PL210513B1 - Serwomotor do wspomagania hamowania, zawierający obudowę odbiorczą tarczy reakcyjnej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest serwomotor do wspomagania hamowania, zawierający obudowę odbiorczą tarczy reakcyjnej.

W stosowanych układach hamulcowych typowe jest wzmocnienie siły jaką wywiera kierowca na pedał hamulca, poprzez środki w postaci serwomotoru pneumatycznego (również zwanego urządzeniem wspomagającym tzw. „busterem) składającego się z przedniej komory o zmiennej objętości, oddzielonej od tylnej komory o zmiennej objętości szczelną sprężystą diafragmą i sztywną osłoną, prowadząc tłok pneumatyczny, który podtrzymywany jest przez popychacz na pierwszym tłoku posobnej pompy głównej hydraulicznego układu hamulcowego. Przednia komora, sterowana w kierunku posobnej pompy głównej, jest hydraulicznie połączona z próżnią, natomiast tylna komora, skierowana w kierunku przeciwnym do przedniej komory, jest hydraulicznie połączona, przy zastosowaniu zaworu regulacyjnego z płynem napędowym, zazwyczaj z powietrzem pod ciśnieniem atmosferycznym.

W stanie spoczynku, to znaczy wtedy kiedy kierowca nie uruchamia pedał u hamulca, przednia i tylna komora są wzajemnie połączone, dopóki tylna komora jest odizolowana od ciśnienia atmosferycznego. Przy hamowaniu, najpierw od komory tylnej oddzielana jest przednia komora i następnie do komory tylnej wpuszczane jest powietrze.

Niestety, gdy pedał hamulca jest wciśnięty, nagłe otwarcie otworu tylnej komory dostarczającego powietrze powoduje zbyt szybki ruch do przodu tłoka pneumatycznego. Początkowy opór wysuwu tego tłoka pneumatycznego jest dość słaby. W rzeczywistości, z jednej strony, występuje duża różnica ciśnień pomiędzy przednią i tylną komorą serwomotoru i, z drugiej strony, luzy robocze posobnej pompy głównej są zamortyzowane. Ten szybki wysuw tłoka pneumatycznego może cyklicznie otwierać przejście łączące przednią i tylną komorę, co powoduje powstanie odgłosu przypominającego ruch wycieraczek po suchej szybie i przez to w stanie techniki jest on nazywany „odgłosem wycieraczek. Taki odgłos, chociaż jest on normalny, odbierany jest przez użytkowników jako dość nieprzyjemny i stwarza obawy awarii układu. Ponadto, ponowne otwarcie przejścia łączącego przednią i tylną komorę serwomotoru, zmniejsza skuteczność wspomagania na początku procesu hamowania.

Celem wynalazku jest zaprojektowanie serwomotoru dla wspomagania hamowania zapewniającego bezgłośny ruch, w szczególności poprzez zmniejszenie do minimum tak zwanego „odgłosu wycieraczek.

Innym celem wynalazku jest zaprojektowanie serwomotoru wspomagającego hamowanie o dość duż ej skuteczności.

Celem wynalazku jest również zaprojektowanie serwomotoru dla wspomagania hamowania, zapewniającego szybko-działające wspomaganie.

Jeszcze innym celem wynalazku jest zaprojektowanie układu hamulcowego zawierającego wspomagający serwomotor pneumatyczny i posobną pompę główną, wyposażonego w środki superwspomagające w sytuacjach nagłego hamowania, typów opisanych w EP 0 662 894 i FR 2 751 602, i posiadającego małą zmienność progu rozruchowego środków super-wspomagających w sytuacji nagłego hamowania.

Serwomotor do wspomagania hamowania, zawierający obudowę odbiorczą tarczy reakcyjnej, utworzoną przez nieruchome ściany i ruchome ściany, i przyjmującą nieściśliwą tarczę reakcyjną serwomotoru hamulca, która to tarcza reakcyjna posiada obszar styku skojarzony z elementem napędzanym przez pedał hamulca, według wynalazku charakteryzuje się tym, że obudowa tarczy reakcyjnej ma postać pierwszej komory, w której w pierwszym etapie hamowania znajduje się nieściśliwa tarcza reakcyjna, pod którą znajduje się druga komora wypełniona płynem ściśliwym, mającym zdolność powodowania sprężystego odkształcenia tarczy reakcyjnej, wywierającego reakcję mechaniczną na element napędzany przez pedał hamulca, i która w drugim etapie właściwego hamowania jest zajęta zasadniczo całkowicie przez nieściśliwą tarczę reakcyjną.

