Uprawniony z patentu: Girling Limited Birmingham (Wielka Brytania) Silownik wspomagajacy do ukladu hamulcowego pojazdu Przedmiotem wynalazku jest silownik wspoma¬ gajacy do ukladu hamulcowego pojazdu posiada¬ jacy szczelna obudowe i umieszczona wewnatrz obudowy ruchoma przepone i wystajacy na ze¬ wnatrz obudowy zawór sterujacy, zawierajacy ele¬ ment zamykajacy.Znany jest na przyklad z patentu Wielkiej Bry¬ tanii nr 1144567 silownik wspomagajacy do ukladu hamulcowego pojazdu obejmujacy dwa plynowe zródla cisnieniowe o róznych cisnieniach plynu za¬ wierajacy szczelna obudowe i wewnatrz obudowy ruchoma przepone, która dzieli jej wnetrze na przylegle wzgledem siebie komory plynowe, czlon wyjsciowy silownika uruchamiany przez przepone i wystajacy na zewnatrz silownika, zawór steru¬ jacy przeplywem do polaczenia pierwszej komory z jednym lub z drugim plynowym zródlem cisnie¬ niowym, przy drugiej komorze stale polaczonej tylko z jednym ze zródel cisnieniowych, przez co stwarza sie miedzy obiema komorami róznice ci¬ snien plynu powodujaca przesuniecie przepony wewnatrz obudowy. Zawór sterujacy zawiera ele¬ ment gniazdowy z dwoma wzajemnie odleglymi kanalami przelotowymi oraz dwoma wzgledem sie¬ bie nieruchomymi wspólsrodkowymi gniazdami za¬ worowymi, z których kazde obejmuje jeden z ka¬ nalów przelotowych, oraz zaworowy element za¬ mykajacy sprzezony z gniazdami zaworowymi i uchylajacy sie od kazdego z gniazd zaworowych przy jednoczesnym otwarciu kanalu nalezacego do 15 25 30 drugiego gniazda zaworowego przy czym zakon¬ czenie jednego z kanalów, przeciwne do gniazda zaworowego jest stale polaczone z jednym ze zró¬ del cisnieniowych a to samo zakonczenie drugiego kanalu jest stale polaczone z pierwsza komora.Ruchoma przepona zawiera pierscieniowa elastycz¬ na diafragme, której zewnetrzne obrzeze jest sztywno zamocowane wzgledem obudowy i plyty uchylnej napedzajacej element zamykajacy za¬ woru.W tym silowniku wspomagajacym uchylna plyta sklada sie z wielu wydluzonych w kierunku pro¬ mieniowym segmentów sterujacych, które sa osa¬ dzone w odstepach na obwodzie i moga zgodnie z wyborem wszystkie jednoczesnie obracac sie wo¬ kól kazdego z gniazd zaworowych w celu osiagnie¬ cia uchylania sie zaworowego elementu zamyka¬ jacego, co powoduje albo wpuszczenie powietrza do jednej z komór i uruchomienie silownika lub usuniecie powietrza z komory w celu zwolnienia hamulca. Z faktu, ze gniazda zaworowe sa wspól- srodkowe wynika, ze ramie obrotu jest krótsze, gdy dzwignie utworzone przez segmenty sterujace obracaja sie wokól zewnetrznego gniazda zaworo¬ wego otwierajac polaczenie z atmosfera, niz gdy obracaja sie one wokól wewnetrznego gniazda za¬ worowego otwierajac polaczenie ze zródlem pod¬ cisnienia. Wywoluje to zjawisko „histerezy" prze¬ jawiajace sie w tym, ze kierowca odczuwa wiek¬ sza sile reakcji przy naciskaniu na hamulec, niz 83 19783 3 przy zwalnianiu hamulca, co jest niepozadane gdyz utrudnia w istotny sposób prowadzenie po¬ jazdu.Celem wynalazku bylo usuniecie niedogodnosci znanych rozwiazan silowników wzmacniajacych przez opracowanie rozwiazania, w którym róznica ta miescilaby sie w niewielkich stosunkowo i ma¬ lo wyczuwalnych dla obslugujacego pojazd grani¬ cach.Cel wynalazku zostal osiagniety przez to, ie uchylna plyta zawiera szereg sztywnych segmen¬ tów sterujacych, biegnacych promieniowo do we¬ wnetrznej powierzchni wewnetrznego gniazda za¬ worowego, oraz szereg drugich równiez biegna¬ cych promieniowo sztywnych segmentów steruja¬ cych, krótszych od pierwszych segmentów steru¬ jacych, których wewnetrzne w kierunku