей среды.

7. Гидроусилитель по п.6, в котором клапан содержит реактивную поверхность, сообщающуюся по текучей среде со второй стороной поршня, причем давление текучей среды на второй стороне поршня смещает клапан к первому положению в прямой зависимости с разностью давлений между второй и первой сторонами поршня.

8. Гидроусилитель по п.6, в котором третье положение содержит диапазон положений клапана, в котором вторая сторона поршня сообщается по текучей среде со вторым каналом для подачи текучей среды через канал для текучей среды, который постепенно увеличивается в размере от первого крайнего положения диапазона ко второму крайнему положению.

9. Гидроусилитель по п.6, в котором поршень содержит первый и второй каналы для текучей среды, проходящие от канала поршня до второй стороны поршня, причем первая сторона поршня сообщается по текучей среде с каналом поршня.

10. Гидроусилитель по п.9, в котором клапан содержит цилиндрический золотник, перемещаемый в первое, второе и третье положения и содержащий реактивную поверхность, причем поршень содержит третий канал для текучей среды, проходящий от канала поршня ко второй стороне поршня и создающий сообщение по текучей среде реактивной поверхности со второй стороной поршня.

11. Гидроусилитель по п.9, в котором, когда цилиндрический золотник находится в первом положении, первая и вторая стороны поршня сообщаются по текучей среде друг с другом через первый канал для текучей среды, когда цилиндрический золотник находится во втором положении, первый и второй каналы для текучей среды закрыты, и когда цилиндрический золотник находится в третьем положении, вторая сторона поршня сообщается по текучей среде со вторым каналом для подачи текучей среды канала цилиндра через второй канал для текучей среды.

12. Гидроусилитель по п.6, в котором клапан содержит первый и второй клапаны, причем первый клапан выполнен с возможностью регулирования сообщения по текучей среде между первой и второй сторонами поршня, а второй клапан выполнен с возможностью регулирования сообщения по текучей среде между второй стороной поршня и вторым каналом для подачи текучей среды, причем, когда клапан находится в первом положении, первый клапан открыт, и второй клапан закрыт, когда клапан находится во втором положении, первый и второй клапаны закрыты, и когда клапан находится в третьем положении, первый клапан закрыт, и второй клапан открыт.

13. Гидроусилитель по п.12, в котором первый и второй клапаны являются клапанами тарельчатого типа.

14. Гидроусилитель по п.13, в котором перемещение тарелки первого клапана на первое расстояние в первом направлении перемещает уплотняющую поверхность тарелки первого клапана к седлу первого клапана, и перемещение тарелки первого клапана на второе расстояние в первом направлении перемещает элемент, содержащий седло первого клапана, к тарелке второго клапана и перемещает тарелку второго клапана от седла второго клапана.

15. Способ повышения давления торможения транспортного средства, при котором:
закрывают канал между сторонами высокого и низкого давления поршня усилителя, когда педаль тормоза транспортного средства перемещена в первом направлении;
открывают канал для потока текучей среды из источника текучей среды высокого давления к стороне высокого давления поршня усилителя в результате смещения педали тормоза транспортного средства за пороговое положение в первом направлении; и
закрывают канал для потока текучей среды из источника текучей среды высокого давления к поршню усилителя, когда педаль тормоза транспортного средства не перемещена в первом направлении.

16. Способ по п.15, при котором прикладывают давление текучей среды от стороны высокого давления поршня усилителя к реактивной поверхности и, таким образом, смещают педаль тормоза во втором направлении, противоположном первому направлению, согласно разности давлений между стороной высокого давления поршня усилителя и стороной низкого давления поршня усилителя.

17. Способ по п.15, при котором создают сообщение по текучей среде стороны низкого давления поршня усилителя с источником текучей среды низкого давления.

18. Способ по п.15, при котором:
при закрывании канала между сторонами высокого и низкого давления перемещают золотник золотникового клапана из первого положения во второе положение внутри корпуса клапана; и при открывании канала для потока текучей среды перемещают золотник из второго положения в третье положение внутри корпуса клапана.

19. Способ по п.15, при котором:
при закрывании канала между сторонами высокого и низкого давления закрывают первый клапан; и при открывании канала для потока текучей среды открывают второй клапан.

20. Система усиления тормозов транспортного средства, содержащая:
аккумулятор для текучей среды высокого давления;
аккумулятор для текучей среды низкого давления;
главный тормозной цилиндр и тормозной усилитель, имеющий канал для подачи текучей среды высокого давления, соединенный с аккумулятором для текучей среды высокого давления, канал подачи текучей среды низкого давления, соединенный с аккумулятором для текучей среды низкого давления, и поршень усилителя, расположенный внутри канала цилиндра и соединенный с главным тормозным цилиндром, причем тормозной усилитель выполнен с возможностью создания сообщения по текучей среде первой и второй сторон поршня усилителя друг с другом и с аккумулятором для текучей среды низкого давления, когда педаль тормоза транспортного средства находится в исходном состоянии, для создания сообщения по текучей среде первой стороны поршня усилителя с аккумулятором для текучей среды низкого давления и изолирования второй стороны поршня усилителя от первой стороны и от аккумуляторов для текучей среды высокого и низкого давления, когда педаль тормоза не находится в исходном положении и нажата меньше, чем на пороговую величину, и для создания сообщения по текучей среде второй стороны поршня с аккумулятором для текучей среды высокого давления и создания сообщения по текучей среде первой стороны поршня с аккумулятором низкого давления, когда педаль тормоза нажата больше пороговой величины.

21. Система по п.20, в которой тормозной усилитель выполнен с возможностью регулирования размера прохода между аккумулятором для текучей среды высокого давления и второй стороной поршня относительно давления, прилагаемого к педали тормоза, когда педаль тормоза нажата больше пороговой величины.

22. Система по п.20, в которой давление текучей среды от аккумулятора для текучей среды высокого давления также питает движущей энергией транспортное средство при помощи гидравлического двигателя.

23. Система по п.20, в которой перемещение поршня усилителя в результате потока текучей среды высокого давления ко второй стороне поршня усилителя перемещает порог дальше от исходного положения.

24. Тормозная система для автомобиля, содержащая:
аккумулятор, выполненный с возможностью содержания рабочей текучей среды под давлением;
цилиндр усилителя, выполненный с возможностью приложения механического усиления к главному тормозному цилиндру согласно перепаду давлений текучей среды внутри цилиндра; и дозирующий клапан, механически соединенный с педалью тормоза транспортного средства и выполненный с возможностью регулирования сообщения по текучей среде между аккумулятором и цилиндром усилителя в результате нажима на педаль тормоза и для прерывания сообщения по текучей среде при отсутствии давления на педаль тормоза.

25. Тормозная система по п.24, содержащая:
двигатель внутреннего сгорания и гидравлический насос, механически приводимый двигателем внутреннего сгорания и имеющий выходное отверстие для текучей среды, сообщающееся по текучей среде с аккумулятором.

26. Тормозная система по п.24, дополнительно содержащая дополнительный клапан, соединенный с педалью тормоза и выполненный с возможностью регулирования сообщения по текучей среде между стороной высокого давления и стороной низкого давления цилиндра усилителя.

27. Тормозная система по п.26, в которой дополнительный клапан соединен с дозирующим клапаном таким образом, что когда дозирующий клапан перемещается из закрытого в открытое положение, дополнительный клапан первым движется из открытого в закрытое положение.