гнездо создающей усилие противодействия шайбы и пневмоусилитель для тормозной системы с таким гнездом

Формула изобретения

1. Гнездо создающей усилие противодействия шайбы, которое образовано неподвижными стенками и подвижными стенками, между которыми устанавливается создающая усилие противодействия шайба (39) пневмоусилителя для тормозной системы, которая имеет поверхность контакта с приводимым в движение педалью тормоза элементом (17), отличающееся тем, что при контакте приводимого в движение педалью тормоза элемента (17) с шайбой (39) последняя упирается в один из участков поверхности гнезда (47), на которой имеется также другой участок (51), заполненный сжимаемой текучей средой, наличие которой обеспечивает на первом (переходном) этапе торможения возможность упругой деформации шайбы и создания усилия противодействия, механически приложенного к приводимому в движение педалью тормоза элементу (17), а на втором этапе (этапе фактического торможения) шайба (39), по существу, полностью заполняет гнездо (47).

2. Гнездо создающей усилие противодействия шайбы по п.1, отличающееся наличием двух смежных лежащих на одной оси цилиндрических участков, диаметр первого из которых соответствует диаметру создающей усилие противодействия шайбы (39), а диаметр второго меньше диаметра первого.

3. Гнездо создающей усилие противодействия шайбы по п.2. отличающееся тем, что второй его участок в радиальном направлении ограничен прокладкой (53).

4. Пневмоусилитель для тормозной системы, отличающийся наличием гнезда создающей усилие противодействия шайбы по любому из предыдущих пунктов.

5. Пневмоусилитель по п.4, отличающийся тем, что в гнезде (47) с расположенной в нем создающей усилие противодействия шайбой (39) имеется внешний в радиальном направлении кольцевой участок (57), который вместе со стенками (33) гнезда образует в гнезде (47) участок, заполненный сжимаемой текучей средой.

6. Пневмоусилитель по п.4, отличающийся тем, что элементом (17), который приводится в движение педалью тормоза, является плунжер распределительного клапана, на торце которого имеется короткий выступ (59), упирающийся в создающую усилие противодействия шайбу (39).

7. Пневмоусилитель по п.4, отличающийся тем, что в создающей усилие противодействия шайбе (39) выполнена по меньшей мере одна канавка (61), через которую сжимаемая текучая среда проходит внутрь заполняемого ею и уменьшающегося в объеме участка (51) гнезда (47) и выходит из него.

8. Пневмоусилитель по любому из пп.4, 5, 6 или 7, отличающийся тем, что в исходном положении элемент (17), который приводится в движение педалью тормоза, касается создающей усилие противодействия шайбы (39).

9. Пневмоусилитель по любому из пп.4, 5, 6 или 7, отличающийся тем, что элемент (17), который приводится в движение педалью тормоза, упирается в создающую усилие противодействия шайбу (39) в тот момент, когда клапан (19) герметично перекрывает канал, через который передняя камера (3) и задняя камера (7) усилителя соединяются между собой.

10. Пневмоусилитель по любому из пп.4-7, отличающийся тем, что создающая усилие противодействия шайба (39) имеет упругую упрочняющую вставку (67).

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к гнезду создающей усилие противодействия шайбы и пневмоусилителю для тормозной системы с таким гнездом и расположенной в нем создающей силу противодействия шайбой.

Обычно для увеличения усилия, с которым водитель при торможении нажимает на педаль тормоза, используют пневмоусилитель (называемый также усилителем тормозов), в котором имеется передняя камера переменного объема, отделенная от задней камеры переменного объема подвижной воздухонепроницаемой перегородкой с жесткой юбкой, соединенной с подвижным пневматическим поршнем, который через толкатель упирается в первый поршень состоящего из нескольких последовательно расположенных поршней главного тормозного цилиндра гидравлического контура тормозной системы. Передняя камера пневмоусилителя, обращенная к главному тормозному цилиндру, соединяется с источником разрежения, а задняя камера, расположенная с другой стороны подвижной перегородки, соединяется через клапан с источником рабочей текучей среды (газа), обычно с находящимся под атмосферным давлением воздухом.