Obudowa tworzy dwie sąsiadujące współśrodkowe cylindryczne komory, przy czym pierwsza cylindryczna komora ma średnicę odpowiadającą średnicy tarczy reakcyjnej, a druga cylindryczna komora ma średnicę, mniejszą od średnicy tarczy reakcyjnej.

Druga cylindryczna komora jest ograniczona promieniowo podkładką.

Obudowa zawiera tarczę reakcyjną mającą zewnętrzny promieniowy obszar pierścieniowy, który razem ze ścianami wyznacza obszar obudowy wypełniony płynem ściśliwym.

Element napędzany przez pedał hamulca stanowi tłocznik rozdzielacza, który posiada trzpień nakładany na tarczę reakcyjną.

PL 210 513 B1

Tarcza reakcyjna posiada co najmniej jedno przejście dla dostarczania i wydalania płynu ściśliwego, odpowiednio do i od obszaru ściśliwego cylindrycznej komory obudowy tarczy reakcyjnej.

Element napędzany przez pedał hamulca styka się z tarczą reakcyjną.

Element napędzany przez pedał hamulca styka się z tarczą reakcyjną w pozycji zamkniętej klapy, szczelnie oddzielającej przednią komorę i tylną komorę serwomotoru.

Tarcza reakcyjna posiada sprężystą wkładkę wzmacniającą.

Serwomotor pneumatyczny według wynalazku jest zaopatrzony w środki zdolne do przeciwstawiania się zbyt szybkiemu wysuwowi tłoka pneumatycznego, gdy uruchamiany jest hamulec, co mogłoby doprowadzić do niepożądanego ponownego otwarcia przejścia łączącego przednią komorę z tylną komorą serwomotoru wspomagają cego.

Cele te zgodnie z niniejszym wynalazkiem zrealizowano przez wykorzystanie podatności tarczy reakcyjnej tak, aby przeciwstawiała się ona zbyt szybkiemu ruchowi tłoka do przodu. W wyróżnionym przykładzie wykonania, zasadniczo nieściśliwa tarcza reakcyjna umieszczona jest w obudowie, której wewnętrzna przestrzeń jest większa od wymiarów tarczy. Odkształcenie tarczy podczas początkowego etapu hamowania powoduje takie odkształcenie tarczy, że wypełnia ona całkowicie swoją obudowę, w wyniku czego działa ona w konwencjonalny sposób w kolejnych etapach hamowania. Zastosowanie tarczy reakcyjnej na tłocznik rozdzielacza lub na dowolną inną część sprzęgniętą z drążkiem sterującym dla sterowania klapami ogranicza prędkość wysuwu tłoka pneumatycznego, gdy uruchamiany jest hamulec i zapobiega lub ogranicza niepożądanym ponownym otwarciom przejścia łączącego pomiędzy przednią i tylną komorą serwomotoru wspomagającego.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podłużny serwomotoru wspomagającego znanego typu, fig. 2 - przekrój podłużny szczegółu z fig. 1 w stanie spoczynku, fig. 3 - widok serwomotoru podobnego do tego z fig. 1, ale w stanie, w którym przednia i tylna komora są wzajemnie oddzielone dopóki tylna komora jest wypełniona powietrzem, fig. 4 - podobny widok, ale w przypadku niepożądanego otwarcia przejścia łączącego pomiędzy przednią komorą i tylną komorą, fig. 5 - przekrój podłużny środkowej części pierwszego przykładu wykonania serwomotoru według wynalazku, fig. 6 - przekrój podłużny drugiego przykładu wykonania serwomotoru według wynalazku, fig. 7 - powiększony widok części środkowej według fig. 6, fig. 8 - perspektywiczny widok trzeciego przykładu wykonania tarczy reakcyjnej odpowiedniej do umieszczenia w urządzeniu według wynalazku, fig. 9 - przekrój podłużny trzeciego przykładu wykonania tarczy reakcyjnej odpowiedniej do umieszczenia w serwomotorze według wynalazku, fig. 10 - przekrój podłużny czwartego przykładu wykonania tarczy reakcyjnej odpowiedniej do umieszczenia w serwomotorze według wynalazku, a fig. 11 - przekrój podłużny piątego przykładu wykonania tarczy reakcyjnej odpowiedniej do umieszczenia w serwomotorze według wynalazku.

