PL184053B1 - Urządzenie hamujące ze wspomaganiem, ze zmiennym stosunkiem wspomagania i ze zredukowaną histerezą - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie hamujace ze wspomaganiem ze zmiennym stosunkiem wspomagania i ze zredukowana histereza do pojazdów mechanicznych, które zawiera z jednej strony pompe glówna wypelniona plynem hamul- cowym i wyposazona w glówny tlok hydrauliczny przej- mujacy sile uaktywniajaca, skladajaca sie z sily przykla- danej i z sily wspomagania, obu dzialajacych w kierunku osiowym, a z drugiej strony zawiera pneumatyczne urza- dzenie wspomagajace, które moze byc uruchamiane przez wywieranie sily przykladanej na trzpien uruchamiajacy przymocowany do nurnika sterujacego otwieraniem trój droznego zaworu, po to by wywierac sile uaktywniajaca na glówny tlok hydrauliczny, przy czym urzadzenie wspoma- gajace zawiera sztywna obudowe, rozdzielona w sposób szczelny na przynajmniej dwie komory za pomoca przy- najmniej jednej ruchomej przegrody, która moze byc uruchamiana pod wplywem róznicy cisnien, wystepujacej pomiedzy tymi dwiema komorami, spowodowanej otwar- ciem trój droznego zaworu i ruchem wzdluznym tloka pneumatycznego przemieszczajacego sie wzgledem obu- dowy, przy czym ruchoma przegroda podpiera trójdrozny zawór . . . znamienne tym, ze trzeci tlok (82) jest stopniowany i przesuwa sie w sposób szczel- ny w stopniowanym otworze (84, 85) cylindra ruchomego (32), srednica czesci przedniej (84) stopniowanego otworu jest mniejsza niz srednica czesci tylnej (84) tego otworu. FIG. 2 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie hamujące ze wspomaganiem, ze zmiennym stosunkiem wspomagania i ze zredukowaną histerezą. Wynalazek dotyczy hamulców ze wspomaganiem, stosowanych w pojazdach, zawierających pompę główną sterującą ciśnieniem hydraulicznym w obwodzie połączonym z hamulcami pojazdu, przy czym ta pompa główna jest przystosowana do uruchamiania jej przez pneumatyczne urządzenie wspomagające kiedy kierowca pojazdu naciska na pedał hamulcowy.

W konwencjonalnym rozwiązaniu pompa główna jest wypełniona płynem hamulcowym i wyposażona w główny tłok hydrauliczny, którego przeznaczeniem jest przejmować siłę uaktywniającą, składającą się z siły przykładanej i z siły wspomagania, obu działających w kierunku osiowym.

Ponadto, pneumatyczne urządzenie wspomagające może być uruchamiane przez wywieranie siły przykładanej na trzpień sterujący otwieraniem zaworu, po to żeby wywierać siłę uaktywniającą na główny tłok hydrauliczny pompy głównej; urządzenie wspomagające zawiera sztywną obudowę, rozdzieloną w sposób szczelny na dwie komory za pomocą ruchomej przegrody, na której jest wsparty zawór, która może być uruchamiana pod wpływem różnicy ciśnień występującej pomiędzy tymi dwiema komorami, powodując otwarcie zaworu i ruch wzdłużny tłoka pneumatycznego mającego możność przemieszczania się względem obudowy; siła przykładana jest przenoszona za pośrednictwem nurnika, który jest także pod działaniem ciśnienia hydraulicznego panującego w cylindrze głównym.

W tych urządzeniach, główny tłok hydrauliczny cylindra pompy głównej zawiera w sobie wydrążenie w postaci cylindra ruchomego, łączącego się komunikacyjnie z cylindrem pompy głównej i odbierającego przynajmniej część siły wspomagającej, wewnątrz którego przesuwa się w sposób szczelny i w kierunku osiowym, tłok reakcyjny zdolny do przejmowania przynajmniej siły przykładanej, oraz zawiera układ sprężysty wywierający siłę sprężystą, działającą pomiędzy tłokiem reakcyjnym i cylindrem ruchomym, i napierającą na tłok reakcyjny w kierunku cylindra pompy głównej; w cylindrze ruchomym jest wykonany co najmniej jeden otwór w celu zapewnienia połączenia komunikacyjnego pomiędzy wnętrzem cylindra ruchomego i wnętrzem cylindra pompy głównej.

Takie urządzenie zostało opisane, na przykład, w dokumencie WO 98/03385.

Urządzenia te, z hydrauliczną reakcją, mają jako swoją główną zaletę fakt, że wzmacniają akcję hamowania i powiększają wielkość wywieranej siły przyłożonej, ale ich krzywa charakterystyki działania, mianowicie krzywa ciśnienia w cylindrze pompy głównej jako funkcja natężenia siły przykładanej przez urządzenie wspomagające, jest niezmienna. Dlatego te urządzenia nie wykazują wydłużonego czasu reagowania w przypadku hamowania w warunkach niebezpieczeństwa.

184 053

Celem wynalazku jest urządzenie hamujące ze wspomaganiem, z reakcją hydrauliczną, które ma udoskonaloną charakterystykę działania w przypadku hamowania w warunkach niebezpieczeństwa i które nie ma histerezy, bez potrzeby stosowania czujników lub skomplikowanego obwodu elektronicznego, przez co jest tańsze, a przy tym działa niezawodnie w każdych warunkach.