promienia krawedzie siegaja nie dalej jak do powierzchni zewnetrznego gniazda, zaworowego i opieraja sie na jednej scianie pierscieniowego elementu pod¬ trzymujacego usytuowanego w kierunku promie¬ niowym zewnetrznie w stosunku do obrzeza zawo¬ rowego elementu zamykajacego zmniejszajac róz¬ nice momentów obrotowych uchylnej plyty wzgle¬ dem wewnetrznego i zewnetrznego gniazda zawo¬ rowego, przy czym druga sciana pierscieniowego elementu podtrzymujacego opiera sie o gniazdo zaworu.Przedmiotem wynalazku jest pokazany w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 — przedstawia osiowy przekrój czesci silownika wspo¬ magajacego, a fig. 2 — przekrój wzdluz linii A—A, na fig. 1.Silownik wspomagajacy 10 zawiera przepone 12 zamocowana do gniazda zaworu 14 za pomoca pier¬ scienia ustalajacego 16. Plyta kierujaca 18 (fig. 2) podtrzymujaca przepone 12, zawiera trzy sztywne pierwsze segmenty sterujace 20 umieszczone w jed¬ nakowej odleglosci promieniowej pomiedzy dzie¬ wiecioma krótszymi sztywnymi drugimi elemen¬ tami 22. Pierwsze i drugie segmenty sterujace 20 i 22 sa umieszczone w kieszeniach utworzonych pomiedzy obrotowymi plytami 74 z tworzywa sztucznego nalozonymi na siebie. Pierwsze segmen¬ ty sterujace 20 maja po dwa umieszczone naprze¬ ciw siebie pólkoliste zaglebienia 26 w poblizu ich promieniowo wewnetrznych konców.Gniazdo zaworu 14 ma wydrazony trzon 28, po¬ glebienia czolowe 30, 32 i 34 o zmniejszajacej sie srednicy oraz kanaly 38 i 40. Znany popychacz 42 jest ulokowany w gniezdzie 44, którego wystep jest zacisniety pomiedzy poglebieniami czolowymi 30 i 32. Kanal powietrzny 46 laczy sie z kanalem 40 i atmosfera za posrednictwem filtru, nie pokaza¬ nego na rysunku, umocowanego wspólosiowo z po- pychaczem 42. Pierscieniowe zewnetrzne i we¬ wnetrzne gniazdo zaworów 48 i 50 jest umieszczo¬ ne na gniezdzie zaworu 14 wspólosiowo wzgledem siebie i wzgledem glowicy 52 wysunietego trzpie¬ nia 54 przedluzajacego wyprowadzenie silownika.Sprezysty element zamykajacy 56 zaworu znaj¬ duje sie pomiedzy gniazdem zaworu 14 i uchylna plyta 18 w poblizu gniazd zaworowych 48 i 56. Ele¬ ment zamykajacy 56 jest szczelnie polaczony z glo¬ wica 52 i w miejscu 58. Pierscieniowa plyta 60 197 4 otacza glowice 52 i umozliwia rozlozenie obciaze¬ nia przenoszonego przez segmenty 20, które styka¬ ja sie z pierscieniowa plyta 60. Pierscieniowy ele¬ ment podtrzymujacy 62 otacza glowice 52 i styka 5 sie z koncami segmentów sterujacych 20 i pod¬ trzymuje sprezyne 64, która dociska pierscieniowy element podtrzymujacy 62, a tym samym konce segmentów sterujacych 20 do elementu zamykaja¬ cego w stanie docisnietym do gniazda zaworowe- 10 go 50.Element pierscieniowy 66, wspólsrodkowy i znaj¬ dujacy sie na zewnatrz elementu pierscieniowe¬ go 62, majacy ksztalt litery U w przekroju po¬ przecznym, jest wyposazony w szczeliny 68, przez 15 które przechodza segmenty sterujace 20. Szczeli¬ ny 68 ulatwiaja utrzymywanie segmentów steru¬ jacych 20, a majacy ksztalt kanalu element pier¬ scieniowy 66 rozklada sily oddzialywania segmen¬ tów 20 na zewnetrzny obwód pierscieniowego ele- 20 mentu podtrzymujacego 62. Element podtrzymuja¬ cy 62 jest wyposazony w szereg rozmieszczonych w równych odstepach na obwodzie kolków 70, które wchodza w zaglebienia 26 na koncach se¬ gmentów sterujacych 20. Kolki 70 ustalaja w ten 25 sposób polozenie segmentów sterujacych 20 w kie¬ runku obwodowym i promieniowym.Promieniowo na zewnatrz elementu pierscienio¬ wego 66 znajduje sie pierscieniowy element pod¬ trzymujacy 72, który otacza oba pierscieniowe ele- 30 menty 66 i 