Opis patentowy opublikowano: 1985.09.30 Twórcawynalazku — Uprawniony z patentu: Societe Anonyme D. B. A., Paryz (Francja) Silownik wspomagajacy hamowanie do ukladu hamulcowego pojazdu Wynalazek dotyczy silownika wspomagajacego hamowanie, do ukladu hamulcowego podcis¬ nieniowego pojazdu, zawierajacego korpus, w którym przemieszcza sie tlok silownika oddzielajacy komore niskiego cisnienia polaczona stale ze zródlem wytwarzajacym próznie od komory wyso¬ kiego cisnienia normalnie polaczonej z atmosfera; przy czym tlok silownika posiada zdolnosc przemieszczania sie z jednej pozycji zwrotnej do drugiej pozycji zwrotnej na skutek zadzialania róznicy cisnien pomiedzy komorami, a róznica cisnien jest sterowana zaworem polaczonym z wejsciowym drazkiem popychajacym sterowanym pedalem hamulca.Silownik wpomagajacy hamowanie, do ukladu hamulcowego pojazdu jest umiejscowiony pomiedzy stala sciana — przegroda pojazdu i cylindrem hydraulicznej pompy hamulcowej, z która jest na stale polaczony tlok silownika; tlok silownika poprzez elementy reakcyjne jest polaczony z drazkiem popychajacym sterowanym pedalem hamulca pojazdu, przy czym korpus silownika stanowi dwie pólobudowy, z których kazda posiada na obwodzie kolnierz, za pomoca którego jest szczelnie zespolona z druga pólobudowa, ponadto kazda pól-obudowa posiada boczna plaska zewnetrzna scianke wspólosiowa z kolnierzem wyposazona w elementy laczacejedna pól-obudowe z cylindrem pompy hamulcowej a druga pól-obudowe ze sciana-przegroda pojazdu.W znanych silownikach podcisnieniowych wspomagajacych hamowanie pojazdów, czesc korpusu laczaca kolnierz kazdej pól-obudowy korpusu z jej zewnetrzna boczna plaska scianka posiada ksztalt scietego stozka o gladkich scianach bez wkleslosci, a poniewaz wielkosc naprezen wywieranych na korpus jest bardzo duza, to dla zapewnienia jego dostatecznej szytwnosci konie¬ czne jest uzycie grubych blach stalowych co w rezultacie pociaga za soba duzy ciezar silownika.Celem wynalazku jest znaczne zmniejszenie ciezaru silownika z równoczesnym zachowaniem jego duzej odpornosci mechanicznej.Wedlug wynalazku silownik wspomagajacy hamowanie do wkladu hamulcowego pojazdu podcisnieniowy, umiejscowiony jest pomiedzy stala sciana pojazdu a cylindrem hydraulicznej pompy hamulcowej, w korpusie silownika przemieszcza sie tlok oddzielajacy komore polaczona ze zródlem podcisnienia od komory majacej zdolnosc laczenia sie z atmosfera lub ze zródlem prózni przez zawór sterujacy ruchem tloka silownika bezposrednio polaczonym z cylindrem pompy hamulcowej i poprzez elementy reakcyjne z drazkiem popychajacym sterowanym pedalem hamulca pojazdu, przy czym korpus silownika stanowia dwie pól-obudowy, z których kazda LUDOWA URZAD PATENTOWY PRL2 128 040 posiada na obwodzie kolnierz, za pomoca którego jest szczelnie zlaczona z druga pól-obudowa, przy czym kazda pól-obudowa posiada boczna zewnetrzna plaska scianke wspólsrodkowa z kolnierzem wyposazona w elementy laczace jedna pól-obudowe z cylindrem pompy hymulcowej, a druga pól-obudowe ze sciana pojazdu, przy czym przynajmniej jeden kolnierz jest polaczony z zewnetrznym brzegiem odpowiedniej bocznej plaskiej sciany zewnetrznej cienka lupina, z mate¬ rialu kolnierza i/lub sciany bocznej. Silownik charakteryzuje sie tym, ze ta cienka lupina tworzaca co najmniej jedna pól-obudowe, a korzystnie obie pól-obudowy, posiada w przekroju plaszczyzne przechodzaca przez os silownika, ksztalt paraboliczny z wklesloscia zwrócona na zewnatrz skrzyni korpusu silownika.W ten sposób wedlug wynalazku wielkosc naprezen lub naprezen scinajacych wywolanych w czasie dzialania hamulca jest minimalna dla wszystkich przekrojów cienkiej laczacej lupiny. W wyniku tego korpus silownika wykonany jest z cienkiej miekkiej blachy stalowej, korzystnie o grubosci mniejszej od 1 mm, co pozwala na znaczne zmniejszenie ciezaru przy zachowaniu duzej wytrzymalosci mechanicznej.