Пневматический привод тормоза с регулирующим клапаном, а также регулирующий клапан
Изобретение относится к области транспортных средств, а именно к пневматическим диафрагменным тормозам для транспортных средств. Привод пружинного тормоза содержит герметичный корпус с камерой пружины и камерой давления и полый приводной стержень, расположенный в приводе пружинного тормоза с возможностью перемещения по оси для приведения в действие стояночного тормоза. Привод рабочего тормоза включает в себя рабочую камеру давления для приведения в действие рабочего тормоза, причем регулирующий клапан системы привода тормоза включает в себя корпус клапана, который может быть размещен внутри полого приводного стержня. Корпус клапана включает в себя образованное в нем отверстие для обеспечения сообщения по текучей среде между камерой пружины привода пружинного тормоза и рабочей камерой давления привода рабочего тормоза через полый приводной стержень. Регулирующий клапан включает в себя мембрану, выполненную из упругого материала и имеющую образованное в ней сквозное дыхательное отверстие, при этом мембрана расположена внутри отверстия корпуса клапана и предназначена для герметизации отверстия, за исключением дыхательного отверстия, когда мембрана не подвергается воздействию давления текучей среды выше порогового уровня. Достигается улучшение технических характеристик привода. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к пневматическим диафрагменным тормозам для транспортных средств и, в частности к узлу привода рабочего и пружинного тормозов, и внутреннему дыхательному клапанному устройству для обеспечения герметичной полости пружины, которая может защитить от прямого воздействия атмосферы и загрязняющих веществ окружающей среды.
Системы пневматических тормозов для транспортных средств, таких как автобус, грузовой автомобиль, трейлер и других транспортных средств большой грузоподъемности или им подобных, обычно включают в себя тормозную колодку и узел барабана, приведение в действие которых осуществляется посредством узла привода, управляемого с помощью выборочной подачи сжатого воздуха. Обычные пневматические приводы тормозов имеют как привод рабочего тормоза для приведения в действие тормозов в нормальных условиях движения при помощи сжатого воздуха, так и привод аварийного тормоза пружинного типа, который приводит в действие тормоза, когда воздух выпущен. Привод аварийного тормоза включает в себя жесткую пружину сжатия, которая приводит в действие тормоз, когда воздух выпущен. Аварийный тормоз часто называется «пружинный тормоз».
Пневматические приводы тормозов являются либо поршневого типа, либо диафрагменного типа. Привод тормоза диафрагменного типа имеет два пневматических диафрагменных привода тормоза, обычно расположенных тандемно, или последовательно, которые включают в себя пневматический привод рабочего тормоза для приведения в действие обычных рабочих тормозов транспортного средства и привод пружинного тормоза для приведения в действие стояночных или аварийных тормозов транспортного средства. Как привод рабочего тормоза, так и привод пружинного тормоза включают в себя корпус, имеющий упругую диафрагму, делящую внутреннее пространство корпуса на две отдельные камеры для текучей среды. С другой стороны, принципы работы поршневого привода тормоза являются в основном такими же, что и вышеописанные, за исключением того, что вместо диафрагмы используется поршень, который совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре для приведения в действие рабочих и/или стояночных тормозов транспортных средств.
В обычном приводе рабочего тормоза корпус рабочего тормоза разделен на камеру давления и камеру толкателя. Камера давления соединена по текучей среде с источником сжатого воздуха, а в камере толкателя установлен толкатель, который соединен с узлом тормоза, при этом в результате ввода и выпуска сжатого воздуха в находящейся под давлением камере толкатель совершает возвратно-поступательное движение в корпус и из корпуса, чтобы привести в действие и отпустить рабочие тормоза.
В обычном приводе пружинного тормоза корпус пружинного тормоза разделен на камеру давления и камеру пружины. Нажимная пластина расположена в камере пружины между диафрагмой и жесткой пружиной сжатия, чей противоположный конец упирается в корпус. В одной общеизвестной конструкции приводной стержень проходит через нажимную пластину и через диафрагму в камеру давления, а также через разделительную стенку, отделяющую привод пружинного тормоза от привода рабочего тормоза. Конец привода соединен по текучей среде с камерой давления привода рабочего тормоза.
При приведении в действие стояночных тормозов давление в приводе пружинного тормоза сбрасывается из камеры давления и пружина сжатия большой жесткости смещает нажимную пластину и диафрагму к разделительной стенке между приводом пружинного тормоза и приводом рабочего тормоза. В этом положении приводной стержень, соединенный с нажимной пластиной, перемещается, чтобы привести в действие стояночные или аварийные тормоза и таким образом заставить транспортное средство не двигаться. Чтобы отпустить стояночный тормоз, камера давления закрывается для атмосферы и в камеру давления привода пружинного тормоза вводится сжатый воздух, который увеличивает объем камеры давления, перемещая диафрагму и нажимную пластину к противоположному концу корпуса привода пружинного тормоза, тем самым сжимая жесткую пружину сжатия.
Одна известная проблема, связанная с приводами пружинных тормозов данной конструкции, состоит в том, что, когда пружина сжатия большой жесткости сжата, камера давления увеличивается в объеме, а камера пружины уменьшается в объеме, что приводит к увеличению давления в камере пружины, если она не включает в себя специальную систему для сброса увеличения давления в камере пружины. Повышение давления в камере пружины после отпускания тормоза очень нежелательно, так как любое повышение давления в камере пружины должно быть уравновешено увеличенным давлением в камере давления для того, чтобы полностью сжать пружину и таким образом полностью отпустить тормоз.
Повышение давления в камере пружины усугубляется тем, что большинство пневматических систем для транспортных средств большой грузоподъемности работают на стандартизированном в промышленности максимальном давлении. Суммарное давление пружины и увеличение давления воздуха в камере пружины не может приблизиться к максимуму для тормоза, чтобы работать должным образом. Поскольку общее усилие, созданное давлением пружины и повышением давления в камере пружины, приближается к усилию, созданному максимальным давлением, тормоз может оказаться не в состоянии быть отпущен, или в состоянии только частично быть отпущен, или в состоянии быть отпущен очень медленно, при этом все из перечисленного является нежелательным.
