УПРАВЛЯЮЩИЙ ЦИЛИНДР ДЛЯ МОТОРНОГО ТОРМОЗА-ЗАМЕДЛИТЕЛЯ СО СРЕДСТВАМИ ДЛЯ ВЫРАБОТКИ УПРУГОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК F02D9/06 F15B15/14 

Изобретение относится к управляющему цилиндру для моторного тормоза-замедлителя для выработки функции замедления путем дросселирования потока отработавших газов на стороне выпуска турбонагнетателя двигателя автомобиля, содержащему цилиндрический корпус для размещения поршня с поршневым штоком, который подразделяет цилиндрический корпус на пружинную камеру для размещения возвратной пружины для поршневого штока и камеру нагнетания для выработки усилия привода в действие для поршня с помощью сжатого воздуха, причем поршень взаимодействует со средствами для выработки упругого восстановления.

Пневматические цилиндры такого типа используются, например, в технике грузовых автомобилей с целью приведения в действие клапанов, расположенных на впускной стороне турбонагнетателя. Управляющий цилиндр для моторного тормоза-замедлителя вырабатывает линейное усилие запирания и отпирания для приводного рычага клапана, установленного в линии отработавших газов турбонагнетателя. Управляющий цилиндр моторного тормоза-замедлителя вырабатывает усилие запирания с помощью сжатого воздуха, вырабатываемого транспортным средством. Обратная пружина и обратный напор отработавших газов определяют усилие отпирания клапана.

Документ JP 08261021 А раскрывает управляющий цилиндр для моторного тормоза-замедлителя, который выполнен в качестве обычным образом действующего пневматического цилиндра описанного выше типа. В режиме подогрева, в котором включен выключатель подогрева, сжатый воздух, который регулируется с помощью средства для регулирования давления до низкого уровня давления, вводится в управляющий цилиндр моторного тормоза-замедлителя с тем, чтобы переместить расположенный внутри поршень лишь против действия внутренней нажимной пружины и остановить его там, где ползунковый элемент входит в контакт с опорной поверхностью пружины. В этом положении подключенный клапан моторного замедлителя заперт, так что через него может проходить лишь часть отработавших газов.

Если транспортное средство, с другой стороны, эксплуатируется в нормальном режиме и приводится в действие моторный тормоз-замедлитель, то поршень управляющего цилиндра моторного тормоза-замедлителя перемещается в направлении против первой и второй нажимных пружин вследствие регулирования давления сжатого воздуха до высокого значения и останавливается в позиции, в которой устройство защиты входит в контакт с ползунковым элементом, чтобы полностью запереть подключенный клапан моторного тормоза-замедлителя.

В соответствии с общеизвестным уровне техники в силовом потоке между поршневым штоком управляющего цилиндра и приводящим в действие клапан моторного замедлителя рычагом используется промежуточный элемент с предварительно напряженной пружиной и осевыми средствами пружины упругого восстановления. Промежуточный элемент обеспечивает возможность лимитированного обратного открывания дроссельной заслонки клапана моторного замедлителя за счет ограниченного по ходу упругого восстановления при нежелательно высоком давлении в патрубке выхлопной трубы. Этот дополнительный промежуточный элемент требует, однако, соответственно большого пространства для встраивания и повышенных расходов на части и монтаж.

По этой причине задачей настоящего изобретения является создание средств для выработки упругого восстановления между поршневым штоком управляющего цилиндра и клапаном моторного замедлителя, которые состоят из небольшого количества отдельных частей и имеют малые конструктивные размеры.

Задача решена посредством управляющего цилиндра, охарактеризованного признаками п.1 формулы изобретения. Последующие зависимые пункты формулы изобретения раскрывают предпочтительные модификации изобретения.

Изобретение учитывает то, что специальные средства для выработки упругого восстановления расположены внутри цилиндрического корпуса управляющего цилиндра.

