Узел пневматического усилителя тормозов и главного тормозного цилиндра - RU2116915C1
Код документа: RU2116915C1
Чертежи
Описание
Изобретение относится к тормозным узлам, состоящим из пневматических усилителей и главных тормозных цилиндров, которые используются для увеличения эффективности торможения автомобилей.
Пневматические (вакуумные) усилители обычно содержат корпус, который прикреплен к перегородке, отделяющей пассажирский салон от переднего отсека автомобиля, и герметично разделен с помощью подвижной стенки на переднюю камеру, постоянно соединенную с источником частичного вакуума, и заднюю камеру, избирательно соединяемую с передней камерой или с атмосферой с помощью клапана, приводимого в действие управляющим стержнем, который через передний конец плунжера опирается на заднюю сторону (поверхность) реактивного диска, прикрепленного к толкателю.
Аналогично этому, главные тормозные цилиндры обычно содержат корпус, имеющий по меньшей мере два фланца, посредством которых он с помощью винтов и гаек крепится к корпусу усилителя, и по меньшей мере один подвижный поршень, расположенный в осевом отверстии, выполненном в корпусе главного цилиндра, на который воздействует толкатель усилителя, когда управляющий стержень последнего приводится в действие.
Во многих документах (патентах) описан этот тип тормозного узла. Тормозной узел обычно располагается в переднем отсеке автомобиля, в котором располагается в основном двигатель автомобиля, при этом задняя стенка усилителя прикреплена к разделительной перегородке между этим передним отсеком и пассажирским салоном, а к передней стенке усилителя прикреплен главный тормозной цилиндр. Управляющий стержень пневматического усилителя проходит через отверстие, выполненное в перегородке, и перемещается (приводится в действие) с помощью педали тормоза, расположенной в пассажирском салоне.
В случае лобового или почти лобового столкновения автомобиля с другим автомобилем или с неподвижной преградой, конструкция кузова автомобиля постепенно деформируется, так что она поглощает наибольшее возможное количество энергии удара при этом столкновении.
Тем не менее, частым является случай, когда двигатель или груз, перевозимый в переднем отсеке автомобиля, перемещается назад при таком столкновении и воздействует на главный тормозной цилиндр. Такое воздействие может привести к тому, что главный тормозной цилиндр прикладывает силу, направленную по его оси, или силу, образующую некоторый угол с этой осью. Как следствие, во всех случаях главный тормозной цилиндр через его крепежные фланцы отталкивает корпус усилителя назад к перегородке автомобиля и через поршень перемещает назад толкатель и, следовательно, управляющий стержень усилителя, расположенный соосно с толкателем.
Из этого следует, что при лобовом или почти лобовом столкновении автомобиля, во-первых, перегородка вследствие расположения узла усилитель - главный тормозной цилиндр в переднем отсеке автомобиля перемещается назад под действием корпуса усилителя, при этом перемещение перегородки будет более значительным, если усилитель снабжен растяжками, и, во-вторых, перемещается назад педаль тормоза, при этом перемещение педали будет более значительным, если узел усилитель -главный тормозной цилиндр приводился в действие в момент столкновения автомобиля, т.е. если внутри главного тормозного цилиндра было высокое давление. Эти два перемещения складываются вместе и способны привести к серьезным повреждениям водителя автомобиля.
В разных патентах уже пытались решить эту проблему. Так, например, в патенте Франции N 2437337-A предлагается располагать часть перегородки выше места, где водитель располагает ноги, как можно ближе к рулевому управлению, при этом передняя часть перегородки проходит вперед до неподвижной точки сочленения, расположенной в переднем отсеке, к которой крепится опора для вышеупомянутого тормозного узла. Опора имеет определенную форму и расположена так, что она может поворачиваться вокруг упомянутой неподвижной точки сочленения под действием сильного удара.
В патенте Франции N 2482547-A предлагается крепить усилитель к верхнему элементу ударопоглощающей конструкции и ось педали тормоза - к верхней части верхнего элемента, который имеет вырез и переходит (заканчивается) в более большой деформируемый нижний элемент, соединенный с перегородкой. Нижнему элементу придается такая форма, что его верхняя часть деформируется сильнее, чем его нижняя часть.
