Пропорциональный клапан для регулирования давления (его варианты) Советский патент 1983 года по МПК B60T8/26 

Изобретение относится к машиностроейию, в частности к пневматическим тормозным системам транспортных средств,и может быть использовано в автомобильной и тракторной прсмьштенности.

Наиболее близким к предлагаемо является пропорциональный клаЛан для регулирования давления преимущественно в пневматических тормозных .системах транспортных средств, содержащий корпус, в котором размещены дифферен,циальный и вспомогательный поршни и двойной клапанный элемент, управляемый дифференциальным поршнем, верхней рабочей поверхностью которого и стенками корпуса ограничена камера первого регулирующего давления, дифферент циате,най поверхностью и стенками корпуса - камера второго регулирующего давления, а нижней рабочей поверхностью и стенками корпуса - камера регулируемого давления tl3. ,

Однако известный клапан характеризуется сложной конструкцией и низкой надежностью.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что дифференциальный ивспсямогательвый поршни установлены с возможностью взаимодействия друг с другсж«, при этом камера первого регулирующего давления дополнительно ограничена верхней рабочей поверхностью вспомогательного поршня, а камера второго регулирующего давления дополнительно ограничена нижней рабочей поверх- ., ностью вспомогательного поршня.

10

Взаимодействие поршней обеспечено посредством телескопического соединения.

Кроме того, пропорциональный клапан снабжен Упругим эла юнтом для

15 противодействия перемещению вспомогательного поршня под действием первого регулирующего давления.

Клапан снабжен упругим элементом 2Q для противодействия перемещению дифференциального поршня .под действием регулнрукед х давлений.

ytipyrae элементы выполнены в виде пружин, концентрично расположенных Относительно поршней.

25

Вспомогательный пориень выполнен ступенчатым с нерабочим участком.

Нерабочий участсж выполнен на верхней поверхности вспомогательного поршня, причем указанньм участком и

