КОМБИНИРОВАННЫЙ ИЗ ЦИЛИНДРА РАБОЧЕГО ТОРМОЗНОГО МЕХАНИЗМА И ЦИЛИНДРА ТОРМОЗНОГО МЕХАНИЗМА С ПРУЖИННЫМ ЭНЕРГОАККУМУЛЯТОРОМ ТОРМОЗНОЙ ЦИЛИНДР С ВНУТРЕННЕЙ ВЕНТИЛЯЦИЕЙ
COMBINED CYLINDER OF WORK BRAKING MECHANISM AND BRAKING MECHANISM WITH SPRING-TYPE POWER ACCUMULATOR INCORPORATING INTERNAL VENTILATION

Изобретение относится к комбинированному из цилиндра рабочего тормозного механизма и цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором тормозному цилиндру с расположенной в корпусе цилиндра рабочего тормозного механизма, выполненной с возможностью нагружения давлением мембраной, которая, с одной стороны, ограничивает выполненную с возможностью нагружения посредством давления рабочего тормозного механизма камеру рабочего тормозного механизма, а с другой стороны, камеру, принимающую возвратную пружину, с расположенным в корпусе цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, выполненным с возможностью приведения в действие посредством пружинного энергоаккумулятора поршнем тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, который, с одной стороны, ограничивает камеру тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, а с другой стороны, принимающую пружинный энергоаккумулятор пружинную камеру и имеет поршневой шток, который несет на себе воздуховыпускной клапан, который создает или блокирует проточное соединение между пружинной камерой и камерой рабочего тормозного механизма, в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.
Такой комбинированный из цилиндра рабочего тормозного механизма и цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором тормозной цилиндр известен, к примеру, из DE 4011739 А1. Согласно известному документу воздуховыпускной клапан расположен с торцевой стороны в полой трубе поршня тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, которая в зависимости от рабочего состояния может вдаваться в камеру рабочего тормозного механизма. Воздуховыпускной клапан имеет своей задачей при отпуске тормоза со стопорным устройством уменьшать избыточное давление, возникающее там за счет отведения назад поршня тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором и уменьшающегося вследствие этого объема пружинной камеры, причем посредством этого клапана в открытом положении производится переключение и создается проточное соединение между пружинной камерой и камерой рабочего тормозного механизма. При трогании на плоском участке пути из камеры рабочего тормозного механизма воздух отводится, и камера связана с вентиляцией модуля регулировки давления, так как служебное торможение после отпуска тормоза со стопорным устройством не нужно. Тогда, по меньшей мере, часть избыточного объема воздуха в пружинной камере сможет выйти, и она далее не проходит непосредственно оттуда в атмосферу, к примеру, через расположенный в стенке пружинной камеры клапан, а проходит по системе подачи и отвода воздуха камеры рабочего тормозного механизма. Поэтому, в этой связи говорят о внутренней вентиляции.
При трогании на участке пути, имеющем подъем, необходимо, однако, при изначально зажатом тормозе со стопорным устройством, перед отпуском тормоза со стопорным устройством, по меньшей мере, кратковременно дополнительно зажать рабочий тормозной механизм для предотвращения скатывания транспортного средства назад при трогании. В этом случае в камеру рабочего тормозного механизма подается воздух. При достаточно высоких требованиях к торможению со стороны водителя имеющееся в камере рабочего тормозного механизма и одновременно с одной стороны поршня давление рабочего тормозного механизма может удерживать его против действия, возникающего в пружинной камере давления на седле клапана, и вследствие этого удерживать воздуховыпускной клапан закрытым. Если из-за соответственно низких требований к служебному торможению со стороны водителя давление рабочего тормозного механизма и/или градиент давления рабочего тормозного механизма находятся ниже определенных пороговых значений, то имеющегося с одной стороны поршня давления рабочего тормозного механизма не хватает для того, чтобы удерживать воздуховыпускной клапан закрытым. Тогда сжатый воздух перетекает из камеры рабочего тормозного механизма через открытый воздуховыпускной клапан в пружинную камеру. Оттуда он через уплотнение поршня и через уплотнение корпуса удаляется в атмосферу, что является причиной служащего помехой шума. С другой стороны, выходящий через воздуховыпускной клапан объем воздуха не находится больше в распоряжении для создания усилия рабочего тормозного механизма.