Когда пневмоусилитель находится в исходном положении и водитель не нажимает на педаль тормоза, передняя и задняя камеры соединены между собой, и задняя камера не сообщается с атмосферой. При торможении распределительный клапан усилителя сначала перекрывает канал, соединяющий переднюю камеру с задней, а затем открывает канал, соединяющий заднюю камеру с атмосферой.

В известных пневмоусилителях при нажатии на педаль тормоза и резком открытии канала, через который в заднюю камеру поступает окружающий воздух, соединенный с подвижной перегородкой пневматический поршень перемещается в переднем направлении с достаточно высокой скоростью. При этом движение пневматического поршня происходит при очень небольшом начальном сопротивлении. По существу процесс торможения в этот момент происходит, с одной стороны, при большой разнице давлений в передней и задней камерах пневмоусилителя, а с другой стороны, при больших рабочих зазорах между поршнями главного тормозного цилиндра. Быстрое перемещение пневматического поршня часто сопровождается периодическим открытием канала, соединяющего между собой переднюю и заднюю камеры пневмоусилителя, и возникновением шума, напоминающего шум при движении стеклоочистителей по сухому лобовому стеклу, который обычно называют "шумом щеток". Такой шум, возникающий даже при нормальной работе тормозов, вызывает у водителя неприятные ощущения, и водитель в этот момент начинает опасаться возникновения неисправностей в работе тормозной системы. Кроме того, повторное открытие канала, соединяющего между собой переднюю и заднюю камеры пневмоусилителя, заметно снижает его эффективность на первом этапе торможения.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать пневмоусилитель для тормозной системы, который отличался бы бесшумной работой и позволял, в частности, уменьшить до минимума возникающий при торможении так называемый "шум щеток".

Еще одна задача настоящего изобретения состояла в разработке пневмоусилителя для тормозной системы, отличающегося высокой эффективностью.

Задача настоящего изобретения состояла также в разработке пневмоусилителя для тормозной системы, отличающегося высоким быстродействием.

Еще одна задача настоящего изобретения состояла в разработке тормозной системы с пневмоусилителем и главным тормозным цилиндром с последовательно расположенными поршнями, снабженной эффективно помогающим торможению в аварийных ситуациях устройством, выполненным по типу устройств, описанных в ЕР 0662894 и FR 2751602, и отличающимся небольшими изменениями исходного предельного значения усилия, создаваемого этим устройством при аварийном торможении.

Указанные выше задачи решаются с помощью предлагаемого в изобретении пневмоусилителя для тормозной системы, снабженного устройством, создающим сопротивление движущемуся во время торможения с большой скоростью пневматическому поршню, перемещение которого без такого сопротивления может привести к нежелательному повторному открытию канала, соединяющего между собой переднюю и заднюю камеры пневмоусилителя.

В предлагаемом в изобретении пневмоусилителе поставленные в изобретении задачи решаются с помощью создающей усилие противодействия шайбы, которая создает сопротивление, препятствующее слишком быстрому перемещению пневматического поршня в переднем направлении. В предпочтительном варианте изобретения по существу несжимаемая создающая усилие противодействия шайба расположена в гнезде, внутренний объем которого больше объема шайбы. При деформации шайбы на первом этапе торможения шайба полностью заполняет гнездо и при дальнейшем торможении работает как обычная шайба, создающая усилие противодействия. Крепление шайбы к плунжеру распределительного клапана или к другой детали пневмоусилителя, связанной с управляющим стержнем, перемещение которого сопровождается срабатыванием клапана, ограничивает при торможении скорость движения пневматического поршня в переднем направлении и препятствует или заметно снижает вероятность повторного открытия канала, соединяющего между собой переднюю и заднюю камеры пневмоусилителя.