30 стенками корпуса ограничена нерабочая камера, сообщенная с атмосферой, а площадь верхней рабочей поверхности вспомогательного поршня меньше пл щади нижней его рабочей поверхности. Нерабочий участок выполнен на ниж ней поверхности вспомогательного пор ня, причем указанным участком и стен ками корпуса ограничена нерабочая камера, сообщенная с атмосферой, а площадь верхней рабочей поверхности вспомогательного поршня больше площа ди его нижней рабочей поверхности. Вспомогательный поршень выполнен бесступенчатым, при этой площади верхней и нижней рабочих поверхностей вспомогательного поршня равны. Дифференциальный поршень выполнен бесступенчатым, при этом сумма площадей его верхней рабочей и дифферен циальной поверхностей равна площади его нижней рабочей поверхности. Дифференциальный поршень может быть выполнен ступенчатым, при этом на верхней его поверхности выполнен нерабочий участок, ограничивающий со стенками корпуса нерабочую камеру, сообщенную с атмосферой, а сумма пло щадей верхней рабочей и дифференциаль ной поверхностей данного поршня меньше площади его нижней рабочей поверхности. Клапан снабжен механизмами регулирования /предварительного натяжения пружин. Во втором варианте выполнения клапана указанная цель достигается тем, что дифференциальный и вспомогательный поршни установлены с возможностью взаимодействия друг с другом, при этом камера первого регулирующего дав ления дополнительно ограничена верхней рабочей поверхностью вспомогатель ного поршня, который оборудован упругим элементом для противодействия пер мещению последнего под действием первого регулирующего давления. Взаимодействие поршней обеспечено посредством телескопического соединенияДифференциальный поршень выполнен бесступенчатым, при этом сумма площадей его верхней рабочей и дифференциальной поверхностей равна площади его нижней рабочей поверхности. Дифференциальный поршень выполнен ступенчатым, при этсм на верхней его поверхности выполнен нерабочий участэ ток, ограничивающий со стенками корпуса нерабочую камеру, сообщенную с атмосферой,.а сумма площадей верхней рабочей и дифференциальной поверх ностей данйого поршня меньше площади его нижней рабочей поверхности. Пропорциональный клапан снабжен упругим элементом для противодействия перемещению дифференциального поршня под действием регулирующих дав лений. Упругие элементы выполнены в виде пружин, концентрично расположенных относительно поршней. Пропорциональный клапан снабжен механизмами регулирования предварительного натяжения пружин. На фиг. 1 изображена схема тормозной системы с пропорциональньм клапаном; на фиг. 2 - пропорциональный клапан в первом варианте выполнения, первая модификация; на фиг. 3 - то же, вторая модификация; на фиг. 4 то же, третья модификация; на фиг.5 второй вариант выполнения клапана, первая модификация; на фиг. б то же, вторая модификация. В пропорциональном клапане 1 отверстие 2 (фиг. 1 и 2) соединяет полость А первого регулирующего давления Р через трубопровод 3 с главным клапаном 4 управления TOpMO3aNm. Отверстие 5 соединяет полость Б второго регулирующего давления 2 через трубопровод б с магистралью подачи сжатого воздуха в тормозные камеры 7, давление в которых изменяется регулятором 8 тормозных сил, а отверстие 9 соединяет полость В регулируемого давления Р через трубопровод Юс. тормозными камерами 11, давление в которых изменяется пропорциональным клапаном 1. Отверстие 12 пропорционального клапана 1 предназначено для выпуска в атмосферу сжатого воздуха из тормозных камер 11. Вспомогательный поршень 13 снабжен упругим элементом 14 и под; действием его силы О прижат к упору. 15. Сочлененный телескопически вспомогательным поршнем 13 дифференциальный поршень 16 снабисен упругим элементом 17 и под действием его силы О2 прижат к упору 18, выполненному во вспомогатель,нсм поршне 13. В центре дифференциального поршня 16 выполнено седло 19 впускного клапанного элемента 2О,а в центре корпуса 21 - седло 22 выпускного клапанного элемента 23. Оба элемента 20 и 23 связаны между собойштоком 24, на котором одет упругий элемент 25, упирающийся одним своим концом в торец элемента 23, а другим - в торец дифференциального поршня 16. В исходном положении элемент 20 закрыт, а элемент 23 открыт. Опорные элементы 26 и 27 имеют возможность осевого перемещения, что позволяет регулировать характеристику упругих элементов 14 и 17, а следовательно, и характеристику пропорционального клапана. Нерабочие полости Г и Д имеют сообщение с атмосферой. Баллон 28 со сжатьал воздухом через трубопровод 29, главный клапан 4 управления тормозами и труборовод 3 соединен с пропорциональным клапансзм, а баллон 30 через трубопровод 31;, главный клапан 4 управления тормозами, трубопровод 32 - с регулятором 8 тормозных сил. Вспомогательный поршень 13 имеет верхнюю рабочую поверхность 33 ij нижнюю рабочую поверхнрсть 34, Дифг ференциальный поршень 16 имеет верхнюю рабочую поверхность 35, дифферен циальную поверхность 36 и нижнюю рабочую поверхность. 