Niniejszy wynalazek przedstawia urządzenie hamujące ze wspomaganiem ze zmiennym stosunkiem wspomagania i ze zredukowaną histerezą do pojazdów mechanicznych, które zawiera z jednej strony pompę główną wypełnioną płynem hamulcowym i wyposażoną w główny tłok hydrauliczny, przejmuj ącego siłę uaktywniającą, składaaącą się z siły przykładanej i z siły wspomagania, obu działających w kierunku osiowym, a z drugiej strony zawiera pneumatyczne urządzenie wspomagające, które może być uruchamiane przez wywieranie siły przykładanej na trzpień uruchamiający przymocowany do nurnika steruj ącego otwieraniem trój drożnego zaworu, po to by wywierać siłę uaktywniającą na główny tłok hydrauliczny; przy czym urządzenie wspomagające zawiera sztywną obudowę, rozdzieloną w sposób szczelny na przynajmniej dwie komory za pomocą przynajmniej jednej ruchomej przegrody, która może być uruchamiana pod wpływem różnicy ciśnień, występującej pomiędzy tymi dwiema komorami, spowodowanej otwarciem trójdroż.nego zaworu i ruchem wzdłużnym tłoka pneumatycznego przemieszczającego się względem obudowy, przy czym ruchoma przegroda podpiera trójdrożny zawór i przyczynia się do przynajmniej przenoszenia siły wspomagającej; zaś główny tłok hydrauliczny cylindra pompy głównej zawiera w sobie wydrążenie w postaci cylindra ruchomego, połączonego z objętością wnętrza cylindra pompy głównej i odbierającego przynajmniej część siły wspomagającej, wewnątrz którego przesuwa się w sposób szczelny i w kierunku osiowym, tłok reakcyjny zdolny do przejmowania przynajmniej siły przykładanej, oraz zawiera pierwszy układ sprężysty wywierający pierwszą siłę sprężystą, działającą pomiędzy tłokiem reakcyjnym i cylindrem ruchomym i napierającą na tłok reakcyjny w kierunku cylindra pompy głównej; przy czym w cylindrze ruchomym jest wykonany co najmniej jeden otwór w celu zapewnienia połączenia pomiędzy wnętrzem cylindra ruchomego i wnętrzem cylindra pompy głównej; zaś tłok reakcyjny zawiera układ zaworu dwudrożnego, który normalnie jest otwarty, zdolny do przerywania połączenia pomiędzy objętością wnętrza cylindra pompy głównej i wnętrzem cylindra ruchomego; przy czym tłok reakcyjny jest konstrukcyjnie złożony i zawiera pierwszą część, która, w położeniu spoczynkowym, jest wsparta na cylindrze ruchomym pod działaniem pierwszego układu sprężystego, oraz drugą część zdolną do suwania się względem części pierwszej; natomiast drugi układ sprężysty wywiera drugą siłę sprężystą, w tył na drugą część, w celu zmuszania jej do wspierania się, w położeniu spoczynkowym, na części pierwszej, przy czym druga część jest zdolna do suwania się w sposób szczelny wewnątrz pierwszej części; zaś trzeci tłok przesuwa się w sposób szczelny wewnątrz cylindra ruchomego, przy czym ten trzeci tłok jest pod działaniem trzeciego układu sprężystego działającego w tył i zmuszającego go, w położeniu spoczynkowym, do wspierania się na pierwszej części; natomiast drugi układ sprężysty jest umieszczony pomiędzy drugą częścią i trzecim tłokiem; przy czym trzeci tłok jest ukształtowany z otworem środkowym tworzącym połączenie komunikacyjne wnętrza cylindra ruchomego z objętością wnętrza cylindra pompy głównej; zaś układ zaworu dwudrożnego jest utworzony przez gniazdo znajdujące się na drugiej części, albo na trzeciej części, według niniejszego wynalazku charakteryzuje się tym, że trzeci tłok jest stopniowany i przesuwa się w sposób szczelny w stopniowanym otworze cylindra ruchomego, średnica części przedniej stopniowanego otworu jest mniejsza niż średnica części tylnej tego otworu.

Dzięki takiemu ułożeniu, podczas hamowania w warunkach niebezpieczeństwa, pierwsza i druga część tłoka reakcyjnego mogą się przesuwać, jedna względem drugiej, i uruchamiać układ zaworu dwudrożnego w kierunku zamykania, po to żeby tłok reakcyjny był poddawany oddziaływaniu ciśnienia wewnętrznego, panującego we wnętrzu cylindra pompy głównej, tylko na przekroju poprzecznym, który jest mniejszy niż ten, na który on przyjmuje tę reakcję ciśnieniową podczas hamowania w normalnych warunkach, co skutkuje tym, że stosunek siły wspomagającej, urządzenia hamulcowego ze wspomaganiem, jest większy podczas hamowania w warunkach niebezpieczeństwa niż przy hamowaniu w normalnych warunkach.

184 053

Podczas hamowania w warunkach niebezpieczeństwa, stopniowany tłok tworzy, spowodowane zróżnicowanym tłokiem, wymuszone otwarcie zaworu dwudrożnego, w ten sposób unikaj ąc j akiej ś histerezy.