Одно обычное решение, которое справляется с проблемой повышения давления в камере пружины, предлагает соответствующую воздухоотводную конструкцию в камере пружины. Самым распространенным воздухоотводным устройством в приводе диафрагменного тормоза является размещение отверстий в корпусе вокруг камеры пружины. Большой недостаток таких воздухоотводных отверстий состоит в том, что внутреннее пространство камеры пружины таким образом подвергается воздействию внешней среды. Элементы внешней среды, такие как грязь, соль и вода, могут таким образом попасть в камеру пружины и ускорить истирание, коррозию или износ различных внутренних деталей тормоза, таких как пружина. Повреждение внутренних деталей тормоза элементами внешней среды может привести к увеличению эксплуатационных расходов или преждевременному выходу из строя пружины с последующей заменой привода тормоза.
Дополнительная проблема с прямым внешним воздухоотводом в камере пружины состоит в том, что транспортное средство, такое как тягач/трейлер, часто ставится на стоянку на длительные периоды времени в специальный отсек, примыкающий к погрузочно-разгрузочной площадке или платформе. Данные отсеки обычно имеют скос и располагаются ниже уровня земли. При сильном дожде или снеге вода может заполнить отсек до уровня выше воздухоотводного отверстия и залить внутреннее пространство камеры пружины. Хотя вода обычно удалялась бы из камеры пружины через воздухоотводные отверстия при отпускании тормоза, затопление может ускорить коррозию, и привести к другим вредным воздействиям внешней среды. При определенных климатические условиях вода может замерзнуть, что может воспрепятствовать отпусканию тормоза в целом.
Из-за проблем, связанных с попаданием элементов внешней среды в камеру пружины через воздухоотводные отверстия, были сделаны попытки обеспечить герметичность камеры пружины, чтобы предотвратить попадание в нее различных элементов внешней среды. Однако герметизация камеры пружины создает другие проблемы, заключающиеся в том, что в камере пружины имеют тенденцию формироваться вакуум или пониженное давление, когда стояночные тормоза приводятся в действие, если не предусмотрена система для компенсации пониженного давления или его увеличения. Если пониженное давление достаточно мало, это может увеличить время срабатывания стояночных тормозов, что нежелательно.
Известны различные попытки устранить повышение давления и образование вакуума в камере пружины, не допуская попадания внутрь элементов внешней среды, например, пневматически соединяя камеру пружины привода пружинного тормоза с одной из камер привода рабочего тормоза, размещая фильтр в воздухоотводным отверстии и создавая внутренний канал для прохода текучей среды от камеры пружины через приводной стержень в камеру давления рабочего тормоза. Все эти решения являются компромиссными в том, что они не предлагают полных решений или привносят другие проблемы вместо решаемых. Например, воздухоотводные отверстия с фильтром заведомо позволяют внешнему воздуху войти в тормоз, приводя к тому, что тормоз не является полностью герметичным. Пока фильтр открыт, имеется определенная возможность того, что внешние элементы могут попасть в тормоз через фильтр, например, если привод тормоза погружен в затопленный отсек.
Пример воздухоотводного отверстия с фильтром раскрыт в патенте США №6029447, опубликованном 29 февраля 2000 г. Для внутренних каналов для текучей среды, проходящих через привод, требуются двухходовые клапаны сложной конструкции, которые регулируют поток текучей среды, чтобы сбросить повышение давления в камере пружины, при этом позволяя ввод сжатой текучей среды, чтобы предотвратить образование вакуума в камере пружины. Примеры таких двухходовых клапанов также раскрыты в патенте США №5722311, опубликованном 3 марта 1998 г., и в патенте США №5372059, опубликованном 13 декабря 1994 г.
С другой стороны, пример клапана одноходового типа раскрыт в патенте США №6588314, опубликованном 8 июля 2003 г., полное описание которого включено сюда посредством ссылки. Данная воздухоотводная конструкция может обеспечить эффективное решение проблемы повышения давления в камере пружины посредством предоставления возможности для внутреннего отвода воздуха из камеры пружины в камеру давления рабочего тормоза. Однако при этом необходимо подобрать пружину сжатия в камере пружины, которая имеет намного большую жесткость, чем обычные пружины камеры пружины, чтобы преодолеть образование низкого давления или вакуума в камере пружины при приведении в действие пружинного тормоза, или иначе пружинный тормоз не сможет надлежащим образом приводиться в действие за требуемое время срабатывания.
Желательно иметь пневматический привод тормоза, включающий в себя герметичный привод пружинного тормоза, при котором проблемы увеличения давления и формирования вакуума решаются без необходимости в сложных или требующих больших эксплуатационных расходов клапане и системах фильтрации и/или без потребности в использовании намного более жесткой пружины в камере пружины.
Изобретение в целом направлено на систему пневматического привода рабочего и пружинного тормозов, привод пружинного тормоза которой имеет герметичную камеру и регулирующее клапанное устройство, которое может защитить от прямого воздействия атмосферы и загрязняющих веществ внешней среды, выполняя при этом функцию двухходового дыхательного клапана для регулирования повышения давления и образования вакуума в камере пружины привода пружинного тормоза.
