Тормозной цилиндр с пружинным аккумулятором, например, для тормозов автомобиля

Изобретение относится к области автомобилестроения. Тормозной цилиндр с пружинным аккумулятором содержит установленный с уплотнением в корпусе тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором поршень, который выполнен с цилиндрической средней частью и радиально выступающим фланцем. Во фланце расположена предварительно натянутая пружина сжатия. Между цилиндрической средней частью и корпусом тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором образована кольцевая камера. Пневматический тормозной цилиндр объединен с тормозным цилиндром с пружинным аккумулятором в один конструктивный узел. Цилиндрическая средняя часть поршня направляется своей цилиндрической наружной стороной в отверстии перегородки между корпусом тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором и корпусом пневматического тормозного цилиндра, а также своей цилиндрической внутренней стороной - по цилиндрической наружной стороне цилиндрического направляющего элемента. Достигается предотвращение перекоса и заклинивание поршня в корпусе тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение касается тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором, имеющего установленный с уплотнением в корпусе тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором поршень, выполненный в форме шляпы с цилиндрической средней частью и радиально выступающим фланцем, в котором расположена опирающаяся с одной стороны на поперечную стенку поршня, а с другой стороны на поперечную стенку корпуса тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором предварительно натянутая пружина сжатия, при этом между цилиндрической средней частью и корпусом тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором выполнена кольцевая камера, в которую может подаваться сжатый воздух, и у которого поперечная стенка поршня может приводиться в соприкосновение с рабочим тормозным поршнем пневматического тормозного цилиндра, объединенного с тормозным цилиндром с пружинным аккумулятором в один конструктивный узел, чтобы приводить его в действие при падении давления в кольцевой камере посредством пружины сжатия в направлении торможения.

Такого рода тормозной цилиндр с пружинным аккумулятором известен из DE 1203141 A1. У этого тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором выполненный в форме шляпы поршень при осевом движении направляется посредством радиального фланца на цилиндрической внутренней стороне корпуса тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором. Цилиндрическая средняя часть этого поршня проходит с радиальным зазором через осевое отверстие в перегородке между тормозным цилиндром с пружинным аккумулятором и пневматическим тормозным цилиндром. В кольцевом пазу в отверстии перегородки расположено упругое уплотнительное кольцо, которое с уплотнением прилегает к наружной стороне цилиндрической средней части поршня, но не направляет его. Вследствие неизбежной поперечной силы предварительно натянутой пружины сжатия в сочетании с силой, действующей на рабочий поршень тормозного цилиндра при подаче давления, поршень известного тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором имеет склонность к опрокидыванию и при наполнении воздухом кольцевой камеры тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором может оставаться в опрокинутом положении и быть заблокированным таким образом, что транспортное средство, оснащенное конструктивным узлом из тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором и пневматического тормозного цилиндра, нежелательным образом двигаться больше не может.

Тот же технический недостаток имеют тормозные цилиндры с пружинным аккумулятором, известные из DE 102010006048 A1 и DE 102010006049 A1, у которых поршень тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором радиально снаружи на фланце поршня имеет кольцевой уплотнительный элемент, а также кольцевой направляющий элемент, которые, оба, прилегают к радиальной внутренней поверхности корпуса тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором. У этих тормозных цилиндров с пружинным аккумулятором также направление поршня негативным образом осуществляется только радиально наружу.

По этой причине в основе изобретения лежит задача усовершенствовать известные тормозные цилиндры с пружинным аккумулятором в том отношении, чтобы предотвращались опрокидывание (перекос) выполненного в форме шляпы поршня в корпусе тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором и обусловленное им заклинивание поршня.

Решение задачи осуществляется с помощью признаков основного пункта формулы изобретения, в то время как предпочтительные усовершенствования изобретения содержатся в зависимых пунктах формулы изобретения.

Соответственно этому изобретение исходит из тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором, имеющего поршень, который установлен с уплотнением в корпусе тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором, выполнен в форме шляпы с цилиндрической средней частью и радиально выступающим фланцем, и в котором расположена опирающаяся с одной стороны на поперечную стенку поршня, а с другой стороны на поперечную стенку корпуса тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором, предварительно натянутая пружина сжатия, при этом между цилиндрической средней частью и корпусом тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором выполнена кольцевая камера, в которую может подаваться сжатый воздух, и в котором упомянутая поперечная стенка поршня может приводиться в соприкосновение с рабочим тормозным поршнем пневматического тормозного цилиндра, объединенного с тормозным цилиндром с пружинным аккумулятором в один конструктивный узел, чтобы приводить его в действие при падении давления в кольцевой камере посредством пружины сжатия в направлении торможения.