Dalsze cele, właściwości i korzyści, wynikające z tego wynalazku, wyłonią się jasno z opisu, który dalej następuje, jednej z postaci przykładu podanego tu w sposób nie ograniczający, z odniesieniem się do załączonego rysunku.

Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok przekroju urządzenia hamującego ze wspomaganiem, wykonanego według niniejszego wynalazku; fig. 2 - widok przekroju środkowej części urządzenia z fig. 1, w większej skali; fig. 3 - krzywą ciśnienia wytwarzanego przez cylinder pompy głównej jako funkcję siły czynnej wywieranej na pedał hamulcowy przy czym ta krzywa jest otrzymana przy zastosowaniu urządzenia hamującego ze wspomaganiem, według niniejszego wynalazku.

Tak dalece jak wynalazek ten dotyczy tylko usprawnienia odnoszącego się do układów hamulcowych ze wspomaganiem pneumatycznym i tylko odnosi się do ogólnej budowy i działania takich układów dobrze znanych specjalistom, będą tu robione tylko krótkie uzupełniające wzmianki o tym, pozwalające na łatwiejsze zrozumienie udoskonalenia, które reprezentuje wynalazek.

Patrząc schematycznie, układ tego typu składa się z urządzenia wspomagającego 100 i pompy głównej 200.

Urządzenie wspomagające 100, którego tylko część środkowa została przedstawiona, jest skonstruowane tak, by mogło być zamocowane nieruchomo w tradycyjny sposób do przegrody (nie pokazanej na rysunku oddzielającej przedział silnikowy pojazdu od kabiny kierowcy pojazdu i żeby mogło być ono uruchamiane pedałem hamulcowym (nie pokazanym) umieszczonym w kabinie. Pompa główna 200, której tylko część tylna została przedstawiona, uruchamia hydrauliczny obwód hamulcowy pojazdu i jest zamocowana nieruchomo do przedniej ściany urządzenia hamulcowego 100.

Tradycyjnie, ta część zespołu urządzenia wspomagającego pompy głównej, która znajduje się od strony pompy głównej 200, jest nazywana „przód”, a ta część tego zespołu, która jest od strony pedału hamulcowego, jest nazywana „tył”. A więc na figurach, przód jest po lewej stronie, a tył po prawej.

Samo urządzenie wspomagające 100 zawiera sztywną obudowę 10, której objętość wewnętrzną jest rozdzielona w sposób szczelny na komorę przednią 12 i komorę tylną 14, przez ru^^omą przegrodę 16, zawierającą membranę 18 i sztywną osłonę membrany 20, i posiadającą zdolność do napędzania wzdłuż tłoka pneumatycznego 22, który może się poruszać wewnątrz obudowy 10.

Komora przednia 12, której przednie czoło jest zamknięte szczelnie przez pompę główną 200, jest na stałe połączona ze źródłem podciśnienia (nie pokazanego). Ciśnienie w tylnej komorze 14 jest sterowane przez zawór trzydrożny 24, uruchamiany przez trzpień uruchamiający 26 powiązany z pedałem hamulcowym i przymocowany do nurnika 28.

Kiedy trzpień uruchamiający 26 jest w położeniu spoczynkowym, to znaczy wyciągnięty w prawo, zawór 24 ustanawia połączenie komunikacyjne pomiędzy dwiema komorami 12 i 14, urządzenia wspomagającego. Ponieważ tylna komora 14 jest wtedy poddawana temu samemu podciśnieniu co i przednia komora 12, tłok 22 jest wypychany na prawo do położenia spoczynkowego, przez sprężynę 25, tak że on spoczywa na wewnętrznej powierzchni czołowej przedniej ściany obudowy 10.

Poruszenie trzpienia uruchamiającego 26 w lewą stronę powoduje najpierw przestawienie zaworu 24 w taki sposób, że on izoluje komory 12 i 14, jedną od drugiej, i wtedy, w drugiej kolejności, dalsze przestawianie tego zaworu w taki sposób, że on otwiera tylną komorę 14 na zewnątrz i łączy z ciśnieniem atmosferycznym.

Różnica ciśnień pomiędzy dwiema komorami, 12 i 14, która teraz oddziałowuje na membranę 18, wywołuje pchnięcie ruchomej przegrody 16, dążące do jej przemieszczenia w lewo i pozwala jej napędzać wzdłuż tłok 22, który z kolei przemieszcza się ściskając sprężynę 25.

184 053

Siła czynna hamowania wywierana na trzpień uruchamiający 26, albo „siła przykładana, i siła czynna wspomagająca układ hamulcowy, albo „siła wspomagania pochodząca od pchania ruchomej przegrody 16, są wtedy przykładane razem wzdłuż osi X-X' urządzenia wspomagającego 100 w kierunku pompy głównej 200, i one łączą się tworząc siłę uruchamiającą pompę główną.

Dokładniej, siła uruchamiająca jest przykładana na główny tłok hydrauliczny 30 pompy głównej i powoduje przemieszczanie jego w lewo (na figurach), a to prowadzi do wzrostu ciśnienia płynu hamulcowego, znajdującego się w objętości wnętrza V pompy głównej 200, i do uruchomienia układu hamulcowego (nie pokazanego) połączonego z nią.

