(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (21)Numer zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/EP95/04507

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (21)Numer zgłoszenia: (13) B1 (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/EP95/04507 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , W096/15930, PCT Gazette nr 25/96 (54) Wzmacniacz podciśnieniowy siły hamowania w samochodach (30) Pierwszeństwo: ,DE,P (73) Uprawniony z patentu: ITT Automotive Europe GmbH, Frankfurt am Main, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 24/96 (72) Twórca wynalazku: Wilfried Wagner, Hüttenberg, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 03/00 (74) Pełnomocnik: Tylińska Irena, POLSERVICE PL B1 (57) 1. Wzmacniacz podciśnieniowy siły hamowania w samochodach, z korpusem sterowania, którego wewnętrzna komora jest podzielona ruchomą ścianką na komorę podciśnieniową i komorę roboczą, oraz ze sterującym różnicą ciśnień działającą na ruchomą ściankę, umieszczonym w korpusie sterowania, zaworem sterującym, który składa się z dwóch wzajemnie współosiowych, szczelnych gniazd oraz pierścieniowego korpusu zaworu, prowadzonego w części prowadzącej i stanowiącego w korpusie sterowania element ograniczający komorę pneumatyczną, zasilaną panującym w komorze roboczej wzmacniacza ciśnieniem pneumatycznym i której promieniowo wewnętrzny element ograniczający stanowi obsadzona szczelnie w korpusie sterowania cześć prowadząca, przy czym korpus zaworu ma promieniowo zewnętrzną oraz promieniowo wewnętrzną krawędź uszczelniającą, gdzie promieniowo wewnętrzna krawędź uszczelniająca współpracuje z wewnętrznym, rurowym obszarem części prowadzącej, a także korpus zaworu ma pierwszą powierzchnię pierścieniową, ograniczoną przez promieniowo wewnętrzną krawędź uszczelniającą t promieniowo wewnętrzne szczelne gniazdo, oraz drugą powierzchnię pierścieniową, ograniczoną przez promieniowo zewnętrzną krawędź uszczelniającą i promieniowo zewnętrzne szczelne gniazdo i w którym część prowadząca jest uszczelniona względem korpusu sterowania za pomocą pierścienia uszczelniającego, znamienny tym, że część prowadząca (21) korpusu zaworu (10) stanowi również promieniowo zewnętrzny element ograniczający komory pneumatycznej (17). Fig. 1

2 Wzmacniacz podciśnieniowy siły hamowania w samochodach Zastrzeżenia patentowe 1. Wzmacniacz podciśnieniowy siły hamowania w samochodach, z korpusem sterowania, którego wewnętrzna komora jest podzielona ruchomą ścianką na komorę podciśnieniową i komorę roboczą, oraz ze sterującym różnicą ciśnień działającą na ruchomą ściankę, umieszczonym w korpusie sterowania, zaworem sterującym, który składa się z dwóch wzajemnie współosiowych, szczelnych gniazd oraz pierścieniowego korpusu zaworu, prowadzonego w części prowadzącej i stanowiącego w korpusie sterowania element ograniczający komorę pneumatyczną, zasilaną panującym w komorze roboczej wzmacniacza ciśnieniem pneumatycznym i której promieniowo wewnętrzny element ograniczający stanowi obsadzona szczelnie w korpusie sterowania cześć prowadząca, przy czym korpus zaworu ma promieniowo zewnętrzną oraz promieniowo wewnętrzną krawędź uszczelniającą, gdzie promieniowo wewnętrzna krawędź uszczelniająca współpracuje z wewnętrznym, rurowym obszarem części prowadzącej, a także korpus zaworu ma pierwszą powierzchnię pierścieniową, ograniczoną przez promieniowo wewnętrzną krawędź uszczelniającą i promieniowo wewnętrzne szczelne gniazdo, oraz drugą powierzchnię pierścieniową, ograniczoną przez promieniowo zewnętrzną krawędź uszczelniającą i promieniowo zewnętrzne szczelne gniazdo i w którym część prowadząca jest uszczelniona względem korpusu sterowania za pomocą pierścienia uszczelniającego, znamienny tym, że część prowadząca (21) korpusu zaworu (10) stanowi również promieniowo zewnętrzny element ograniczający komory pneumatycznej (17). 2. Wzmacniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że promieniowo zewnętrzny element ograniczający komory pneumatycznej (17) ma postać promieniowo zewnętrznego elementu cylindrycznego (25) części prowadzącej (21), który przylega promieniowo do korpusu sterowania (5) i z którym współpracuje promieniowo zewnętrzna krawędź uszczelniająca (31) promieniowo zewnętrznego szczelnego gniazda (15) korpusu zaworu (10) zaworu sterującego (12). 3. Wzmacniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że w korpusie zaworu (10), pierwsza powierzchnia pierścieniowa (Al), ograniczona przez promieniowo wewnętrzną krawędź uszczelniającą (32) i promieniowo wewnętrzne szczelne gniazdo (16), oraz druga powierzchnia pierścieniowa (A2), ograniczona przez promieniowo zewnętrzną krawędź uszczelniającą (31) i promieniowo zewnętrzne szczelne gniazdo (15) mają jednakową wielkość. 4. Wzmacniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że w korpusie zaworu (10), pierwsza powierzchnia pierścieniowa (Al), ograniczona przez promieniowo wewnętrzną krawędź uszczelniającą (32) i promieniowo wewnętrzne szczelne gniazdo (16), jest większa niż druga powierzchnia pierścieniowa (A2), ograniczona przez promieniowo zewnętrzną krawędź uszczelniającą(31) i promieniowo zewnętrzne szczelne gniazdo (15). 5. Wzmacniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że część prowadząca (21) korpus zaworu (10) jest z tworzywa sztucznego. 6. Wzmacniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że część prowadząca (21) korpusu zaworu (10) jest z metalu. 7. Wzmacniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że w części prowadzącej (21) pierścień uszczelniający (34) jest umieszczony w ukształtowanym w niej rowku promieniowym (35). 8. Wzmacniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że do części prowadzącej (21) zaworu sterującego (12), przylega osiowo filtr powietrza (33) znajdujący się w obszarze wlotu powietrza korpusu sterowania (5) zaś promieniowo na zewnątrz i współosiowo względem filtru powietrza (33) umieszczona jest sprężyna powrotna (27) o kształcie cylindrycznym, dociskająca leżące promieniowo, wewnętrzne szczelne gniazdo (16) do urządzenia uruchamiającego.

3 Przedmiotem wynalazku jest wzmacniacz podciśnieniowy siły hamowania w samochodach, z korpusem sterowania, którego wewnętrzna komora jest podzielona ruchomą ścianką na komorę podciśnieniową i komorę roboczą, oraz ze sterującym różnicą ciśnień działającą na ruchomą ściankę, umieszczonym w korpusie sterowania, zaworem sterującym, który składa się z dwóch wzajemnie współosiowych, szczelnych gniazd oraz pierścieniowego korpusu zaworu, prowadzonego w części prowadzącej i stanowiącego w korpusie sterowania element ograniczający komorę pneumatyczną, zasilaną panującym w komorze roboczej wzmacniacza ciśnieniem pneumatycznym i której promieniowo wewnętrzny element ograniczający stanowi obsadzona szczelnie w korpusie sterowania część prowadząca, przy czym korpus zaworu ma promieniowo zewnętrzną oraz promieniowo wewnętrzną krawędź uszczelniającą, gdzie promieniowo wewnętrzna krawędź uszczelniająca współpracuje z wewnętrznym, rurowym obszarem części prowadzącej, a także korpus zaworu ma pierwszą powierzchnię pierścieniową, ograniczoną przez promieniowo wewnętrzną krawędź uszczelniającą i promieniowo wewnętrzne szczelne gniazdo, oraz drugą powierzchnię pierścieniową, ograniczoną przez promieniowo zewnętrzną krawędź uszczelniającą i promieniowo zewnętrzne szczelne gniazdo, i w którym część prowadząca jest uszczelniona względem korpusu sterowania za pomocą pierścienia uszczelniającego. Tego typu wzmacniacz podciśnieniowy siły hamowania jest znany na przykład z niemieckiego opisu nr A l. Korpus zaworu znanego wzmacniacza siły hamowania, dociskany za pomocą sprężyny w kierunku szczelnego gniazda, ma w obszarze swej powierzchni uszczelniającej otwory przelotowe, które, wychodząc