Главный гидравлический цилиндр
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к главным гидравлическим цилиндрам тормозных систем. Главный гидравлический цилиндр содержит корпус цилиндра, первичный и вторичный поршни, имеющие возможность скользить в корпусе цилиндра и сжимать текучую среду в камере давления, связанной с резервуаром для текучей среды посредством соединителя, находящегося на корпусе цилиндра, хвостовик первичного поршня, уплотненный манжетой, установленной в отверстии направляющей втулки, упорную шайбу. При этом каждый из поршней имеет установленный в осевом отверстии клапан, снабженный уплотнительной втулкой и пружиной. Каждый из клапанов выполнен с уплотнительной втулкой и подвижным относительно поршня, с возможностью открытия и закрытия клапана. Направляющая часть каждого из клапанов выполнена в виде полого цилиндра с радиальными отверстиями на поверхности, участок направляющей части клапана, в сопряжении с соответствующим участком центрального отверстия поршня, выполнен ступенчатым, уплотнительная втулка установлена так, что часть ее поверхности надета на направляющую часть клапана. Упорная шайба выполнена с одной стороны с выемкой, с другой стороны - с кольцевым выступом, заходящим в отверстие направляющей втулки и опирающимся на боковую поверхность манжеты. Техническим результатом является улучшение функциональных характеристик главного гидравлического цилиндра, а также повышение надежности работы клапанов и уплотнения. 3 ил.
Изобретение относится к машиностроению, к гидравлической тормозной системе транспортного средства, а именно к главному гидравлическому цилиндру тормоза.
Известен главный цилиндр тормоза, содержащий корпус, поршень, клапан, представляющий собой стержень, одна часть которого является направляющей, а другая часть связана с уплотнением клапана. Клапан снабжен пружиной, зафиксированной в отверстии поршня. Торцевая поверхность направляющей части клапана упирается в приводной палец, проходящий через поршень. Приводной палец установлен с возможностью перемещения относительно корпуса. Главный цилиндр тормоза разделен на впускную камеру и камеру давления, которые разделены между собой уплотнением, имеющим радиальную податливость по отношению к поршню. Поршень скользит в корпусе цилиндра с возможностью совершения рабочего хода и сжимающего воздействия на текучую среду в камере давления (см. патент GB №2148434 А, МПК В 60 Т 11/16).
Недостатками этого главного цилиндра тормоза являются:
- проходное сечение клапана является незначительным и состоит из нескольких узких сегментов, ограниченных направляющей частью клапана с одной стороны и отверстием поршня с другой стороны, что снижает эффективность поступления рабочей жидкости в камеру давления;
- в случае скачка давления в камере давления, возможного при определенных режимах работы систем ABS и ТС (антиблокировочной и противобуксовочной систем), из-за наличия временного зазора между клапаном и поршнем на начальном этапе закрытия клапана, существует возможность выдавливания (с дальнейшим повреждением) материала уплотнения клапана, что снижает надежность работы клапана;
- упорная шайба, предназначенная для упора поршня в исходном положении, выполнена в виде плоского кольца, которое имеет единую плоскость для опоры и уплотнительной манжеты, и направляющей втулки, в связи с чем наружная уплотняющая кромка манжеты находится в непосредственной близости от кромки отверстия направляющей втулки, что снижает надежность уплотнения.