Jak to lepiej widać na fig. 2, główny tłok hydrauliczny 30 jest w rzeczywistości konstrukcją złożoną i zawiera, z jednej strony, wydrążony cylinder ruchomy 32, a z drugiej strony, tłok reakcyjny 34. Objętość wnętrza 35 wydrążonego cylindra ruchomego 32 łączy się komunikacyjnie z objętością wnętrza V pompy głównej za pośrednictwem otworów takich jak otwór 36, wykonanych w cylindrze ruchomym 32 w kierunku osiowym.

Poza tym, że występuje kanał pozwalający na przepływ płynu przez, otwory 36 pomiędzy pojemnością wnętrza V pompy głównej 200 i pojemnością wnętrza 35 cylindra ruchomego 32, ten cylinder ruchomy 32 przesuwa się w sposób szczelny w korpusie pompy głównej 200, będąc w nim uszczelniony dzięki przynajmniej jednej pierścieniowej uszczelce krawędziowej 37.

Tłok reakcyjny 34, swą częścią, suwa się wewnątrz cylindra .ruchomego 32, zamykając go szczelnie dzięki pierścieniowej uszczelce 38. Cylinder ruchomy 32 jest połączony za pośrednictwem pierścienia 40 ze sztywną osłoną membrany 20, tak żeby przejmować przynajmniej część siły wspomagania wywieranej przez tą sztywną osłonę membrany 20.

Tłok reakcyjny 34 jest ułożony osiowo na przeciwko trzpienia popychającego 42, zamocowanego do nurnika 28 i mającego zdolność przenoszenia przynajmniej siły przykładanej, wywieranej na trzpień uruchamiający 26, który sam jest też zamocowany do nurnika 28.

Teraz nastąpi wyjaśnienie sposobu działania urządzenia dotychczas opisywanego.

W stanie spoczynku, rozmaite części ruchome zajmują położenia przedstawione na figurach 1i 2, a zwłaszcza, tłok reakcyjny 34 napiera na promieniowy próg 44 ruchomego cylindra 32 pod działaniem napierającej sprężyny 46. Zawór 24 umożliwia połączenie komunikacyjne pomiędzy dwiema komorami, 12 i 14, które przez to są pod działaniem tego samego obniżonego ciśnienia.

Najpierw, siła czynna wywierana na pedał hamulcowy służy do przezwyciężenia wstępnego napięcia sprężyny powrotnej trzpienia uruchamiającego 26 i do ustawienia zaworu 24 w położeniu, w którym on izoluje dwie komory, 12 i 14, jedną od drugiej. Ten przyrost siły czynnej działającej na pedał hamulca powoduje wzrost ciśnienia w pompie głównej i został przedstawiony na krzywej wykresu na fig. 3 przez odcinek OA.

Po tym, ustalonym z góry, ruchu trzpienia uruchamiającego 26, zawór 24 otwiera tylną komorę 14 urządzenia wspomagającego 100 do atmosfery i powstaje różnica ciśnień pomiędzy dwiema komorami, 12 i 14, urządzenia wspomagającego. Ta różnica ciśnień daje wzrost siły wspomagania, który przemieszcza sztywną osłonę membrany 20 i ruchomy cylinder 32 w przód.

Ciśnienie hydrauliczne w objętości wnętrza V pompy głównej 200 wzrasta przez to i poprzez przepływ płynu hydraulicznego otworami 36 ustala się takie samo w objętości wnętrza 35 cylindra ruchomego 32, i jest wywierane na przekrój S tłoka reakcyjnego 34.

Najpierw, siła wytworzona przez to ciśnienie wywierana na ten przekrój poprzeczny S nie przewyższa napięcia wstępnego w stanie spoczynku sprężyny 46, co znaczy, że tłok reakcyjny 34 pozostaje nieruchomy względem cylindra ruchomego 32 i w pewnej odległości od trzpienia popychającego 42, dlatego nie występuje oddziaływanie odczuwane na pedale hamulcowym. Pierwsza faza działania jest przedstawiona precz odcinek AB na krzywej wykresu na fig. 3. Długość odcinka AB jest znana jako „skok urządzenia wspomagającego.

Skok urządzenia wspomagającego może być ustawiony na jakąś pożądaną wielkość poprzez regulację napięcia wstępnego sprężyny 46 w stanie spoczynku. Możliwe jest, na przykład, jak to zostało przedstawione na figurach 1 i 2, rozważenie potrzeby przewidzenia gwintu

184 053 na pierścieniu 40 i wkręcenia go w cylinder ruchomy 32, na który on przenosi przynajmniej część siły wspomagania wywieranej na sztywną osłonę membrany 20 opierającej się na nim.

Wkręcając pierścień 40 w cylinder ruchomy 32 otrzymujemy przez to w efekcie ściskanie sprężyny 46, a tym samym wzrost siły napięcia wstępnego, którą ona wywiera na tłok reakcyjny 34 w kierunku pompy głównej, to znaczy dalsze powiększenie wielkości skoku.

Dla skompensowania zmniejszenia długości, co jest spowodowane wkręcaniem pierścienia 40 w cylinder ruchomy 32, pierścień ten jest wykonywany, na przykład, z dwóch części połączonych gwintem i skręconych razem, tak żeby mieć możność regulowania ogólnej długości.