В этих двух патентах используется по существу одно техническое решение, а именно: предлагается располагать поворотную или деформируемую конструкцию между усилителем и перегородкой, чтобы поглотить энергию удара при столкновении автомобиля. Однако такое техническое решение имеет существенный недостаток в случае, если передним отсеком автомобиля является моторный отсек. В действительности, в этом случае, сложность современных автомобильных двигателей, а также желание автомобилестроителей создать компактные автомобили, означает, что в моторном отсеке нет или имеется очень немного места для расположения в нем дополнительного оборудования.
Поэтому целью настоящего изобретения является решение этой проблемы посредством выполнения тормозного узла, состоящего из пневматического усилителя и главного тормозного цилиндра вышеупомянутого типа, при котором соударение двигателя или груза, перевозимого в переднем отсеке, с главным тормозным цилиндром не приводит к отталкиванию педали тормоза назад к водителю автомобиля, при этом не используются дополнительные элементы, которые будут проходить в осевом направлении тормозного узла вперед к перегородке.
С этой целью в соответствии с настоящим изобретением предусмотрено средство, которое при повороте (вращении) главного тормозного цилиндра относительно усилителя под действием вращающего момента, приложенного к главному цилиндру, когда он отталкивается назад, разрывает механическую связь между поршнем главного цилиндра и толкателем усилителя, чтобы исключить непосредственную передачу на перегородку и особенно на педаль тормоза сил, которые создаются при столкновении автомобиля и перемещают назад главный тормозной цилиндр.
Вращение главного тормозного цилиндра может быть непосредственно вызвано его перемещением назад, когда это перемещение создает силы, которые не направлены вдоль его оси. Когда же силы, перемещающие главный тормозной цилиндр назад, направлены вдоль его оси, в соответствии с настоящим изобретением используется средство, которое, в этом случае, преобразует их во вращающий момент, прикладываемый к главному тормозному цилиндру и разрывающий прямую механическую связь между последним и педалью тормоза.
Преимущественно, фланцы для крепления главного тормозного цилиндра к усилителю являются асимметричными и один из этих крепежных фланцев может быть расположен снаружи корпуса усилителя, а другой внутри корпуса усилителя, чтобы обеспечить вращение главного тормозного цилиндра в заранее заданном направлении.
На фиг. 1 показан поперечный разрез узла, состоящего из пневматического усилителя тормоза и главного тормозного
цилиндра, выполненного в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 2-8 - поперечные разрезы нескольких модификаций примера выполнения, показанного на фиг. 1.
На фиг. 1 показан вид в разрезе тормозного узла, состоящего из пневматического усилителя тормозов 100 и главного тормозного цилиндра 200. Усилитель 100 крепится с помощью винтов 110 и гаек 120 к разделительной перегородке 10 межу передним отсеком "C" автомобиля и его пассажирским салоном "H" и управляется педалью тормоза 12, расположенной в пассажирском салоне. Главный тормозной цилиндр 200, управляющий гидравлическим тормозным контуром автомобиля, содержит корпус 210, прикрепляемый к усилителю способом, который описывается ниже.
Принято, часть усилителя, обращенную к главному тормозному цилиндру, называть передней, а часть, обращенную к педали тормоза 12, называть задней. Поэтому на чертежах передняя часть расположена слева, а задняя часть - справа.
Усилитель 100 содержит корпус (кожух) 20, внутренний объем которого герметично разделен с помощью подвижной стенки 22 на переднюю камеру 24, постоянно соединенную с источником частичного вакуума (не показан) через штуцер 25, обычно снабженный обратным клапаном, и на заднюю камеру 26. Педаль тормоза 12 соединена с управляющим стержнем 14 усилителя 100, который приводит в действие трехходовой клапан 16 через плунжер 18.
Когда клапан 16 находится в покое, он соединяет между собой переднюю и заднюю камеры 24 и 26. Когда же клапан приводится в действие, он изолирует камеры 24 и 26 друг от друга и соединяет заднюю камеру 26 с атмосферой. Поэтому на две стороны подвижной стенки 22 действует разность давлений, создающая усиливающую силу, которая передается на толкатель 28 через реактивный диск 30.