Соответствующие изобретению средства для выработки упругого восстановления могут быть реализованы в соответствии с различными - детально описанными в последующем - формами исполнения, причем принципиально реализуется функция ранее названного промежуточного элемента внутри управляющего цилиндра, в котором осуществляется взаимное относительное движение поршневого штока и поршня и между обоими конструктивными элементами выполнены упругие проставки различного типа. Упругие проставки имеют такие размеры, что относительное движение между поршневым штоком и поршнем возникает лишь при нежелательно высоком давлении, то есть при слишком высоком перестановочном усилии дроссельной заслонки. Это относительное движение между поршневым штоком и поршнем обеспечивает ограниченное по ходу обратное открывание дроссельной заслонки, в результате чего давление в патрубке выхлопной трубы снижается настолько, что эффект моторного тормоза еще сохраняется в достаточной мере, однако пониженное давление не может привести к повреждению двигателя.

В соответствии с первым предпочтительным вариантом выполнения средства для выработки упругого восстановления содержат расположенную внутри цилиндрического корпуса предварительно напряженную пружину, которая воздействует, с одной стороны, на поршневой шток и, с другой стороны, на поршень. При этом пружина может быть выполнена из пружинной стали в качестве пружины сжатия, которая присоединена на стороне поршневого штока с помощью расположенной на поршневом штоке шайбы. В направлении другой стороны пружина может коаксиально прилегать к поршню торцовой стороной.

В соответствии с мерой, улучшающей эту форму исполнения, предлагается, что ход пружины может регулироваться с помощью воздействующего на нее регулировочного винта. Далее, поршневой шток должен направляться в продольном направлении относительно поршня, например, быть вставленным на концевой стороне в соответствующую коаксиальную выемку поршня.

В соответствии с другим вариантом выполнения средства для выработки упругого восстановления содержат расположенную внутри цилиндрического корпуса пневматическую пружину сжатия, которая воздействует, с одной стороны, на поршневой шток и, с другой стороны, на поршень. Такая пневматическая пружина сжатия может состоять, например, из встроенного в поршень цилиндрического рабочего пространства, которое взаимодействует с расположенным в нем поршнем, на котором укреплен поршневой шток.

Цилиндрическое рабочее пространство может вентилироваться с помощью редукционного клапана с целью поддержания усилия обратного открывания предусмотренной для моторного тормоза дроссельной заслонки в постоянном диапазоне допуска при всех реальных рабочих давлениях.

Далее, цилиндрическое рабочее пространство может быть также соединено с окружающей средой с помощью выпускного клапана с целью ограничения давления в рабочем пространстве до максимальной величины.

Соответствующий изобретению управляющий цилиндр должен быть защищен от загрязнений со стороны пространства пружины с целью обеспечения длительного срока службы, в частности, описанной выше клапанной техники. В этом отношении в соответствии с другой, улучшающей изобретение мерой, поршневой шток может быть уплотнен с помощью уплотнения относительно крышки цилиндра, причем в крышке цилиндра расположен ведущий наружу обратный клапан для отвода избыточного давления из камеры пружины в окружающую среду. Далее, в поршень может встраиваться дозаправочный клапан, который расположен между камерой пружины и напорной камерой. Дозаправочный клапан предотвращает пониженное давление в камере пружины, в результате которого, среди прочего, возникал бы эффект всасывания загрязнений снаружи.

Изобретение поясняется чертежами, на которых показано следующее:

фиг.1 - схематическое изображение устройства турбонагнетателя двигателя транспортного средства с устройством моторного тормоза-замедлителя,

фиг.2 - вид в перспективе средств дросселирования на устройстве моторного тормоза-замедлителя турбонагнетателя по фиг.1,

фиг.3а-3с - первый вариант выполнения средств для выработки упругого восстановления внутри управляющего цилиндра при различных положениях поршневого штока,

фиг.4 - следующий вариант выполнения средств для выработки упругого восстановления внутри управляющего цилиндра,

фиг.5 - третий вариант выполнения средств для выработки упругого восстановления внутри управляющего цилиндра,

фиг.6 - модификация варианта выполнения по фиг.5 в отношении клапанной техники, которая взаимодействует со средствами для выработки упругого восстановления,

фиг.7 - следующая модификация варианта выполнения по фиг.5 в отношении клапанной техники, которая взаимодействует со средствами для выработки упругого восстановления.