В основе настоящего изобретения лежит задача разрабатывать далее комбинированный из цилиндра рабочего тормозного механизма и цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором тормозной цилиндр ранее указанного типа таким образом, чтобы были предотвращены указанные выше недостатки.
Задача решается в соответствии с изобретением посредством признаков пункта 1 формулы изобретения.
Преимущества изобретения
Воздуховыпускной клапан комбинированного из цилиндра рабочего тормозного механизма и цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором тормозного цилиндра в соответствии с изобретением имеет следующие отличительные признаки:
a) предусмотрен несущий корпус клапана поршень, который проведен с возможностью аксиального смещения в образованном на поршневом штоке цилиндре,
b) по меньшей мере, одна, опирающаяся на поршень нажимная пружина нагружает корпус клапана в направлении к первому седлу клапана на поршне и в направлении ко второму седлу клапана на цилиндре,
c) корпус клапана посредством давления в пружинной камере нагружен в направлении, отводящем от первого седла клапана и от второго седла клапана,
d) поршень посредством давления в камере рабочего тормозного механизма нагружен в направлении, прижимающем первое седло клапана к корпусу клапана и отводящем корпус клапана от второго седла клапана, причем
e) у отведенного от первого седла клапана и/или у отведенного от второго седла клапана корпуса клапана создается проточное соединение между камерой рабочего тормозного механизма и пружинной камерой.
Посредством данных мероприятий обеспечивается тот факт, что воздуховыпускной клапан остается закрытым, когда при зажатом тормозе со стопорным устройством одновременно зажимается рабочий тормозной механизм. Таким образом, сжатый воздух не может более перетекать из камеры рабочего тормозного механизма через воздуховыпускной клапан в пружинную камеру, а оттуда удаляться в атмосферу, благодаря чему предотвращается служащий помехой шум.
Зависимые пункты формулы изобретения характеризуют предпочтительные варианты выполнения и варианты усовершенствования изобретения, представленного в независимых пунктах формулы изобретения.
Подробности следуют из последующего описания примеров выполнения изобретения.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - разрез комбинированного из цилиндра рабочего тормозного механизма и цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором тормозного цилиндра в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения, с воздуховыпускным клапаном;
фиг.2 - воздуховыпускной клапан по фиг.1 в закрытом положении;
фиг.3 - воздуховыпускной клапан по фиг.1 в открытом положении во время зажима тормоза со стопорным устройством;
фиг.4 - воздуховыпускной клапан по фиг.1 в открытом положении во время отпуска тормоза со стопорным устройством.
На фиг.1 в качестве примера изображен комбинированный из цилиндра рабочего тормозного механизма и цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором тормозной цилиндр 1, именуемый в дальнейшем комбинированным тормозным цилиндром. Комбинированный тормозной цилиндр состоит из цилиндра 2 рабочего тормозного механизма и из соединенного с ним конструктивно и функционально цилиндра 4 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором. Цилиндр 2 рабочего тормозного механизма и цилиндр 4 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором отделены друг от друга посредством перегородки 6. Внутри цилиндра 4 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором с возможностью смещения расположен поршень 8 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, причем к одной стороне поршня 8 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором прилегает пружинный энергоаккумулятор 10. Пружинный аккумулятор 10 опирается своей противоположной стороной на днище цилиндра 4 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором.
Между поршнем 8 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором и перегородкой 6 выполнена камера 12 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, которая соединена с не изображенным из соображений масштаба модулем регулировки давления для подачи и отвода воздуха из камеры. При подаче воздуха поршень 8 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором под воздействием пружинного энергоаккумулятора 10 аксиально смещается в свободное положение тормоза со стопорным устройством. При таком смещении поршня 8 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором воздух, который находится внутри принимающей пружинный энергоаккумулятор 10 пружинной камеры 14, вытесняется через воздуховыпускной клапан 16. Если, напротив, с целью торможения, из камеры 12 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором воздух отводится, тогда пружинный энергоаккумулятор 10 может сдвинуть поршень 8 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором в зажатое положение.