z połączonej z komorą roboczą komory pierścieniowej, uchodzą do komory pneumatycznej po odwrotnej względem szczelnego gniazda stronie korpusu zaworu, tak że pomiędzy tą komorą i komorą roboczą zachodzi ciągłe wyrównywanie ciśnienia. Na korpusie zaworu widoczne są dwie pneumatyczne powierzchnie czynne. Pierwsza powierzchnia czynna lub pierścieniowa jest ograniczona przez promieniowo wewnętrzne szczelne gniazdo (szczelne gniazdo atmosferyczne) zaworu sterującego oraz współpracującą z ograniczającą komorę pneumatyczną częścią prowadzącą, promieniowo wewnętrzną krawędź uszczelniającą korpus zaworu, tak że w pozycji wyzwalającej podlega ona działaniu pneumatycznej różnicy ciśnień pomiędzy ciśnieniem atmosferycznym i podciśnieniem panującym w komorze pneumatycznej. Powoduje to powstanie składowej siły, która jest skierowana przeciwnie do siły wywoływanej przez sprężynę zaworu i która przy uruchamianiu zmniejsza się wraz ze wzrostem stopnia napowietrzenia komory pneumatycznej, osiągając zero w punkcie wysterowania wzmacniacza siły hamowania ewentualnie przy pełnym napowietrzeniu komory roboczej, tak że pierwsza powierzchnia pierścieniowa zostaje wyrównana ciśnieniowo. Druga powierzchnia czynna lub pierścieniowa jest ograniczona przez promieniowo zewnętrzne szczelne gniazdo (szczelne gniazdo podciśnieniowe) zaworu sterującego oraz współpracującą z ograniczającą komorę pneumatyczną, wewnętrzną ścianką korpusu sterowania, promieniowo zewnętrzną krawędź uszczelniającą korpus zaworu, tak że w pozycji wyzwalającej wzmacniacz siły hamowania jest ona wyrównana ciśnieniowo i przy uruchamianiu podlega działaniu pneumatycznej różnicy ciśnień. Powoduje to powstanie zależnej od podciśnienia składowej siły, która wspiera działanie wspomnianej powyżej sprężyny zaworu. Za nieco mniej korzystne w znanym wzmacniaczu podciśnieniowym siły hamowania należy jednak uważać to, że zminimalizowanie powstających w zakresie wyższych sił uruchamiających, zależnych od podciśnienia składowych sił uszczelniających wymaga dokonania zmian konstrukcyjnych w korpusie sterownia. Zadaniem wynalazku jest zaproponowanie środków, które umożliwiają minimalizację wspomnianych wyżej składowych sił uszczelniających bez wprowadzania zmian konstrukcyjnych korpusu sterowania. Zadanie to rozwiązano we wzmacniaczu podciśnieniowym siły hamowania według wynalazku przez to, że część prowadząca korpusu zaworu stanowi również promieniowo zewnętrzny element ograniczający komory pneumatycznej, który, korzystnie, ma postać promieniowo zewnętrznego elementu cylindrycznego części prowadzącej i który przylega promieniowo do

4 korpusu sterowania i z którym współpracuje promieniowo zewnętrzna krawędź uszczelniająca promieniowo zewnętrznego szczelnego gniazda korpusu zaworu, zaworu sterującego. Korzystnie, w korpusie zaworu, pierwsza powierzchnia pierścieniowa ograniczona przez promieniowo wewnętrzną krawędź uszczelniającą i promieniowo wewnętrzne szczelne gniazdo, oraz druga powierzchnia pierścieniowa, ograniczona przez promieniowo zewnętrzną krawędź uszczelniającą i promieniowo zewnętrzne szczelne gniazdo mają jednakową wielkość. W korzystnej postaci wynalazku, pierwsza powierzchnia pierścieniowa jest większa niż druga powierzchnia pierścieniowa. Korzystnie dalej, część prowadząca korpus zaworu jest z tworzywa sztucznego lub z metalu. Korzystnie też, w części prowadzącej, pierścień uszczelniający jest umieszczony w ukształtowanym w niej rowku promieniowym. Według kolejnej cechy wynalazku, do części prowadzącej zaworu sterującego przylega osiowo filtr powietrza znajdujący się w obszarze wlotu powietrza korpusu sterowania, zaś promieniowo na zewnątrz i współosiowo względem filtru powietrza umieszczona jest sprężyna powrotna o kształcie cylindrycznym, dociskająca leżące promieniowo, wewnętrzne szczelne gniazdo do urządzenia uruchamiającego. Dzięki opisanemu rozwiązaniu