Możliwe jest także wzięcie pod uwagę i tego, że sam trzpień popychający 42 można wykonać z dwóch części razem skręconych na gwint, tak żeby mieć możność regulowania ogólnej długości, a regulowanie tej długości umożliwia zwłaszcza zmienianie otwierania zaworu kiedy następuje zmiana skoku, niezależnie od założonej wielkości tego skoku ustalonej przez wkręcanie pierścienia 40 w cylinder ruchomy.

W drugiej fazie działania, ciśnienie hydrauliczne wzrasta w objętościach V i 35, i osiąga założoną wartość, przy której, kiedy zostanie wywarte na przekrój poprzeczny S, jest ono wystarczające do przezwyciężenia napięcia wstępnego sprężyny 46. Pod jego wpływem, tłok reakcyjny 34 przemieszcza się w tył i wchodzi w kontakt z trzpieniem popychającym 42, jak to ilustruje punkt B na krzywej wykresu z fig. 3.

Tłok reakcyjny 34 wywiera tym samym siłę reakcyjną na trzpień popychający 42 i na pedał hamulcowy, która to siła zależy od siły wspomagania i przeciwstawia się sile przykładanej, pozwalając przez to tej pierwszej sile być kontrolowaną przez drugą, tak jak to zostało zilustrowane przez odcinek BC na krzywej wykresu z fig. 3. Tym samym, tłok reakcyjny 34 poddaje się działaniu ciśnienia hydraulicznego panującego w komorze reakcyjnej cylindra ruchomego 32 zawierającej w sobie objętość wnętrza 35.

Nachylenie tego odcinka BC, które jest równe stosunkowi ciśnienia wyjściowego do siły przykładanej, przedstawia stosunek wspomagania urządzenia hamującego. Stosunek wspomagania jest także równy stosunkowi przekroju poprzecznego Si cylindra ruchomego 32 do przekroju poprzecznego S tłoka reakcyjnego 34.

Siła wspomagania osiąga swoje maksimum kiedy ciśnienie w tylnej komorze urządzenia wspomagającego osiąga ciśnienie atmosferyczne i dlatego nie może wzrastać dalej. Wtedy występuje zjawisko znane pod nazwą nasycenia i jest ono przedstawione przez odcinek CD na krzywej wykresu na fig. 3.

We wszystkich tych fazach działania, można zauważyć w szczególności, że niezależnie od ruchu nurnika 28, który jest potrzebny do uaktywnienia zaworu 24 i spowodowania wystąpienia zmiany ciśnienia w tylnej komorze 14, co odpowiada odcinkowi OA krzywej wykresu na fig. 3, nurnik 28 i trzpień popychający 42 przemieszczają się razem z przegrodą ruchomą 16.

Urządzenie hamujące, które właśnie zostało opisane działa w ten sam sposób podczas każdej akcji hamowania, niezależnie od wielkości zastosowanej siły przykładanej na trzpień uruchamiający 26, to znaczy, zarówno przy normalnym hamowaniu, gdzie jest pożądane lekkie opóźnianie pojazdu, jak i w warunkach niebezpieczeństwa, gdzie kierowca potrzebuje swój pojazd zatrzymać natychmiast.

W tym drugim przypadku, pożądane jest oczywiście szybkie uzyskiwanie właściwej siły czynnej hamowania, to znaczy wysokiego ciśnienia w hamulcowym obwodzie hydraulicznym. Niniejszy wynalazek umożliwia osiągnięcie tego rezultatu, to jest umożliwia uzyskiwanie natychmiast wysokiego ciśnienia hamowania w wypadku hamowania w warunkach niebezpieczeństwa, przy zastosowaniu układu prostego i efektywnego i o minimalnym czasie reagowania.

Jak lepiej to widać na fig. 2, tłok reakcyjny 34 jest sam w sobie konstrukcją złożoną.

W skład jego wchodzi pierwsza część 50, która w położeniu spoczynkowym napiera w przód na cylinder ruchomy 32 pod działaniem wywieranym przez sprężynę 46. W skład jego wchodzi także druga część 52, która jest zdolna do przesuwania się wewnątrz pierwszej części 50, w sposób szczelny, dzięki uszczelce pierścieniowej 63.

184 053

Cylinder ruchomy 32 także zawiera trzeci tłok 82 zdolny do suwania się w sposób szczelny w osiowym stopniowanym otworze 84-85 utworzonym z przodu cylindra ruchomego 32, z częścią o mniejszej średnicy 84 umieszczoną na przedzie części o większej średnicy 85. Suwanie odbywa się w sposób szczelny dzięki uszczelkom 87 i 89. Objętość 91 znajdująca się pomiędzy uszczelkami 87 i 89, trzecim tłokiem 82 i otworami 84 i 85, jest połączona ze zbiornikiem płynu hamulcowego pod niskim ciśnieniem, na przykład za pośrednictwem rury 93, tak żeby pozwolić temu trzeciemu tłokowi poruszać się. Alternatywnie, można po prostu łatwo zastosować zamykanie i izolowanie tej objętości 91 oraz wypełnianie jej zdolnym do sprężania się czynnikiem, takim jak powietrze albo jakiś gaz obojętny taki jak azot, także w celu umożliwienia poruszania się trzeciemu tłokowi.

