КЛАПАННЫЙ УЗЕЛ ВАКУУМНОГО УСИЛИТЕЛЯ
VACUUM AMPLIFIER VALVE ASSEMBLY

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в автомобилях с гидравлическим приводом тормозов и сцепления.
Для уменьшения усилия, прикладываемого к педали, между ней и главным цилиндром установлен вакуумный усилитель. Качество работы гидравлического привода определяется соотношением быстродействия водителя и исполнительного гидропривода. Наличие в приводе вакуумных усилителей улучшает его эргономичные свойства, но вместе с этим снижает быстродействие гидропривода. Во многом этот показатель определяется конструкцией и работой клапанов, которые управляют соединением рабочих полостей вакуумного усилителя с источником разрежения и окружающей атмосферой. Быстродействие вакуумного усилителя зависит от размеров седла атмосферного клапана. Чем оно больше, тем лучше пропускная способность клапанного узла и, как следствие, быстродействие вакуумного усилителя.
Известный вакуумный усилитель [1] в ступице силового поршня имеет клапанный узел, который состоит из вакуумного и атмосферного клапанов с соответствующими каналами. Оба клапана имеют общий затвор, нагруженный пружиной, и соответственно атмосферное и вакуумное седла. Затвор клапанов уплотнен относительно ступицы силового поршня с возможностью движения. Атмосферное седло имеет больший размер, чем вакуумное, и выполнено в ступице силового поршня. Вакуумное седло выполнено на управляющем поршне, который герметически размещен в центральном отверстии ступицы силового поршня с возможностью относительного движения. Вакуумный канал выполнен в виде центрального осевого отверстия в затворе, а атмосферный - в виде осевых отверстий в ступице сверху внешней кромки атмосферного седла. Рассмотренный вариант клапанного узла имеет сложную сборную конструкцию, это как следствие усложняет его изготовление, поскольку состоит из большого числа деталей. Кроме этого, атмосферный канал, выполненный в виде осевых отверстий в ступице снаружи внешней кромки атмосферного седла, уменьшает размер атмосферного седла, что снижает пропускную способность клапана и соответственно уменьшает быстродействие вакуумного усилителя.
Известный вакуумный усилитель [2] в ступице силового поршня имеет клапанный узел, который состоит из вакуумного и атмосферного клапанов с соответствующими каналами. Оба клапана имеют общий затвор, нагруженный пружиной, и соответственно атмосферное и вакуумное седла. Затвор уплотнен относительно ступицы силового поршня с возможностью движения. Вакуумное седло имеет больший размер, чем атмосферное, и выполнено в ступице силового поршня. Атмосферное седло выполнено на управляющем поршне, который размещен в центральном отверстии ступицы силового поршня с возможностью относительного движения. Вакуумный канал выполнен в ступице силового поршня снаружи внешней кромки вакуумного седла. Атмосферный канал выполнен в виде центрального осевого отверстия в затворе. Рассмотренный вариант имеет простую конструкцию, но небольшие размеры атмосферного седла, что расположено внутри вакуумного седла, снижает пропускную способность атмосферного клапана и соответственно снижает быстродействие вакуумного усилителя.
По технической сути и количеству общих признаков эта конструкция наиболее близка к заявляемой авторами конструкции и выбрана как прототип.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования конструкции клапанного узла вакуумного усилителя за счет повышения пропускной способности атмосферного клапана и обеспечения повышения быстродействия вакуумного усилителя.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном клапанном узле вакуумного усилителя, расположенном в ступице силового поршня и содержащем два клапана, состоящих из атмосферного и вакуумного седел и общего затвора, в соответствии с изобретением седло атмосферного клапана выполнено большего размера, чем седло вакуумного, а атмосферный канал образован вокруг внешней кромки затвора.
Общий вид клапанного узла представлен на чертеже.