wzmacniacz podciśnieniowy siły hamowania według wynalazku cechuje się wyrównanym ciśnieniem, zwłaszcza w środkowym zakresie działania, ponieważ przeciwnie działające siły znoszą się wzajemnie. Postać wynalazku, w której pierwsza powierzchnia pierścieniowa jest większa od drugiej jest korzystne zwłaszcza przy realizacji sterowanych proporcjonalnie zaworów sterujących, jakie są stosowane na przykład we wzmacniaczach siły hamowania, uruchamianych zdalnie lub elektromechanicznie. Wreszcie we wzmacniaczu według wynalazku osiągnięto skrócenie osiowej długości konstrukcji, zwłaszcza grupy sterującej wzmacniacza siły hamowania. Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym; fig. 1 przedstawia wzmacniacz podciśnieniowy siły hamowania w samochodach w przekrój u wzdłużnym z częściowym wyrwaniem i fig. 2 - grupę sterującą wzmacniacza podciśnieniowego siły hamowania według fig. 1 w znacznie uproszczonym powiększeniu. Zaznaczony jedynie schematycznie korpus 1 ukazanego na fig. 1 podciśnieniowego wzmacniacza siły hamowania według wynalazku jest podzielony poruszaną wzdłuż osi ścianką 2 na komorę roboczą 3 i komorę podciśnieniową 4. Poruszana wzdłuż osi ścianka 2 składa się z, tłoczonego głęboko z blachy, talerza 8 membrany i przylegającej do niego membrany 18, która, co nie jest bliżej przedstawione, tworzy pomiędzy zewnętrznym obwodem talerza 8 membrany i korpusem 1 wzmacniacza zwijaną membranę, pełniącą rolę uszczelki. Uruchamiany za pomocą drążka uruchamiającego 7 zawór sterujący 12 jest umieszczony w prowadzonym szczelnie w korpusie 1 wzmacniacza korpusie sterowania 5, na którym znajduje się ruchoma ścianka 2, i składa się z ukształtowanego na korpusie sterowania 5, pierwszego promieniowo zewnętrznego szczelnego gniazda 15, ukształtowanego na połączonym z drążkiem uruchamiającym 7 tłoku 9, drugiego promieniowo wewnętrznego szczelnego gniazda 16 oraz współpracującego z obydwoma szczelnymi gniazdami zewnętrznym 15 i wewnętrznym 16, prowadzonego w umieszczonej szczelnie w korpusie sterowania 5 części prowadzącej 21, pierścieniowego korpusu zaworu 10, który za pomocą wspartej na części prowadzącej 21 sprężyny 22 jest dociskany do gniazd 15,16. Komora robocza 3 jest łączona z komorą podciśnieniową 4 poprzez biegnące z boku w korpusie sterowania 5 kanały 28. Siła hamowania jest przenoszona przez, przylegającą do czoła korpusu sterowania 5, sprężystą na podobieństwo gumy, tarczę oporową 6 oraz zaopatrzony w górny kołnierz 23 drążek dociskowy 14, na tłok uruchamiający nie przedstawionego, głównego cylindra układu hamulcowego, umieszczonego na podciśnieniowym końcu podciśnieniowego wzmacniacza siły hamowania. Siła wejściowa, przykładana do drążka uruchamiającego 7, jest przenoszona na tarczę oporową 6 za pomocą tłoka 9 zaworu.

5 Przedstawiona schematycznie na rysunku sprężyna powrotna 26, która opiera się o ciśnieniową czołową ściankę korpusu 1 wzmacniacza na nie pokazanym kołnierzu, utrzymuje ruchomą ściankę 2 w pokazanym położeniu wyjściowym. Poza tym zastosowana została sprężyna cofająca 27 drążek tłoka, która, otaczając promieniowo przylegający osiowo do części prowadzącej 21 filtr powietrza 33, jest rozpięta pomiędzy drążkiem uruchamiającym 7 i częścią prowadzącą 21 i której siła zapewnia wstępne naprężenie tłoka 9 zaworu ewentualnie jego pierwszego promieniowo szczelnego gniazda 16 w stosunku do korpusu zaworu 10. Aby przy uruchamianiu zaworu sterującego 12 komora robocza 3 mogła być łączona z atmosferą, w korpusie sterowania 5 ukształtowany jest, biegnący w przybliżeniu promieniowo, kanał 29. Powrót tłoka 9 zaworu na zakończenie procesu hamowania jest przy tym ograniczony członem poprzecznym 11, który, w ukazanym na rysunku położeniu wyzwolenia podciśnieniowego wzmacniacza siły hamowania, przylega do ślizgowego pierścienia uszczelniającego 13, prowadzącego szczelnie korpus sterowania 5 w korpusie wzmacniacza 1. Jak