Тормозное устройство с усилителем тормозного привода и клапаном аварийного торможения - RU2266219C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к тормозному устройству с усилителем тормозного привода для тормозной системы автомобиля, содержащему главный тормозной цилиндр, регулирующий давление по меньшей мере в одном контуре тормозной системы, и расположенный в главном тормозном цилиндре главный поршень, перемещение которого сопровождается изменением давления в тормозном цилиндре под действием создаваемого при торможении усилия, которое зависит от усилия на входе в тормозное устройство, создаваемого связанным с педалью тормоза управляющим стержнем, и усилия, создаваемого связанным с управляющим стержнем усилителем.

Усилитель тормозного привода можно выполнить пневматическим с прочным корпусом, разделенным на две пневматические камеры подвижной перегородкой, подверженной воздействию разницы давлений в пневматических камерах, которая создается при срабатывании клапана, на который воздействует связанный с педалью тормоза управляющий стержень.

Тормозное устройство подобного типа известно и описано, например, в ЕР-В 0662894.

Условия, при которых происходит торможение автомобиля, могут быть разными. В первом случае торможение происходит в обычных условиях, когда водитель издалека видит препятствие и тормозит сравнительно медленно в режиме так называемого нормального или плавного торможения. В другом случае торможение происходит в режиме так называемого экстренного торможения, например при неожиданно появившемся на дороге препятствии, когда водитель должен максимально быстро остановить автомобиль.

Для торможения автомобиля в таких различных условиях в тормозных устройствах с усилителем тормозного привода описанного выше типа используют клапан, который повышает эффективность торможения в экстренном режиме и срабатывание которого сопровождается изменением коэффициента усиления с одной величины на другую и переходом работы тормозного устройства с режима плавного торможения в режим экстренного торможения, причем в первом случае, т.е. при плавном торможении тормозное устройство работает с меньшим коэффициентом усиления, и в нем создается сравнительно большое гидравлическое усилие, препятствующее перемещению управляющего стержня и воспринимаемое водителем через связанную с управляющим стержнем педаль тормоза. При экстренном торможении тормозное устройство работает с большим коэффициентом усиления, при котором гидравлическое усилие, препятствующее перемещению связанного с педалью тормоза управляющего стержня, относительно невелико, и поэтому водитель, воспринимающий такое сравнительно небольшое усилие, может дольше и с большим усилием нажимать на педаль тормоза.

Встречающийся ниже в настоящем описании термин "передний", как и обычно, обозначает направление от управляющего стержня к главному тормозному цилиндру, а термин "задний" или "обратный" обозначает противоположное направление (т.е. направление от главного тормозного цилиндра к управляющему стержню).

Клапан экстренного торможения тормозного устройства подобного типа содержит передающий силу реакции поршень, который герметично установлен с возможностью перемещения в отверстии главного поршня, передняя часть которого соединена с внутренней полостью главного тормозного цилиндра, быстродействующий поршень с меньшим, чем у передающего силу реакции поршня, поперечным сечением, который может герметично перемещаться в имеющем соответствующий диаметр отверстии главного поршня, и регулятор коэффициента усиления, который перемещается через плунжер-распределитель связанным с педалью тормоза управляющим стержнем, которые выполнены и собраны друг с другом таким образом, что при экстренном торможении давление тормозной жидкости, создающее силу реакции, действует только на имеющий небольшое поперечное сечение быстродействующий поршень. При плавном торможении давление тормозной жидкости действует на имеющую большее поперечное сечение часть передающего силу реакции поршня.

Тормозное устройство такого типа с клапаном экстренного торможения полностью удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям в части надежности работы и создания необходимого тормозного усилия. Однако известные в настоящее время такие тормозные устройства обладают и определенным недостатком, связанным с относительно большими размерами клапана экстренного торможения и сравнительно большим количеством образующих его деталей и проявляющимся в сравнительно высокой стоимости их изготовления.

В основу настоящего изобретения была положена задача прежде всего разработать тормозное устройство, которое имело бы более компактный клапан экстренного торможения и было бы сравнительно недорогим в изготовлении.