Реактивный диск 30, воспринимающий приводную силу управляющего стержня 14, передаваемую к нему через передний конец плунжера 18, и усиливающую силу, передаваемую к нему через центральную часть подвижной стенки 22, передает сумму этих двух сил на толкатель 28, который воздействует на поршень 32, перемещающийся в отверстии 34, выполненном в корпусе 210 главного тормозного цилиндра 200, чтобы повысить давление в тормозном контуре (не показан), с которым соединен главный тормозной цилиндр. Задний конец поршня 32 образует втулку 33, которая охватывает передний конец толкателя 28, чтобы обеспечить взаимное направление этих двух элементов.
В данном примере, который соответствует обычно используемому расположению тормозного узла, ось Y-Y' отверстия 34 главного тормозного цилиндра 200 совпадает с осью X-X' пневматического усилителя 100, т.е. с общей осью управляющего стержня 14 и толкателя 28. Главный тормозной цилиндр 200 образует выступ, перпендикулярный перегородке 10, передний конец 36 которого расположен на значительном расстоянии, например до 40 см от перегородки.
В случае столкновения автомобиля часть двигателя или груз, перевозимый в переднем отсеке "C", по всей вероятности будет сильно ударять по переднему концу 36 главного тормозного цилиндра.
Такой удар полностью передается, во-первых, корпусом 210 главного тормозного цилиндра на корпус 20 усилителя и через последний - на перегородку 10 и, во-вторых, поршнем 32 через толкатель 28, реактивный диск 30, плунжер 18 и управляющий стержень 14 - на педаль тормоза 12.
Настоящее изобретение исключает этот недостаток. Как показано на фиг. 1, корпус 210 главного тормозного цилиндра 200 выполнен с двумя фланцами 38 и 40. Фланец 38 аналогичен одному из обычных крепежных фланцев главных тормозных цилиндров и имеет отверстие 41, через которое проходит хвостовик винта 42. Головка винта расположена внутри корпуса 20 усилителя 100. На хвостовик винта 42 навинчивается гайка 4, чтобы прикрепить фланец 38 к корпусу усилителя.
Фланец 40 расположен внутри корпуса 20 пневматического усилителя и имеет отверстие 46, смещенное на угол 180o от отверстия 41 относительно оси X-X'. Через отверстие 46 проходит хвостовик винта 48, головка 50 которого расположена снаружи корпуса 20 усилителя. На хвостовик винта 48 навинчивается гайка 52, чтобы закрепить фланец 40 внутри корпуса 20.
На фиг. 2 показана модификация фланца 40. В соответствии с этой модификацией хвостовик винта 48' выполнен за одно целое с фланцем 40 и проходит вперед от него. Головка 50' винта 48' может быть заделана во фланце 40 подобно вкладышу (вставке). Когда главный тормозной цилиндр крепится к усилителю, на винт 48' навинчивается снаружи корпуса усилителя гайка 52'.
В случае лобового или почти лобового столкновения автомобиля, снабженного таким тормозным узлом, сила, создаваемая элементом двигателя или грузом, перевозимым в переднем отсеке, при его соударении с передним концом 36 главного тормозного цилиндра 200, будет передаваться, во-первых, через фланец 38 на переднюю сторону корпуса 20 усилителя 100 и, во-вторых, через фланец 40 - на гайку 52 иди 52'.
Гайка 52 или 52' выполняется такой, что она разрушается под действием такой силы. При нормальном использовании тормозного узла усилитель - главный тормозной цилиндр фланец 40 под действием сил постоянно поджимается к задней стороне корпуса 20 усилителя. Эти силы создаются пружиной 54, опирающейся на фланец 40, под действием которой подвижная стенка 22 возвращается в заднее положение, и главным тормозным цилиндром, когда он приводится в действие с помощью усилителя.
Обычное назначение гайки 52 или 52' предотвращать отделение главного тормозного цилиндра от усилителя во время монтажа, транспортирования и хранения тормозного узла. Поэтому гайка может быть выполнена такой, что она легко разрушается (ломается) в случае столкновения автомобиля. Для таких случаев гайка снабжается возбудителем (активатором) разрушения или выполняется из не очень прочного материала, такого, как тонколистовой металл или термопластик, например нейлон (торговая марка).