Поршень 8 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором соединен с полым поршневым штоком 18, который проходит через перегородку 6 в камеру 20 цилиндра 2 рабочего тормозного механизма. Помещенное в перегородку 6 уплотнение 22 герметизирует в отношении наружной стенки поршневого штока 18 во время его продольного движения. В камеру 20 рабочего тормозного механизма выходит впуск 23, через который впускается и выпускается сжатый воздух для приведения в движение цилиндра 2 рабочего тормозного механизма. Сжатый воздух воздействует на помещенную внутри цилиндра 2 рабочего тормозного механизма мембрану 24, на противолежащей стороне которой предусмотрен упор в форме мембранного диска 26. Мембранный диск 26 соединен с нажимной штангой 28, которая взаимодействует с механизмом привода тормозной системы вне комбинированного тормозного цилиндра 1. При этом речь может идти, к примеру, об исполнительных элементах дискового тормоза автомобиля. Цилиндр 2 рабочего тормозного механизма является активным тормозным цилиндром, то есть рабочий тормозной механизм посредством подачи воздуха в камеру 20 рабочего тормозного механизма зажимается, а посредством отведения воздуха освобождается. Опирающаяся, с одной стороны, на мембранный диск 26, а с другой стороны, на днище цилиндра 2 рабочего тормозного механизма, не изображенная возвратная пружина предназначена для того, чтобы нажимная штанга 28 в камере 20 рабочего тормозного механизма с отведенным воздухом приводилась обратно в свободное положение.
Воздуховыпускной клапан 16 расположен в обращенном от поршня 8 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором в конце поршневого штока 18, а точнее помещен в его внутреннее пространство 32. Там расположено не требующее подробного описания страховочное устройство 34, однако, внутреннее пространство 32 поршневого штока 18 может сообщаться с пружинной камерой 14.
Воздуховыпускной клапан 16 комбинированного из цилиндра рабочего тормозного механизма и цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором тормозного цилиндра имеет в соответствии с фиг.2 следующие признаки:
a) предусмотрен несущий корпус 36 клапана поршень 38, который расположен в сформированном на поршневом штоке 18 цилиндре 40 с возможностью аксиального смещения,
b) по меньшей мере, одна, опирающаяся на поршень 38 нажимная пружина 42 нагружает корпус 36 клапана в направлении к первому седлу 44 клапана на поршне 38 и в направлении ко второму седлу 48 клапана на цилиндре 40,
c) корпус 36 клапана посредством давления в пружинной камере 14 нагружен в направлении, отводящем от первого седла 44 клапана и от второго седла 48 клапана,
d) поршень 38 посредством давления в камере 20 рабочего тормозного механизма нагружен в направлении, прижимающем первое седло 44 клапана к корпусу 36 клапана и отводящем корпус 36 клапана от второго седла 48 клапана,
e) между поршнем 38 и днищем 74 цилиндра 40 расположено третье седло 46 клапана, причем
f) существует, по меньшей мере, одно положение поршня 38, в котором первое седло 44 клапана отведено от корпуса 36 клапана, корпус 36 клапана уплотнен в направлении ко второму седлу 48 клапана, поршень 38 отведен от третьего седла 46 клапана и затем посредством давления в камере 20 рабочего тормозного механизма нагружается в направлении, отводящем первое седло 44 клапана от корпуса 36 клапана, и причем
d) у отведенного от первого седла 44 клапана и/или у отведенного от второго седла 48 клапана корпуса 36 клапана создается проточное соединение между камерой 20 рабочего тормозного механизма и пружинной камерой 14.
Как следует из фиг.2-4, поршень 38 имеет, в основном, три участка: первый, обращенный к пружинной камере 14 участок поршня с первым поршневым диском 54, на котором выполнены первая поверхность 50 поршня и вторая поверхность 52 поршня, примыкающий к нему второй участок поршня, который выполнен как поршневой шток 56 и третий, выполненный как второй поршневой диск 58 участок поршня, на котором выполнены третья поверхность 60 поршня и четвертая поверхность 62 поршня. Цилиндр 40 удерживается во внутреннем пространстве 32 поршневого штока 18 жестко без возможности вращения и перемещения в аксиальном направлении. Поршень 38 аксиально проходит в основном через второй поршневой диск 58 в цилиндре 40, причем не имеется, однако, никакой плотной направляющей, а между радиально наружной поверхностью периметра второго поршневого диска 58 и радиально внутренней поверхностью периметра цилиндра 40 образуется узкий кольцевой канал 59, через который может проходить сжатый воздух.