Согласно одному аспекту изобретения пневматический привод тормоза для приведения в действие стояночных тормозов транспортного средства содержит герметичный корпус, включающий в себя первую торцевую стенку, вторую торцевую стенку, противоположную первой торцевой стенке, и периферийную боковую стенку, проходящую между первой и второй торцевыми стенками, причем первая торцевая стенка, вторая торцевая стенка и периферийные боковые стенки вместе образуют внутреннюю полость внутри них; диафрагму, перекрывающую внутреннюю полость и разделяющую внутреннюю полость на камеру пружины, расположенную между диафрагмой и первой торцевой стенкой, и камеру давления, расположенную между диафрагмой и второй торцевой стенкой, причем диафрагма находится в первом положении, когда камера давления накачана текучей средой, и во втором положении, когда текучая среда выпущена из камеры давления; пружину, расположенную в камере пружины и смещающую диафрагму в направлении ко второй торцевой стенке; полый приводной стержень, один конец которого соединен с центральным отверстием диафрагмы, а другой конец проходит через вторую торцевую стенку, и когда диафрагма находится во втором положении, полый приводной стержень устанавливается в такое положение, чтобы привести в действие стояночный тормоз, и когда диафрагма находится в первом положении, полый приводной стержень устанавливается в такое положение, чтобы отпустить стояночный тормоз; и регулирующий клапан, расположенный внутри полого приводного стержня и включающий в себя корпус клапана с образованным в нем отверстием, для обеспечения соединения по текучей среде между камерой пружины и боковой стороной второй торцевой стенки, противоположной камере давления, через полый приводной стержень, при этом регулирующий клапан включает в себя мембрану, образованную из упругого материала и имеющую образованное в ней сквозное дыхательное отверстие, при этом мембрана расположена в отверстии корпуса клапана и выполнена с возможностью герметизации отверстия, за исключением дыхательного отверстия, когда мембрана не подвергается действию давления текучей среды сверхзаданного уровня.
Предпочтительно отверстие корпуса клапана имеет в основном круглое поперечное сечение, и мембрана имеет круглый мембранный участок, упирающийся в окружающую стенку, образованную отверстием корпуса клапана. Отверстие корпуса клапана обычно включает в себя осевое цилиндрическое отверстие, выполненное на нижней внутренней части корпуса клапана, коническое отверстие, проходящее по оси от цилиндрического отверстия, и небольшое центральное отверстие, проходящее от конического отверстия до верхней поверхности корпуса клапана, при этом мембрана расположена в отверстии в месте соединения цилиндрического отверстия и конического отверстия.
Предпочтительно регулирующий клапан дополнительно включает в себя упор, плотно установленный внутри нижней части цилиндрического отверстия и имеющий, в основном, проходящий по оси канал для текучей среды, образованный рядом с ним, для обеспечения потока текучей среды через канал для текучей среды. Упор обычно имеет круглую форму с двумя плоскими гранями, образованными на противоположных сторонах круглого упора, а канал для текучей среды упора образован в зазорах, сформированных плоскими гранями и цилиндрическим отверстием корпуса клапана. Корпус клапана регулирующего клапана может включать в себя каналы для текучей среды, образованные на нижней поверхности корпуса клапана, проходящие в радиальном направлении и соответствующие зазорам, сформированным плоскими гранями и цилиндрическим отверстием корпуса клапана.
Предпочтительно регулирующий клапан дополнительно включает в себя фильтрующий элемент, закрепленный на верхней поверхности корпуса клапана, при этом корпус регулирующего клапана имеет центральную выемку, сформированную на верхней поверхности корпуса клапана.
В одном предпочтительном варианте воплощения изобретения, при достижении давления текучей среды в камере пружины и внутри полого приводного стержня порогового уровня, круглая мембранная часть упругой мембраны деформируется по оси в направлении упора, чтобы обеспечить поток текучей среды вокруг периферии круглой мембранной части и сброс повышения давления в камере пружины.
В другом предпочтительном варианте воплощения изобретения мембрана регулирующего клапана включает в себя сферическую головную часть, образованную в центре мембраны и закрывающую небольшое центральное отверстие корпуса клапана при деформации мембраны в соответствующем направлении. Таким образом, при достижении давления текучей среды со стороны второй торцевой стенки, противоположной камере давления, порогового уровня, мембрана прижимается к внутренней стенке, образованной коническим отверстием, и головная часть закрывает небольшое центральное отверстие корпуса клапана для герметизации отверстия корпуса клапана.
Согласно одному аспекту изобретения предложен регулирующий клапан для использования в системе пневматического привода тормоза транспортного средства, причем система привода тормоза включает в себя привод пружинного тормоза и привод рабочего тормоза, расположенные тандемно, при этом привод пружинного тормоза включает в себя герметичный корпус с камерой пружины и камерой давления, причем полый приводной стержень расположен, в основном, в приводе пружинного тормоза с возможностью осевого перемещения к приводу рабочего тормоза для приведения в действие стояночного тормоза, при этом привод рабочего тормоза включает в себя рабочую камеру давления для приведения в действие рабочего тормоза. Регулирующий клапан согласно изобретению содержит корпус клапана, расположенный внутри полого приводного стержня и включающий в себя образованное в нем отверстие для обеспечения соединения по текучей среде между камерой пружины привода пружинного тормоза и рабочей камерой давления привода рабочего тормоза через полый приводной стержень, причем регулирующий клапан включает в себя мембрану, изготовленную из упругого материала и имеющую образованное в ней сквозное дыхательное отверстие, при этом мембрана расположена внутри отверстия корпуса клапана и выполнена с возможностью герметизации отверстия, за исключением дыхательного отверстия, когда мембрана не подвергается действию давления текучей среды сверхпорогового уровня.
В одном предпочтительном варианте воплощения изобретения при достижении давления текучей среды в камере пружины и внутри полого приводного стержня порогового уровня, упругая мембрана деформируется по оси, обеспечивая поток текучей среды вокруг периферии мембраны, таким образом обеспечивая сброс повышения давления в камере пружины.
В другом предпочтительном варианте воплощения изобретения мембрана регулирующего клапана закрывает полностью все отверстие корпуса клапана, когда периферия мембраны деформируется по стенке корпуса клапана в отверстии. Таким образом, когда давление текучей среды в рабочей камере давления достигает значения порогового давления, мембрана прижимается к внутренней стенке отверстия, чтобы закрыть и герметизировать отверстие в корпусе клапана регулирующего клапана.