Следовательно, легко можно понять, что при значительном перемещении главного тормозного цилиндра 200 назад к усилителю 100 в результате столкновения автомобиля фланец 38 будет воздействовать на корпус 20 усилителя, а крепление фланца 40 будет разрушаться. Поэтому главный тормозной цилиндр 200 может поворачиваться вокруг фланца 38 и фланец может перемещаться внутрь усилителя.
Следовательно, главный тормозной цилиндр 200 больше не будет прикладывать к корпусу 20 усилителя 100 осевые силы, направленные назад, а будет поворачиваться под действием вращающего момента относительно усилителя.
Из этого следует, что фланец 38 будет деформировать часть корпуса усилителя, к которой он прикреплен, а поршень 32 главного тормозного цилиндра 200 будет прикладывать вращающий момент к толкателю 28 усилителя 100 через втулку 33. Этот вращающий момент будет стремиться деформировать толкатель.
В переднем конце 36 главного тормозного цилиндра 200 может быть образован выступ 56, смещенный от оси Y-Y' цилиндра в сторону фланца 40, чтобы задать направление вращения главному тормозному цилиндру вокруг фланца 38, как только он начинает перемещаться назад.
Настоящим изобретением предусмотрено средство для прерывания связи, образованной толкателем усилителя, или для отсоединения поршня главного тормозного цилиндра от толкателя в тот момент, когда главный тормозной цилиндр начинает поворачиваться относительно усилителя, чтобы, во-первых, предотвратить отталкивание педали тормоза назад и, следовательно, предотвратить риск травмирования водителя автомобиля в тот момент, и, во-вторых, чтобы облегчить вращение главного тормозного цилиндра.
В соответствии с настоящим изобретением толкатель 28 усилителя 100 выполняется из двух соосных частей 28a и 28b (фиг. 3). Эти две части имеют плоские торцовые поверхности, которые расположены противоположно друг другу и перпендикулярно к оси X-X'. Торцовые поверхности соединяются вместе с помощью соединительного звена 60, которое в показанном примере содержит втулку 62, схватывающую части 28a и 28b и удерживающую их в контакте друг с другом. Предпочтительно, в заднем конце части 28a и в переднем конце части 28b выполняется кольцевой буртик, расположенный непосредственно рядом с соответствующей торцовой поверхностью, так что втулка 62 может быть обжата вокруг этих буртиков.
Когда главный тормозной цилиндр отталкивается назад к усилителю, вращающий момент, действующий на главный тормозной цилиндр, передается посредством втулки 33 поршня 32 цилиндра на переднюю часть 28a толкателя 28, так что на втулку 62 соединительного звена 60 действует срезающая нагрузка и она разрушается под действием этой нагрузки, вследствие чего части 28a и 28b толкателя 28 отделяются друг от друга. Втулка 62 выполняется, например, из тонколистового металла.
Таким образом, когда к главному тормозному цилиндру прикладывается вращающий момент, на толкатель передается нагрузка, вследствие чего его две части 28a и 28b отсоединяются друг от друга, так что главный тормозной цилиндр дополнительно наклоняется или поворачивается относительно усилителя до тех пор, пока их соответствующие оси не будут расположены практически перпендикулярно друг к другу.
В этом случае элемент переднего отсека, который соударяется с главным тормозным цилиндром, может перемещаться назад к перегородке на расстояние, соответствующее длине главного тормозного цилиндра, не воздействуя на перегородку или педаль тормоза.
Можно также использовать, как показано на фиг. 6, в качестве соединительного звена 60 простое кольцо 68, в которое посредством тугой посадки вставляются обе части 28a и 28b, находящиеся в контакте друг с другом.
Как показано на фиг. 4 и 5 одинаково возможно использовать толкатель 28, который просто упирается в поршень 32 главного тормозного цилиндра, при этом задний конец поршня имеет вогнутую форму, например коническую с полукруглым дном (основанием), чтобы обеспечить относительное центрирование толкателя 28 и поршня 32 во время нормальной работы тормозного узла. В соответствии с этим после поворота главного тормозного цилиндра на определенный угол, в зависимости от угла при вершине вогнутой части поршня 32 толкатель 28 будет выходить из этой вогнутой части, что в свою очередь будет обеспечивать дополнительный поворот главного тормозного цилиндра, как и в вышеприведенных случаях.