Между третьей поверхностью 60 поршня, радиально внутренней поверхностью периметра цилиндра 40 и другим днищем 64 цилиндра 40 выполнена первая камера 66, причем днище 64 цилиндра 40 имеет центральное проходное отверстие, через которое может проходить первый поршневой диск 54. На своей обращенной к первой камере 66 поверхности на днище 64 цилиндра 40 выполнено второе седло 48 клапана. Первое седло 44 клапана находится на обращенной к первой камере 66 второй поверхности 52 поршня 38. В первой камере 66 помещена далее нажимная пружина 42, которая опирается, с одной стороны, на корпус 36 клапана, а с другой стороны, на третью поверхность 60 поршня на втором поршневом диске 58. Нажимная пружина 42 установлена в предварительно напряженном состоянии.
Корпус 36 клапана выполнен предпочтительно как окружающее поршневой шток 56 кольцо, наружный диаметр которого меньше, чем внутренний диаметр цилиндра 40, так что между указанным кольцом и цилиндром 40 имеется небольшой кольцевой зазор. Указанное кольцо уплотняет, поэтому, только в аксиальном направлении по отношению к первому седлу 44 клапана на первом поршневом диске 54 или по отношению ко второму седлу 48 клапана на днище 64 цилиндра 40.
Посредством, по меньшей мере, одного радиального проходного отверстия 68 в цилиндре 40 первая камера 66 всегда, то есть в любом аксиальном положении поршня 38, находится в проточном соединении с кольцевой камерой 70. Эта кольцевая камера 70 окружает цилиндр 40 и также посредством, по меньшей мере, одного радиального проходного отверстия 72 в поршневом штоке 18 соединена с камерой 20 рабочего тормозного механизма. Далее, между вторым поршневым диском 58 и днищем 74 цилиндра 40 образована третья камера 76.
На фиг.2 воздуховыпускной клапан 16 показан в закрытом положении, то есть корпус 36 клапана аксиально герметично прилегает к первому седлу 44 клапана и ко второму седлу 48 клапана и, следовательно, не имеется проточного соединения между внутренним пространством 32 поршневого штока 18, который находится под давлением пружинной камеры 14, и кольцевой камерой 70, которая соединена с камерой 20 рабочего тормозного механизма. Далее поршень 38 в данном положении осуществляет герметизацию в отношении третьего седла 46 клапана, так что не существует никакого проточного соединения между третьей камерой 76 и первой камерой 66.
Исходя из этого положения, в котором не приводится в действие ни рабочий тормозной механизм, ни тормоз со стопорным устройством, тормоз со стопорным устройством при еще освобожденном рабочем тормозном механизме зажимается. За счет смещенного посредством поршневого энергоаккумулятора 10 поршня 12 тормозного механизма с пружинным энергоаккумуллтором пружинная камера 14 сразу же увеличивается в размерах, вследствие чего давление там сильно падает, к примеру, ниже атмосферного давления. На первую поверхность 50 поршня воздействует, тем самым, относительно низкое давление пружинной камеры 14, вторая поверхность 52 поршня и третья поверхность 60 поршня нагружены давлением камеры 20 рабочего тормозного механизма, которое примерно соответствует атмосферному давлению.
За счет разности давлений поршень 38 на фиг.3 сдвигается против действия сжимающейся первой нажимной пружины 42 вправо, вследствие чего первое седло 44 клапана отводится от корпуса 36 клапана и высвобождается проточное поперечное сечение, вследствие чего воздух может перетекать из камеры 20 рабочего тормозного механизма через проходное отверстие 72 в поршневом штоке 18 в кольцевую камеру 70, оттуда через радиальное проходное отверстие 68 в цилиндре 40 в первую камеру 66 и оттуда затем во внутреннее пространство 32 поршневого штока 18, который снова находится в напорном соединении с пружинной камерой 14. Таким образом, может произойти выравнивание давлений между пружинной камерой 14 и камерой 20 рабочего тормозного механизма. Напротив, корпус 36 клапана за счет воздействия нажимной пружины 42 остается герметично прижатым ко второму седлу 48 клапана на днище 64 цилиндра 40.