62. Krótsze segmenty sterujace 22 sty¬ kaja sie z elementem podtrzymujacym 72, który z kolei styka sie z zewnetrznym obwodem gniazda zaworu 14. Zwykla wklesla plyta obrotowa 74 sta¬ nowi obrotowe podparcie w miejscu styku 76 dla 35 segmentów sterujacych 20 i 22 plyty kierujacej 18.Gniazdo zaworu 14 jest wyposazone w umiesz¬ czone w pewnej odleglosci obwodowej kanaly 78, które sa zamkniete klapa 80 przepony 12.Urzadzenie przedstawione na rysunkach znajdu- 40 je sie w stanie wylaczonym, to znaczy elementy ruchome znajduja sie w skrajnym polozeniu na prawo od korpusu silownika wspomagajacego, a element zamykajacy 56 zaworu styka sie z gnia¬ zdem zaworowym 50 zamykajac w ten sposób ka- 45 nal 40, lecz jednoczesnie nie styka sie on z gnia¬ zdem zaworowym 48 zaworu. Tak wiec po obu stronach przepony 12 panuje podcisnienie, ponie¬ waz obszar z lewej strony diafragmy jest stale polaczony z ukladem pompujacym (zwykle prze- so wodem rozgaleznym biegnacym z silnika pojazdu).W trakcie pracy, popychacz 42 jest przesuwany na lewo, podczas gdy gniazdo 44, które styka sie z wystepem umieszczonym pomiedzy poglebieniami czolowymi 30 i 32 powoduje przesuwania sie gnia- 55 zda zaworu 14 na lewo. Dluzsze segmenty 20 uchylnej plyty 18 obracaja sie dokola gniazda za¬ worowego 50 dopóki element zamykajacy 56 nie zetknie sie z gniazdem zaworowym 48. W tym cza¬ sie, dluzsze segmenty sterujace 20 obracaja sie do- 60 kola gniazda zaworowego 48 podnoszac element zamykajacy 56 i otwierajac gniazdo zaworowe 50.Prowadzi to po pierwsze do odlaczenia obszaru znajdujacego sie po lewej stronie przepony od obszaru znajdujacego sie po prawej stronie prze- €5 pony wtedy, gdy zostaje zamkniete gniazdo zawo-83197 6 sterujace 26 obracaja sie dokola promieniowo we¬ wnetrznego gniazda zaworowego 58* Dopóki roz¬ patruje sie sily reakcji dzialajace w gniezdzie 14, segmenty sterujace 26 spelniaja role prostych dzwi- s gni dzialajacych wokól wkleslej plyty obrotowe] 76.Jesli zalozy sie, ze cisnienie powietrza jest stale, wówczas moment sily dzialajacy na wklesla plyte obrotowa 76 jest okreslony przez iloczyn sily P dzialajacej w srodku przylozenia cisnienia oraz io odleglosci 1 pomiedzy punktem wkleslej plyty obrotowej 76 i srodkiem przylozenia cisnienia. Ten moment p*l musi byc równowazony przez iloczyn sily reakcji wywieranej przez gniazdo 14 oraz od¬ leglosci pomiedzy punktem zetkniecia z gniazdem 15 14 i wklesla plyta obrotowa 76. Poniewaz przy za¬ stosowaniu hamulca punktem zetkniecia jest pro¬ mieniowe zewnetrzne gniazdo zaworowe 4S» a przy zwolnieniu hamulca punktem zetkniecia Jest pro¬ mieniowe wewnetrzne gniazdo zaworowe 5§f sila 20 reakcji powstajaca przy zastosowaniu hamulca jest wieksza niz sila reakcji przy zwalnianiu hamulca, poniewaz ramie momentu jest mniejsze, sila reak¬ cji musi byc wieksza by zrównowazyc staly mo¬ ment p*l. Innymi slowy, dla danej sily wejsciowej, 25 sila wyjsciowa bedzie zalezala od tego czy silownik wspomagajacy jest wlaczony, czy wylaczony. Jed¬ nakze w niniejszym przykladzie urzadzenia wedlug wynalazku, podczas gdy pozostale dziewiec segmen¬ tów sterujacych obraca sie wokól elementu pod- so trzymujacego 72, którego promien nie zmienia sie.Jak stad wynika efekt histerezy zostal zreduko¬ wany o 75 procent W praktyce stwierdzono, ze efekt histerezy zostal zmniejszony o nieco wiecej niz 70 procent. Stwierdzono równiez, ze niewielka 30 histereza jest korzystna, poniewaz zapobiega ona drganiom elementu zamykajacego otwory.Klapa 86 przepony 12 i kanaly 78 pracuja tak, ze hamulce pojazdu moga byc wielokrotnie wla¬ czane przy wylaczonym silniku poniewaz przy wy¬ to laczonym ukladzie pompujacym w przestrzeni po lewej stronie przepony cisnienie spada do cisnie¬ nia atmosferycznego.Przy dalszym przykladaniu cisnienia przepona przez popychacz wejsciowy moglaby byc oderwana 45 od gniazda 14 pod wplywem wytwarzanego cisnie¬ nia ale kanaly 78 lacznie z klapa 86 nie dopusz¬ czaja by cisnienie powietrza w przestrzeni po le- *wej stronie przepony przewyzszylo cisnienie w przestrzeni po prawej stronie. 