37, Пропорциональный клапан 1фиг. 2) работает следующим образом. При торможении сжатый воздух из баллона 28 через трубопровод 29, главный клапан 4 управления тормозами, трубопровод 3 и отверстие 2 поступает в полость А пропорционального клапана 1 под давлением Р,воздействуя на верхнюю рабочую поверх ность 33 с площадью F-, вспомо.гатель ного поршня 13 и- на.верхнюю рабо:Чую поверхность 35 площадью Fi дифференциального поршня 16. Одновремен но воздух из баллона 30 через трубопровод 31, главный кдапан 4 управления тормозами, трубопровод 32 поступает к регулятору 8 тормозных сил и далее- под давлением Р2 к тормоз ньм камерам 7 и через отверстие в полость Б пропорционального клапа на 1, воздействуя на нижнюю рабочую поверхность 34 площадью Fj вспомогательного поршня 13 и на дифференциал ную поверхность 36 с. площадью F4 ди ференциаль ного поршня 16. Под воэде и Р2 сжатого воз ствием давления Р духа, преодолевая силу 01 упругого элемента 17, дифференциальный поршень 16 перемещается вниз вместе с клапанными элементами 20 и 23. При этом элемент 23 закрывается, при дал нейшем движении дифференциального поршня 16 от.крьшается элемент 20, и сжатый воздух под давлением РЗ поступает в полость В и через отверстие 9, трубопровод .10 - в тормозные камеры 11. Одновременно сжатый воздух воздействует под давлением РЗ на нижнюю рабочую поверхность 37 с площадью Fg дифференциального поршня 1ё. Таким образом, в полости В устанавливается -давление, соответст вующее соотношению площадей верхней рабочей 35, дифференциальной 36. и нижней рабочей 37 поверхностей диф еренциального поршня 16, а также ;илы О2 упругого элемента 17, т.е. р - Р РЯ + Pg Р4 +Q2 5 где знак - соответствует воздействию упрурого элемента; 17 на дифферен циальный поршень снизу вверх; знак + - сверху вниз. i Это соотношение сохраняется при увеличении сжатого воздухаоР в полости А до определенного значения. Если давление в полости А становится больше определенного ;значения, то сила давления Р, действующая на верхнюю рабочую поверхность ..33 вспомогательного поршня 13, преодоле вает силу сопротивления 0. упругого элемента 14 и давления воздействующих на нижнюю рабочую noBiepxHotiTb 34, и вспомогательный поршень 13 перемещается вниз и дополнительно воа.цействует на дифференциальный поршень 16. Причем,чем больше значение Р, тем при большем значении Р, происходит воздействие вспомогательного поршня 13 на дифференциальный поршень 16. В этом случае значение Р, определяется из соотношения .))i«2При дальнейшем повышении давления Р разность давления в полостях А и В становитсявсе меньше и при определенном давлении Р уменьшается до нуля. . При уменьшении давлений в полостях -А и Б вспомогательный и дифференциальный поршни перемещаются вверх Элемент 20 закрывается, а элемент 23 открывается, и сжатый воздух из торт мозных камер 11 выходит через полость В и отверстие 12 пропорционального клапана 1 в атмосферу. При выходе из строя магистрали тормозных камер 7, давление в которых изменяется регулятором & -тормозных сил (Р-г 0), пропорциональный клапан 1 работает аналогичным образом. При торможении сжатый воздух из баллона 28 через трубопровод 29, главный клапан 4 управления тормозами, трубопровод 3 и отверстие 2 поступает в полость А пропорционального клапана 1 под давлением Р ,, воздействуя на верхнюю рабочую поверхнрсть 33 вспомогательного поршня 16. и на верхнюю рабочую поверхность 35 дифференциального поршня. Под воздействием R, сжатого воздуха, преодолевая силу упругого элемента 17, дифференциальный поршень 16 перемещается вниз вместе с элементами 20 и 23. При этом элемент 23 закрывается, а при дальнейшем движении дифференциального поршня 16 открывается элемент 20 и сжатый воздух под давлением Р поступает в полость В и через отверстие 9, трубопровод 10 - ,в тормозные камеры 11. Одновременно сжатый воздействует под давлением Р на ни нюю рабрчую поверхность 37 дифференциального пОЕшня 16. Таким образом, в полости В устанавливается давление, определяемое из соотношения / р,.