widać dalej na rysunku, korpus zaworu 10 ogranicza komorę pneumatyczną 17 w części prowadzącej 21, która to komora za pomocą wykonanych w korpusie zaworu 10 otworów przelotowych 19 (fig. 2) jest połączona z, ograniczoną przez szczelne gniazda promieniowo zewnętrzne 15 i promieniowo wewnętrzne 16, komorą pierścieniową 24, do której uchodzi wspomniany wyżej kanał pneumatyczny 29, tak, że znajdująca się po odwrotnej względem powierzchni uszczelniającej 20 stronie korpusu zaworu 10 komora pneumatyczna 17 jest stale połączona z komorą roboczą 3, a na korpusie zaworu 10 następuje wyrównanie ciśnień. Jak widać zwłaszcza na fig. 2, korpus zaworu 10 ma leżącą promieniowo na zewnątrz, przylegającą szczelnie do leżącego promieniowo na zewnątrz cylindrycznego elementu 25 części prowadzącej 21, promieniowo zewnętrzną krawędź uszczelniającą 31, oraz drugą, promieniowo wewnętrzną krawędź uszczelniającą 32, która współpracuje z rurowym, leżącym promieniowo wewnątrz, elementem 30 części prowadzącej 21. Za skuteczne uszczelnienie części prowadzącej 21 względem korpusu sterowania 5 odpowiada pierścień uszczelniający 34, umieszczony w obwodowym rowku promieniowym 35 części prowadzącej 21. W pokazanym na rysunku położeniu wyzwolenia w kanałach podciśnieniowych 28, komorze pierścieniowej 24 oraz wyrównawczej komorze pneumatycznej 17 panuje w przybliżeniu jednakowe ciśnienie ewentualnie podciśnienie, panujące w komorze podciśnieniowej 4. Sprężyna zaworu 22 wytwarza siłę, dociskającą korpus zaworu 10 do gniazd 15,16. Ponieważ w komorze, ograniczonej przez tłok 9 zaworu oraz leżący promieniowo wewnątrz obszar korpusu zaworu 10, panuje ciśnienie atmosferyczne, na pierwszą powierzchnię pierścieniową Al korpusu zaworu 10, pomiędzy drugim (atmosferycznym) szczelnym promieniowo wewnętrznym gniazdem 16 i promieniowo wewnętrzną krawędzią uszczelniającą32, panuje pneumatyczna różnica ciśnień. W ten sposób powstaje, zależna od wartości podciśnienia w wyrównawczej komorze pneumatycznej 17, składowa siły, która przeciwdziała sile uszczelniającej wytwarzanej przez sprężynę 22 zaworu. Przy uruchamianiu, w czasie którego drugie szczelne promieniowo wewnętrzne gniazdo 16 unosi się z korpusu zaworu 10 i następuje napowietrzanie komory roboczej 3, odbywa się jednocześnie napowietrzanie wyrównawczej komory pneumatycznej 17, tak, że na drugą powierzchnię pierścieniową A2 korpusu zaworu 10 pomiędzy pierwszym (podciśnieniowym) szczelnym promieniowo zewnętrznym gniazdem 15 i leżącą promieniowo na zewnątrz zewnętrzną krawędzią uszczelniającą31 działa pneumatyczna różnica ciśnień. W ten sposób powstaje, skierowana w stronę szczelnych gniazd promieniowo zewnętrznego 15 i promieniowo wewnętrznego 16, składowa siły, która wspiera działanie sprężyny 22 zaworu. Wraz z rosnącym napowietrzeniem wyrównawczej komory pneumatycznej 17 składowa siły, działająca na pierwszą powierzchnię pierścieniową A1, zmniejsza się, osiągając zero w punkcie wysterowania wzmacniacza siły hamowania, ewentualnie przy jego pełnym napowietrzeniu. Z powyższego opisu wynika jasno, że poprzez odpowiednie dopasowanie obu powierzchni pierścieniowych Al i A2 można wpływać na zachowanie podciśnieniowego wzmacniacza siły hamowania według wynalazku. Jeżeli przykładowo obie powierzchnie pierścieniowe Al i A2

6 mają jednakową wielkość, wówczas osiąga się wyrównane pod względem ciśnienia zachowanie wzmacniacza siły hamowania w zakresie średnich sił uruchamiających, ponieważ obie składowe siły znoszą się wzajemnie. Jeżeli natomiast leżąca promieniowo zewnątrz druga powierzchnia pierścieniowa A2 jest większa niż pierwsza powierzchnia pierścieniowa A1, wówczas można zrealizować proporcjonalne sterowanie zaworem sterującym 12, co jest celowe zwłaszcza w przypadku wzmacniaczy siły hamowania, uruchamianych zdalnie lub elektromagnetycznie.

7 Fig.2

8 Fig. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.