Предлагаемое в настоящем изобретении тормозное устройство с усилителем тормозного привода для тормозной системы автомобиля описанного выше типа с клапаном экстренного торможения отличается тем, что передающий силу реакции поршень и быстродействующий поршень образуют один и тот же ступенчатый поршень, одна часть которого (передающий реакцию поршень) имеет большее поперечное сечение, чем его другая часть (быстродействующий поршень), при этом имеющая большее поперечное сечение часть ступенчатого поршня вместе с соответствующим отверстием главного поршня образует кольцевую полость, объем которой меняется при перемещении ступенчатого поршня относительно главного поршня, и тем, что оно содержит разъединительное/соединительное устройство, которое контролируется перемещающимся ступенчатым поршнем и выполнено таким образом, что когда ступенчатый поршень находится в исходном положении или перемещается назад в исходное положение, давление тормозной жидкости действует на имеющую большее поперечное сечение часть ступенчатого поршня, а когда ступенчатый поршень перемещается при экстренном торможении вперед относительно главного поршня, давление тормозной жидкости действует на имеющую меньшее поперечное сечение часть ступенчатого поршня.

Имеющая большее поперечное сечение часть ступенчатого поршня может быть расположена ближе к его переднему концу, а имеющая меньшее поперечное сечение часть - ближе к его заднему концу. На имеющей меньшее поперечное сечение части ступенчатого поршня можно выполнить буртик, который в осевом направлении упирается в шайбу, выполняющую функции упора пружины сжатия, другой конец которой упирается в деталь, неподвижно закрепленную в центральном отверстии главного поршня.

Разъединительное устройство, которое отделяет имеющую большее поперечное сечение часть ступенчатого поршня от его имеющей меньшее поперечное сечение части, можно установить на главном поршне. В предлагаемом в изобретении тормозном устройстве ступенчатый поршень имеет глухое отверстие с открытым спереди концом, которое у своего внутреннего конца соединяется по меньшей мере одним радиальным отверстием с внешней поверхностью имеющей меньшее поперечное сечение частью ступенчатого поршня, а в кольцевой полости центрального отверстия главного поршня вокруг имеющей меньшее поперечное сечение части ступенчатого поршня установлено уплотнение, которое взаимодействует с радиальным отверстием(-ями), выполненным(-и) в имеющей меньшее поперечное сечение части ступенчатого поршня. Когда радиальное(-ые) отверстие(-я) ступенчатого поршня находится(-ятся) за уплотнением, передняя часть кольцевой полости не соединяется с главным тормозным цилиндром и ступенчатый поршень нагружается давлением, создаваемым в главном тормозном цилиндре и действующим на всю площадь его части, имеющей большее поперечное сечение, а когда радиальное(-ые) отверстие(-ия) ступенчатого поршня находится(-ятся) перед уплотнением, передняя часть кольцевой полости соединяется с главным тормозным цилиндром, и ступенчатый поршень нагружается давлением, создаваемым в главном тормозном цилиндре и действующим только на его часть, имеющую меньшее поперечное сечение. В предпочтительном варианте в качестве уплотнения используется уплотнение манжетного типа.

Обращенный к плунжеру-распределителю конец части ступенчатого поршня, имеющей меньшее поперечное сечение, предпочтительно выполнить в виде цилиндрического стержня меньшего диаметра, образующего регулятор коэффициента усиления. В исходном положении между задним концом этого стержня и плунжером-распределителем остается определенный зазор.

Помимо перечисленных выше особенностей предлагаемое в изобретении тормозное устройство с усилителем тормозного привода обладает и еще целым рядом признаков, которые более подробно рассмотрены ниже на примере одного из возможных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые, однако, не ограничивают объем изобретения. На этих чертежах, в частности, показано:

на фиг.1 - изображенное частично в разрезе предлагаемое в изобретении тормозное устройство;

на фиг.2 - изображение в увеличенном масштабе отдельных элементов тормозного устройства, показанного на фиг.1, и клапана экстренного торможения в исходном положении;

на фиг.3 - изображение отдельных элементов тормозного устройства, показанных на фиг.2, в момент экстренного торможения.