Принципиально одинаковые конструктивные элементы обозначены на фигурах одинаковыми ссылочными позициями.

В соответствии с фиг.1 двигатель 1 транспортного средства оснащен турбонагнетателем 2. Турбонагнетатель 2 содержит турбинную часть 3, которая механически соединена с компрессорной частью 4 посредством расположенного между ними приводного вала 5. Отработавшие газы из двигателя 1 транспортного средства подводятся через выхлопную трубу 6 к турбинной части 3 турбонагнетателя 2 через впускное отверстие 7. Поток отработавших газов обуславливает вращение приводного вала 5 с целью привода в действие компрессорной части 4. Компрессорная часть 4 всасывает через отверстие 8 впуска воздуха свежий воздух из атмосферы с тем, чтобы предоставить его в распоряжение двигателю 1 транспортного средства через впускную трубу 9 на стороне впуска воздуха.

Дополнительно в области выпускного отверстия 10 турбонагнетателя 2 расположены средства моторного тормоза-замедлителя, которые содержат клапан 11 моторного тормоза-замедлителя, выполненный по типу откидного клапана. Клапан 11 моторного тормоза-замедлителя приводится в действие управляющим цилиндром 12 моторного тормоза-замедлителя, чтобы обеспечить функцию задержки посредством дросселирования потока отработавших газов на стороне выпуска турбонагнетателя 2 в области выпускного отверстия 10 отработавших газов.

В соответствии с фиг.2 клапан 11 моторного тормоза-замедлителя в выпускном отверстии 10 отработавших газов соединен с помощью рычага с целью преобразования линейного движения управляющего цилиндра моторного тормоза во вращательное движение для приведения в действие клапана 11 моторного тормоза-замедлителя. Для этого управляющий цилиндр 12 моторного тормоза-замедлителя расположен с возможностью поворота на несущей раме, которая расположена рядом с одним концом управляющего цилиндра 12 моторного тормоза-замедлителя.

В соответствии с фиг.3а управляющий цилиндр 12 содержит цилиндрический корпус 13 для размещения поршня 14 с исходящим от него поршневым штоком 15. Поршень 14 разделяет корпус 13 на одну пружинную камеру 16 для размещения обратной пружины 17 для поршневого штока 15 и одну напорную камеру 18 для выработки усилия приведения в действие с помощью поршня 14 посредством сжатого воздуха.

Если напорная камера 18 нагружена давлением через наружное присоединение 19, то поршень 14 перемещается из изображенной базовой позиции вместе с перемещающимся поршневым штоком 15 на величину полного хода, как это показано на фиг.3b. Относительная длина поршневого штока 15 относительно поршня 14 определяется пружинным корпусом 20, укрепленной на поршневом штоке 15 шайбой 21 и находящейся под предварительным натяжением пружиной 22.

Если в патрубке выхлопной трубы возникает нежелательно высокое давление - не изображено более подробно расположенная здесь дроссельная заслонка клапана моторного тормоза-замедлителя нагружается давлением с крутящим моментом в направлении открывания и поршневой шток 15 нагружается повышенным осевым усилием возврата. Если это осевое усилие превышает силу находящейся в состоянии предварительного натяжения пружины 22, поршневой шток 12 отжимается назад против действия пружины 22 настолько, что шайба 21 наталкивается на выступ поршня 14. Так реализуется положение в соответствии с фиг.3c, при котором поршневой шток 15 полностью сдвинут назад. Путь сдвига назад зависит от размеров деталей и не подлежит регулировке. Пружина 22 находится в состоянии предварительного напряжения в соответствии с разрешенным максимальным усилием запирания дроссельной заслонки или разрешенным максимальным давлением в патрубке выхлопной трубы.