5 rowe 48. Po drugie, powietrze atmosferyczne wcho¬ dzi do obszaru znajdujacego sie po prawej stronie przepony wtedy, gdy element zamykajacy 56 otwie¬ ra gniazdo zaworowe 56. , Powietrze wchodzace z otoczenia przez kanaly powietrzne 46 i kanal 46 przechodzi przez gniazdo zaworowe 56, a nastepnie przez kanal 88 do obsza¬ ru po prawej stronie przepony 12* W trakcie tego, krótsze segmenty sterujace 22 obracaja sie wokól swych konców, które opieraja sie o pierscieniowy element podtrzymujacy 72. Jesli utrzymuje sie nie¬ ruchomo popychacz 42, powietrze nadal przeplywa przez rózne kanaly i wplywa do obszaru po pra¬ wej stronie przepony przesuwajac zespól przona— plyta kierujaca—wklesla plyta obrotowa nieco da¬ lej na lewo i powodujac obrót dluzszych segmen¬ tów sterujacych plyty kierujacej dokola gniazda zaworowego 48 dopóki element zamykajacy 56 nie zetknie sie znów z gniazdem zaworowym 56, co powoduje odciecie doplywu powietrza. W tym po¬ lozeniu, gdy oba gniazda zaworowe 48 i 56 sa za¬ mkniete przez element zamykajacy 56, cisnienie powietrza w obszarze po prawej stronie przepo¬ ny 12 równowazy sily reakcji przekazywane przez trzpien wysuniety 54 popychacza i silownik wspo¬ magajacy znajduje sie w stanie równowagi.Jesli przestanie wówczas dzialac sila wejsciowa, reakcja przekazywana poprzez trzpien wysunie¬ ty 54 spowoduje, ze zespól przesunie sie w prawo, a dluzsze segmenty sterujace 26 obróca sie dokola gniazda zaworowego 56, dzieki czemu element za¬ mykajacy 56 otworzy gniazdo zaworowe 48. W tych warunkach, obszary po obu stronach przepony 12 sa polaczone z ukladem pompujacym i sprezyna cofajaca nie pokazana na rysunku, przesuwa wkle¬ sla plyte obrotowa 74 w prawo dopóki silownik wspomagajacy nie powróci do stanu wylaczonego.W celu zapewnienia, by operator odczuwal w pewnym stopniu sily wywierane przez silownik wspomagajacy, pewna czesc tych sil nalezy prze¬ kazac z powrotem poprzez popychacz 42 w postaci sil reakcji. Osiaga sie to zapewniajac, by pierscien, na jaki dziala cisnienie powietrza znajdujacego sie z prawej strony przepony 12 byl umieszczony na zewnatrz pierscieniowego podparcia obrotowego 76 wkleslej plyty obrotowej 74. W ten sposób, gdy silownik wspomagajacy znajduje sie w stanie wla¬ czonym, segmenty sterujace 26 i 22 plyty kieruja¬ cej 18 daza do obracania sie wokól podparcia obrotowego 76 wkleslej plyty obrotowej 74, a sila reakcji jest przekazywana z powrotem poprzez se¬ gmenty sterujace 26, pierscieniowa plyte 66 i ele¬ ment zamykajacy 56 do gniazda zaworu 14, a na¬ stepnie poprzez gniazdo 44 do popychacza 42.Krótsze segmenty sterujace 22 równiez obracaja sie dokola podparcia obrotowego 76 i przekazuja reakcje poprzez element podtrzymujacy 72 wprost do gniazda 44 i jak uprzednio do popychacza 42.Dluzsze segmenty sterujace 26 wykazuja efekt histerezy z nastepujacych powodów. Gdy sila wej¬ sciowa jest przekazywana przez popychacz 42, dluzsze segmenty sterujace 26 obracaja sie wokól promieniowo zewnetrznego gniazda zaworowego 48, natomiast gdy sila wejsciowa przestaje dzialac i zespól przepony przesuwa sie na prawo, segmenty PL PL