Na fig. 1 do 11 te same odnośniki numeryczne oznaczają te same elementy.

Figura 1 przedstawia znanego typu serwomotor pneumatyczny 1 dla wspomagania hamowania, posiadający przednią komorę 3 oddzieloną od tylnej komory 7 szczelną przeponą 5. Przepona 5 spoczywa na sztywnej osłonie 9, prowadząc tłok pneumatyczny 11 podczas zmiany objętości wymienionych komór. Drążek sterujący 13, prowadzony w kierunku strzałki 15 przez pedał hamulca (nie pokazany), podtrzymuje tłocznik rozdzielacza 17. Ten tłocznik rozdzielacza 17, jak to lepiej widać na fig. 2-4, steruje zaworem zamocowanym z pierwszą klapą 19 zamykając, podczas działania, przejście 21 łączące przednią komorę 3 z tylną komorą 7 serwomotoru 1, a druga klapa 23 otwiera, podczas działania, przejście zasilające powietrzem tylną komorę 7 wymienionego serwomotoru. Następnie, zawór posiada sprężynę powrotną 25 dla klapy i sprężynę 27, zamykające zawór gdy hamulec nie jest uruchomiony. Tłok pneumatyczny 11 prowadzi, w kierunku strzałki 15', popychacz 29 podtrzymywany na pierwszym tłoku posobnej pompy głównej (nie pokazanej).

Sposób działania znanego typu serwomotoru będzie teraz opisany w odniesieniu do fig. 2 do 4.

Figura 2 przedstawia układ w spoczynku, to znaczy wtedy, kiedy kierowca nie wciska pedału hamulca. Gniazda klap 19 i 23 są osiowo odsadzone, w ten sposób, że wysuw drążka sterującego 13 w kierunku strzał ki 15, wpierw powoduje zamknię cie klapy 19 a nastę pnie otwarcie klapy 23. Dla ustalenia położenia drążka sterującego 13, klapa 23 otwiera i zamyka się okresowo w celu ustawienia popychacza 29 w żądanym położeniu i, w rezultacie, żądanego ciśnienia w obwodzie hydraulicznym układu hamulcowego.

W stanie spoczynku, klapa 19 jest cią gle otwarta, podczas gdy klapa 23 jest ciągle zamknięta. A zatem, to samo niskie ciś nienie wystę puje w przedniej komorze 3 i w tylnej komorze 7.

PL 210 513 B1

Gdy kierowca wciśnie pedał hamulca, drążek sterujący 13 przesunie się do przodu, jak to pokazano na fig. 3, i poruszy tłocznik rozdzielacza 17, w ten sposób zamykając klapę 19 i otwierając klapę 23. Powietrze pod ciśnieniem atmosferycznym wtargnie do tylnej komory 7. Różnica ciśnień zadziała na osłonę 9, która z kolei poruszy do przodu tłok pneumatyczny 11. W pierwszym przypadku, tłok pneumatyczny nie spotka się z wyczuwalnym oporem podczas wysuwu, aż do momentu, gdy wszystkie mechaniczne luzy posobnej pompy głównej hydraulicznego układu hamulcowego nie zostaną skompensowane. A zatem, jak to przedstawiono na fig. 4, taki tłok wysuwa się szybciej niż wymieniony tłocznik rozdzielacza 17, podtrzymywany przez drążek sterujący 13, powodując niepożądane otwarcie klapy 19. Gdy ciśnienia pomiędzy przednią komorą 3 i tylną komorą 7 wyrównają się, ruch tłoka zostanie spowolniony, w ten sposób umożliwiając tłocznikowi rozdzielacza 17 zamknięcie klapy 19 (stan pokazany na fig. 3), w rezultacie czego, tłok pneumatyczny 11 wysunie się, co oznacza powrót do stanu pokazanego na fig. 4, w którym klapa 19 jest otwarta. Cykliczne zmiany z jednego stanu do drugiego, jak to odpowiednio pokazano na fig. 3 i 4, stwarzają ryzyko powstania tak zwanego „odgłosu wycieraczek, który jest dość nieprzyjemny i ponadto prowadzi do niepożądanego wypełnienia przedniej komory 3 powietrzem, a zatem zmniejsza skuteczność pneumatycznego serwomotoru wspomagającego.