Полностью конструкция и принцип работы тормозного устройства с усилителем тормозного привода такого же, что и предлагаемого в настоящем изобретении, типа известны, в частности, из ЕР-В-0662894 или FR-B-2658466, и в приведенном ниже описании рассматриваются в самом общем виде по мере необходимости. Более детальное описание предлагаемого в изобретении тормозного устройства с усилителем тормозного привода можно найти в любой из этих публикаций, которые включены в настоящее описание в качестве ссылки.

Показанное на фиг.1 тормозное устройство 1 для тормозной системы автомобиля содержит частично изображенный на чертеже главный тормозной цилиндр 2 с подвижным, расположенным внутри цилиндра главным поршнем 3. На одной оси с главным поршнем 3 расположен управляющий стержень 4, который нагружает главный поршень создаваемым на входе в тормозное устройство усилием, действующим в переднем направлении, т.е. на фиг.1 справа налево. Перемещение вперед главного поршня 3 сопровождается увеличением давления в рабочей полости 5 главного тормозного цилиндра 2, соединенной по меньшей мере с одним контуром гидравлической тормозной системы. Управляющий стержень 4 обычно перемещается под действием усилия, приложенного к условно показанной на чертеже соединенной с ним педали 4а тормоза.

Управляющий стержень 4 соединен с усилителем 6 пневматического типа. Усилитель 6 имеет прочный корпус 7, герметично разделенный внутри на две камеры 7а, 7b подвижной перегородкой 8, состоящей из диафрагмы 8а, изготовленной из эластичного материала, и жесткой юбки 8b. Камера 7а через штуцер А постоянно соединена с источником разрежения (на чертеже не показан). К юбке 8b крепится пневматический поршень 9, выполненный в виде цилиндрической втулки, ось которой совпадает с осью главного поршня 3. Пневматический поршень 9 может герметично перемещаться по внешней поверхности плунжера-распределителя 10, выполненного в виде цилиндрической втулки. Для уплотнения пневматического поршня используется круглое уплотнительное кольцо 11.

На переднем конце плунжера-распределителя 10 расположена головка 10а, а в задней части плунжера выполнено глухое открытое сзади отверстие 10b, образующее гнездо для сферической головки 4b, расположенной на конце управляющего стержня 4. На другом, противоположном поршню 3 конце плунжера-распределителя 10 расположен расширяющийся усеченный конус 12, который может герметично упираться в изготовленное из эластичного материала кольцо 13, которое может перемещаться в осевом направлении вместе с пневматическим поршнем 9. Усеченный конус 12 плунжера-распределителя и кольцо 13 являются элементами частично показанного на чертеже трехходового клапана В, который либо перекрывает канал, соединяющий камеру 7b с атмосферой, и соединяет между собой обе камеры 7а, 7b, либо перекрывает канал, соединяющий между собой камеры 7а, 7b, и при отходе усеченного конуса 12 от кольца 13 соединяет камеру 7b с атмосферой.

Пневматический поршень 9 возвращается в исходное показанное на фиг.1 положение под действием пружины 14 сжатия, расположенной между поршнем 9 и противоположной стенкой корпуса 7, к которой крепится главный тормозной цилиндр 2. На поршне 9 имеется буртик, в который упирается внешний край колпачка 15, в котором выполнено центральное отверстие 16. Внешний край колпачка прижимается к поршню 9 пружиной 14. Колпачок 15 его внутренним расположенным вокруг отверстия 16 краем упирается в осевом направлении в задний конец главного поршня 3. Наружный диаметр расположенной на конце плунжера головки 10а меньше диаметра отверстия 16.

Тормозное устройство имеет клапан VA экстренного торможения, при срабатывании которого происходит изменение коэффициента усиления с одного значения, которое соответствует обычному режиму плавного торможения, на другое, которое соответствует режиму экстренного (резкого) торможения.

Клапан VA экстренного торможения выполнен в виде одного ступенчатого поршня 17, передняя часть 17а которого имеет большее поперечное сечение и представляет собой передающий силу реакции поршень, а задняя часть 17b имеет меньшее поперечное сечение и представляет собой быстродействующий поршень.