Известен главный гидравлический цилиндр, который содержит корпус цилиндра, первичный и вторичный поршни, каждый из поршней имеет установленный в осевом отверстии клапан, снабженный уплотнительной втулкой и пружиной. Первичный поршень возвращается в исходное положение возвратной пружиной первичного поршня, опирающейся на заднюю часть вторичного поршня, для возврата вторичного поршня, между ним и днищем корпуса, установлена возвратная пружина вторичного поршня. Поршни скользят в корпусе цилиндра с возможностью совершения рабочего хода и сжимающего воздействия на текучую среду в камерах давления. Первая камера давления образована первичным поршнем и уплотнением на переднем конце первичного поршня, стенками корпуса цилиндра, вторичным поршнем и уплотнением на заднем конце вторичного поршня, а вторая камера давления образована днищем корпуса, передней частью вторичного поршня, уплотнением, установленном на переднем конце вторичного поршня, и стенками корпуса цилиндра. Камеры давления связаны с резервуарами для рабочей жидкости посредством соединителей, расположенных на корпусе цилиндра. Клапаны с уплотнительными втулками выполнены подвижными относительно поршней, с возможностью открытия и закрытия клапанов и перемещения по направляющим отверстиям поршней (см. патент РФ №2126336, МПК В 60 Т 11/16).
Недостатками этого главного гидравлического цилиндра являются:
- относительно малый диаметр упорного конца клапана усложняет обеспечение контактной прочности материала клапана при высоких рабочих давлениях, а также вызывает необходимость выполнения отверстий в поперечном стержне и крестовине для сопряжения с упорным концом клапана, что снижает прочность приводных элементов клапана, усложняет конструкцию главного цилиндра и затрудняет его сборку;
- проходное сечение клапана является незначительным и состоит из нескольких узких сегментов, ограниченных направляющей частью клапана с одной стороны и отверстием поршня с другой стороны, что снижает эффективность поступления рабочей жидкости в камеру давления;
- относительно малая рабочая длина направляющей части клапана снижает надежность закрытия клапана в связи с повышенной вероятностью его заклинивания при его возможных перекосах, связанных со смещением нагрузок на клапан со стороны пружины клапана, приводного элемента или потока рабочей жидкости относительно идеального направления вдоль оси клапана;
- выполнение на направляющей части клапана пазов, ребер, канавок усложняет изготовление клапана традиционными методами механической обработки.
Задачей, решаемой изобретением, является улучшение функциональных характеристик главного гидравлического цилиндра, повышение надежности работы клапанов и уплотнения хвостовика первичного поршня камеры давления, а также упрощение изготовления главного гидравлического цилиндра.
В соответствии с первым пунктом формулы поставленная задача решена за счет того, что, как и в известном главном гидравлическом цилиндре, выбранном в качестве прототипа, заявляемый главный гидравлический цилиндр содержит корпус цилиндра, первичный и вторичный поршни, которые имеют возможность скользить в корпусе цилиндра и сжимать текучую среду в камере давления, связанной с резервуаром для текучей среды посредством соединителя, находящегося на корпусе цилиндра, хвостовик первичного поршня, уплотненный манжетой, которая установлена в отверстии направляющей втулки, упорную шайбу, при этом каждый из поршней имеет установленный в осевом отверстии клапан, который снабжен уплотнительной втулкой и пружиной. В отличие от известного в предлагаемом решении направляющую часть каждого из клапанов выполняют в виде полого цилиндра с радиальными отверстиями на поверхности. Участок направляющей части клапана, в сопряжении с соответствующим участком центрального отверстия поршня, выполняют ступенчатым, обеспечивая, тем самым, ограничение хода закрытия клапана и деформации уплотнительной втулки, которую выполняют из эластичного материала. Кроме этого, уплотнительную втулку устанавливают на клапан так, что ее рабочая часть надевается на направляющую часть клапана, исключая, тем самым, образование дополнительной кольцевой полости между клапаном и поршнем в момент закрытия клапана. Упорную шайбу выполняют с одной стороны с выемкой, обеспечивающей свободный проход текучей среды (рабочей жидкости), с другой стороны с кольцевым выступом. Кольцевой выступ упорной шайбы заходит в отверстие направлявшей втулки и упирается на боковую поверхность манжеты, удерживая ее в отверстии втулки.
Hа фиг.1 показан продольный разрез общего вида главного гидравлического цилиндра, на фиг.2 - фрагмент фиг.1, на фиг.3 - разрез А-А фиг.2.