Po początkowym etapie hamowania, popychacz 29 oddziaływuje w kierunku strzałki 15' na pierwszy tłok posobnej pompy głównej (nie pokazanej) doprowadzając do cylindrów hamulca ciśnieniowy płyn hamulcowy, co powoduje dociśnięcie elementów ciernych do tarcz i/lub bębnów. Działanie hamulca i posobnej pompy głównej powoduje wzrost mechanicznego oddziaływania zapobiegając ponownemu otwarciu klapy 19 podczas drugiego etapu hamowania (właściwe działanie hamulca).

Zakończenie popychacza 29 w kierunku przeciwnym do tego zwróconego w kierunku osobnej pompy głównej podtrzymuje miskę 33, stanowiącą razem z powierzchnią czołową 35 środkowej części tłoka pneumatycznego 11 i z powierzchnią czołową 37 tłocznika rozdzielacza 17, obudowę dla tarczy reakcyjnej 39, wykonanej z prawie nieściśliwego materiału (zazwyczaj elastomeru). Tarcza reakcyjna 39 serwomotoru 1 znanego typu całkowicie wypełnia swoją obudowę za wyjątkiem szczeliny 41, pozostawionej pomiędzy tylną powierzchnią 43 tarczy i powierzchnią czołową 37 tłocznika rozdzielacza 17.

Tarcza reakcyjna 39 znanego typu serwomotoru 1 nie przekazuje oddziaływania, wytwarzanego w posobnej pompie gł ównej, na tł ocznik rozdzielacza 17 podczas począ tkowego etapu hamowania, tak zwanego etapu skoku.

Serwomotor pneumatyczny 31 dla wspomagania hamowania (fig. 6), według wynalazku, różni się od znanego typu serwomotoru 1 pokazanego na fig. 1 do 4, tym, że posiada elementy opóźniające, które na początku procesu hamowania (zazwyczaj przed mechanicznym luzem znajdującym się w posobnej pompie głównej) przy wysuwie tłoka pneumatycznego 11 w kierunku strzałki 15' zapobiegają jego szybszemu ruchowi względem tłocznika rozdzielacza 17 i w konsekwencji, podczas etapu hamowania, uniemożliwiają jakiekolwiek niepożądane otwarcie klapy 19 umieszczonej pomiędzy przednią komorą 3 i tylną komorą 7 serwomotoru 31 według wynalazku.

Jak pokazano na fig. 5 do 7, serwomotor 31 dla wspomagania hamowania, zgodnie z niniejszym wynalazkiem, posiada obudowę 47 tarczy reakcyjnej 39, której wewnętrzna przestrzeń jest większa od wymiarów nieściśliwej tarczy reakcyjnej 39, gdy powierzchnia czołowa 37 tłocznika rozdzielacza 17 styka się z powierzchnią tylną 43 tarczy reakcyjnej 39 tak, że umożliwia sprężyste odkształcenie tarczy reakcyjnej 39 wskutek naporu wywieranego przez tłocznik rozdzielacza 17, w kierunku strzałki 15', podczas początkowego etapu hamowania. Siła reakcji, która jest sprężyście wywierana przez tarczę reakcyjną podczas początkowego etapu hamowania, zapobiega lub ogranicza przed niepożądanym ponownym otwarciom klapy 19.