Основным объектом настоящего изобретения является гнездо создающей усилие противодействия шайбы, которое образовано неподвижными стенками и подвижными стенками, между которыми расположена создающая усилие противодействия несжимаемая шайба пневмоусилителя для тормозной системы, которая имеет поверхность контакта, в которую упирается приводимый в движение педалью тормоза элемент, отличающееся тем, что при соприкосновении приводимого в движение педалью тормоза элемента с шайбой она упирается в один из участков поверхности гнезда, в котором также имеется участок, который заполнен сжимаемой текучей средой, обеспечивающей на первом (переходном) этапе торможения возможность упругой деформации шайбы и создания усилия противодействия, механически приложенного к приводимому в движение педалью тормоза элементу пневмоусилителя, и тем, что на втором этапе (этапе фактического торможения) остающаяся несжимаемой шайба по существу полностью заполняет гнездо.

В настоящем изобретении предлагается также гнездо создающей усилие противодействия шайбы, отличающееся наличием двух смежных лежащих на одной оси цилиндрических участков, диаметр первого из которых соответствует диаметру шайбы, а диаметр второго меньше диаметра первого.

В настоящем изобретении предлагается также гнездо создающей усилие противодействия шайбы, отличающееся тем, что второй его участок в радиальном направлении ограничен прокладкой.

Объектом настоящего изобретения является также пневмоусилитель, отличающийся наличием гнезда создающей усилие противодействия шайбы.

В настоящем изобретении предлагается также пневмоусилитель, отличающийся тем, что в гнезде с расположенной в нем шайбой имеется внешний в радиальном направлении кольцевой участок, который вместе со стенками гнезда образует внутри гнезда участок, заполняемый сжимаемой текучей средой.

Еще одним объектом настоящего изобретения является пневмоусилитель, отличающийся тем, что элементом, который приводится в движение педалью тормоза, является плунжер распределительного клапана, на торце которого имеется короткий выступ, который упирается в создающую усилие противодействия шайбу.

В настоящем изобретении предлагается также пневмоусилитель, отличающийся тем, что в создающей усилие противодействия шайбе выполнена по крайней мере одна канавка, через которую сжимаемая текучая среда проходит внутрь гнезда и выходит из него.

Объектом настоящего изобретения является также пневмоусилитель, отличающийся тем, что в исходном положении элемент, который приводится в движение педалью тормоза, касается создающей усилие противодействия шайбы.

В настоящем изобретении предлагается также пневмоусилитель, отличающийся тем, что элемент, который приводится в движение педалью тормоза, упирается в создающую усилие противодействия шайбу в тот момент, когда распределительный клапан пневмоусилителя герметично перекрывает канал, через который передняя и задняя камеры пневмоусилителя соединяются между собой.

Еще одним объектом настоящего изобретения является пневмоусилитель, отличающийся тем, что создающая усилие противодействия шайба имеет упругую упрочняющую вставку.

Другие отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения более подробно рассмотрены на примере нескольких не ограничивающих его объем вариантах осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - продольный разрез пневмоусилителя для тормозной системы известного типа,

на фиг.2 - продольный разрез центральной части показанного на фиг.1 пневмоусилителя, который находится в исходном положении,

на фиг.3 - продольный разрез усилителя, аналогичный показанному на фиг.1, с несоединенными между собой передней и задней камерами и соединенной с атмосферой задней камерой,

на фиг.4 - продольный разрез, аналогичный показанному на фиг.3, на котором пневмоусилитель изображен в момент нежелательного повторного открытия канала, соединяющего между собой переднюю и заднюю камеры,

на фиг.5 - продольный разрез центральной части пневмоусилителя, выполненного по первому варианту настоящего изобретения,

на фиг.6 - продольный разрез центральной части пневмоусилителя, выполненного по второму варианту настоящего изобретения,

на фиг.7 - изображение в увеличенном масштабе центральной части пневмоусилителя, показанного на фиг.6,

на фиг.8 - аксонометрическая проекция выполненной по третьему варианту настоящего изобретения создающей усилие противодействия шайбы, которая устанавливается в предлагаемое в изобретении гнездо,

на фиг.9 - поперечное сечение выполненной по третьему варианту настоящего изобретения создающей усилие противодействия шайбы, которую можно использовать в предлагаемом в изобретении пневмоусилителе,

на фиг.10 - поперечное сечение выполненной по четвертому варианту настоящего изобретения создающей усилие противодействия шайбы, которую можно использовать в предлагаемом в изобретении пневмоусилителе, и

на фиг.11 - поперечное сечение выполненной по пятому варианту настоящего изобретения создающей усилие противодействия шайбы, которую можно использовать в предлагаемом в изобретении пневмоусилителе.