Клапанный узел размещен в ступице 1 силового поршня вакуумного усилителя, рабочие полости которого соединяются вакуумными 2 и вакуумно-воздушными 3 каналами. В центральном осевом отверстии ступицы 1 силового поршня размещен с возможностью перемещения управляющий поршень 4. Один торец управляющего поршня 4 выполнен с возможностью взаимодействия с эластичным диском 5 вакуумного усилителя, а противоположный - с толкателем 6 педали тормоза. В отверстии ступицы 1 силового поршня выполнено седло вакуумного клапана 7. Седло атмосферного клапана 8 выполнено внутри обечайки 9, размещенной в отверстии ступицы 1 поршня, и через опору 10 механически связано с управляющим поршнем 4. Обечайка 9 уплотнена относительно отверстия ступицы 1 силового поршня, а в опоре 10 выполнены отверстия 11. Внутри обечайки 9 установлен затвор клапанов 12 с пружиной 13. Затвор клапанов 12 уплотнен относительно управляющего поршня 4 с возможностью перемещения. Снаружи ступицы 1 силового поршня установлен упор 14, фиксаторы которого 15 через радиальные отверстия 16 входят в канавку обечайки 9 и образуют с ней механическую связь. Управляющий поршень 4, обечайка 9 с седлом атмосферного клапана 8, опорой 10, затвором клапанов 12 и упором 14 образуют узел с возможностью осевого перемещения относительно ступицы 1 силового поршня, нагруженный пружиной 17.
В начальном положении седло вакуумного клапана 7 открыто, а седло атмосферного клапана 8 закрыто затвором клапанов 12. Рабочие полости вакуумного усилителя соединяются между собой через каналы 2 и 3 и соединены с источником разрежения.
Клапанный узел работает таким образом: при приложении усилия к толкателю 6 педали тормоза управляющий поршень 4, обечайка 9 с седлом атмосферного клапана 8, опорой 10 и упором 14 перемещаются вместе с затвором клапанов 12 относительно седла вакуумного клапана 7 до его закрытия. Дальнейшее движение управляющего поршня 4, обечайки 9 с седлом атмосферного клапана 8 происходит без затвора клапанов 12, при этом открывается атмосферный клапан. Атмосферный воздух через отверстия 11 в опоре 10, открытое седло атмосферного клапана 8 и каналы 3 поступает в атмосферную полость вакуумного усилителя. Ступица 1 силового поршня перемещается под действием перепада давления. При остановке толкателя 6 педали, управляющего поршня 4 с седлом атмосферного клапана 8 ступица 1 силового поршня с закрытым седлом вакуумного клапана 7 и затвором клапанов 12 продолжают движения до закрытия седла атмосферного клапана 8. При этом ступица 1 силового поршня останавливается.
При уменьшении усилия, прилагаемого к толкателю 6 педали тормоза, управляющий поршень 4 под действием нагрузки со стороны эластичного диска 5 и пружины 17 перемещается вправо. В результате обечайка 9 с седлом атмосферного клапана 8 и затвором клапанов 12 также перемещаются вправо от седла вакуумного клапана 7. Атмосферная полость через каналы 2, 3 и открытый вакуумный клапан 7 соединяется с вакуумной полостью и источником разрежения.
Таким образом, новизна устройства характеризуется новой конструкцией его элементов и их функциональными связями - седлами вакуумного и атмосферного клапанов и соответствующими каналами, затвором клапанов и управляющим поршнем.
Техническим результатом является увеличение проходного сечения клапанов.
Новые технические средства реализации этих связей:
- седло атмосферного клапана выполнено с зазором по внешней кромке седла вакуумного клапана и расположено на обечайке, имеющей механическую связь с управляющим элементом вакуумного усилителя;
- затвор клапанов имеет подвижную герметичную связь с управляющим элементом вакуумного усилителя;
- атмосферный канал сформирован вокруг внешней кромки затвора.
Техническим результатом такого конструктивного решения является повышение пропускной способности клапанного узла вакуумного усилителя и, как следствие, улучшение его быстродействия.
В этом проявляется причинно-следственная связь технического результата и средств его достижения.
Заявляемое решение из уровня техники неизвестно, поэтому оно отвечает критерию новизны.
Оно также имеет изобретательский уровень, поскольку предложенное конструктивное решение клапанного узла вакуумного усилителя с достигнутым техническим результатом не является очевидным для специалиста в данной области.
Изобретение является технически завершенным и предложено для промышленного использования.
Исходя из вышеизложенного ему может быть предоставлена правовая защита.
Источники информации
1. Патент России RU 429877, В60Т 13/08. Поршень диафрагмы вакуумного усилителя тормозов (45) 27.12.2004, Бюл. №36.
2. Гуревич Л.В., Меламуд Р.А. Тормозное управление автомобиля. - Г., Транспорт, 1978, с.105.