Для решения поставленной задачи у этого тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором в соответствии с изобретением предусмотрено, что цилиндрическая средняя часть поршня направляется своей цилиндрической наружной стороной в отверстии перегородки между корпусом тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором и корпусом пневматического тормозного цилиндра, а также своей цилиндрической внутренней стороной - по цилиндрической наружной стороне цилиндрического направляющего элемента, выдающегося от поперечной стенки корпуса тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором в направлении поперечной стенки поршня.

Радиальное расстояние между обоими направляющими элементами по существу определяется радиальной толщиной материала средней части поршня и поэтому предпочтительно мало, в то время как определяемая осевым расстоянием между обоими направляющими элементами во вдвинутом состоянии поршня осевая направляющая длина сравнительно велика. За счет этой двойной радиальной направляющей поршня опасность заклинивания поршня, обусловленного неизбежной поперечной силой пружины сжатия, по сравнению с известными техническими решениями существенно снижена. Кроме того, расположенный радиально снаружи на фланце поршня напротив внутренней стороны корпуса тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором первый уплотнительный элемент не должен выполнять задачи направления, благодаря чему при известных условиях все же возникающие незначительные движения опрокидывания упруго компенсируются.

Предпочтительно в одном из усовершенствований изобретения предусмотрено, что радиально между цилиндрической наружной стороной цилиндрического направляющего элемента и цилиндрической внутренней стороной средней части поршня расположено первое направляющее кольцо и что радиально между перегородкой и цилиндрической наружной стороной средней части поршня расположено второе направляющее кольцо. Эти направляющие кольца в местах их монтажа могут устанавливаться со сравнительно малым зазором, а также хорошо смазываться, благодаря чему более сильные движения опрокидывания предотвращаются и обеспечивается легкая подвижность поршня.

Расположенный радиально снаружи на фланце поршня первый уплотнительный элемент должен уплотнять только кольцевую камеру тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором, в которую может подаваться сжатый воздух, в наружном направлении. Расположенный в осевом направлении рядом с направляющим кольцом в отверстии перегородки между корпусом тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором и корпусом пневматического тормозного цилиндра второй уплотнительный элемент уплотняет вышеназванную кольцевую камеру относительно напорной камеры пневматического тормозного цилиндра, а также напорную камеру пневматического тормозного цилиндра относительно этой кольцевой камеры.

Предпочтительно цилиндрический направляющий элемент выполнен в форме чашки и своим дном прилегает к поперечной стенке корпуса в осевом направлении. При этом пружина сжатия опирается на дно этого цилиндрического направляющего элемента.

Наконец, может быть предусмотрено, что радиально внутри пружины сжатия расположена трубка, снабженная выступающим радиально наружу концевым фланцем, которая со стороны пружины сжатия прилегает к поперечной стенке поршня в осевом направлении, и пружина сжатия опирается на фланец трубки в осевом направлении.

Изобретение дополнительно поясняется ниже с помощью одного из примеров осуществления, изображенного на прилагаемых чертежах.

Изображенный тормозной цилиндр 1 с пружинным аккумулятором объединен с пневматическим тормозным цилиндром 2 в один конструктивный узел и в значительной степени соответствует конструктивному узлу, изображенному на фиг. 6 DE 1203141 A1. На единственной фигуре изображена только половина по оси 36 симметрии конструктивного узла, состоящего из тормозного цилиндра 1 с пружинным аккумулятором и пневматического тормозного цилиндра 2.

Тормозной цилиндр 1 с пружинным аккумулятором имеет по существу цилиндрический корпус 3, снабженный концевой радиальной поперечной стенкой 4, в котором с возможностью перемещения в осевом направлении расположен поршень 5, выполненный в форме шляпы. Поршень 5 имеет цилиндрическую среднюю часть 6, а также радиально выступающий наружу фланец 7, и он заканчивается радиально проходящей поперечной стенкой 8 в направлении пневматического тормозного цилиндра 2. Фланец 7 поршня 5 уплотнен относительно корпуса 3 тормозного цилиндра 1 с пружинным аккумулятором первым уплотнительным элементом 9, который помещен в выполненном радиально снаружи на фланце 7 кольцевом пазу. Этот первый уплотнительный элемент 9 выполнен так, что он уплотняет образованную между цилиндрической средней частью 6 поршня 5 и корпусом 3 тормозного цилиндра 1 с пружинным аккумулятором кольцевую камеру 14, в которую также может подаваться сжатый воздух, в направлении поперечной стенки 4 корпуса 3 тормозного цилиндра 1 с пружинным аккумулятором, то есть в наружном направлении. Первый уплотнительный элемент 9 выполнен упругим и поэтому почти или даже совсем не способствует направлению поршня 5. В отличие от этого тормозные цилиндры с пружинным аккумулятором, известные из DE 102010006048 A1 и DE 102010006049 A1, радиально снаружи на фланце 7, наряду с уплотнительным элементом, имеют направляющий элемент для поршня 5.