- . Это соотношение сохраняется при увеличении давления Р в полости А до определенного значения. При даль нейшем увеличении давления Р в полости А сила давления Р , действующая на верхнюю рабочую поверхность 3 вспомогательного поршня 13, преодоле вает силу сопротивления U-, упругого элемента 14, воздействующего на вспо могательный поршень 13 снизу вверх, последний перемещается вниз и дополнительно воздействует на дифференциальный поршень 16. Причем это воздей ствие происходит при меньшем значеНИИ Р по сравнению с исправной магистралью тормозных камер 7, так как отсутствует давление противодействующее перемещению вспомогательног лоршня 13. В этом случае значение Р, определяется из соотношения -jiijil l : При дальнейшем повышении давления .Р разность давления в полостях А и В становится все меньше. При определенном значении Р-, , а также соотношениях между F, 2 5 -i 2 разность может уменьшаться и до нуля. При уменьшении давления в полости А вспомогательный 13 и дифференциальный 16 поршни перемещаются вверх. Элемент 20 закрывается, элемент 23 OT крывается, и сжатый воздух из тормозных камер 11 выходит через полость В и отверстие 12 в атмосферу. С помощью опорных элементов 26 и 27 можно регулировать характеристики упругих элементов 14 и 17 с целью применения пропорционального клапана в тормозных системах транспортных средств, отличающихся друг от друга массой и конструктивными параметрами На фиг. 3-6 приведены некоторые модификации пропорционального клапана Принцип работы модификации аналогичен принципу работы пропорционального клапана, но они отличаются некоторыми конструктивными особенностями Пропорциональный клапан, показанный на фиг. 3, отличается тем, что с целью подачи в тормозные камеры 11 полного давления, выдаваемого главным клапансм 4 управления тормозами, при торможении транспортного средства с полной нагрузкой, когда Pj xf т.е. чтобы имело место равенство РЗ Р, дифференциальный поршень 16 выполнен таким образом, при которсм сумма площадей верхней рабочей 35 и дифференциальной 36 поверхностей равна площади нижней рабочей 37 поверх- . ности (F2 + 5 ° упрощает технологию изготовления поршня. Кроме того, вспомогательный поршень 13 выполнен бесступенчатым, что также упро щает технологию его изготовления. Про :порциональный клапан, показанный на фиг. 4, отличается от. пропорционального клапана, показанного на фиг. 3 тем, что вспомогательный 13 и дифференциальный 16 поршни не снабжзны упругими элементами 14 и 17 (случай, когда нет необходимости регулировать характеристики пропорционального клапана ). Кроме того, вспомогательный поршень 13 выполнен ступенчатым, площадь F верхней рабочей поверхности 33 меньше площади Р. нижней рабочей поверхности 34. Пропорциональный клапан, показанный на фиг. 5, отличается тем, что давление Р2, подводимое из магистрали тормозных камер 7, воздействует только на дифференциальную поверхность 36 дифференциального поршня 16. На вспомогательный поршень 13 снизу-вверх воздействует только упругий элемент 14. Кроме того, поскольку давление Р не противодействует перемещению вниз вспомогательного поршня 13, то последний может быть выполнен бесступенчатым, что упрощает технологию его изготовления. Пропорциональный клапан, показанный на фиг. 6, отличается от пропорционального клапана на фиг. 3,тем, что давление 2 подводимое из магистрали тормозных камер 7, воздействует только на дифференциальную поверхность 36 дифференциального поршня 16. На вспомогательный поршень 13 снизу вверх воздействует только упругий элемент- 14. Применение предлагаемого клапана упрощает конструкцию тормозной системы и .повышает ее надежность. Формула изобретения 1. Пропорциональный клапан для регулирования давления преимущественно в пневматических тормозных системах транспортных средств, содержащий корпус, в котором размещены дифференциальный и вспомогательный поршни и двойной клапанный элемент, управляемый дифференциальным поршнем, верхней рабочей поверхностью которого и стенками корпуса ограничена камера первого регулирующего давления, дифференциальной поверхностью и стенками корпуса - камера второго регулирующего давления, а нижней рабочей поверхностью и стенками корпуса - камера регуируемого давления, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкций и повышения надежности, дифференциальный и вспомогательный поршни установлены с возможностью взаимодействия друг с другом, при этом камера первого регулирующего авления дополнительно ограничена верхней рабочей поверхностью вспомогательного поршня, а камера второго регулирующего давления дополнительно ограничена нижней рабочей поверхностью вспомогательного поршня. 2.