W przykładzie według fig. 5, tarcza reakcyjna 39 ma kształt cylindryczny a jej obudowa 47 posiada pierwszą tylną cylindryczną komorę z osią 49 odpowiadającą osi serwomotoru, której średnica jest równa wewnętrznej średnicy miski 33, a przylegająca druga przednia cylindryczna komora 51 z osią 49 posiada ś rednicę , która jest mniejsza od ś rednicy pierwszej tylnej cylindrycznej komory.

Przednia cylindryczna komora 51 jest promieniowo ograniczona podkładką 53 lub kołnierzem miski 33, zapewniającymi podparcie dla brzegowego obszaru przedniej powierzchni 55 tarczy reakcyjnej 39.

W alternatywnym przykł adzie wykonania, powierzchnia czoł owa 37 tł ocznika rozdzielacza 17 opiera się stale na powierzchni tylnej 43 tarczy reakcyjnej 39.

W korzystnym przypadku, kontakt pomiędzy tarczą reakcyjną 39 i powierzchnią czołową 37 tłocznika rozdzielacza 17 jest prawidłowy po zamknięciu klapy 19 i przed otwarciem klapy 23.

PL 210 513 B1

Należy zauważyć, że na fig. 5 tarcza reakcyjna pokazana jest w stanie nie ściśniętym, podczas gdy na fig. 6 i 7 pokazana jest w stanie częściowo ściśniętym, by pokazać szczelinę zaprojektowaną w obudowie 47 tarczy reakcyjnej 39.

W przykł adzie wykonania zgodnie z fig. 6 i 7, obudowa 47 tarczy reakcyjnej 39 posiada zasadniczo cylindryczny kształt, a tarcza reakcyjna posiada na swojej przedniej powierzchni 55 zewnętrzny promieniowy pierścieniowy obszar 57 przystosowany do opierania się o tylną powierzchnię ściany miski 33, prostopadłej do osi 49. Obszar 57 określa obszar komory 51, pusty albo wypełniony powietrzem, który jest skierowany ku przodowi tarczy reakcyjnej 39 wewnątrz obudowy 47.

W korzystnym przykładzie wykonania pokazanym na fig. 6 i 7, powierzchnia czołowa 37 tłocznika rozdzielacza 17 posiada środkowy trzpień 59 dla miejscowego sprężystego odkształcenia tarczy reakcyjnej 39.

Figura 8 przedstawia tarczę reakcyjną 39 posiadającą płaską tylną powierzchnię i przednią powierzchnię 55 zaprojektowaną z brzegowym pierścieniowym obszarem 57, w której promieniowe przejścia 61 zostały wykonane dla obiegu powietrza, tak, by zapobiec tak zwanemu efektowi ssania. W zilustrowanym korzystnym przykładzie, tarcza reakcyjna 39 posiada trzy przejścia 61 w regularnych odstępach kątowych. Korzystnie, przejścia 61 są przedłużone równolegle do osi 49 w promieniowej zewnętrznej części cylindra.

Figura 9 przedstawia tarczę reakcyjną 39 posiadającą obszar 63, pusty albo wypełniony płynem ściśliwym, takim jak zwykłe powietrze lub azot. A zatem, w stanie spoczynku, zewnętrzne wymiary tarczy reakcyjnej 39 z fig. 9 mogą całkowicie wypełniać obudowę 47 tarczy, dopóki utrzymuje ona odpowiednie właściwości sprężyste dla regulowania wysuwu ruchomych elementów podczas początkowego etapu hamowania.

Figura 10 przedstawia przykład wykonania tarczy reakcyjnej posiadającej brzegowy rowek, na przykład w kształcie dużej litery V.

Tarcze reakcyjne dla zastosowania w serwomotorze pneumatycznym według wynalazku, mogą być wykonywane z dowolnego konwencjonalnego materiału przeznaczonego do budowy tarcz reakcyjnych, takiego jak elastomery, a bardziej szczegółowo z kauczuku. Ponadto, jak pokazano na fig. 11, tarcze mogą posiadać wmontowaną wkładkę wzmacniającą 67 wykonaną ze sprężystego materiału, takiego jak metal, a korzystnie ze stalowej sprężyny, plastików lub kompozytów.