Важен также имеющий форму чашки цилиндрический направляющий элемент 11, который расположен внутри поршня 5, радиально ориентированное дно 12 которого радиально внутри имеет отверстие, а также прилегает в осевом направлении внутри к поперечной стенке 4 корпуса 3 тормозного цилиндра 1 с пружинным аккумулятором. Первое направляющее кольцо 10 расположено на удаленном от поперечной стенки конце поршня 5 в приемном пазу в цилиндрической внутренней стороне 17 средней части 6 в области перехода от цилиндрической средней части 6 к фланцу 7 поршня 5. Это первое направляющее кольцо 10 сидит на цилиндрической наружной стороне 22 цилиндрического направляющего элемента 11 и направляет поршень 5 в области его снабженного фланцем осевого конца. Второе направляющее кольцо 23 служит также для радиальной опоры поршня 5 с возможностью смещения в осевом направлении и расположено в отверстии 19 перегородки 18 между тормозным цилиндром 1 с пружинным аккумулятором и пневматическим тормозным цилиндром 2. Это второе направляющее кольцо 23 сидит на цилиндрической наружной стороне 16 средней части 6 поршня 5 и направляет его в области его удаленного от фланца или, соответственно, близкого к поперечной стенке конца. Соответственно этому поршень 5 радиально внутри опирается через первое направляющее кольцо 10 на цилиндрический направляющий элемент 11, а радиально снаружи через второе направляющее кольцо 23 на перегородку 18.

В осевом направлении рядом со вторым направляющим кольцом 23 расположен второй уплотнительный элемент 25, который уплотняет как кольцевую камеру 14 относительно напорной камеры 24 пневматического тормозного цилиндра 2, так и напорную камеру 24 относительно кольцевой камеры 14. Это необходимо, так как в состоянии покоя конструктивного узла, состоящего из тормозного цилиндра 1 с пружинным аккумулятором и пневматического тормозного цилиндра 2, в кольцевой камере 14 действует давление, в то время как в напорной камере 24 пневматического тормозного цилиндра 2 нет избыточного давления, а также, наоборот, возможен случай, что в напорной камере 24 находится сжатый воздух, однако в кольцевой камере 14 нет избыточного давления.

В кольцевой камере 21 между расположенной радиально очень далеко внутри трубкой 30 и цилиндрическим направляющим элементом 11 расположена предварительно сильно натянутая пружина 13 сжатия, которая с одной стороны в осевом направлении внутри опирается на дно 12 цилиндрического направляющего элемента 11, а с другой стороны через проходящий на трубке 30 радиально наружу кольцевой фланец 31 на поперечную стенку 8 поршня 5. Трубка 30 опирается одним осевым концом на поперечную стенку 8 поршня 5, а другим своим осевым концом на поперечную стенку 4 корпуса 3 тормозного цилиндра 1 с пружинным аккумулятором.

Когда в кольцевую камеру 14 тормозного цилиндра 1 с пружинным аккумулятором подается сжатый воздух, что соответствует нормальному рабочему состоянию конструктивного узла из тормозного цилиндра 1 с пружинным аккумулятором и пневматического тормозного цилиндра 2, сила давления сжатого воздуха в кольцевой камере 14 больше, чем действующая на поршень 5 сила давления пружины 13 сжатия, так что поршень 5 остается в изображенном на чертеже положении.

Когда в этом рабочем состоянии в напорную камеру 24 между перегородкой 18 и радиально проходящей нажимной пластиной 38 рабочего тормозного поршня 15 подается сжатый воздух с целью начала процесса торможения, рабочий тормозной поршень 15 на фигуре движется вправо со своей толкающей штангой 26, которая приводит в действие не изображенный тормоз транспортного средства в направлении торможения.