Передняя часть 17а ступенчатого поршня герметично благодаря наличию круглого уплотнительного кольца перемещается в центральном отверстии 18 главного поршня 3. Передняя часть 18а этого отверстия соединена с внутренней полостью 5 главного тормозного цилиндра. В передний торец передней части 17а ступенчатого поршня упирается винтовая пружина 19 сжатия, второй конец которой упирается в разрезное пружинное кольцо 20, установленное в канавке, выполненной в отверстии 18 перед передней частью 17а. Пружина 19 отжимает ступенчатый поршень 17 назад в обратном направлении. Задняя часть 17b ступенчатого поршня герметично благодаря наличию круглого уплотнительного кольца перемещается в имеющем соответствующий диаметр отверстии 18b. Отверстие 18b имеет общую ось с основным центральным отверстием 18 главного поршня и является его продолжением в направлении заднего конца поршня. На входе в отверстие 18b выполнена фаска, образующая небольшую полость 18с в форме усеченного конуса. Задний участок задней части 17b ступенчатого поршня имеет еще меньший диаметр и выполнен в виде стержня Т, который образует регулятор коэффициента усиления. В том месте, где задняя часть 17b ступенчатого поршня переходит в стержень Т, расположен буртик 21. Стержень Т проходит через отверстие 22, диаметр которого больше диаметра отверстия 18 и которое начинается у края отверстия 18b и имеет открытый конец, обращенный к головке 10а, которая при торможении упирается в конец стержня Т. В исходном положении между задним концом стержня Т и головкой 10а имеется осевой зазор порядка одного или нескольких миллиметров. В том месте, где отверстие 18b переходит в отверстие 22, расположен радиальный буртик 23, образующий переднюю стенку отверстия 22. Стержень Т проходит через шайбу 24. Шайба 24 имеет центральное отверстие, диаметр которого равен или превышает на величину скользящей посадки диаметр стержня Т. Край внутреннего отверстия шайбы 24 используется в качестве упора, ограничивающего перемещение ступенчатого поршня при упоре в него буртика 21. Наружный диаметр шайбы 24 меньше диаметра отверстия 22.

Между шайбой 24 и образующей упор деталью, выполненной в виде неподвижно установленного в отверстии 22 главного поршня с натягом упругодеформируемого кольца 26, изготовленного, например, из пластмассы, расположена винтовая пружина 25 сжатия.

Имеющая больший диаметр передняя часть 17а ступенчатого поршня 17 образует вместе с задней стенкой 18d имеющего больший диаметр участка отверстия 18 кольцевую полость 27, объем которой изменяется при перемещении ступенчатого поршня 17 относительно главного поршня 3.

На оси ступенчатого поршня 17 выполнено глухое, открытое со стороны главного тормозного цилиндра 2 отверстие 28 с увеличенным на входе по диаметру участком 28а.

Глухое отверстие 28 проходит внутрь задней имеющей меньший диаметр части 17b ступенчатого поршня 17. В конце глухое отверстие 28 радиальными отверстиями 29 соединяется с наружной поверхностью имеющей меньший диаметр части 17b ступенчатого поршня. Длина отверстия 28 и расположение радиальных отверстий 29 по оси ступенчатого поршня таковы, что когда поршень 17 находится в исходном, показанном на фиг.1 и 2 положении, радиальные отверстия 29 располагаются строго перед задней стенкой 18d имеющего больший диаметр участка отверстия 18.

В кольцевой канавке 31, выполненной в отверстии 18 главного поршня 3, расположено обладающее достаточной упругостью и достаточной жесткостью уплотнение 30 манжетного типа. Неподвижно закрепленное в главном поршне 3 уплотнение 30 упирается в заднюю стенку 18d имеющего больший диаметр участка отверстия 18. Кромка 32 уплотнения 30 образует имеющую форму усеченного конуса поверхность, напоминающую воронку, с обращенным к стенке 18d заостренным концом. Кромка 32 уплотнения герметично прижимается к внешней поверхности имеющей меньший диаметр задней части 17b ступенчатого поршня. Когда ступенчатый поршень 17 находится в исходном, показанном на фиг.1 и 2 положении, задний край кромки 32 расположен перед радиальными отверстиями 29.