И наконец можно располагать, как показано на фиг. 7, главный тормозной цилиндр 200 в его нормальном рабочем положении так, что его ось Y-Y' образует заранее заданный угол с осью X-X' усилителя 100.
Чтобы обеспечить это, толкатель 28 выполняется, как и в примерах, показанных на фиг. 3 и 6, из двух частей 28a' и 28b'. Передняя часть 28a' толкателя удерживается радиально во втулке 33 поршня 32 главного тормозного цилиндра 200 с помощью цилиндрической распорной детали 70, при этом в заднем конце передней части 28a' выполнено углубление (гнездо) 72, в котором расположен шарик или ролик 74, свободно вращающийся в нем. Передний конец задней части 28b' толкателя имеет плоскую поверхность 76, которая образует некоторый угол с осью X-X' усилителя 100.
Во время нормальной работы узла усилитель - главный тормозной цилиндр реактивный диск 30 передает приводную и усиливающую силы на заднюю часть 28b' толкателя, так что шарик или ролик 74 передней части 28a' вращается без скольжения по передней поверхности 76 задней части 28b' и передает эти силы на поршень главного тормозного цилиндра, как привод клинового типа. Посредством выбора углов α и β можно добиться равенства перемещения части 28b' вдоль оси X-X' и части 28a' вдоль оси Y-Y'.
В случае столкновения автомобиля перемещение главного тормозного цилиндра назад, как результат этого столкновения, приведет к разрушению, возможно с помощью выступа 56, крепления фланца 40 к корпусу 20 усилителя 100, как это было описано выше. Асимметрично фланцы 38 и 40 главного тормозного цилиндра расположены так, что вращающий момент, прикладываемый к главному цилиндру, будет увеличивать угол α .
Влияние этого угла заключается в том, что когда главный тормозной цилиндр начинает перемещаться назад, вращающий момент, прикладываемый к нему, имеет ненулевое значение, что обозначает его поворот. Узел шарик или ролик 74 - наклонная поверхность 76 образует, как и в вышеприведенных примерах, соединительное звено 60' между двумя частями 28a' и 28b' толкателя 28, так что обе эти части отделяются друг от друга, когда вращающий момент прикладывается к главному тормозному цилиндру.
Описанные выше примеры относятся к общему случаю, когда главный тормозной цилиндр при столкновении автомобиля перемещается назад в заранее заданном направлении относительно его оси. В описанных примерах ставилась цель: преобразовать поступательное перемещение главного тормозного цилиндра назад в его вращательное движение и облегчить это вращение, чтобы разорвать механическую связь с педалью тормоза.
Однако, могут быть случаи, когда заранее известно, что при лобовом или почти лобовом столкновении автомобиля конец главного тормозного цилиндра будет перемещаться в известном направлении и не вдоль его оси Y-Y', совпадающей с осью X-X' усилителя, например, вследствие специфической компоновки двигателя перед главным тормозным цилиндром или вследствие общей конструкции автомобиля.
Для таких случаев может быть использован пример осуществления изобретения, показанный на фиг. 8, в соответствии с которым принимается, что главный тормозной цилиндр будет перемещаться назад в заданном направлении, обозначенном стрелкой A. В этом случае главный тормозной цилиндр может быть выполнен без выступа 56, поскольку последний больше не играет особой роли. Фланец 38' крепится, как и в предыдущем примере, к передней стороне корпуса 20 усилителя снаружи с помощью винта (не показан), головка которого располагается внутри корпуса 20, а хвостовик проходит через кольцевое усиление 80, расположенное внутри корпуса усилителя, через этот корпус и фланец 38'.
Другой фланец 40' аналогичен одному из обычных крепежных фланцев главных тормозных цилиндров и закрепляется с помощью винта 42', головка которого располагается внутри корпуса 20, а хвостовик проходит через последний и через кольцевое усиление 80.