Напорная камера 24 в направлении рабочего тормозного поршня 15 уплотнена закатывающейся манжетой 37, которая радиально снаружи герметично зажата между корпусом 20 пневматического тормозного цилиндра 2 и перегородкой 18 посредством зажимного кольца 29. Расположенный между корпусом 20 пневматического тормозного цилиндра 2 и толкающей штангой 26 сильфон 27 не пропускает грязь и влагу в пневматический тормозной цилиндр 2, а слабая пружина 28 сжатия служит возвратной пружиной для рабочего поршня 15 тормозного цилиндра с толкающей штангой 26.

Если по какой-либо причине давление сжатого воздуха в тормозной системе падает ниже определенного значения, так что избыточное давление в кольцевой камере в большей или меньшей степени падает, сильная предварительно натянутая пружина 13 сжатия сдвигает поршень 5 и вместе с тем рабочий тормозной поршень 15 с толкающей штангой 26 в направлении торможения на фигуре вправо, так что автоматически начинается торможение без необходимости обычно необходимого сжатого воздуха. Эта функция собственно известна и подробно описана в DE 1203141 A1, соответствующее описание которой становится предметом настоящей заявки.

Расположенный коаксиально толкающей штанге 26 ходовой винт 33 через отверстия в трубке 30, дне 12 цилиндрического направляющего элемента 11 и поперечной стенке 4 корпуса 3 тормозного цилиндра 1 с пружинным аккумулятором проведен в осевом направлении наружу, где на ходовой винт 33 навернута гайка 35. С помощью этой гайки 35 радиально выступающая головка 34 на противоположном конце ходового винта 33 путем вращения гайки 35 может подводиться к внутренней торцевой стороне торцевой стенки 32 трубки 30, благодаря чему пружина 13 сжатия фиксируется в осевом направлении, и поршень 5 удерживается в осевом направлении в изображенном положении, даже когда в кольцевой камере 14 не находится сжатый воздух. Таким образом может достигаться прекращение тормозного действия, создаваемого пружиной 13 сжатия при падении давления в кольцевой камере 14, чтобы можно было снова двигать транспортное средство, заторможенное вследствие падения давления в тормозной системе. Кроме того, возможен демонтаж конструктивного узла из тормозного цилиндра 1 с пружинным аккумулятором и пневматического тормозного цилиндра 2 без передвижения толкающей штанги 26 в положение торможения, когда в кольцевой камере снижается давление.

Единственная фигура поясняет, что у тормозного цилиндра 1 с пружинным аккумулятором в соответствии с изобретением вследствие установки его двух направляющих колец 10, 23 опрокидывание поршня 5 в корпусе 3 тормозного цилиндра 1 с пружинным аккумулятором и обусловленное этим его заклинивание предотвращается. Это достигается, прежде всего, за счет того, что поршень 5 посредством первого направляющего кольца 10 опирается радиально внутри на дополнительно смонтированный цилиндрический направляющий элемент 11, а радиально снаружи опирается на второе направляющее кольцо 23, которое расположено в осевом отверстии перегородки 18. У известных тормозных цилиндров с пружинным аккумулятором направление поршня 5 при осевом движении осуществляется только с помощью направляющих средств, расположенных радиально снаружи на фланце 7 поршня 5, в то время как в области осевого отверстия в перегородке 18 предусмотрена только установка уплотнения.

В отличие от примера осуществления, изображенного на фигуре, можно обойтись без первого направляющего кольца 10, если цилиндрическая внутренняя сторона 17 средней части 6 поршня 5 или цилиндрическая наружная сторона 22 цилиндрического направляющего элемента 11 покрыта антифрикционным материалом. Тогда при полом цилиндрическом исполнении средней части 6 поршня 5 и цилиндрической наружной стороны 22 направляющего элемента 11 осевое направление поршня 5 осуществляется посредством имеющих сравнительно большую площадь, расположенных радиально друг напротив друга цилиндрических поверхностей направляющего элемента 11 и средней части 6 поршня.