На фиг.1-11 одни и те же элементы пневмоусилителя обозначены одинаковыми позициями.

На фиг.1 показан пневмоусилитель 1 для тормозной системы хорошо известного типа, в котором имеется передняя камера 3, отделенная воздухонепроницаемой перегородкой 5 от задней камеры 7. Перегородка 5 крепится к жесткой юбке 9, которая перемещается пневматическим поршнем 11 с одновременным изменением объема обеих камер. Управляющий стержень 13, который приводится в движение в направлении стрелки 15 педалью тормоза (на чертеже не показана) упирается в плунжер 17 распределительного клапана. Плунжер 17 распределительного клапана, как более наглядно показано на фиг.2-4, управляет работой распределительного клапана, состоящего из первого клапана 19 торцевого типа, который при нажатии на педаль тормоза закрывает канал 21, соединяющий переднюю камеру 3 пневмоусилителя 1 с его задней камерой 7, и из второго клапана 23 торцевого типа, открывающего при нажатии на педаль тормоза канал для прохода окружающего воздуха в заднюю камеру 7 усилителя. Клапан имеет также возвратную пружину 25, которая возвращает в исходное положение управляющий стержень, и пружину 27, которая закрывает клапан при снятии усилия с тормозной педали. Пневматический поршень 11 перемещает в направлении стрелки 15' толкатель 29, который в свою очередь воздействует на первый поршень состоящего из нескольких последовательно расположенных поршней главного тормозного цилиндра (на чертеже не показан).

Ниже со ссылками на фиг.2-4 рассмотрена работа пневмоусилителя известного типа.

На фиг.2 пневмоусилитель изображен в исходном положении, т.е. в положении, когда водитель не нажимает на педаль тормоза. Седла торцевых клапанов 19 и 23 расположены в осевом направлении на некотором расстоянии одно от другого, и поэтому при движении управляющего стержня 13 вперед по направлению стрелки 15 сначала закрывается клапан 19, а потом открывается клапан 23. При определенном положении управляющего стержня 13 в результате периодического открытия и закрытия клапана 23 толкатель 29 перемещается вперед в соответствующее положение, и в гидравлическом контуре тормозной системы создается необходимое давление.

В исходном положении клапан 19 постоянно открыт, а клапан 23 постоянно закрыт. При этом в передней и задней камерах 3 и 7 пневмоусилителя создается одно и то же низкое давление.

Когда водитель нажимает на педаль тормоза, управляющий стержень 13, как показано на фиг.3, перемещается вперед и перемещает плунжер 17 распределительного клапана, который закрывает клапан 19 и открывает клапан 23. При этом в заднюю камеру 3 поступает окружающий воздух, и в ней создается давление, равное атмосферному давлению. Под действием разности давлений в передней и задней камерах пневмоусилителя происходит перемещение вперед юбки 9 подвижной перегородки и соединенного с ней пневматического поршня 11. Вначале пневматический поршень перемещается вперед практически без всякого сопротивления, выбирая все механические зазоры в состоящем из нескольких последовательно расположенных поршней главном тормозном цилиндре гидравлического контура тормозной системы. Перемещение поршня из-за отсутствия сопротивления происходит с большей скоростью, чем перемещение соединенного с управляющим стержнем 13 плунжера 17 распределительного клапана, и сопровождается, как показано на фиг.4, нежелательным открытием клапана 19. При открытии этого клапана и выравнивании давлений в передней камере 3 и задней камере 7 пневмоусилителя скорость движения поршня снижается, и плунжер 17 распределительного клапана закрывает клапан 19 (фиг.3), в результате чего пневматический поршень 11 перемещается вперед в положение, показанное на фиг.4, и клапан 19 снова открывается. Такое периодическое изменение положения распределительного клапана, как показано на фиг.3 и 4 соответственно, сопровождается возникновением в тормозной системе весьма неприятного так называемого "шума щеток", нежелательным попаданием воздуха в переднюю камеру 3 пневмоусилителя и, как следствие этого, снижением эффективности пневмоусилителя.