Кромка 32 манжетного уплотнения 30 выдерживает создаваемое за ней гидравлическое давление и препятствует передаче этого давления в расположенную перед ней часть полости 27. И наоборот, при увеличении давления в передней части полости 27 кромка 32 уплотнения 30 деформируется, и между ней и наружной поверхностью задней части 17Ь образуется радиальный зазор, достаточный для слива тормозной жидкости и падения давления в передней части полости 27.

При перемещении ступенчатого поршня 17 вперед относительно главного поршня 3 радиальные отверстия 29 оказываются расположенными перед площадкой контакта кромки 32 уплотнения с внешней поверхностью задней части 17b ступенчатого поршня.

Манжетное уплотнение 30 и радиальные отверстия 29 образуют обратный клапан, допускающий возможность движения тормозной жидкости в одном направлении и препятствующий ее движению в другом направлении. Описанные выше манжетное уплотнение 30 и радиальные отверстия 29 лишь иллюстрируют на одном из конкретных примеров возможность выполнения расположенного между передней, имеющей больший диаметр, частью 17а ступенчатого поршня 17 и его задней, имеющей меньший диаметр, частью 17b контролируемого перемещением ступенчатого поршня 17 разделительного/соединительного устройства, предназначенного для заполнения или слива тормозной жидкости из кольцевой полости 27. Очевидно, что решить эту задачу можно и иными путем, эквивалентным описанной выше конструкции, состоящей из манжетного уплотнения 30 и выполненных в ступенчатом поршне радиальных отверстий 29.

Приведенное ниже описание работы предлагаемого в настоящем изобретении тормозного устройства носит самый общий характер, поскольку по существу это устройство работает так же, как и все другие известные тормозные устройства подобного типа.

При нормальном (плавном) торможении связанный с педалью тормоза управляющий стержень 4 сравнительно медленно перемещается справа налево. Перемещение управляющего стержня сопровождается срабатыванием клапана В, который прежде всего перекрывает канал, соединяющий между собой камеры 7а и 7b пневмоусилителя, а затем, когда усеченный конус 12 отходит от эластичного кольца 13, открывает канал, по которому в камеру 7b пневмоусилителя 6 начинает поступать воздух под атмосферным давлением. Возникающее на подвижной перегородке 8 создаваемое пневмоусилителем тормозное усилие передается пневматическому поршню 9, который перемещается вперед, преодолевая усилие пружины 14. Поршень 9 воздействует на колпачок 15, который перемещает вперед главный поршень 3. Перемещение вперед главного поршня 3 сопровождается повышением давления тормозной жидкости в рабочей полости 5 главного тормозного цилиндра, в центральном отверстии 18 главного поршня и в расположенной за уплотнением 30 полости, которая сообщается через радиальные отверстия 29 с глухим отверстием 28 и центральным отверстием 18 главного поршня. Наличие уплотнения 30 препятствует повышению давления в передней части полости 27.

Давление жидкости, действующее на переднюю имеющую больший диаметр часть 17а ступенчатого поршня 17, создает приложенное к поршню усилие, стремящееся вернуть поршень в исходное положение. В тот момент, когда это усилие достигает величины, большей усилия предварительного сжатия пружины 25, ступенчатый поршень 17, упирающийся через шайбу 24 в пружину 25, начинает перемещаться в обратном направлении до упора стержня Т в головку 10а плунжера-распределителя.

Перемещение ступенчатого поршня в обратном направлении соответствует "скачку" тормозного устройства, во время которого движущийся вперед управляющий стержень 4 не испытывает силы противодействия, поскольку при этом из-за утечки жидкости через кромку 32 манжетного уплотнения объем полости 27 уменьшается, и давление в ней практически не повышается.

Под действием усилия, приложенного к управляющему стержню 4 на входе в тормозное устройство, плунжер-распределитель 10 продолжает перемещаться вперед, а вместе с этим плунжером-распределителем 10 перемещается и пневматический поршень 9, который нагружает главный поршень усилием, создаваемым пневмоусилителем.