Trzeci tłok 82 w położeniu spoczynkowym jest odpychany do tyłu przez sprężynę 86 w taki sposób, że w położeniu spoczynkowym on napiera w tył na pierwszą część 50, za pośrednictwem żebra promieniowego 88. Trzeci tłok jest uformowany ze środkowym otworem przelotowym 90, a pomiędzy żebrem promieniowym 88 i drugą częścią 52 jest umieszczona sprężyna 92. Druga część 52 jest uformowana z gniazdem 94, wykonanym na przykład z gumy, zdolnym do wzajemnego oddziaływania z trzecim tłokiem 82, takiego żeby odcinać dostęp do otworu 90. Korzystnie jest, gdy na tylnym czole trzeciego tłoka 82, wokół brzegu otworu 90, mógłby być uformowany garb 95 służący do bardziej skutecznego odcinania dostępu do otworu.

Napięcie wstępne sprężyny 86 w położeniu spoczynkowym jest mniejsze niż napięcie sprężyny 46, tak że druga część 52, kiedy znajduje się w stanie spoczynku, jest wsparta tyłem na cylindrze ruchomym 32. W dodatku, sprężyna 92 posiada mniejszą sztywność niż sprężyna 86.

W czasie działania, kiedy siła czynna jest przykładana na pedał hamulcowy przy hamowaniu, kiedy jest wymagane zaledwie zwolnienie ruchu pojazdu w normalny sposób, zespół, który właśnie został tu opisany, działa tak jak wyjaśniono powyżej; ciśnienie panujące w objętości wnętrza V pompy głównej jest przenoszone przez połączenie komunikacyjne za pośrednictwem otworu 90 do komory reakcyjnej 35 i jest wywierane na przekrój poprzeczny S pierwszej części 50, cofając ją w tył jednocześnie z drugą częścią 52, dzięki uszczelnieniu uszczelką pierścieniową 63, dopóki druga część 52 nie wejdzie w kontakt z trzpieniem popychającym 42.

W tym samym czasie ciśnienie płynu hamulcowego jest wywierane na oba końce trzeciego tłoka 82. Z powodu stopniowanego kształtu i dzięki okoliczności, że objętość 91 ma połączenie komunikacyjne ze zbiornikiem, trzeci tłok 82 zachowuje się tak jak tłok zróżnicowany wymiarowo. Jest on poddawany sile skierowanej w przód i przemieszcza się na odległość, która jest proporcjonalna do ciśnienia panującego w pompie głównej, oraz zależna od różnicy pomiędzy przekrojami poprzecznymi części 85 i 84 stopniowanego otworu i zależna od napięcia wstępnego sprężyny 86 w stanie spoczynku.

Kiedy kierowca zwalnia siłę czynną działającą na trzpień uruchamiający 26, powoduje to spadek ciśnienia w komorze tylnej 14 urządzenia wspomagającego, a przez to zmniejszenie siły wspomagania. Ruchoma przegroda 16 jest tym samym cofana w tył przez sprężynę 25 i zabiera ze sobą cylinder ruchomy 32. Ciśnienie w objętości wnętrza V pompy głównej może wtedy spadać, a tak samo może spadać ono w otworze 90 i w komorze reakcyjnej 35. To się dzieje z tego powodu, ponieważ komora reakcyjna ciągle jest połączona komunikacyjnie z objętością wnętrza V pompy głównej za pośrednictwem otworu 90, jako że zróżnicowany tłok 82 został przemieszczony w przód. Ten tłok będzie stopniowo powracał do swego położenia spoczynkowego w miarę jak będzie opadać ciśnienie w pompie głównej.

Dlatego krzywa charakterystyki działania urządzenia hamującego odpowiada krzywej z fig. 3, przechodzącej przez punkty O, A, B, C i D, zarówno podczas wzrastania przykładanej siły czynnej, jak i podczas zmniejszania się tej przykładanej siły czynnej.

W przeciwieństwie do tego, podczas hamowania w warunkach niebezpieczeństwa, to znaczy kiedy przykładana siła czynna na pedał hamulcowy wzrasta bardzo szybko osiągając bardzo wysoką wartość, nurnik 28 i trzpień popychający 42 posuwają się w przód bardzo szybko, a zwłaszcza, posuwają się do przodu względem sztywnej osłony membrany 20,

184 053 wtedy różnica ciśnień pomiędzy komorami, przednią i tylną, nie nadąża za tym by się ustalić i przemieszczać ruchomą przegrodę 16. To zjawisko pociąga za sobą dwie ważne konsekwencje.

Z jednej strony, dodatkowy ruch do przodu nurnika 28 powoduje większe otwarcie zaworu 24, który pozwala na bardziej gwałtowny wzrost ciśnienia w tylnej komorze 14.

Z drugiej strony, w tym samym czasie, trzpień popychający 42 wchodzi w kontakt z drugą częścią 52 i powoduje przesuwanie jej w przód w otworze 62 pierwszej części 50. Podczas tego ruchu sprężyna 42 nie jest ściskana i jej jedynym zadaniem jest utrzymywać pierwszą część 50 spoczywającą na promieniowym progu 44. Ponieważ sztywność sprężyny 86 jest większa niż sztywność sprężyny 92, ta pierwsza ściska poprzednią i pozwala drugiej części 52 wejść w kontakt ze zróżnicowanym tłokiem 82, albo dokładniej, pozwala by gniazdo 94 weszło w kontakt z garbem 95. Od tej chwili, z kolei sprężyna 86 może być ściskana.