Клапан по п. 1, отличающийся тем, что взаимодействие поршней обеспечено посредством телескопического соединения. 3.Клапан по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен упругим элементом для противодействия перемещению вспомогательного поршня под действием первого регулирующего давления. 4.Клапан по пп. 1 и 3, о т л и чающийся тем, .что он снабжен упругим элементом для противодействия перемещению дифференциального поршня под действием регулирующих давлений. 5. Клапан по пп, 3 и 4, отличающийся тем, что упругие элементы выполнены в виде пружин, концентрично расположенных относительно поршней. 6.Клапан по п. 1, отличаю щийся тем, что вспомогательный поршень выполнен ступенчатым с нера бочим участком. 7.Клапан по пп. 1 и6, о т ли чающийся тем, что нерабочий участок выполнен на верхней поверхности вспомогательного поршня, прич указанные участком и стенками корпу ограничена нерабочая камера, сообще ная с атмосферой, а площадь верхней рабочей поверхности, вспомогательног поршня меньше площади нижней его рабочей поверхности. 8.Клапан по пп. 3 и б, отличающийся тем, что нерабочий участок выполнен на нижней поверхности вспомогательного поршня, причем укаэанньм участком и стенками корпуса ограничена нерабочая камера, сообщённая с атмосферой, а площадь верхней рабочей поверхности вспомогательного поршня больше площади его нижней рабочей поверхности. 9.Клапан по пп. 1 и 3, о т л и чающийся тем, что вспомогательный поршень выполнен бесступенч тым, при этом площади верхней и ниж ней рабочих поверхностей вспомогате ного поршня равны. 10.Клапан по пп. 1, 7 и 9, о т личающийся тем, что дифференциальный поршень выполнен бесступенчатым, при этом сумма площаде его верхней рабочей и дифференциаль ной поверхностей равна площади его нижней рабочей поверхности, 11.Клапан по пп. 1 и 8, от Ли чающимися тем, что дифференц альный поршень выполнен ступенчатым при этом на верхней его поверхности выполнен нерабочий участок, ограникивающий со стенками корпуса нерабо чую камеру, сообщенную с атмосферой, а сумма площадей верхней рабочей и дифференциальной поверхностей данного поршня меньше площади его нижней рабочей поверхности, 12.Клапан по п. 5, о- т л и ч а ющ и и с я тем, что он снабжен механизмами регулирования предварительного натяжения пружин. 13.Клапан для регулирования давле-. ния преимущественно в пневматических тормозных системах транспортных средств, содержащий корпус, в котором размещены дифференциальный и вспомогательный поршни и двойной клапанный элемент, управляемый дифференциальным поршнем, верхней рабочей поверхностью которого и стенками корпуса ограничена камера первого регулирующего давления, дифференциальной поверхностью и стенками корпуса камера второго регулирующего давления , а нижней рабочей поверхностью и стенками корпуса - камера регулируемого давления, отличающи йс я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения ее надежности, дифференциальный и вспомогательный поршни установлены с возможностью:; взаимодействия друг с другом,при этом камера первого регулирующего давления дополнительно ограничена верхней рабочей поверхностью вспо11 огательного поршня, который оборудован упругим элементом для противодействия перемещению последнего под действием первого регулирующего давления, 14.Клапан по п. 13, отличающийся тем, что взаимодействие поршней обеспечено посредством телескопического соединения. 15.Клапан по п. 13, отличающийся тем, что дифференциальный поршень выполнен бесступенчатым, при этом сумма площадей его верхней рабочей и -дифференциальной поверхностей равна площади его нижней рабочей поверхности, 16.Клапан по п. 13, отличающийся тем, что дифференциальный поршень выполнен ступенчатым, при этсм на верхней его поверхности выполнен нерабочий участок, ограничивающий со стенками корпуса нерабочую камеру, сообщенную с атмосферой, а сумма площадей верхней рабочей и дифференциальной поверхностей данного поршня меньше площади его нижней рабочей поверхности, 17.Клапан по п.. 13, отличающийся тем, что он снабжен упругим элементом для противодействия перемещению дифференциального порщня под действием регулирующих давлений. 18,Клапан поп,13, от ли ча ющ ийс я тем, что упругие элементы выполнены в виде пружин, концентрично расположенных относительно поршней.

19. Клапан iio п. 18, о т л и ч аю щ и и с я тем, что он снабжен механизмами регулирования предварительного натяжения пружин.

Источники информации, принятые эсг-внимание при экспертизе

1. Заявка ФРГ 1302370, кл, В 60 Т 8/18, 1968.

W / 35

4 r

A

fi

/9

.//y /

2f 20 19 22 |t22d

Г

2l

Put.4