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

Изобретение касается комбинированного цилиндра рабочего тормозного механизма и тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором 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, создающий или блокирующий проточное соединение между пружинной камерой и камерой рабочего тормозного механизма, в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.
Такой комбинированный цилиндр рабочего тормозного механизма и тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором известен, к примеру, из DE 4011739 A1. Воздуховыпускной клапан согласно указанной публикации 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 тем, что посредством этого клапана в открытом положении производится переключение и создается проточное соединение между пружинной камерой и камерой рабочего тормозного механизма. При трогании с места на плоском участке пути из камеры рабочего тормозного механизма воздух отводится, и камера связана с вентиляцией модуля регулировки давления, так как рабочее торможение после отпуска тормоза со стопорным устройством не нужно. Тогда, по меньшей мере, часть избыточного объема воздуха в пружинной камере сможет вытечь и далее не попадать 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 с места 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. Правда, 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 больше не используется для создания усилия рабочего тормозного механизма.
В основе предложенного на рассмотрение изобретения лежит задача создания комбинированного цилиндра рабочего тормозного механизма и тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором ранее указанного типа, благодаря которому устраняются указанные недостатки.
Задача решается в соответствии с изобретением посредством признаков пункта 1 формулы 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:
а) предусмотрен несущий корпус клапана поршень, который установлен в цилиндре с возможностью аксиального смещения, причем, по меньшей мере, первая опирающаяся на поршень нажимная пружина нагружает корпус клапана по направлению к первому седлу клапана на поршне,
b) поршень посредством, по меньшей мере, второй, опирающейся на поршневой шток нажимной пружины нагружен таким образом, что корпус клапана прижат в направлении ко второму седлу клапана на поршневом штоке и отжат от первого седла клапана,
c) первая поверхность поршня нагружена посредством давления в пружинной камере в направлении, отводящем корпус клапана от второго седла клапана, а вторая поверхность поршня нагружена посредством давления в камере рабочего тормозного механизма в направлении, отжимающем корпус клапана ко второму седлу клапана, и отводящем от первого седла клапана, причем
f) 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.
Посредством приведенных в зависимых пунктах формулы изобретения мероприятий возможны предпочтительные варианты осуществления и варианты усовершенствования изобретения, представленного в независимых пунктах формулы изобретения.
Подробности явствуют из последующего описания примеров осуществления изобретения.
Далее пример осуществления изобретения представлен на чертежах и в последующем описании разъясняется более подробно. На чертежах показано:
фиг.1 - изображение в разрезе комбинированного из цилиндра рабочего тормозного механизма и цилиндра тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором тормозного цилиндра в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, с воздуховыпускным клапаном;
фиг.2 - воздуховыпускной клапан с фиг.1 в закрытом положении;
фиг.3 - воздуховыпускной клапан с фиг.1 в открытом положении во время зажима тормоза со стопорным устройством;
фиг.4 - воздуховыпускной клапан с фиг.1 в открытом положении во время отпуска тормоза со стопорным устройством.
На фиг.1 для разъяснения изобретения в качестве примера изображен комбинированный цилиндр 1 рабочего тормозного механизма и тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором, именуемый в дальнейшем «комбинированный цилиндр». Комбинированный 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 перемещения 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 связана с не изображенным из соображений масштаба модулем регулировки давления для подачи и отвода воздух из камеры. При подаче воздуха поршень 8 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором под воздействием пружинного энергоаккумулятора 10 аксиально смещается в свободное (нерабочее) положение тормоза со стопорным устройством. При таком смещении поршня 8 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором воздух, находящийся 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, проходящим через перегородку 6 в камеру 20 цилиндра 2 рабочего тормозного механизма. Установленное в перегородке 6 уплотнение 22 герметизирует наружную стенку поршневого штока 18 при его продольном движении. 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 оказывает воздействие на установленную внутри цилиндра 2 рабочего тормозного механизма мембрану 24, на противолежащей стороне которой предусмотрен упор, выполненный в виде мембранного диска 26. Мембранный диск 26 соединен с нажимной штангой 28, взаимодействующей 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. Благодаря не изображенной возвратной пружине, опирающейся, с одной стороны, на мембранный диск 26, а с другой стороны, на днище цилиндра 2 рабочего тормозного механизма, нажимная штанга 28 в камере 20 рабочего тормозного механизма с отведенным воздухом приводится обратно в свободное положение.
Воздуховыпускной клапан 16 расположен в обращенном от поршня 8 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором конце поршневого штока 18, а точнее установлен в его внутреннем пространстве 32. Там, правда, расположено не интересующее нас далее страховочное устройство 34, однако внутреннее пространство 32 поршневого штока 18 может сообщаться с пружинной камерой 14.
Воздуховыпускной клапан 16 комбинированного цилиндра рабочего тормозного механизма и тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором имеет в соответствии с фиг.2 следующие признаки:
a) предусмотрен несущий корпус 36 клапана поршень 38, установленный в цилиндре 40 с возможностью аксиального смещения, причем, по меньшей мере, первая опирающаяся на поршень 38 нажимная пружина 42 нагружает корпус 36 клапана по направлению к первому седлу 44 клапана на поршне 38,
b) поршень 38 посредством, по меньшей мере, второй опирающейся на поршневой шток 18 нажимной пружины 46 нагружается таким образом, что корпус 36 клапана оказывается прижатым в направлении к второму седлу 48 клапана на поршневом штоке 18 и отжатым от первого седла 44 клапана на поршне 38,
c) первая поверхность 50 поршня 38 посредством давления в пружинной камере 14 нагружена в направлении, отводящем корпус 36 клапана от второго седла 48 клапана, а вторая поверхность 52 поршня посредством давления в камере 20 рабочего тормозного механизма нагружена в направлении, прижимающем корпус 36 клапана к второму седлу 48 клапана и отводящем от первого седла 44 клапана, 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. Третья поверхность 60 поршня и четвертая поверхность 62 поршня имеют, к примеру, одинаковый размер. Цилиндр 40 удерживается во внутреннем пространстве 32 поршневого штока 18 жестко без возможности вращения и перемещения в аксиальном направлении.
Между третьей поверхностью 60 поршня, радиально внутренней поверхностью периметра цилиндра 40 и 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 образовано второе седло 48 клапана, как показано на фиг.4. Первое седло 44 клапана находится на обращенной к первой камере 66 второй поверхности 52 поршня 38 (фиг.3). В первой камере 66 помещена далее первая 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.
Корпус клапана 36 выполнен предпочтительно в виде окружающего поршневой шток 56 кольца, наружный диаметр которого меньше, чем внутренний диаметр цилиндра 40, так что между кольцом 36 и цилиндром 40 имеется небольшой кольцевой зазор. Кольцевой клапан 36 уплотняет поэтому только в аксиальном направлении по отношению к первому седлу 44 клапана на первом поршневом диске 54 или по отношению к второму седлу 48 клапана на днище 64 цилиндра 40.
Посредством 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 радиального проходного отверстия 72 в поршневом штоке 18 соединена с камерой 20 рабочего тормозного механизма. Далее, между вторым поршневым диском 58 и другим днищем 74 цилиндра 40 образована третья камера 76, в которой помещена вторая нажимная пружина 46, опирающаяся с одной стороны на второй поршневой диск 58, а с другой стороны на другое днище 74 цилиндра 40. Первая нажимная пружина 42 и вторая нажимная пружина 46 установлены предварительно напряженными.
Второй поршневой диск 58 имеет поршневое отверстие 78 с аксиальным участком и радиальным участком. Поршневое отверстие 78 может создавать проточное соединение между третьей камерой 76 и кольцевой камерой 70 при условии, что его радиальный участок соосен с последующим радиальным проходным отверстием 80 в цилиндре 40, причем это состояние представлено лишь в одном положении поршня 38 (фиг.4).
На фиг.2 воздуховыпускной клапан 16 показан в закрытом положении, то есть кольцо 36 аксиально герметично прилегает к первому седлу 44 клапана и к второму седлу 48 клапана и, следовательно, отсутствует проточное соединение между внутренним пространством 32 поршневого штока 18, находящимся под давлением пружинной камеры 14, и кольцевой камерой 70, соединенной с камерой 20 рабочего тормозного механизма.
Исходя из 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 смещенной посредством поршневого энергоаккумулятора 10 камеры 12 тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором пружинная камера 14 сразу же увеличивается в размерах, вследствие чего давление там сильно падает. На первую поверхность 50 поршня воздействует, тем самым, относительно низкое давление пружинной камеры 14, вторая поверхность 52 поршня нагружена давлением камеры 20 рабочего тормозного механизма, которое соответствует большему, в противоположность этому, атмосферному давлению.
За счет разности давлений поршень 38 на фиг.3 сдвигается против действия сжимающейся первой нажимной пружины 42 вправо, вследствие чего кольцо 36 отводится от первого седла 44 клапана и между кольцом 36 и поршневым штоком 56 высвобождается проточное поперечное сечение, через которое устанавливается поток, посредством которого 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, кольцо 36 за счет воздействия первой нажимной пружины 42 остается герметично прижатым к второму седлу 48 клапана на днище 64 цилиндра 40.
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 согласно фиг.3 влево, пока первое седло 44 клапана на второй поверхности 52 поршня снова не установится герметично на кольце 36. 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 следует из фиг.4 это повышенное давление воздействует на первую поверхность 50 поршня, вследствие чего поршень 38 передвигается влево против воздействия уменьшившейся второй нажимной пружины 46 и одновременно зажатое с поршнем 38 посредством первой нажимной пружины 42 и вследствие этого одновременно перемещаемое кольцо 36 отводится от второго седла 48 клапана на днище 64 цилиндра 40. Так как кольцо 36 не уплотняет радиально по отношению к цилиндру 40, а там всегда остается кольцевой зазор, то сжатый воздух может теперь перетекать от пружинной камеры 14 через внутренне 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.
Одновременно поршень 38 попадает в положение, в котором радиальный участок поршневого отверстия 78 соосен другому проходному отверстию 80 в цилиндре 40 и поэтому третья камера 76 также нагружается преобладающим в камере 20 рабочего тормозного механизма давлением, которое повышается вследствие притока сжатого воздуха из пружинной камеры 14. На втором поршневом диске 58 имеет место поэтому одинаковое давление рабочего тормозного механизма на третьей поверхности 60 поршня и четвертой поверхности 62 поршня, так что соответствующие силы давления нейтрализуются.
При последующем выравнивании давлений между пружинной камерой 14 и камерой 20 рабочего тормозного механизма поршень 38 вследствие воздействия укороченной второй нажимной пружины 46 перемещается вправо в закрытое положение, в котором кольцо 36 снова аксиально герметично прилегает к второму седлу 48 клапана.
Фиг.2 представляет также закрытое положение воздуховыпускного клапана 16, которое устанавливается, когда при зажатом тормозе со стопорным устройством дополнительно приводится в действие рабочий тормозной механизм. Такая ситуация наблюдается, к примеру, при трогании с места в гору.
При зажатом тормозе со стопорным устройством, как это представлено согласно фиг.3, давление в пружинной камере 14 падает, что приводит к перемещению поршня 38 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, первая нажимная пружина 42 снова создает 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 наблюдается 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 кольцо 36, вследствие чего оно усиливает свое уплотняющее действие по отношению к первому седлу 44 клапана и второму седлу 48 клапана, и поддерживает действие первой нажимной пружины 42, которая удерживает там кольцо 36.
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 - комбинированный цилиндр рабочего тормозного механизма и тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором
2 - цилиндр рабочего тормозного механизма
4 - цилиндр тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором
6 - перегородка
8 - поршень тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором
10 - пружинный энергоаккумулятор
12 - камера тормозного механизма с пружинным энергоаккумулятором
14 - пружинная камера
16 - воздуховыпускной клапан
18 - поршневой шток
20 - камера рабочего тормозного механизма
22 - уплотнение
23 - впуск
24 - мембрана
26 - мембранный диск
28 - нажимная штанга
32 - внутренне пространство
34 - страховочное устройство
36 - корпус клапана
38 - поршень
40 - цилиндр
42 - первая нажимная пружина
44 - первое седло клапана
46 - вторая нажимная пружина
48 - второе седло клапана
50 - первая поверхность поршня
52 - вторая поверхность поршня
54 - первый поршневой диск
56 - поршневой шток
58 - второй поршневой диск
60 - третья поверхность поршня
62 - четвертая поверхность поршня
64 - днище
66 - первая камера
68 - проходное отверстие
70 - кольцевая камера
72 - проходное отверстие
74 - днище
76 - третья камера
78 - поршневое отверстие
80 - проходное отверстие