Ruch do przodu zespołu utworzonego przez drugą część 52 i zróżnicowany tłok 82 nie jest ograniczany, ponieważ ten zespół przemieszcza się w komorze reakcyjnej 35, która i tak ma stałą objętość, i ponieważ objętość 91 jest połączona ze zbiornikiem płynu hamulcowego o niskim ciśnieniu.

W czasie tego ruchu połączenie komunikacyjne pomiędzy objętością wnętrza V w pompie głównej i tłokiem reakcyjnym 35 jest przerwane. W następstwie tego ciśnienie hydrauliczne w objętości wnętrza V pompy głównej jest wywierane na zróżnicowany tłok 82, na jego przekrój poprzeczny S₂, określony przez część 84 stopniowanego otworu 84-85. Tym samym to oznacza, że stosunek wspomagania przy hamowaniu w warunkach niebezpieczeństwa jest równy stosunkowi przekroju poprzecznego S1 cylindra ruchomego 32 do przekroju poprzecznego S2 zróżnicowanego tłoka 82, który teraz zajmuje położenie spoczynkowe na drugiej części 52 tłoka reakcyjnego 34 i na niego jest wywierane ciśnienie hydrauliczne, a który jest określony przez przekrój poprzeczny części 84 otworu.

Ponieważ przekrój poprzeczny S2 jest mniejszy niż przekrój poprzeczny pierwszej części 50, tym samym to oznacza, że podczas hamowania w warunkach niebezpieczeństwa stosunek wspomagania jest większy niż uzyskiwany przy hamowaniu w warunkach normalnych. Działanie urządzenia hamującego jest przedstawione za pomocą odcinka BE na krzywej wykresu z fig. 3.

A zatem można zauważyć, że przy tej samej chwilowej sile przykładanej F1 jest uzyskiwane chwilowe ciśnienie P₂, które jest znacznie wyższe niż chwilowe ciśnienie P1 uzyskiwane w normalnych warunkach hamowania. Co więcej, ponieważ stosunek wspomagania jest wyższy, zjawisko nasycenia przedstawione przez punkt E na wykresie, zachodzi szybciej.

Ten drugi stosunek wspomagania może być dobierany dowolnie, a założona pożądana jego wartość, w szczególności wysoka wartość, może być ustanowiona przez dobranie niskiej wartości dla wymiarów średnic garbu 95 i otworu 90. Jednak otwór 90 musi mieć średnicę, która jest wystarczająco duża by pozwolić na wzrost ciśnienia hydraulicznego w komorze reakcyjnej 35 podczas hamowania w normalnych warunkach, bez ustanawiania jakichkolwiek ograniczeń w połączeniu komunikacyjnym z objętością V pompy głównej.

Kiedy kierowca zwolni swą siłę czynną po takiej akcji hamowania w warunkach niebezpieczeństwa, efektem powrotu w tył trzpienia uruchamiającego 26 jest przemieszczanie się nurnika 28 i zaworu 24, co tym samym sytuuje komory, przednią i tylną, tak by ponownie były połączone komunikacyjnie jedna z drugą. To w konsekwencji doprowadza do przemieszczenia w tył ruchomej przegrody 16 i ruchomego cylindra 32 pod działaniem sprężyny 25 i do spadku ciśnienia w objętości wnętrza V pompy głównej.

W tym samym czasie, ponieważ trzpień popychający 42 prztemiisścił się w tył, sprężyna 86 może popychać w tył zróżnicowany tłok 82 i drugą część 52. Ta faza działania jest przedstawiona przez odcinki DE i EB na krzywej wykresu z fig. 3. Kiedy żebro promieniowe 88 wesprze się na pierwszej części 50, zostaje osiągnięty punkt B krzywej wykresu z fig. 3, a sprężyna 92 wtedy pcha drugą cześć 52 w tył, dopóki ona nie wesprze się na pierwszej części 50.

184 053

Różne części ruchome powracają wtedy do swych położeń spoczynkowych przedstawionych na fig. 2, a komora reakcyjna 35 jest ponownie połączona komunikacyjnie z objętością wnętrza pompy głównej.

Tak więc, według niniejszego wynalazku, naprawdę uzyskano urządzenie hamujące ze wspomaganiem, które ma udoskonaloną charakterystykę działania w przypadku hamowania w warunkach niebezpieczeństwa, ponieważ ono wtedy posiada stosunek wspomagania, który jest znacznie wyższy niż stosunek wspomagania, który ono posiada w normalnych warunkach działania. Ta zmiana stosunku wspomagania jest uzyskiwana automatycznie, bez potrzeby stosowania czujników lub skomplikowanego obwodu elektronicznego, zwyczajnie przez wykorzystanie faktu, że w tych ekstremalnych warunkach nurnik 28 i trzpień popychający 42 posiadają względny ruch w stosunku do sztywnej osłony membrany 20. Dla każdego stosunku wspomagania krzywa wykresu charakterystyki działania jest ta sama dla fazy uruchamiania i dla fazy zwalniania hamulca. Środki użyte do uzyskania tych rezultatów są stosunkowo proste, a zatem niedrogie i działają niezawodnie we wszystkich okolicznościach, zarówno w normalnych warunkach pracy jak i w warunkach niebezpieczeństwa.