В соответствии с фиг.4 ход пружины средств для выработки упругого восстановления может регулироваться с помощью регулировочного винта 23. Регулировочный винт 23 ввинчен на торцовой стороне поршневого штока 15. Головка регулировочного винта 23 образует вместе с выступом, выполненным на поршне 14 внутри коаксиальной выемки, концевой упор. Регулировочный винт 23 должен быть отъюстирован во время монтажа управляющего цилиндра 13 и зафиксирован клеем или т.п. Монтажное отверстие, необходимое при ввинчивании регулировочного винта 23 в поршень 14, закрыто уплотнительной шайбой 24.

В случае изображенной на фиг.5 другого варианта выполнения расположенные между поршнем 14 и поршневым штоком 15 средства для выработки упругого восстановления содержат пневматическую пружину, которая состоит из укрепленной на концевой стороне поршневого штока 15 поршня 25 и цилиндрического рабочего пространства 26, образованного сбоку от поршня 14 управляющего цилиндра 12′. Рабочее пространство 26 через отверстие 27 жестко запрессованной в поршень 14 шайбы 28 пневматически соединено с напорной камерой 18 управляющего цилиндра 12′. Тем самым, на рабочие поверхности поршня 14, а также внутреннего поршня 25 действует то же, приложенное внутри напорной камеры 18 давление. Диаметр поршня 14 должен быть выбран таким образом, чтобы воздействующая отсюда за счет нагружения давлением сила была больше силы натяжения возвратной пружины 17 и усилия приведения в действия -не изображенной более подробно - дроссельной заслонки клапана моторного тормоза-замедлителя. Диаметр внутреннего поршня 25 должен быть выбран таким образом, чтобы воздействующая в результате нагружения давлением сила была равна силе обратного открывания дроссельной заслонки клапана моторного тормоза-замедлителя.

С целью поддержания силы обратного сдвига поршневого штока 15 на почти неизменном значении давление приведения в действие управляющего поршня 12′ должно поддерживаться в узких границах. Поскольку давление приведения в действие может изменяться между давлением при включении и давлением при отключении установки снабжения воздухом, а в особом случае даже опускаться до минимального давления, предпочтительно, если давление приведения в действие лежит ниже диапазона рабочего давления.

В соответствии с фиг.6 такое давление приведения в действие обеспечивается с помощью редукционного клапана 29. С помощью редукционного клапана 29 достаточный замедляющий процесс торможения может достигаться также в том случае, если рабочее давление является относительно низким. Редукционный клапан 29 служит для деаэрации цилиндрического рабочего пространства 26 пневматических пружин и расположен в поршне 14 управляющего цилиндра 12′.

Редукционный клапан 29 отрегулирован таким образом, что в рабочем пространстве 26 обеспечивается давление приведения в действие, которое лежит ниже реальных значений давления приведения в действие. Далее, цилиндрическое рабочее пространство 26 соединено через встроенный в поршень 25 выпускной клапан 30 с окружающей средой с целью ограничения давления в рабочем пространстве 26 до максимального значения. Выпускной клапан 30 представляет собой, например, обратный клапан с повышенным давлением отпирания, чтобы выпускать избыточное давление из рабочего пространства 36 пневматических пружин в пружинную камеру 16. В этом случае диаметр рабочего пространства 26 должен выбираться так, чтобы не превышалось желаемое усилие обратного открывания дроссельной заслонки при давлении отпирания выпускного клапана 30.

Применительно к фиг.7 поршневой шток 15 уплотнен относительно крышки 31 цилиндра цилиндрического корпуса 13 с помощью уплотнения 32. В крышке 31 цилиндра расположен ведущий наружу обратный клапан 33 для отвода избыточного давления из пружинной камеры 16 в окружающую среду. За счет этого обеспечивается защита пружинного пространства 16 от загрязнений извне.

Далее, в поршень 14 встроен дозагрузочный клапан 34, который расположен между пружинной камерой 16 и напорной камерой 18. С помощью дозагрузочного клапана 34 рабочая камера 18 соединяется с пружинной камерой 16 только в том случае, если перепад давлений лежит ниже определенной границы, например, 1,6 бар.