По окончании первого этапа торможения толкатель 29 перемещает в направлении стрелки 15' первый поршень состоящего из нескольких последовательных поршней главного тормозного цилиндра (не показан), из которого при этом в тормозные цилиндры поступает тормозная жидкость, под действием давления которой тормозные колодки тормозов прижимаются к соответствующим дискам и/или барабанам. Возникающее в тормозах и в главном тормозном цилиндре усилие противодействия увеличивает механическое сопротивление и препятствует повторному открытию клапана 19 на втором этапе торможения (этапе фактического торможения).

На противоположном обращенному к главному тормозному цилиндру конце толкателя 29 закреплен колпачок 33, образующий вместе с передним торцом 35 центральной части пневматического поршня 11 и передним торцом 37 плунжера 17 распределительного клапана гнездо создающей усилие противодействия шайбы 39, изготовленной из практически несжимаемого материала (обычно из эластомера). Создающая усилие противодействия шайба 39 в пневмоусилителе 1 известной конструкции полностью заполняет гнездо, за исключением зазора 41 между ее задним торцом 43 и передним торцом 37 плунжера 17 распределительного клапана.

Создающая усилие противодействия шайба 39 в пневмоусилителе 1 известной конструкции на первом (переходном) этапе торможения не передает на плунжер 17 распределительного клапана усилие, возникающее на этом этапе в главном тормозном цилиндре.

Предлагаемый в настоящем изобретении пневмоусилитель 31 для тормозной системы (фиг.6) отличается от показанного на фиг.1-4 пневмоусилителя 1 известной конструкции наличием устройства, которое на начальном этапе торможения (обычно до выбора зазоров между последовательно расположенными поршнями главного тормозного цилиндра) ограничивает скорость перемещения пневматического поршня 11 вперед в направлении стрелки 15' и снижает ее до скорости перемещения плунжера 17 распределительного клапана, исключая всякую возможность повторного открытия клапана 19, установленного между передней камерой 3 и задней камерой 7 предлагаемого в изобретении пневмоусилителя 31.

Показанный на фиг.5-7 предлагаемый в настоящем изобретении пневмоусилитель 31 для тормозной системы имеет гнездо 47 для создающей усилие противодействия шайбы 39, которое при касании переднего торца 37 плунжера 17 распределительного клапана заднего торца 43 шайбы имеет объем, больший объема находящейся в несжатом состоянии шайбы 39, и обеспечивает на первом этапе торможения возможность упругой деформации шайбы под действием осевого усилия, приложенного к ней в направлении стрелки 15' со стороны плунжера 17 распределительного клапана. Возникающая на первом этапе торможения при упругой деформации шайбы сила сопротивления препятствует или ограничивает нежелательное повторное открытие клапана 19.

В варианте, показанном на фиг.5, создающая усилие противодействия шайба 39 имеет цилиндрическую форму, а гнездо 47, в котором она расположена, имеет первый задний цилиндрический участок, ось 49 которого совпадает с осью пневмоусилителя, а диаметр равен внутреннему диаметру колпачка 33, и примыкающий к нему второй передний цилиндрический участок 51, ось которого совпадает с осью 49, а диаметр меньше диаметра первого заднего цилиндрического участка.

Передний цилиндрический участок 51 гнезда, который ограничен в радиальном направлении прокладкой 53 или выполненным в колпачке 33 буртиком, образует опорную площадку для внешнего участка переднего торца 55 создающей усилие противодействия шайбы 39.

В другом варианте осуществления изобретения создающая усилие противодействия шайба 39 ее задним торцом 43 крепится к переднему торцу 37 плунжера 17 распределительного клапана.