184 053

184 053

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie hamujące ze wspomaganiem ze zmiennym stosunkiem wspomagania i ze zredukowaną histerezą do pojazdów mechanicznych, które zawiera z jednej strony pompę główną wypełnioną płynem hamulcowym i wyposażoną w główny tłok hydrauliczny przejmujący siłę uaktywniającą, składającą się z siły przykładanej i z siły wspomagania, obu działających w kierunku osiowym, a z drugiej strony zawiera pneumatyczne urządzenie wspomagające, które może być uruchamiane przez wywieranie siły przykładanej na trzpień uruchamiający przymocowany do nurnika sterującego otwieraniem trójdrożnego zaworu, po to by wywierać siłę uaktywniającą na główny tłok hydrauliczny, przy czym urządzenie wspomagające zawiera sztywną obudowę, rozdzieloną w sposób szczelny na przynajmniej dwie komory za pomocą przynajmniej jednej ruchomej przegrody, która może być uruchamiana pod wpływem różnicy ciśnień, występującej pomiędzy tymi dwiema komorami, spowodowanej otwarciem trójdrożnego zaworu i ruchem wzdłużnym tłoka pneumatycznego przemieszczającego się względem obudowy, przy czym ruchoma przegroda podpiera trój drożny zawór i przyczynia się do przynajmniej przenoszenia siły wspomagającej, zaś tłok hydrauliczny cylindra pompy głównej zawiera w sobie wydrążenie w postaci cylindra ruchomego, połączonego z objętością wnętrza cylindra pompy głównej i odbieraj ącego przynajmniej część siły wspomagającej, wewnątrz którego przesuwa się, w sposób szczelny i w kierunku osiowym, tłok reakcyjny zdolny do przejmowania przynajmniej siły przykładanej, oraz zawiera pierwszy układ sprężysty wywierający pierwszą siłę sprężystą, działającą pomiędzy tłokiem reakcyjnym i cylindrem ruchomym i napierającą na tłok reakcyjny w kierunku cylindra pompy głównej, przy czym w cylindrze ruchomym jest wykonany co najmniej jeden otwór w celu zapewnienia połączenia pomiędzy wnętrzem cylindra ruchomego i wnętrzem cylindra pompy głównej, zaś tłok reakcyjny zawiera układ zaworu dwudrożnego, który normalnie jest otwarty, zdolny do przerywania połączenia pomiędzy objętością wnętrza cylindra pompy głównej i wnętrzem cylindra ruchomego, przy czym tłok reakcyjny jest konstrukcyjnie złożony i zawiera pierwszą część, która, w położeniu spoczynkowym, jest wsparta na cylindrze ruchomym pod działaniem pierwszego układu sprężystego, oraz drugą. część zdolną do suwania się względem części pierwszej, natomiast drugi układ sprężysty wywiera drugą siłę sprężystą, w tył na drugą część, w celu zmuszania jej do wspierania się, w położeniu spoczynkowym, na części pierwszej, przy czym druga część jest zdolna do suwania się w sposób szczelny wewnątrz pierwszej części, zaś trzeci tłok przesuwa się w sposób szczelny wewnątrz cylindra ruchomego, przy czym ten trzeci tłok jest pod działaniem trzeciego układu sprężystego działającego w tył i zmuszającego go, w położeniu spoczynkowym, do wspierania się na pierwszej części, natomiast drugi układ sprężysty jest umieszczony pomiędzy drugą, częścią i trzecim tłokiem, przy czym trzeci tłok jest ukształtowany z otworem środkowym tworzącym połączenie wnętrza cylindra ruchomego z objętością wnętrza cylindra pompy głównej, zaś układ zaworu dwudrożnego jest utworzony przez gniazdo znajdujące się na drugiej części, albo na trzeciej części, znamienne tym, że trzeci tłok (82) jest stopniowany i przesuwa się w sposób szczelny w stopniowanym otworze (84, 85) cylindra ruchomego (32), średnica części przedniej (84) stopniowanego otworu jest mniejsza niż średnica części tylnej (84) tego otworu.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ciśnienie płynu hamulcowego w objętości wnętrza (V) pompy głównej (200) jest wywierane na pierwszy przekrój poprzeczny (S) wydrążonego cylindra ruchomego (32), kiedy układ zaworu dwudrożnego (94, 95) jest otwarty, oraz jest wywierane na drugi przekrój poprzeczny (S2) tłoka reakcyjnego (34), mniejszy niż pierwszy przekrój poprzeczny (S), kiedy układ zaworu dwudrożnego (94, 95) jest zamknięty.

   184 053
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że nurnik (28), przymocowany do trzpienia popychającego (42), ustawia układ zaworu dwudrożnego (56, 58, 66, 74, 94) w pozycji zamkniętej przy ruchu względnym występującym pomiędzy nurnikiem (28) i przegrodą ruchomą (16).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że trzeci tłok (82) i otwór stopniowany (84, 85) wyznaczają objętość (91), która jest pod stałym ciśnieniem.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że objętość (91) wyznaczona przez trzeci tłok (82) i otwór stopniowany (84, 85) jest cały czas połączona ze zbiornikiem płynu hamulcowego pod niskim ciśnieniem.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że trzeci tłok (82) i otwór stopniowany (84, 85) wyznaczają objętość (91) wypełnioną czynnikiem posiadającym zdolność do sprężania się.