Главный гидравлический цилиндр состоит из цилиндрического корпуса 1, который содержит первичный и вторичный поршни 2 и 3 соответственно. Первичный поршень 2 имеет полый цилиндрический хвостовик 4, к днищу которого прикладывается усилие для рабочего перемещения поршня 2. Поршень 2 удерживается в исходном положении возвратной пружиной 5, опирающейся другим концом на заднюю часть поршня 3, который удерживается в своем исходном положении большим по величине усилием возвратной пружины 6, опирающейся другим концом на днище корпуса 1. Вторичный поршень 3 снабжен на передним конце уплотнением 7, которое вместе со стенками корпуса цилиндра 1 формирует камеру давления 8. На заднем конце вторичного поршня 3 установлено уплотнение 9. Уплотнение 9 и уплотнение 10, установленное на переднем конце первичного поршня 2, вместе с обоими поршнями и стенками корпуса цилиндра 1 образуют камеру давления 11. Уплотнения 7, 9 и 10 имеют форму, обеспечивающую их радиальную податливость, и установлены в направлениях, обеспечивающих пропорциональное поджатие их уплотняющих кромок рабочим давлением в камерах 8, 11. Камера давления 8 и камера давления 11 соединены с резервуарами рабочей жидкости (не показаны) посредством соединителей 12, 13 соответственно. Рабочая жидкость из резервуара, связанного с соединителем 12, сообщается с камерой 8 через отверстие 14 в непосредственной близости от опорного стержня 15, служащего для ограничения обратного хода вторичного поршня 3, а рабочая жидкость из резервуара, связанного с соединителем 13, сообщается с камерой 11 через канал 16 в корпусе 1. На опорном штифте 17 установлено кольцо 18, фиксирующее штифт 17 при сборке и предохраняющее рабочую поверхность корпуса 1 от повреждения торцами штифта 17 при работе цилиндра. В осевых отверстиях поршней 2, 3 установлены клапаны 19, 20 соответственно. Клапаны имеют полую цилиндрическую направляющую часть, которая является опорной для рабочих частей уплотнительных втулок 21, установленных на клапанах и имеющих ступень. С целью ограничения деформации уплотнительных втулок 21 и хода закрытия клапанов 19, 20 концевые участки направляющих частей обоих клапанов, в сопряжении с соответствующими участками центральных отверстий поршней, выполнены ступенчатыми. Проход жидкости через клапаны обеспечен зазорами полукруглой формы 22, имеющимися с двух сторон от линейного контакта плоских трубчатых торцов клапанов и цилиндрических поверхностей опорного штифта 17 и опорного стержня 15, и радиальными отверстиями 23, выполненными на направляющей части клапанов. Отверстия 23 расположены в непосредственной близости от края каждой из втулок 21, но с ними не пересекаются. Закрытие клапанов 19, 20 обеспечивают пружины 24, 25, опирающиеся на закрепленные в отверстиях поршней 2 и 3 опорную шайбу 26 и опорную втулку 27 соответственно. Хвостовик 4 поршня 2 уплотнен манжетой 28, которая установлена внутри направляющей втулки 29, выполненной в форме обоймы из материала, например, полимерного. По наружному диаметру направляющей втулки 29 установлено уплотнительное кольцо 30. Для удержания от осевого перемещения манжеты 28 установлена упорная шайба 31, у которой с одной стороны выполнен выступ 32, с помощью которого осуществляется необходимое осевое поджатие манжеты 28, а с другой стороны выемка 33, обеспечивающая свободный проход рабочей жидкости из канала 16. Выступ 32 позволяет разместить наружную уплотнительную кромку манжеты 28 на гладком цилиндрическом участке, в удалении от края отверстия втулки 29, что увеличивает надежность уплотнения. Для удержания от осевого перемещения уплотнительного кольца 30 установлена упорная шайба 34, которая опирается на стопорное кольцо 35, установленное в канавке корпуса 1.
Главный гидравлический цилиндр работает следующим образом.