За счет смещения поршня 38 на фиг.3 вправо, он отводится от третьего седла 46 клапана, вследствие чего создается проточное соединение между находящимся под давлением камеры рабочего тормозного механизма кольцевым каналом 59 и третьей камерой 76, которая, вследствие этого, постепенно нагружается этим давлением, которое примерно соответствует атмосферному давлению. Следствием этого является другое, на чертеже действующее вправо, на поршень 38, сжимающее усилие, которое вследствие этого нагружается в направлении, отводящем первое седло 44 клапана от корпуса 36 клапана.
Постепенно увеличивающееся давление в пружинной камере 14 давит также и на третью поверхность 60 поршня, так что поршень 38, вследствие появляющейся там силы давления, сдвигается на фиг.3 влево, пока первое седло 44 клапана снова не установится герметично на кольце 36. Одновременно и поршень 38 снова устанавливается на седле 46 клапана на днище 74 цилиндра 40. Это движение поддерживается посредством силы упругости первой нажимной пружины 42, пока воздуховыпускной клапан 16 снова не окажется в представленном на фиг.2 закрытом положении.
При отпуске тормоза со стопорным устройством давление в пружинной камере 14 повышается вследствие уменьшения ее габаритов. Как легко представить на основании фиг.4 это повышенное давление воздействует на корпус 36 клапана, вследствие чего он передвигается влево, против воздействия уменьшившейся нажимной пружины 42. Тем самым корпус 36 клапана отводится как от первого седла 44 клапана, так и от второго седла 48 клапана. Так как корпус 36 клапана уплотняет радиально как по отношению к цилиндру 40, так и по отношению к поршневому штоку 56, а там всегда остается кольцевой зазор, то сжатый воздух может теперь перетекать от пружинной камеры 14 через внутреннее пространство 32 поршневого штока 18, первую камеру 66, проходное отверстие 68 в цилиндре 40, кольцевую камеру 70 и проходное отверстие 72 в поршневом штоке 18 в нагруженную, напротив, более низким давлением камеру 20 рабочего тормозного механизма. При последующем выравнивании давлений между пружинной камерой 14 и камерой 20 рабочего тормозного механизма корпус 36 клапана, вследствие воздействия нажимной пружины 42, перемещается вправо в закрытое положение, в котором оно снова аксиально герметично прилегает к первому седлу 44 клапана и ко второму седлу 48 клапана.
На фиг.2 показано также закрытое положение воздуховыпускного клапана 16, которое устанавливается, когда при зажатом тормозе со стопорным устройством дополнительно приводится в действие рабочий тормозной механизм. Такая ситуация возникает, к примеру, при трогании в гору. При зажатом тормозе со стопорным устройством, как уже пояснялось при описании фиг.3, давление в пружинной камере 14 падает, что приводит к тому, что поршень 38 передвигается вправо. При последующем выравнивании давлений между пружинной камерой 14 и камерой 20 рабочего тормозного механизма, то есть при повышенном давлении в пружинной камере 14 при притоке воздуха из камеры 20 рабочего тормозного механизма, это повышенное давление и нажимная пружина 42 снова создают закрытое положение. Если теперь, исходя из этого положения, дополнительно приводится в действие рабочий тормозной механизм, давление в камере 20 рабочего тормозного механизма повышается. Это повышенное давление рабочего тормозного механизма имеет место тогда и в первой камере 66, так как сжатый воздух может попадать туда через проходное отверстие 72 в поршневом штоке 18, кольцевую камеру 70 и проходное отверстие 68 в цилиндре 40. Это давление рабочего тормозного механизма воздействует также на корпус 36 клапана, вследствие чего он усиливает свое уплотняющее действие относительно первого седла 44 клапана и второму седлу 48 клапана, и поддерживает действие первой нажимной пружины 42, которая удерживает там корпус 36 клапана.