Дозагрузочный клапан 34 может выполняться сбоку от корпуса клапана в качестве конструктивного элемента из эластомера. Дозагрузочный клапан 34 предотвращает всасывание загрязнений извне в пружинную камеру 16, так как при обратном движении поршня 14 объем пружинной камеры увеличивается, что ведет к пониженному давлению в пружинной камере 16, которое ниже атмосферного давления. Пониженное давление препятствует обратному движению поршня 14 и создает эффект всасывания, в результате которого может происходить всасывание загрязнений извне. За счет выравнивания давления, обеспечиваемого с помощью дозагрузочного клапана 34, этого можно больше не опасаться.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, снабженных моторными тормозами-замедлителями. Управляющий цилиндр (12) моторного тормоза-замедлителя предназначен для создания замедления путем дросселирования потока отработавших газов на стороне выпуска турбонагнетателя двигателя транспортного средства. Управляющий цилиндр (12) содержит цилиндрический корпус (13) с расположенным в нем поршнем (14) с поршневым штоком (15). Поршень (14) разделяет корпуса (13) на пружинную камеру (16) с установленной в ней пружиной (17) для поршневого штока (15) и напорную камеру (18) для выработки посредством сжатого воздуха усилия срабатывания с помощью поршня (14). Поршень (14) выполнен с возможностью взаимодействия со средствами для упругого восстановления. Поршневой шток (15) выполнен с возможностью перемещения в продольном направлении относительно поршня (14). Средства для выработки упругого восстановления содержат расположенную внутри цилиндрического корпуса (13) пневматическую пружину, которая выполнена с возможностью воздействия, с одной стороны, на поршневой шток (15) и, с другой стороны, на поршень (14). Технический результат заключается в снижении количества деталей и в снижении размеров. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Управляющий цилиндр (12) для моторного тормоза-замедлителя для создания замедления путем дросселирования потока отработавших газов на стороне выпуска турбонагнетателя (2) двигателя (1) транспортного средства, содержащий цилиндрический корпус (13) с расположенным в нем поршнем (14) с поршневым штоком (15) для разделения корпуса (13) на:
- пружинную камеру (16) с установленной в ней пружиной (17) для поршневого штока (15), и
- напорную камеру (18) для выработки посредством сжатого воздуха усилия срабатывания с помощью поршня (14), причем
- поршень (14) выполнен с возможностью взаимодействия со средствами для упругого восстановления, причем поршневой шток (15) выполнен с возможностью перемещения в продольном направлении относительно поршня (14),
отличающийся тем, что средства для выработки упругого восстановления содержат расположенную внутри цилиндрического корпуса (13) пневматическую пружину, которая выполнена с возможностью воздействия, с одной стороны, на поршневой шток (15) и, с другой стороны, на поршень (14).

2. Управляющий цилиндр по п. 1, отличающийся тем, что пневматическая пружина содержит цилиндрическое рабочее пространство (26) внутри поршня (14), которое взаимодействует с расположенным здесь поршнем (25), на котором закреплен поршневой шток (15).

3. Управляющий цилиндр по п. 2, отличающийся тем, что цилиндрическое рабочее пространство (26) вентилируется через редукционный клапан (29) для поддержания силы обратного открывания, предназначенной для моторного тормоза дроссельной заслонки в постоянном диапазоне допусков при всех реальных давлениях приведения в действие.

4. Управляющий цилиндр по п. 3, отличающийся тем, что цилиндрическое рабочее пространство (26) посредством выпускного клапана (30) соединено с окружающей средой для ограничения давления в рабочем пространстве (26) до максимального значения.

5. Управляющий цилиндр по п. 1, отличающийся тем, что поршневой шток (15) уплотнен относительно крышки (31) цилиндра цилиндрического корпуса (13) посредством уплотнения (32), причем в крышке (31) цилиндра расположен ведущий наружу обратный клапан (33), предназначенный для отвода избыточного давления из пружинной камеры (16) в окружающую среду.

6. Управляющий цилиндр по п. 1, отличающийся тем, что дозагрузочный клапан (34) встроен в поршень (14), расположенный между пружинной камерой (16) и напорной камерой (18).