В исходном положении первичный и вторичный поршни 2 и 3 под действием возвратных пружин 5 и 6 находятся в крайнем правом положении, опираясь, соответственно, на штифт 17 и стержень 14. Торцы направляющих частей клапанов 18, 19 упираются в опорный штифт 16 и опорный стержень 15 соответственно. Между уплотнительными втулками 21 клапанов 19, 20 и соответствующими поверхностями поршней 2, 3 образованы зазоры, по которым рабочая жидкость через соединители 12, 13, отверстие 14 в корпусе 1, канал 16, полукруглые зазоры 22 и отверстия 23 в клапанах 19, 20 поступает из резервуаров в камеры давления 8 и 11. При воздействии на днище внутренней полости хвостовика 4 первичного поршня 2 преодолевается сопротивление пружины 5, и поршень 2 сдвигается влево. Клапан 19 с уплотнительной втулкой 21, под воздействием пружины 24, приближается к своему седлу в поршне 2, закрываясь и разобщая камеру давления 11 с резервуаром с рабочей жидкостью, при этом опорный штифт 17 с кольцом 18 смещаются вправо торцевой частью клапана 19. При дальнейшем движении поршня 2 влево штифт 17 свободно размещается в поперечном отверстии поршня 2, не препятствуя полному закрытию клапана 19 и совершая перемещение совместно с поршнем 2. Под действием давления, создаваемого поршнем 2 в камере 11, вторичный поршень 3 начинает двигаться влево, преодолевая сопротивление пружины 6, при этом клапан 20 с уплотнительной втулкой 21, под воздействием пружины 25, приближается к своему седлу в поршне 3, закрываясь и разобщая камеру давления 8 с резервуаром с рабочей жидкостью. При дальнейшем рабочем воздействии на днище полости хвостовика 4 поршни 2, 3 смещаются влево, давление рабочей жидкости в камерах 8, 11 возрастает, при этом герметизация камер осуществляется за счет пропорционального увеличения поджатия уплотнений 7, 9, 10 и уплотнительных втулок 21 давлением в камерах 8, 11. При снятии приводного усилия с поршня 2 пружины 5 и 6 будут возвращать поршни 2 и 3 в исходное положение. Клапаны 19, 20 будут следовать за поршнями в исходное положение - до упора торцов клапанов 19, 20 в опорный штифт 17 и опорный стержень 15 соответственно, при этом пружины 24, 25 будут сжаты, а клапаны 19, 20 с уплотнительными втулками 21 вернутся в открытое положение.
В разделах описания устройства в статике и в работе приведен пример выполнения двухкамерного главного гидравлического цилиндра, однако предлагаемую конструкцию можно использовать в однокамерном главном гидравлическом цилиндре, содержащем только один поршень и связанный с ним клапан.
Главный гидравлический цилиндр, содержащий корпус цилиндра, первичный и вторичный поршни, имеющие возможность скользить в корпусе цилиндра и сжимать текучую среду в камере давления, связанной с резервуаром для текучей среды посредством соединителя, находящегося на корпусе цилиндра, хвостовик первичного поршня, уплотненный манжетой, установленной в отверстии направляющей втулки, упорную шайбу, при этом каждый из поршней имеет установленный в осевом отверстии клапан, снабженный уплотнительной втулкой и пружиной, при этом каждый из клапанов выполнен с уплотнительной втулкой и подвижным относительно поршня с возможностью открытия и закрытия клапана, отличающийся тем, что направляющая часть каждого из клапанов выполнена в виде полого цилиндра с радиальными отверстиями на поверхности, участок направляющей части клапана в сопряжении с соответствующим участком центрального отверстия поршня выполнен ступенчатым, уплотнительная втулка установлена так, что часть ее поверхности надета на направляющую часть клапана, упорная шайба выполнена с одной стороны с выемкой, с другой стороны - с кольцевым выступом, заходящим в отверстие направляющей втулки и опирающимся на боковую поверхность манжеты.