Предпочтительно, чтобы передний торец 37 плунжера 17 распределительного клапана касался создающей усилие противодействия шайбы 39 сразу же после закрытия клапана 19, но до открытия клапана 23.

Необходимо отметить, что если на фиг.5 создающая усилие противодействия шайба 39 изображена в несжатом состоянии, то на фиг.6 и 7 она изображена частично сжатой для того, чтобы можно было увидеть зазор, остающийся в гнезде 47 между его стенкой и шайбой 39.

В варианте, показанном на фиг.6 и 7, гнездо 47 создающей усилие противодействия шайбы 39 имеет по существу цилиндрическую форму, а сама шайба 39 имеет на ее переднем торце 55 внешний в радиальном направлении кольцевой участок 57, которым она может упираться в задний перпендикулярный оси 49 торец стенки колпачка 33. Этот кольцевой участок 57 образует в гнезде 47 расположенную перед создающей усилие противодействия шайбы 39 пустую или заполненную воздухом полость 51.

В предпочтительном варианте изобретения, показанном на фиг.6 и 7, в центре переднего торца 37 плунжера 17 распределительного клапана выполнен короткий выступ 59, предназначенный для местной упругой деформации создающей усилие противодействия шайбы 39.

На фиг.8 показана создающая усилие противодействия шайба 39 с плоским задним торцом и выполненным на переднем торце 55 внешним кольцевым участком 57 с предназначенными для прохода воздуха радиальными канавками 61, препятствующими возникновению так называемого всасывающего эффекта. В показанном на фиг.8 варианте на торце создающей усилие противодействия шайбы 39 выполнены три равномерно расположенные по окружности канавки 61. В предпочтительном варианте выполненные на торце шайбы радиальные канавки 61 переходят в канавки, которые выполнены на наружной цилиндрической поверхности шайбы и вытянуты в направлении ее оси 49.

На фиг.9 показана создающая усилие противодействия шайба 39 с внутренней полостью 63, пустой или заполняемой сжимаемой текучей средой, например чистым воздухом или азотом. В исходном положении показанная на фиг.9 создающая усилие противодействия шайба 39 полностью заполняет гнездо 47 и при этом сохраняет соответствующие упругие свойства, позволяющие контролировать движение вперед подвижных деталей пневмоусилителя на начальном этапе торможения.

На фиг.10 показан еще один вариант возможного выполнения создающей усилие противодействия шайбы, у которой на внешнем диаметре выполнена кольцевая канавка, которая в сечении имеет, например, V-образную форму.

Создающую усилие противодействия шайбу, предназначенную для использования в предлагаемом в настоящем изобретении пневмоусилителе, можно изготовить из любого соответствующего материала, из которого обычно изготавливают подобные шайбы, например из эластомера, в частности из резины. Кроме того, такую создающую усилие противодействия шайбу можно, как показано на фиг.11, армировать упрочняющей вставкой 67, изготовленной из упругого материала, в частности из металла или в предпочтительном варианте из пружинной стали, пластмассы или композитного материала. При этом форма такой упрочняющей вставки 67 должна быть такой, чтобы создающая усилие противодействия шайба обладала необходимыми упругими свойствами. Отвечающая этому требованию вставка может иметь форму плоского диска или, как показано на чертеже, форму участка сферы, предпочтительно с расположенными с определенным угловым шагом радиальными прорезями. Возможно также применение армирующих вставок 67 в форме звезды.

Предлагаемый в изобретении усилитель можно использовать в любой тормозной системе, в частности в тормозных системах с одним главным цилиндром или предпочтительно с одним главным цилиндром с несколькими расположенными последовательно поршнями. Наибольший эффект от применения предлагаемого в изобретении усилителя может быть получен в тормозных системах с устройством, эффективно помогающим торможению в аварийных ситуациях и описанным, в частности, в ЕР 0662894 и FR 2751602, включенных в настоящее описание в качестве ссылок.

Настоящее изобретение главным образом относится к автомобильной промышленности.

Настоящее изобретение может найти применение прежде всего при конструировании и изготовлении тормозных систем механических транспортных средств.