Далее изобретение будет описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - вид в разрезе пневматического тандемного привода тормоза согласно изобретению, иллюстрирующий двухходовой регулирующий клапан для регулирования потока текучей среды между камерой пружины и рабочей камерой давления, в которой арретировочный болт находится в отведенном положении;
фиг.2 - вид в разрезе пневматического тандемного привода тормоза, показанного на фиг.1, иллюстрирующий условия, когда пружинный тормоз не приведен в действие и арретировочный болт находится в выдвинутом положении;
фиг.3 - увеличенный вид снизу регулирующего клапана с фиг.1;
фиг.4 - увеличенный вид регулирующего клапана в разрезе, выполненном по линии А-А с фиг.3, иллюстрирующий диафрагму, входящую в состав регулирующего клапана и находящуюся в нормальном состоянии, т.е. не подвергающуюся действию давления текучей среды выше определенного уровня;
фиг.5 - увеличенный вид регулирующего клапана в разрезе, выполненном по линии А-А с фиг.3, иллюстрирующий диафрагму, входящую в состав регулирующего клапана и подвергающуюся действию давления текучей среды из камеры пружины привода пружинного тормоза; и
фиг.6 - увеличенный вид регулирующего клапана в разрезе, выполненном по линии А-А с фиг.3, иллюстрирующий диафрагму, входящую в состав регулирующего клапана и подвергающуюся действию давления текучей среды из камеры давления привода рабочего тормоза.
На фиг.1 и 2 показан пневматический тандемный привод 10 тормоза, содержащий привод 12 рабочего тормоза, объединенный с приводом 14 пружинного тормоза. Привод 12 рабочего тормоза приводит в действие и отпускает основные или рабочие тормоза транспортного средства. Привод 14 пружинного тормоза используется для приведения в действие аварийных или стояночных тормозов транспортного средства.
Оба привода, привод 12 основного тормоза и привод 14 пружинного тормоза, содержат корпус 16, 18, которые образованы переходным корпусом 20, к которому присоединены крышка 22 рабочего тормоза и крышка 24 пружинного тормоза соответственно. Переходной корпус 20 образует общую разделительную стенку, отделяющую корпус 16 рабочего тормоза от корпуса 18 пружинного тормоза, при этом образуя часть каждого из них. Не выходя из объема изобретения, переходной корпус 20 может быть заменен раздельными деталями типа крышки, подобными крышке 22 рабочего тормоза и крышке 24 пружинного тормоза.
Подвижные элементы, которые в данном варианте воплощения включают в себя упругие диафрагмы 30, 32, перекрывают внутреннее пространство корпусов 16, 18 рабочего и пружинного тормозов соответственно, и периферийные кромки диафрагм зажаты между переходным корпусом 20 и соответствующими крышками 22, 24 рабочего и пружинного тормозов. Следует отметить, что изобретение также применимо к тормозу поршневого типа, в котором внутреннее пространство цилиндрического корпуса пружинного тормоза вместо диафрагмы перекрывает поршень.
Рассматривая более конкретно привод 12 рабочего тормоза, диафрагма пневматически делит привод 12 рабочего тормоза на камеру 36 толкателя и камеру 38 давления. Внутри камеры 36 толкателя имеется толкатель 40, на одном конце которого расположена нажимная пластина 42, упирающаяся в диафрагму 30, и толкатель 40 проходит через опору 44, расположенную в отверстии 46 в крышке 22 рабочего тормоза. Возвратная пружина 48 расположена между опорой 44 и нажимной пластиной 42, чтобы способствовать смещению нажимной пластины 42 вместе с толкателем 40 внутрь корпуса 16 рабочего тормоза. Хотя это не показано, в тормозной системе с S-образным разжимным кулачком конец толкателя 40 присоединен к тормозной трещетке тормозной системы с S-образным разжимным кулачком, тем самым возвратно-поступательное движение толкателя 40 относительно корпуса 16 рабочего тормоза приводит к приведению в действие и отпусканию рабочих тормозов.
Камера 38 давления соединена по текучей среде с источником сжатого воздуха через впускной канал 50. Когда водитель транспортного средства нажимает педаль тормоза, сжатый воздух впускается в камеру 38 давления или выпускается из нее через впускной канал 50, чтобы заставить толкатель 40 совершить возвратно-поступательное движение. Ввод сжатого воздуха в камеру 38 давления толкает нажимную пластину 42 и толкатель 40 в направлении от переходного корпуса 20 к крышке 22 рабочего тормоза, чтобы привести в действие рабочие тормоза.
Рассматривая более подробно привод 14 пружинного тормоза, диафрагма 32 делит по текучей среде корпус 18 пружинного тормоза на камеру 56 давления и камеру 58 пружины. Камера 56 давления соединена по текучей среде с источником сжатого воздуха через впускной канал, который не показан на чертежах, но, по существу, идентичен каналу 50. Обычно камера 56 давления питается от системы сжатого воздуха, которая физически отделена от системы сжатого воздуха, питающей привод 12 рабочего тормоза.
В камере 58 пружины имеются нажимная пластина 60 и пружина 62 сжатия большой жесткости, расположенная между нажимной пластиной 60 и крышкой 24 пружинного тормоза. Нажимная пластина 60 содержит кольцевую канавку 63, в которой размещена внутренняя радиальная кромка 64 диафрагмы 32. Может быть предусмотрено удерживающее кольцо 66, установленное с тугой посадкой рядом с кольцевой канавкой 63, чтобы удерживать внутреннюю кромку 64 диафрагмы 32 прижатой к нажимной пластине 60. Например, нажимная пластина 60 дополнительно включает в себя осевое ступенчатое отверстие 68, в котором сформированы заплечик для приводного стержня и заплечик для опоры 72. Осевое отверстие 68 расположено на одной оси с отверстием 74 в крышке 24 пружинного тормоза.
Кольцевая опора или направляющий фланец 76 установлена внутри осевого отверстия 68, и ее положение определяется взаимодействием с заплечиком опоры 72. Один конец полого приводного стержня 78 запрессован в осевое отверстие 68, и его положение определяется упором во фланцевую часть кольцевой опоры 76. Вид соединения диафрагмы 32 и приводного стержня 78 с нажимной пластиной 60 может отличаться от вышеописанного в зависимости от конкретной конструкции привода 14 пружинного тормоза. Кольцевая опора 76 и нажимная пластина 60 образуют воздуховодные каналы или зазоры (не показаны) вдоль арретировочного болта 94, чтобы обеспечить поток воздуха, который при этом может течь в обе стороны, между камерой 58 пружины и внутренней полостью полого приводного стержня 78.
Другой конец приводного стержня 78 проходит через опору и уплотнительный узел 80, расположенные в отверстии 81, образованном в переходном корпусе 20. Опора и уплотнительный узел 80 являются общеизвестными.
Передающая пластина 82 закрывает конец приводного стержня 78, противоположный нажимной пластине 60. Передающая пластина 82 включает в себя резьбовой выступ 84, который с помощью резьбового соединения размещен внутри приводного стержня 78. Передающая пластина 82 и выступ 84 вместе образуют корпус клапана, в котором размещается двухходовой дыхательный клапан (или регулирующий клапан) 86 согласно изобретению. Проходящие по радиусу каналы 87 для текучей среды (смотрите фиг.3 и 4) образованы на нижней поверхности передающей пластины 82, которая предпочтительно имеет такой размер, чтобы обеспечить возможность ее размещения внутри выемки 88 в переходном корпусе.
Привод тормоза дополнительно содержит узел 90 арретировочного болта, содержащий регулировочную гайку 92, навинченную на арретировочный болт 94 и постоянно прикрепленную к нему. Арретировочный болт 94 заканчивается головкой 96 арретировочного болта. Узел арретировочного болта связывает нажимную пластину и приводной стержень с приводом 14 пружинного тормоза посредством размещения арретировочного болта 94 и головки 96 арретировочного болта внутри приводного стержня 78, при этом другой конец арретировочного болта 94 проходит через осевое отверстие 68, пропускания арретировочного болта через заглушку или втулку 97, которая соединена с крышкой 24 пружинного тормоза посредством ее заклепки, по существу, герметичным образом, и регулировочная гайка 92 постоянно прикреплена к арретировочному болту. Так как гайка 92 и головка 96 арретировочного болта имеют больший диаметр, чем средний диаметр отверстия 68, арретировочный болт связывает нажимную пластину с крышкой 24 пружинного тормоза.
Головка 96 арретировочного болта предпочтительно включает в себя опору 98, расположенную между противостоящими буртиками 100. Опора 98 контактирует с внутренней поверхностью приводного стержня 78, чтобы не допустить контакт буртиков 100 и арретировочного болта 94 с внутренней стороной приводного стержня 78, при этом помогая направлять возвратно-поступательное движение привода во время приведения в действие и отпускания аварийных тормозов. Осевые пазы 99 выполнены на поверхности опоры для образования канала для потока текучей среды рядом с опорой.
Узел 90 арретировочного болта используется для механического сжатия и удерживания пружины 62 сжатия большой жесткости в сжатом состоянии (как показано на фиг.1). Посредством поворота регулировочной гайки 92 можно переместить арретировочный болт в направлении из корпуса 18 пружинного тормоза. Когда арретировочный болт перемещается в направлении из корпуса 18 пружинного тормоза, головка 96 арретировочного болта упирается в опору 76 на верхнем конце стержня 78 привода, перемещая привод и нажимную пластину вместе с арретировочным болтом и таким образом сжимая пружину. Арретирование пружины сжатия большой жесткости общеизвестно и обычно используется при сборке привода тормоза и/или для механического отпускания тормозов в случае повреждения или отсутствия системы сжатого воздуха.
Регулирующий клапан 86 далее будет описан более подробно со ссылками на фиг.3 и фиг.4. Резьбовой выступ 84 и передающая пластина 82 вместе фактически выполняют функцию корпуса клапана и образуют осевое цилиндрическое отверстие 110 в их нижней внутренней части. Упор 112 запрессован на нижнем конце отверстия 110, предпочтительно упираясь торцом в кольцевой заплечик в отверстии, по существу закрывая отверстие, за исключением небольшого отверстия или канала, образованного здесь, чтобы сделать возможной сообщение по текучей среде через отверстие. Как показано на фиг.3, упор 112 может быть круглой формы, с двумя плоскими гранями 113, образованными на противоположных сторонах круглого упора 112, благодаря чему в цилиндрическом отверстии 110 остаются боковые зазоры 115. Зазоры 115 выровнены с проходящими по радиусу каналами 87 для текучей среды, чтобы получить непрерывный радиальный воздуховод через упор 112 и вдоль нижней поверхности передающей пластины 82. Нижняя поверхность упора 112 является плоской и выровненной заподлицо с нижней поверхностью передающей пластины 82 и включает в себя выемку 114, которая может быть использована для направления упора 112 в отверстие 110 при сборке. Верхняя поверхность упора 112 также является предпочтительно плоской и включает в себя проходящие по радиусу пазы 116 на плоских гранях 113, выровненные с каналами 87, когда упор 112 установлен в корпус клапана 82 и 84. Пазы 116, плоские грани 113 и каналы 87 образуют непрерывный воздуховодный канал через боковые стороны упора 112 и вдоль передающей пластины 82. Однако конфигурация упора и каналов для текучей среды не ограничена данной представленной конструкцией. Могут быть использованы и другие конфигурации при условии, что они могут в достаточной мере обеспечить требуемое перекрывание отверстия 110 с ограниченным каналом для текучей среды, обеспечивающее проход воздуха. Верхняя сторона цилиндрического отверстия 110 ведет в коническую полость 118, проходящую вверх от отверстия 110, и в верхней части корпуса 84 клапана выполнено небольшое центральное отверстие 120, проходящее насквозь до верхней поверхности корпуса 84 клапана. Верхняя поверхность корпуса 84 клапана предпочтительно включает в себя центральную выемку 122, и фильтрующий элемент 126 прочно закреплен на верхней поверхности корпуса 84 клапана и перекрывает осевое отверстие. Фильтр предпочтительно изготовлен из синтетического, полимерного или другого фильтрующего материала и закреплен на корпусе клапана, например, с помощью адгезивной подложки из контактного клея, чтобы надежно закрепить фильтр на корпусе. Предпочтительно фильтрующий элемент 126 представляет собой пористую и газопроницаемую полимерную мембрану, обладающую гидро- и олеофобными свойствами и имеющую поры размером порядка 1 мкм. Подходящий фильтрующий элемент представляет собой обработанный пористый политетрафтороэтилен (PTFE), поставляемый в готовом виде компанией W. L. Gore and Associates и продаваемый под торговой маркой Gore-Tex®.
Внутри полости, образованной верхней частью цилиндрического отверстия 110 и конической полостью 118, размещена диафрагма или мембрана 130, круглая периферийная часть которой упирается в стенки конической полости 118 и цилиндрической полости 110 в месте их соединения, чтобы герметизировать отверстие, как показано на фиг.4. Мембрана 130 включает в себя сферическую главную часть 132 и круглую мембранную часть 134, выступающую по радиусу из главной части 132, которая предпочтительно изготовлена из резинового (каучукового) или полимерного материала, имеющего подходящую прочность и упругость для того, чтобы мембранная часть 134 была упруго деформирована при воздействии на мембрану 130 давления воздуха, превышающего определенный уровень. Когда мембрана 132 размещена в полости корпуса 84 клапана и не подвергается действию какого-либо внешнего давления воздуха, круглая нижняя сторона головной части 132 контактирует с верхней поверхностью упора 112, и между нижней поверхностью мембранной части 134 и верхней поверхностью упора 112 образуется небольшой кольцевой зазор 136, позволяющий упругую деформацию мембранной части 134. Мембранная часть 134 дополнительно включает в себя одно или несколько сквозных отверстий (или дыхательных отверстий) 140, имеющих размер много меньший, чем центральное отверстие 120 корпуса 84 клапана.
Далее, со ссылкой на фиг.4-6, будет описана работа приводов тормозов и регулирующего клапана 86. Как показано на фиг.4, мембранная часть 134 упругой мембраны 130 в нормальном положении прижата к боковой стенке в месте соединения цилиндрического отверстия 110 и конического отверстия 118 так, что она герметизирует отверстие, предотвращая свободный проход воздуха через него и таким образом между камерой 58 пружины и камерой 38 давления рабочего привода. Однако в этом положении проход воздуха в ограниченном количестве позволяется только через небольшие сквозные отверстия 140 мембраны 130.
Когда стояночные тормоза отпущены, сжатый воздух поступает в камеру 56 давления привода 14 пружинного тормоза. Так как объем камеры 56 давления увеличивается, объем камеры 58 пружины уменьшается, причем таким образом увеличивается давление воздуха, содержащегося в ней. Сжатый воздух в камере пружины соединен по текучей среде с регулирующим клапаном 86 через осевое отверстие 68 нажимной пластины 60 и через внутреннюю полость приводного стержня 78. Так как давление в камере 58 пружины увеличивается, оно может достичь уровня, когда оно превысит упругую силу мембраны 130, которая своей периферийной частью упирается во внутреннюю стенку корпуса 84 клапана, и продвигает периферийную часть упругой мембраны 130 по оси, преодолевая упругую силу мембранной части 134 (как показано на фиг.5). Это позволит воздуху проходить из центрального отверстия 120, огибая периферийную часть мембраны 130, и через каналы для текучей среды, созданные отверстиями в корпусе или боковыми зазорами 115, и вдоль каналов 87 в камеру 38 давления рабочего тормоза, как показано стрелками «а» на фиг.5. Таким образом, повышение давление в «герметичной» камере 58 пружины эффективно сбрасывается посредством работы регулирующего клапана согласно изобретению при отсутствии воздухоотводного отверстия в камере пружины, как в обычных приводах пружинных тормозов, описанных выше.
После того как избыточное давление сброшено из камеры 58 пружины, мембрана 130 возвращается в ее исходное положение, как показано на фиг.4, и снова герметизирует отверстие регулирующего клапана 86, за исключением небольших дыхательных отверстий 140 мембраны. На фиг.2 показано положение, когда повышение давления сброшено после отпускания привода стояночного тормоза.
Наоборот, когда стояночный тормоз приводится в действие посредством выпуска сжатого воздуха из камеры 56 давления привода пружинного тормоза, пружина 62 сжатия продвигает нажимную пластину 60 и диафрагму 32 к разделительной стенке между приводом 14 пружинного тормоза и приводом 12 рабочего тормоза. В результате приводной стержень 78, соединенный с нажимной пластиной 60, перемещается для приведения в действие стояночных или аварийных тормозов и, таким образом, способом, описанным выше и общеизвестным в данной области техники, заставляет транспортное средство не двигаться. Однако во время процесса увеличения объема камеры 58 пружины образуется вакуум или низкое давление посредством принудительного перемещения диафрагмы 32, что может вызвать увеличение времени срабатывания пружинных тормозов или иным образом может быть вредным для правильной работы пружинных тормозов. При данном режиме работы перед приведением в действие стояночных тормозов мембрана 130 регулирующего клапана находится в нормальном или ненагруженном положении, как показано на фиг.4. В этом положении любой поток воздуха, проходящий через регулирующий клапан 86, должен пройти только через небольшие отверстия 140 мембраны. Небольшие отверстия 140 позволяют некоторому количеству воздуха заполнить увеличивающийся объем камеры 58 пружины тогда, когда пружинный тормоз приводится в действие. Этот "дыхательный" воздух может предпочтительно быть подан через соответствующие впускные каналы, такие как впускной канал 50, тогда, когда привод 12 рабочего тормоза отпущен. Посредством подбора подходящего размера отверстия 140 согласно конкретным техническим характеристикам системы рабочих и пружинных тормозов транспортного средства проблема создания вакуума в камере пружины эффективно решается.
Далее, со ссылкой на фиг.6, будут описаны другие режимы работы системы тормозов согласно изобретению. Когда рабочие тормоза приведены в действие, сжатый воздух проходит в камеру 38 давления привода 12 рабочего тормоза. Здесь давление сжатого воздуха в рабочей камере 38 давления превышает пороговый уровень, и мембрана 130 прижимается к конической стенке отверстия 118, и главная часть 132 размещается напротив центрального отверстия 140 корпуса 84 клапана, в то время как мембранная часть 134 деформируется так, чтобы упираться в коническую стенку, тем самым герметизируя полностью отверстие регулирующего клапана 86. Таким образом, камера 58 пружины может избежать нежелательного повышения в ней давления текучей среды. Наоборот, когда рабочие тормоза отпущены, регулирующий клапан 86 снова возвращается в его нормальное положение, как показано на фиг.4.
Как описано выше, одно преимущество герметичного пневматического привода 10 тормоза согласно изобретению состоит в том, что привод 14 пружинного тормоза полностью герметичен по отношению к атмосфере. Регулирующий клапан с двухсторонней связью или дыхательной способностью обеспечивает уменьшение давления в герметичной камере пружины и также позволяет решить проблемы образования вакуума в камере пружины при приведении в действие и отпускании тормозов. Устройство и конструкция регулирующего клапана относительно просты в сравнении с обычным двухходовым или одноходовым клапанами, рассмотренными выше, при этом система тормозов согласно изобретению не требует воздухоотводного отверстия в камере пружины и винтовой пружины, удерживаемой в регулирующем клапане, который часто неправильно срабатывает при длительной эксплуатации системы тормозов. Дополнительно нет необходимости для подбора пружины 62 сжатия большой жесткости, чтобы обеспечивать увеличенную силу пружины для преодоления эффектов образования вакуума в камере 58 пружины, возникающие, когда стояночные тормоза приводятся в действие, как в тормозной системе, согласно предшествующему уровню техники, раскрытой, например, в патенте США №6588314.
В то время как изобретение было конкретно описано со ссылкой на конкретные определенные варианты его воплощения, необходимо понимать, что это сделано только в целях иллюстрации, а не ограничения, и что в нем могут быть сделаны различные изменения и модификации в форме и деталях, а объем прилагаемой формулы изобретения должен толковаться также широко, как это позволяет предшествующий уровень техники.
1. Пневматический привод тормоза для приведения в действие стояночных тормозов транспортного средства, содержащий герметичный корпус, включающий в себя первую торцевую стенку, вторую торцевую стенку, противоположную первой торцевой стенке, и периферийную боковую стенку, проходящую между первой и второй торцевыми стенками, при этом первая торцевая стенка, вторая торцевая стенка и периферийные боковые стенки вместе образуют внутреннюю полость; диафрагму, перекрывающую внутреннюю полость и разделяющую внутреннюю полость на камеру пружины, расположенную между диафрагмой и первой торцевой стенкой, и камеру давления, расположенную между диафрагмой и второй торцевой стенкой, причем диафрагма находится в первом положении, когда камера давления находится под давлением текучей среды, и во втором положении, когда давление в камере давления сброшено; пружину, расположенную в камере пружины и смещающую диафрагму во второе положение; полый приводной стержень, имеющий один конец, соединенный с центральным отверстием диафрагмы, и другой конец, проходящий через вторую торцевую стенку, при этом, когда диафрагма находится во втором положении, полый приводной стержень устанавливается в такое положение, чтобы привести в действие стояночный тормоз, и, когда диафрагма находится в первом положении, полый приводной стержень устанавливается в такое положение, чтобы отпустить стояночный тормоз; и регулирующий клапан, расположенный внутри полого приводного стержня и включающий в себя корпус клапана с образованным в нем отверстием для обеспечения соединения по текучей среде между камерой пружины и боковой стороной второй торцевой стенки, противоположной камере давления, через полый приводной стержень, при этом регулирующий клапан включает в себя мембрану, выполненную из упругого материала и имеющую образованное в ней сквозное дыхательное отверстие, причем мембрана расположена в отверстии корпуса клапана и выполнена с возможностью герметизации отверстия, за исключением дыхательного отверстия, когда мембрана подвергается воздействию давления текучей среды ниже заданного уровня.
2. Привод тормоза по п.1, в котором регулирующий клапан позволяет текучей среде проходить через регулирующий клапан для сброса повышения давления в камере пружины, когда мембрана подвергается воздействию давления текучей среды выше порогового уровня.
3. Привод тормоза по п.1, в котором отверстие корпуса клапана имеет в основном круглое поперечное сечение, и мембрана имеет круглую мембранную часть, упирающуюся в окружающую стенку, образованную отверстием корпуса клапана.
4. Привод тормоза по п.3, в котором отверстие корпуса клапана включает в себя осевое цилиндрическое отверстие, образованное на нижней внутренней части корпуса клапана, коническое отверстие, проходящее по оси от цилиндрического отверстия, и небольшое центральное отверстие, проходящее от конического отверстия до верхней поверхности корпуса клапана, при этом мембрана расположена в отверстии в месте соединения цилиндрического отверстия и конического отверстия.
5. Привод тормоза по п.4, в котором регулирующий клапан дополнительно включает в себя упор, плотно установленный внутри нижней части цилиндрического отверстия, причем упор имеет в основном проходящий по оси канал для текучей среды, образованный вблизи него, чтобы обеспечить поток текучей среды через канал для текучей среды.
6. Привод тормоза по п.5, в котором упор имеет круглую форму и содержит две плоские грани, образованные на противоположных сторонах круглого упора, а канал для текучей среды упора образован в зазорах, сформированных между плоскими гранями и цилиндрическим отверстием корпуса клапана.
7. Привод тормоза по п.6, в котором корпус регулирующего клапана включает в себя каналы для текучей среды, образованные на нижней поверхности корпуса клапана, проходящие в радиальном направлении и соответствующие зазорам, образованным плоскими гранями и цилиндрическим отверстием корпуса клапана.
8. Привод тормоза по п.5, в котором регулирующий клапан дополнительно включает в себя фильтрующий элемент, прикрепленный к верхней поверхности корпуса клапана.
9. Привод тормоза по п.8, в котором корпус регулирующего клапана имеет центральную выемку, образованную на верхней поверхности корпуса клапана.
10. Привод тормоза по п.5, в котором при достижении давления текучей среды в камере пружины и внутри полого приводного стержня порогового уровня, круглая мембранная часть упругой мембраны деформируется по оси в направлении упора, чтобы обеспечить поток текучей среды вокруг периферии круглой мембранной части и сбросить повышение давления в камере пружины.
11. Привод тормоза по п.5, в котором мембрана регулирующего клапана включает в себя сферическую главную часть, образованную в центре мембраны и предназначенную для закрытия небольшого центрального отверстия корпуса клапана при деформации мембраны в соответствующем направлении.
12. Привод тормоза по п.11, в котором при достижении давления текучей среды со стороны второй торцевой стенки, противоположной камере давления, порогового уровня, мембрана прижимается к внутренней стенке, образованной коническим отверстием, а головная часть закрывает небольшое центральное отверстие корпуса клапана, чтобы герметизировать отверстие корпуса клапана.
13. Регулирующий клапан для использования в системе пневматического привода тормоза транспортного средства, включающей в себя привод пружинного тормоза и привод рабочего тормоза, расположенные тандемно, причем привод пружинного тормоза включает в себя герметичный корпус с камерой пружины и камерой давления, и полый приводной стержень, расположенный в основном в приводе пружинного тормоза с возможностью осевого перемещения к приводу рабочего тормоза для приведения в действие стояночного тормоза, при этом привод рабочего тормоза включает в себя рабочую камеру давления для приведения в действие рабочего тормоза, причем упомянутый регулирующий клапан содержит корпус клапана, расположенный внутри полого приводного стержня и включающий в себя образованное в нем отверстие для обеспечения сообщения по текучей среде между камерой пружины привода пружинного тормоза и рабочей камерой давления привода рабочего тормоза через полый приводной стержень, причем регулирующий клапан включает в себя мембрану, выполненную из упругого материала и имеющую образованное в ней сквозное дыхательное отверстие, при этом мембрана расположена в отверстии корпуса клапана и выполнена с возможностью герметизации отверстия, за исключением дыхательного отверстия, когда мембрана подвергается воздействию давления текучей среды ниже порогового уровня.
14. Регулирующий клапан по п.13, в котором регулирующий клапан позволяет текучей среде проходить через регулирующий клапан для сброса повышения давления в камере пружины, когда мембрана подвергается воздействию давления текучей среды выше порогового уровня.
15. Регулирующий клапан по п.13, в котором отверстие корпуса клапана имеет в основном круглое поперечное сечение, и мембрана имеет круглую мембранную часть, упирающуюся в окружающую стенку, образованную отверстием корпуса клапана.
16. Регулирующий клапан по п.15, в котором отверстие корпуса клапана включает в себя осевое цилиндрическое отверстие, образованное на нижней внутренней части корпуса клапана, коническое отверстие, проходящее по оси от цилиндрического отверстия, и небольшое центральное отверстие, проходящее от конического отверстия до верхней поверхности корпуса клапана, при этом мембрана расположена в отверстии в месте соединения цилиндрического отверстия и конического отверстия.
17. Регулирующий клапан по п.16, в котором регулирующий клапан дополнительно включает в себя упор, плотно установленный внутри нижней части цилиндрического отверстия, причем упор имеет в основном проходящий по оси канал для текучей среды, образованный вблизи него, чтобы обеспечить поток текучей среды через канал для текучей среды.
18. Регулирующий клапан по п.17, в котором упор имеет круглую форму и содержит две плоские грани, образованные на противоположных сторонах круглого упора, а канал для текучей среды упора образован в зазорах, сформированных между плоскими гранями и цилиндрическим отверстием корпуса клапана.
19. Регулирующий клапан по п.18, в котором корпус регулирующего клапана включает в себя каналы для текучей среды, образованные на нижней поверхности корпуса клапана, проходящие в радиальном направлении и соответствующие зазорам, образованным плоскими гранями и цилиндрическим отверстием корпуса клапана.
20. Регулирующий клапан по п.17, в котором регулирующий клапан дополнительно включает в себя фильтрующий элемент, прикрепленный к верхней поверхности корпуса клапана.
21. Регулирующий клапан по п.17, в котором при достижении давления текучей среды в камере пружины и внутри полого приводного стержня порогового уровня, круглая мембранная часть упругой мембраны деформируется по оси в направлении упора, чтобы обеспечить поток текучей среды вокруг периферии круглой мембранной части и сбросить повышение давления в камере пружины.
22. Регулирующий клапан по п.17, в котором мембрана регулирующего клапана включает в себя сферическую главную часть, образованную в центре мембраны, и при достижении давления текучей среды в рабочей камере давления порогового уровня мембрана прижимается к внутренней стенке, образованной коническим отверстием, и главная часть закрывает небольшое центральное отверстие корпуса клапана, чтобы герметизировать полностью отверстия, образованные в регулирующем клапане.