Список ссылочных обозначений

1 Тормозной цилиндр с пружинным аккумулятором

2 Пневматический тормозной цилиндр

3 Корпус тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором

4 Поперечная стенка корпуса тормозного цилиндра с пружинным аккумулятором

5 Поршень

6 Средняя часть поршня

7 Фланец поршня

8 Поперечная стенка поршня

9. Первый уплотнительный элемент

10 Первое направляющее кольцо

11 Цилиндрический направляющий элемент

12 Дно цилиндрического направляющего элемента

13 Пружина сжатия

14 Кольцевая камера

15 Рабочий тормозной поршень

16 Цилиндрическая наружная сторона средней части поршня

17 Цилиндрическая внутренняя сторона средней части поршня

18 Перегородка

19 Отверстие в перегородке

20 Корпус пневматического тормозного цилиндра

21 Кольцевая камера для помещения пружины сжатия

22 Цилиндрическая наружная сторона цилиндрического направляющего элемента

23 Второе направляющее кольцо

24 Напорная камера

25 Второй уплотнительный элемент

26 Толкающая штанга

27 Сильфон

28 Возвратная пружина

29 Зажимное кольцо

30 Трубка

31 Фланец трубки

32 Торцевая стенка трубки

33 Ходовой винт

34 Головка ходового винта

35 Гайка

36 Ось симметрии

37 Закатывающаяся манжета

38 Нажимная пластина поршня

1. Тормозной цилиндр (1) с пружинным аккумулятором, имеющий установленный с уплотнением в корпусе (3) тормозного цилиндра (1) с пружинным аккумулятором поршень (5), который выполнен в форме шляпы с цилиндрической средней частью (6) и радиально выступающим фланцем (7) и в котором расположена опирающаяся с одной стороны на поперечную стенку (8) поршня (5), а с другой стороны на поперечную стенку (4) корпуса (3) тормозного цилиндра (1) с пружинным аккумулятором, предварительно натянутая пружина (13) сжатия, при этом между цилиндрической средней частью (6) и корпусом (3) тормозного цилиндра (1) с пружинным аккумулятором образована кольцевая камера (14), в которую может подаваться сжатый воздух, и у которого поперечная стенка (8) может приводиться в соприкосновение с рабочим тормозным поршнем (15) пневматического тормозного цилиндра (2), объединенного с тормозным цилиндром (1) с пружинным аккумулятором в один конструктивный узел, чтобы приводить его в действие при падении давления в кольцевой камере (14) посредством пружины (13) сжатия в направлении торможения, отличающийся тем, что цилиндрическая средняя часть (6) поршня (5) направляется своей цилиндрической наружной стороной (16) в отверстии (19) перегородки (18) между корпусом (3) тормозного цилиндра (1) с пружинным аккумулятором и корпусом (20) пневматического тормозного цилиндра (2), а также своей цилиндрической внутренней стороной (17) - по цилиндрической наружной стороне (22) цилиндрического направляющего элемента (11), выдающегося от поперечной стенки (4) корпуса (3) тормозного цилиндра (1) с пружинным аккумулятором в направлении поперечной стенки (8) поршня (5).

2. Тормозной цилиндр с пружинным аккумулятором по п. 1, отличающийся тем, что радиально между цилиндрической наружной стороной (22) цилиндрического направляющего элемента (11) и цилиндрической внутренней стороной (17) средней части (6) поршня (5) расположено первое направляющее кольцо (10) и что радиально между перегородкой (18) и цилиндрической наружной стороной (16) средней части (6) поршня (6) расположено второе направляющее кольцо (23).

3. Тормозной цилиндр с пружинным аккумулятором по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в находящейся рядом с корпусом (3) тормозного цилиндра (1) с пружинным аккумулятором области фланца (7) поршня (5) расположен первый уплотнительный элемент (9), уплотняющий снаружи кольцевую камеру (14), в которую может подаваться сжатый воздух.

4. Тормозной цилиндр с пружинным аккумулятором по п. 2, отличающийся тем, что в осевом направлении рядом со вторым направляющим кольцом (23) в отверстии (19) перегородки (18) между корпусом (3) тормозного цилиндра (1) с пружинным аккумулятором и корпусом (20) пневматического тормозного цилиндра (2) расположен второй уплотнительный элемент (25), уплотняющий кольцевую камеру (14) относительно напорной камеры (24) пневматического тормозного цилиндра (2), а также напорную камеру (24) относительно кольцевой камеры (14).

5. Тормозной цилиндр с пружинным аккумулятором по п. 1, отличающийся тем, что цилиндрический направляющий элемент (11) выполнен в форме чашки, своим дном (12) прилегает к поперечной стенке (4) корпуса (3) тормозного цилиндра (1) с пружинным аккумулятором и пружина (13) сжатия опирается на дно (12) цилиндрического направляющего элемента (11).

6. Тормозной цилиндр с пружинным аккумулятором по п. 1, отличающийся тем, что радиально внутри пружины (13) сжатия расположена трубка (30), снабженная выступающим радиально наружу концевым фланцем (31), которая со стороны пружины сжатия прилегает к поперечной стенке (8) поршня (5) в осевом направлении, и пружина (13) сжатия в осевом направлении опирается на фланец (31) трубки (30).