Również korzystne jest, gdy kształt wkładki wzmacniającej 67 dostosowany jest do wymaganego sprężystego zachowania się tarczy reakcyjnej. A zatem, mogą być stosowane wkładki wzmacniające w kształcie dysku lub, jak pokazano, wkładki wzmacniające mogą wyglądać jak odcinek kuli, korzystnie z promieniowo rozmieszczonymi nacięciami. Alternatywnie, wkładka wzmacniająca 67 może mieć kształt gwiazdy.

Serwomotor według wynalazku może być zamontowany w dowolnym układzie hamulcowym, a szczególnie w ukł adach hamulcowych stosują cych pojedynczą pompę gł ówną lub, korzystnie, posobną pompę główną. Jeszcze bardziej korzystne jest zastosowanie takiego serwomotora w głównym układzie dla super-wspomagania przy nagłym hamowaniu, jak to ujawniono w zgłoszeniach patentowych EP 0 662 894 i FR 2 751 602, które są tu włączone w odniesieniu.

Claims (9)

1. Serwomotor do wspomagania hamowania, zawierający obudowę odbiorczą tarczy reakcyjnej, utworzoną przez nieruchome ściany i ruchome ściany, i przyjmującą nieściśliwą tarczę reakcyjną serwomotoru hamulca, która to tarcza reakcyjna posiada obszar styku skojarzony z elementem napędzanym przez pedał hamulca, znamienny tym, że obudowa (47) tarczy reakcyjnej (39) ma postać pierwszej komory, w której w pierwszym etapie hamowania znajduje się nieściśliwa tarcza reakcyjna (39), pod którą znajduje się druga komora (51) wypełniona płynem ściśliwym, mającym zdolność powodowania sprężystego odkształcenia tarczy reakcyjnej (39), wywierającego reakcję mechaniczną na element napędzany przez pedał hamulca, i która w drugim etapie właściwego hamowania jest zajęta zasadniczo całkowicie przez nieściśliwą tarczę reakcyjną (39).

2. Serwomotor według zastrz. 1, znamienny tym, że obudowa (47) tworzy dwie sąsiadujące współśrodkowe cylindryczne komory, przy czym pierwsza cylindryczna komora ma średnicę odpowiadającą średnicy tarczy reakcyjnej (39), a druga cylindryczna komora (51) ma średnicę, mniejszą od średnicy tarczy reakcyjnej (39).

PL 210 513 B1

3. Serwomotor według zastrz. 2, znamienny tym, że druga cylindryczna komora (51) jest ograniczona promieniowo podkładką (53).

4. Serwomotor według zastrz. 1, znamienny tym, że obudowa (47) zawiera tarczę reakcyjną (39) mającą zewnętrzny promieniowy obszar pierścieniowy (57), który razem ze ścianami (33) wyznacza obszar obudowy (47) wypełniony płynem ściśliwym.

5. Serwomotor według zastrz. 1, znamienny tym, że element napędzany przez pedał hamulca stanowi tłocznik rozdzielacza (17), który posiada trzpień (59) nakładany na tarczę reakcyjną (39).

6. Serwomotor według zastrz. 1, znamienny tym, że tarcza reakcyjna (39) posiada co najmniej jedno przejście (61) dla dostarczania i wydalania płynu ściśliwego, odpowiednio do i od obszaru ściśliwego cylindrycznej komory (51) obudowy (47) tarczy reakcyjnej (39).

7. Serwomotor według zastrz. 5, znamienny tym, że element napędzany przez pedał hamulca styka się z tarczą reakcyjną (39).

8. Serwomotor według zastrz. 5, znamienny tym, że element napędzany przez pedał hamulca styka się z tarczą reakcyjną (39) w pozycji zamkniętej klapy (19), szczelnie oddzielającej przednią komorę (3) i tylną komorę (7) serwomotoru.

9. Serwomotor według zastrz. 5 albo 6, albo 7, albo 8, znamienny tym, że tarcza reakcyjna (39) posiada sprężystą wkładkę wzmacniającą (67).