При достижении насыщения (при максимальном усилии усилителя) давление в тормозной системе продолжает расти под действием усилия, приложенного к связанному с педалью тормоза управляющему стержню 4 и механически передаваемого главному поршню 3 тормозного цилиндра.

При нормальном (плавном) торможении радиальные отверстия 29 ступенчатого поршня постоянно остаются за кромкой 32 манжетного уплотнения. Наличие уплотнения 30 препятствует росту давления, действующего на задний расположенный вокруг имеющей меньший диаметр части 17b ступенчатого поршня кольцевой участок головки 17а, и поэтому при плавном торможении создаваемое в главном тормозном цилиндре давление действует на все поперечное сечение передней имеющей больший диаметр части 17а ступенчатого поршня. При этом создаваемая давлением тормозной жидкости и направленная навстречу движущимся вперед плунжеру-распределителю 10 и управляющему стержню 4 воспринимаемая водителем сила реакции оказывается сравнительно большой.

При резком торможении (фиг.3) плунжер-распределитель 10 сначала перемещается быстрее пневматического поршня 9 усилителя и главного поршня 3 тормозного цилиндра. Головка 10а плунжера-распределителя упирается в стержень Т и толкает его вперед. Ступенчатый поршень 17 перемещается вперед относительно главного поршня 3, сжимая пружину 19.

При перемещении ступенчатого поршня относительно главного поршня радиальные отверстия 29 оказываются расположенными перед кромкой 32 манжетного уплотнения, и давление жидкости, находящейся в центральном отверстии 18 главного поршня, передается через отверстия 29 в расположенную перед уплотнением 30 часть полости 27.

При этом давление в главном тормозном цилиндре, создающее силу противодействия, будет действовать на сравнительно небольшой площади ступенчатого поршня, равной площади, имеющей меньший диаметр части 17b. Поэтому и приложенная к ступенчатому поршню 17 сила реакции будет сравнительно небольшой. При меньшей величине воспринимаемого при торможении усилия противодействия водитель при резком торможении может быстрее, чем при плавном торможении, создать в главном тормозном цилиндре необходимое для экстренной остановки автомобиля высокое давление.

Предлагаемый в изобретении клапан VA экстренного торможения имеет небольшие размеры и состоит из небольшого количества деталей и поэтому имеет сравнительно низкую стоимость.

Реферат

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к тормозным устройствам с усилителями тормозного привода для тормозных систем автомобиля. Тормозное устройство для тормозной системы автомобиля содержит главный тормозной цилиндр (2), установленный в нем главный поршень (3), связанный с педалью тормоза управляющий стержень (4), связанный с управляющим стержнем усилитель, клапан (VA) экстренного торможения, содержащий передающий силу реакции поршень (17а) и быстродействующий поршень (17b) и регулятор (Т) коэффициента усиления, который перемещается плунжером - распределителем (10), который в свою очередь перемещается связанным с педалью тормоза управляющим стержнем (4). Передающий силу реакции поршень (17а) и быстродействующий поршень (17b) образуют один ступенчатый поршень (17), имеющий часть (17а) с большим поперечным сечением и часть (17b) с меньшим поперечным сечением, при этом часть (17а) с большим поперечным сечением образует вместе с центральным отверстием (18) главного поршня (3) кольцевую полость (27) переменного объема. Предлагаемое в изобретении тормозное устройство имеет контролируемое перемещающимся ступенчатым поршнем (17) разъединительное/соединительное устройство (28, 29, 30), которое выполнено таким образом, что когда ступенчатый поршень находится в исходном положении или перемещается назад в исходное положение, давление тормозной жидкости действует на имеющую большее поперечное сечение часть (17а) ступенчатого поршня, а когда ступенчатый поршень при экстренном торможении перемещается вперед относительно главного поршня, давление тормозной жидкости действует на имеющую меньшее поперечное сечение часть (17b) ступенчатого поршня. Техническим результатом является повышение надежности работы и создание необходимого тормозного усилия, а также компактность клапана экстренного торможения. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула