PL168019B1 - Pneumatyczne urzadzenie wspomagajace, zwlaszcza do hamulcówpojazdów mechanicznych PL PL PL - Google Patents

Abstract

1 P neum atyczne urzad zen ie w spom agajace, zwlaszcza do ham ulców pojazdów m echanicznych za- w ierajace obudow e, której p rz e strz e n w ew netrzna podzielona je s t przez ttok sk lad ajacy sie z tylnej tulejo- wej czesci i ruchom ej scianki n a dwie komory; przednia kom ore trwale polaczona ze zródlem podcisnienia i tylna kom ore wybiórczo laczona z tylna kom ora badz z atm o s- fera poprzez elem enty zaw oru poruszane przez popy- chacz osadzony w tloku nurnikow ym , znajdujacym sie naprzeciw jednej ze stro n tarczy oporowej, zamocowanej n a trzpieniu, ponadto z elem entów zaw oru, w sklad których wchodzi czlon zam ykajacy zaw oru, którego czesc robocza w spólpracuje z pierwszym gniazdem za- w oru usytuow anym n a tloku nurnikow ym i z drugim gniazdem zaw oru uksztaltow anym n a tloku oraz z po- pychacza przesuw anego do tylu przez sprezyne um iesz- c z o n a w p ie rs c ie n io w e j p r z e s tr z e n i p o m ie d z y popychaczem i tylna tulejow a czescia tloka po stronie w lotu pow ietrza do zaw oru, przy czym uksztaltow ane zwoje tej sprezyny tw orza pew na pow ierzchnie, zna- m ien n e tym , ze zaw iera co najm niej z jednej ze stron sprezyny (52) elem enty prow adzace (62) pow ietrze odpow iadajace swoim uksztaltow aniem w zrastajacem u katowi, pod jakim stru m ien pow ietrza w pierscieniowej przestrzeni (36) napiera n a pow ierzchnie zwojów PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy pneumatycznego urządzenia wspomagającego, zwłaszcza do hamulców pojazdów mechanicznych.

W znanym urządzeniu wspomagającym tłok z tylną tulejową częścią i ruchomą ścianką, oddziela przednią komorę trwale połączoną ze źródłem podciśnienia od tylnej komory, wybiórczo łączoną z przednią komorą, bądź z atmosferą poprzez elementy zaworu sterowane przez popychacz osadzony w tłoku nurnikowym naprzeciw jednej ze stron tarczy oporowej, przytwierdzonej do trzpienia, ponadto zawór, w skład którego wchodzi zaworowy człon zamykający, którego robocza część współpracuje z pierwszym gniazdem zaworu, utworzonym na tłoku

168 019 nurnikowym, i z drugim gniazdem zaworu utworzonym na tłoku, a poza tym w skład urządzenia wspomagającego wchodzi popychacz cofany do tyłu przez elementy sprężyny, umiejscowione w pierścieniowej przestrzeni pomiędzy owym popychaczem i tylną tulejową częścią tłoka od strony wlotowej zaworu, sprężyna ta składa się ze zwojów określających pewną powierzchnię.

Znane jest z opisu patentowego nr EP-A-0 004 477 urządzenie wspomagające tego typu o poprawnym działaniu jednakże nie są pozbawione kilku wad. Celem uniknięcia zbyt dużego skoku jałowego popychacza, tworzy się elementy zaworu, które przesuwają zaworowy człon zamykający w kierunku drugiego gniazda, aby przemieszczenie członu zamykającego było jak najmniejsze. Dostęp powietrza atmosferycznego do tylnej komory podczas hamowania odbywa się poprzez bardzo wąską szczelinę. Działaniu takiego urządzenia wspomagającego towarzyszy hałas zasysanego powietrza mogący stać się bardzo uciążliwy, szczególnie gdy ukształtowanie gniazda na tłoku dodatkowo potęguje turbulencje przepływającego powietrza.

Znane są urządzenia wspomagające, z opisów patentowych nr nr FR-A-2 551 009 i DE-A-3 413 739, w których tylny koniec tłoka nurnikowego został zmodyfikowany w celu skierowania przepływu strumienia powietrza do tylnej komory podczas gdy pozostałe części urządzenia nie zostały zmienione. Konsekwencją tego jest fakt, że takie urządzenia są praktycznie tak samo głośne jak urządzenia standardowe.

Celem niniejszego wynalazku jest uzyskanie takiego urządzenia wspomagającego, które pracowało by możliwie cicho, w którym wyeliminowano by przepływ powietrza wzdłuż powierzchni zwojów sprężyny, co wprowadza te zwoje w drgania, a to z kolei jest główną przyczyną hałaśliwej pracy urządzenia.

Urządzenie wspomagające zgodne z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że zawiera co najmniej z jednej ze stron sprężyny elementy prowadzące powietrze odpowiadające swoim ukształtowaniem wzrastającemu kątowi, pod jakim strumień powietrza podczas przepływu w pierścieniowej przestrzeni, napiera na wspomnianą powierzchnię zwojów, przy czym elementy prowadzące składają się z wklęsłej, znajdującej się po stronie odpływu powietrza, powierzchni prowadzącej, ukształtowanej na popychaczu za sprężyną.

Korzystne jest gdy znajdująca się po stronie odpływu powietrza powierzchnia prowadząca jest utworzona przez przedni brzeg wklęsłego wgłębienia ukształtowanego napopychaczu, i/albo gdy znajdująca się po stronie odpływu powietrza powierzchnia prowadząca jest tworzona przez tylny brzeg wypukłego naddatku znajdującego się na popychaczu.

Korzystne jest także, gdy w skład elementów prowadzących powietrze, znajdujących się po stronie odpływu powietrza, wchodzi wklęsła powierzchnia ukształtowana na tylnym końcu tłoka nurnikowego, i/albo gdy w skład elementów prowadzących powietrze po stronie dopływu powietrza wchodzi wklęsła powierzchnia, umieszczona we wspomnianej wyżej pierścieniowej przestrzeni przed sprężyną.

Ponadto korzystne jest gdy znajdująca się po stronie dopływu powietrza wklęsła powierzchnia jest utworzona na wewnętrznej ściance pierścienia włożonego do pierścieniowej przestrzeni.

Inne cechy i zalety urządzenia wspomagającego zostaną przedstawione w opisie dotyczącym jednego z wykonań niniejszego wynalazku, szeroko zaprezentowanym, z powołaniem się na załączony do opisu rysunek.

Przedmiot zgłoszenia w przykładzie wykonania uwidoczniony jest na załączonym rysunku przedstawiającym przekrój podłużny środkowej części pneumatycznego urządzenia wspomagającego do hamulców.

Rysunek pokazuje centralną część urządzenia wspomagającego do hamulców, zainstalowanego w powszechnie stosowany sposób pomiędzy pedałem hamulca i pompą główną układu hamulcowego pojazdu mechanicznego. Część urządzenia wspomagającego do hamulców od strony pompy głównej będzie nazywana przodem, natomiast część od strony pedału hamulca będzie nazywana tyłem.

W skład urządzenia wspomagającego przedstawionego na rysunku wchodzi zewnętrzna część obudowy, ukształtowana symetrycznie wokół osi X-X’. Na rysunku pokazana jest jedynie tylna środkowa część tej obudowy 10.

Przestrzeń ograniczona obudową 10, usytuowana wzdłuż osi X-X’ urządzenia wspomagającego, jest podzielona przez ruchomą ściankę 12 na dwie komory: przednią 16 i tylną 18.

168 019

Ruchoma ścianka 12 jest połączona z elastyczną, fałdującą się i prostującą się w zależności od położenia tłoka membraną (nie pokazaną na rysunku) wykonaną z elastomeru, której zewnętrzna krawędź jest połączona poprzez zatopienie z obudową zewnętrzną 10, i której wewnętrzna krawędź jest połączona poprzez zatopienie z wydrążonym tłokiem wspomagającym 20. Wydrążony tłok 20 ma od strony tylnej część o kształcie tulejowym 22 przechodzącą przez tylną ściankę obudowy 10 i uszczelnioną w otworze tej ścianki. Szczelność w tym miejscu jest osiągnięta przy pomocy pierścieniowej uszczelki zbrojonej 24, zamocowanej przy pomocy pierścienia 26 w cylindrycznej środkowej części obudowy 10, uformowanej jako wydłużenie w kierunku tylnym ścianki tej obudowy.

Ściśnięta sprężyna (nie przedstawiona na rysunku) umieszczona pomiędzy tłokiem 20 i przednią ścianką (nie przedstawioną na rysunku) obudowy zewnętrznej 10 normalnie utrzymuje tłok 20 w pozycji tylnej, będącej pozycją spoczynku; tylna komora 18 osiąga wówczas najmniejszą objętość, natomiast przednia komora 16 osiąga objętość największą.

W centralnej części ruchomej ścianki usytuowanej na czele tyłu tulejowej części 22, tłok 20 posiada wytoczony otwór 30, w którym ślizgowo umiejscowiony jest tłok nurnikowy 32 o symetrii obrotowej względem osi X-X’. Przedni koniec popychacza 34 urządzenia wspomagającego, usytuowany wzdłuż osi X-X’, jest oprawiony przegubowo kuliście w ślepym otworze wytoczonym w tłoku nurnikowym 32. Tylny koniec popychacza 34 (nie pokazany na rysunku), który wychodzi poza tuleję 22 tłoka 20, jest sterowany bezpośrednio przez pedał hamulca pojazdu (nie przedstawiony na rysunku).

Mająca kształt pierścienia przestrzeń 36, ograniczona przez popychacz 34 i tulejową część 22 tłoka 20, łączy się z atmosferą w tylnej części urządzenia wspomagającego korzystnie poprzez filtr powietrza. Od przodu, w momencie gdy uruchamiane są elementy wspomagające sterowane przez tłok nurnikowy 32, przestrzeń ta może łączyć się z tylną komorą 18 poprzez, znajdujące się w środkowej części tłoka, promieniowe przejście 38.

Ponadto urządzenie wspomagające zawiera trójdróżny zawór składający się z pierścieniowego zaworowego członu zamykającego 40, usytuowanego w części tulejowej 22 tłoka 20 i dwóch pierścieniowych gniazd, 20a i 32a, utworzonych odpowiednio: w środkowej części tłoka 20 i w tłoku nurnikowym 32.

Zaworowy człon zamykający 40 jest utworzony przez przedni, mający mniejszą średnicę, koniec elastycznej tulei wykonanej z elastomeru, natomiast tylny koniec tej tulei jest zakończony zgrubieniem zamocowanym szczelnie w tulejowej części 22 tłoka. Zgrubienie jest utrzymywane w miejscu przez metalowy talerzyk oporowy, będący jednocześnie elementem oporowym dla sprężyny 44, dążącej do przesunięcia zaworowego członu zamykającego w kierunku przodu.

Pierścieniowe gniazdo 32a zaworu jest utworzone w tylnej części tłoka nurnikowego 32. Podobnie, pierścieniowe gniazdo 20a zaworu jest utworzone w tylnym końcu części centralnej tłoka 20, wokół gniazda 32a. Takie ułożenie gniazd umożliwia, w zależności od położenia tłoka nurnikowego 32 w tłoku 20, szczelne przyleganie, pod wpływem działania sprężyny 44, zaworowego członu zamykającego do co najmniej jednego z gniazd 32a lub 20a zaworu.

Drugie przejście 46 znajduje się w części centralnej tłoka 20, w przybliżeniu równolegle do jego osi X-X’, w celu zapewnienia połączenia między przednią komorą 16 urządzenia wspomagającego a komorą pierścieniową 48 rozmieszczoną wokół zaworowego członu zamykającego 40, wewnątrz tulejowego elementu 22 tłoka 20. Podczas gdy, zgodnie z sytuacją pokazaną na rysunku, tłok nurnikowy 32 znajduje się w stanie spoczynku w swym tylnym położeniu, zaworowy człon zamykający 40 jest szczelnie wciśnięty do gniazda 32a tłoka nurnikowego 32 i lekko oddalony od gniazda 20a tłoka 20, w wyniku czego przednia komora 161 tylna komora 18 urządzenia wspomagającego łączą się ze sobą poprzez przejście 46, komorę pierścieniową 48, przejście pomiędzy elementami 40, 20a i przejście 38.

Z reguły, co najmniej jeden rygiel 50 wmontowany w środkową część tłoka 20 ogranicza osiowy skok tłoka nurnikowego 32 wewnątrz tłoka 20. Tłok nurnikowy 32 jest normalnie utrzymywany w stanie spoczynku w swym tylnym położeniu, określonym przez położenie rygla 50, przez ściskaną sprężynę 52 usytuowaną pomiędzy talerzykiem oporowym 42 i okrągłą podkładką 54, osadzoną na popychaczu 34.

168 019

W środkowej części tłoka 20 znajduje się jego pierścieniowe przednie czoło 20b, pośrodku którego znajduje się wytoczony otwór 30. Pierścieniowe przednie czoło 20b działa na płytkę 56b trzpienia 56 poprzez tarczę oporową 58, wykonaną z odkształcalnego materiału, takiego jak elastomer. Trzpień 56 i tarcza oporowa 58 są rozmieszczone wzdłuz osi X-X’ urządzenia wspomagającego, na przedłużeniu popychacza 34 i tłoka nurnikowego 32. Tylna powierzchnia 56a trzpienia 56 znajduje się na mającej kształt tarczy płytce 56b, będącej końcem trzpienia 56. Płytka 56b i również tarcza oporowa 58 osadzone są w kołpaku 60 współosiowym z osią X-X' urządzenia wspomagającego i współpracują z pierścieniowym rowkiem umiejscowionym w środkowej części tłoka 20, wokół pierścieniowego przedniego czoła 20b tej ostatniej.

Działanie znanego urządzenia wspomagającego zostanie opisane w skrócie poniżej.

Podczas instalowania urządzenia wspomagającego w pojeździe przednia komora 16 jest trwale połączona ze źródłem podciśnienia.

W pierwszej fazie, wciskanie pedału hamulca przez kierowcę pojazdu ma na celu zrównoważenie siły ściskającej sprężyny 52, pomniejszonej o siłę ściskającą sprężyny 44. W trakcie niewielkiego przemieszczenia popychacza 34 i tłoka nurnikowego 32, zaworowy człon zamykający 40, pod wpływem działania sprężyny 44, podąża za gniazdem 32a tłoka nurnikowego 32, aż do momentu, gdy wejdzie w kontakt z gniazdem 20a tłoka; przednia komora 16 i tylna 18 są wówczas oddzielone od siebie.

W drugiej fazie wciskania pedału, tłok nurnikowy 32 jest przemieszczany wystarczająco daleko w kierunku przodu po to, by zaworowy człon zamykający szczelnie spoczął w gnieździe 20a i zaczął się oddalać od gniazda 32a tłoka nurnikowego. Tylko wówczas tylna komora 18 urządzenia wspomagającego nie ma kontaktu z przednią komorą 16 i łączy się z atmosferą.

Tylna komora 18, poprzednio połączona z przednią komorą 16, i znajdująca się w związku z tym pod zmniejszonym ciśnieniem, zasysa teraz powietrze pod ciśnieniem atmosferycznym przez cienką szczelinę zaworu, znajdującą się między zaworowym członem zamykającym 40 a gniazdem tłoka nurnikowego 32a. Duże opory w przechodzeniu powietrza przez szczelinę między zaworowym członem zamykający 40 i gniazdem w tłoku nurnikowym 32a powodują powstanie uciążliwego gwizdu.

Celem wynalazku jest zbudowanie takiego urządzenia wspomagającego, w którym przepływ powietrza odbywał by się z możliwie najmniejszą turbulencją, co powodowało by cichszą pracę urządzenia.

Cel ten można osiągnąć dzięki wynalazkowi, którego jeden z przykładów realizacji jest przedstawiony na rysunku.

Wynalazek przewiduje ukierunkowanie i skanalizowanie przepływu powietrza, po to by docierało ono do rejonu zaworowego członu zamykającego 40, a w szczególności do przejścia pomiędzy zaworowym członem zamykającym 40 i gniazdem zaworu 32a tłoka nurnikowego 32, w możliwie jak najlepszych warunkach zapewniających spokojony przepływ. Takie doprowadzenie powietrza jest przewidziane powyżej zaworowego członu zamykającego 40 w kierunku osiowym, to znaczy od tyłu płaszczyzny zaworowego członu zamykającego 40, w sąsiedztwie sprężyny 52. Uzyskuje się to dzięki utworzeniu napopychaczu 34 powierzchni odchylającej 62, na przykład powierzchni stożkowej lub powierzchni posiadającej pewien promień krzywizny, tak jak to pokazano na rysunku. Powierzchnia odchylająca 62 rozciąga się od pierścieniowej przestrzeni 36 między popychaczem 34 i tulejową częścią 22 tłoka 20, aż do miejsca położenia zaworowego członu zamykającego 40.

Powierzchnia odchylająca 62 może być tworzona przez umiejscowione po stronie odpływu powietrza, boczne szerokie wklęsłe wgłębienie 64 uformowane na popychaczu 34, tak jak to pokazano na górnej połowie rysunku. Powierzchnia ta może być również tworzona przez przeciwny strudze, wypukły naddatek 66 popychacza 34, tak jak to przedstawiono na dolnej połowie rysunku. Naddatek 66 może być integralną częścią popychacza 34, lub być rodzajem pierścienia obciśniętego na popychaczu 34.

Podczas drugiej fazy działania, opisane powyżej, warstwy powietrza pochodzące z pierścieniowej przestrzeni 36 i przesuwające się osiowo w kierunku przodu napotkają powierzchnię odchylającą 62, i następnie zostaną odchylone w kierunku przejścia 32a, 40 przechodząc przez powierzchnię, uformowaną przez zwoje sprężyny 52, w sposób o wiele łatwiejszy, niż gdyby

168 019 cyrkulacja mogła się odbywać jedynie stycznie do tej powierzchni. Przepływ powietrza nie doznaje teraz nagłych zmian kierunku i w związku z tym nie jest przyczyną powstawania huku lub gwizdu podczas fazy zasysania do komory tylnej.

W celu udoskonalenia sterowania przepływu powietrza można dokonać wielu poprawek. Można na przykład umieścić, na wejściu do ślepego wytoczonego otworu 35 wychodzącego na tylną stronę tłoka nurnikowego 32, wklęsłą powierzchnię, taką jak powierzchnia wklęsła 68, mającą kształt ściętego stożka lub posiadająca pewien promień krzywizny. Powierzchnia wklęsła 68 odgrywa identyczną rolę jak powierzchnia odchylająca 62, przedłużając działanie powierzchni 62 popychacza 34. W efekcie strumień powietrza odchylony przez powierzchnię 62 popychacza 34 dostaje się na powierzchnię 68 tłoka nurnikowego 32 i jest następnie kierowany do przejścia 32a, 40 zaworu. Turbulencje powstające podczas przepływu powietrza są więc znacznie zredukowane, co powoduje w konsekwencji zmniejszenie głośności pracy urządzenia.

Również w tylnej tulejowej części 22 tłoka 10, a dokładnie w pierścieniowej powierzchni 36, można umieścić wklęsłą powierzchnię nrflekcyjue 70, w celu poprzedzenia działania powierzchni 62 popychacza 34. Powierzchnia tego typu ma za zadanie przejąć strumień powietrza i wymusić jego skierowanie na powierzchnię 62 popychacza 34. Powierzchnia 70 może być utworzona na wewnętrznej ściance pierścienia 72 wstawionego do pierścieniowej przestrzeni 36.

Wynalazek dotyczy pneumatycznego urządzenia wspomagającego, w którym wykonane w szczególny sposób rozmieszczenie powierzchni odchylających zapewnia cichą pracę urządzenia. Oczywiście, wynalazek nie ogranicza się jedynie do szczegółowego rozwiązania przedstawionego na opisanym przykładzie, lecz znajduje zastosowanie w wielu wariantach, których przydatność jest łatwa do dostrzeżenia dla specjalisty. Na przykład, wynalazek można zastosować w urządzeniach wspomagających pracujących w układach szeregowych lub posiadających dodatkową komorę.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Pneumatyczne urządzenie wspomagające, zwłaszcza do hamulców pojazdów mechanicznych zawierające obudowę, której przestrzeń wewnętrzna podzielonajest przez tłok składający się z tylnej tulejowej części i ruchomej ścianki na dwie komory; przednią komorę trwale połączoną ze źródłem podciśnienia i tylną komorę wybiórczo łączoną z tylną komorą bądź z atmosferą poprzez elementy zaworu poruszane przez popychacz osadzony w tłoku nurnikowym, znajdującym się naprzeciw jednej ze stron tarczy oporowej, zamocowanej na trzpieniu, ponadto z elementów zaworu, w skład których wchodzi człon zamykający zaworu, którego część robocza współpracuje z pierwszym gniazdem zaworu usytuowanym na tłoku nurnikowym i z drugim gniazdem zaworu ukształtowanym na tłoku oraz z popychacza przesuwanego do tyłu przez sprężynę umieszczoną w pierścieniowej przestrzeni pomiędzy popychaczem i tylną tulejową częścią tłoka po stronie wlotu powietrza do zaworu, przy czym ukształtowane zwoje tej sprężyny tworzą pewną powierzchnię, znamienne tym, że zawiera co najmniej z jednej ze stron sprężyny (52) elementy prowadzące (62) powietrze odpowiadające swoim ukształtowaniem wzrastającemu kątowi, pod jakim strumień powietrza w pierścieniowej przestrzeni (36) napiera na powierzchnię zwojów.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elementy prowadzące składają się z wklęsłej, znajdującej się po stronie odpływu powietrza, powierzchni prowadzącej (62) ukształtowanej na popychaczu (34) za sprężyną (52).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że znajdująca się po stronie odpływu powietrza powierzchnia prowadząca (62) jest utworzona przez przedni brzeg wklęsłego wgłębienia (64) ukształtowanego na popychaczu (34).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że znajdująca się po stronie odpływu powietrza powierzchnia prowadząca (62) jest tworzona przez tylny brzeg wypukłego naddatku (66), znajdującego się na popychaczu (34).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, albo 2, albo 3, albo 4, znamienne tym, że w skład elementów prowadzących (62) powietrze znajdujących się po stronie odpływu powietrza wchodzi wklęsła powierzchnia (68) ukształtowana na tylnym końcu tłoka nurnikowego (32).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, albo 2, albo 3, albo 4, znamienne tym, że w skład elementów prowadzących (62) powietrze po stronie dopływu powietrza wchodzi wklęsła powierzchnia (70) umieszczona we wspomnianej wyżej pierścieniowej przestrzeni (36) przed sprężyną (52).
7. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, ze znajdująca się po stronie dopływu powietrza wklęsła powierzchnia (70) jest utworzona na wewnętrznej ściance (70) pierścienia (72) włożonego do pierścieniowej przestrzeni (36)