Корпус 210 главного тормозного цилиндра несет радиальный выступ 82, задняя сторона которого расположена в той же плоскости, что и задние стороны крепежных фланцев 38' и 40'. Радиус радиального выступа 82 относительно оси Y-Y' равен наружному радиусу относительно оси X-X' той части кольцевого усиления 80, которая опирается на внутреннюю стенку корпуса 20, так что последний располагается между этим усилением 80 и радиальным выступом 82.
Поэтому, в случае столкновения автомобиля и последующего перемещения главного тормозного цилиндра назад в направлении стрелки A, вращающий момент, действующий на главный цилиндр, будет наклонять или поворачивать его вокруг точки B, наиболее удаленной от оси X-X' радиального выступа 882, поскольку корпус 20 имеет в этой точке повышенную за счет кольцевого усиления 80 прочность или жесткость. Вследствие этого главный тормозной цилиндр 200 будет отделяться от усилителя 100.
Одновременно с этим под действием вращающего момент, передаваемого поршнем главного тормозного цилиндра и его втулкой 33, разрывается втулка 62 или кольцо 68 соединительного звена 60 или толкатель 28 выходит из вогнутого углубления, выполненного в заднем конце поршня 32.
Поэтому связь между поршнем главного тормозного цилиндра и толкателем усилителя не препятствует повороту главного тормозного цилиндра вокруг точки B, перемещающей при этом назад ту часть кольцевого усиления 80, которая диаметрально противоположна той части, которая расположена сзади радиального выступа 82 рядом с корпусом 20 усилителя.
В соответствии с настоящим изобретением кольцевое усиление 80 снабжается в той его части, которая диаметрально противоположна его части, взаимодействующей с радиальным выступом 82, агрессивным элементом 84, который разрушает или разрывает корпус 20 в этой точке, когда главный тормозной цилиндр под действием вращающего момента, прикладываемого к нему, поворачивается относительно усилителя на определенный угол, чтобы не препятствовать повороту главного тормозного цилиндра, что достигается посредством разрывания связи между фланцем 40' и корпусом усилителя.
Необходимо отметить, что пример, показанный на фиг. 8, соответствует общему случаю, когда стрелка A и ось Y-Y' главного тормозного цилиндра расположены в другой плоскости, чем плоскость, которая проходит через ось X-X' усилителя и в которой расположены оси отверстий для крепления фланцев главного тормозного цилиндра. В частном случае, в котором эти две плоскости совпадают, радиальный выступ 82 может быть выполнен на одном из крепежных фланцев 38' и 40'.
Понято, что настоящее изобретение не ограничивается описанными примерами и в него могут быть внесены различные изменения, которые будут очевидны специалистам в данной области техники.
Так, например, в случае, когда толкатель усилителя выполняется из двух частей, образующих между собой угол, углубление (гнездо), в котором расположен шарик или ролик 74, может быть выполнено в переднем конце задней части 28b', а наклонная поверхность 76, с которой взаимодействует шарик или ролик, в заднем конце передней части 28a'.
Реферат
Изобретение относится к узлу, состоящему из пневматического усилителя тормозов, содержащего корпус, который прикреплен к перегородке автомобиля и герметично разделен с помощью подвижной стенки на переднюю камеру, постоянно соединенную с источником частичного вакуума, и заднюю камеру, избирательно соединяемую с передней камерой или с атмосферой с помощью клапана, приводимого в действие управляющим стержнем, перемещающим толкатель, и из главного тормозного цилиндра, содержащего корпус, имеющий по меньшей мере два фланца для крепления главного тормозного цилиндра к корпусу усилителя, при этом каждый фланец взаимодействует с винтом и гайкой, и по меньшей мере один поршень, перемещаемый в отверстии главного тормозного цилиндра с помощью толкателя. Узел снабжен средством так, что при вращении главного тормозного цилиндра относительно усилителя под действием вращающего момента, приложенного к главному тормозному цилиндру, когда он отталкивается назад, разрывается механическая связь между поршнем главного цилиндра и толкателем усилителя. Изобретение обеспечивает безопасность водителя при аварии. 10 з.п. ф-лы, 8 ил.