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia silownik w przekroju poprzecznym, fig. 2 — sily dzialajace na korpus silownika w przypadku oslabienia wspomagania hamowania, a fig. 3 - schematyczny rozklad sil skladowych wystepujacych w plaszczyznie radialnej jednej pól-obudowy korpusu silownika.Silownik wspomagajacy pokazany na fig. 1 stanowi serwomotor pneumatyczny podcisnie¬ niowy. Silownik ma korpus 10 utworzony z dwu pól-obwodów 12 i 14 zlaczonych na brzegach, zakleszczajacych czesc brzegowa podatnej miekkiej membrany 16 tworzacej ze sztywna tarcza 18 zespól tloka silownika 20.Tlok silownika 20 dzieli korpus 10 na dwie komory, to jest komore niskiego cisnienia 22 polaczona na stale ze zródlem niskiego cisnienia poprzez zawór jednostronnego dzialania 24 oraz komore wysokiego cisnienia 26. Sztywna tarcza 18 osadzona jest na piascie 28, która wystaje na zewnatrz korpusu. W piascie 28 umieszczony jest trójdrozny zawór sterujacy 30. Zawór sterujacy 30 posiada pierscieniowy zaworek 32, który z jednej strony ma zdolnosc oparcia sie w ruchomym gniezdzie 34 zlaczonym na stale z drazkiem sterujacym 36 oraz oparcia sie o krazek gumowy 38 stanowiacy element reakcyjny, a z drugiej strony z gniazdem 40 zmontowanym z tlokiem silownika.Jedna ze stron gumowego krazka 38 styka sie z koncem preta popychajacego 42, który posiada zdolnosc uruchomienia zespolu sterowania zewnetrznego na rysunku nie pokazanego, takiego jak na przyklad pompa hamulcowa hamulca hydraulicznego pojazdu samochodowego. Sprezyna 44 oparta o budowe utrzymuje tlok silownika 20 w jego pozycji spoczynkowej, to jest oparty o pól-obudowe 14.Gdy silownik znajduje sie w pozycji spoczynkowejJak pokazano na rysunku, zaworek 32 nie jest dociskany do gniazda 40 tak, ze istnieje polaczenie miedzy obu komorami 22 i 26 przez przejscie utworzone w piascie 28 oraz przez kanaly 46 i 48. Odwrotnie gdy zaworek 32 zostanie docisniety szczelnie do gniazda 34 polaczenie miedzy atmosfera a komora wysokiego cisnienia 26 zostaje zamkniete.Opisany wyzej silownik wspomagajacy hamowanie, podcisnieniowy, dziala nastepujaco.Gdy kierowca pojazdu nacisnie pedal hamulca, drazek sterujacy 36 przesuwa sie w kierunku na fig. 1 na lewo az zaworek 32 oprze sie o gniazdo 40 i zamknie polaczenie pomiedzy komorami niskiego 22 i wysokiego 26 cisnienia, przy czym równoczesnie zaworek 32 odsunie sie od gniazda 34 tak, ze powietrze atmosferyczne przeplynie przez filtr 50 oraz czesc srodkowa zaworu 32 i przedo¬ stanie sie do komory wysokiego cienienia przez przejscie, które tworzy kanal 48. W wyniku powstalej róznicy cisnien pomiedzy obu komorami nastepuje, w kierunku na lewo na fig. 1, ruch tloka silownika 20, który na skutek istnienia oparcia 52 w piascie 28 przesuwa wystajacy popycha¬ jacy pret 42 równiez w lewo (na fig. 1). Ruch popychajacego preta 42 przenosi sie na drazek sterujacy za posrednictwem krazka 38 opierajacego sie o przedluzenie 54 zaworka 34. Zawór sterujacy 30 jest typu wzmacniacza nadaznego, to znaczy, ze przemieszczenia jego ruchomych elementów sterujacych odbywaja sie zgodnie z ruchami tloka silownika 20.W przypadku usterki silownika, spowodowanej na przyklad brakiem podcisnienia, kierowca pojazdu ma moznosc sterowaiiia pompy hamulcowej musi jednak wywrzec bardzo duzy nacisk na pedal hamulca. Musi on wówczas wepchnac drazek sterujacy 36, który dociska przedhizenie 54128040 3 do gumowego reakcyjnego krazka 38, który przenosi sile na popychajacy pret 42 i który z kolei wspóldziala z nie pokazana pompa hamulcowa.Na schemacie przedstawionym na fig. 2 pokazano rozklad sil, którym jest poddany korpus silownika podczas dzialania bez wspomagania hamulców pojazdu.Pod dzialaniem sily f wywieranej na pedal p drazek sterujacy 36 przekazuje na pret popychajacy 42 sile F równa sile f powiekszonej przez przekladnie pedalu hamulca.Sila F odpycha cylinder „MC" pompy hamulcowej od obudowy 12 i na kazda irube mocujaca 60 wywiera sile F/2. Na fig. 2 z prawej strony, pokazano równiez sile reakcyjna F/2 przylozona do sciany pojazdu, do której jest zamocowany zespól silownik — pompa hamulcowa za po¬ moca srub 62 (fig. 1). W tym przypadku korpus silownika jest poddawany bardzo duzym naprezeniom, które w rezultacie powoduja rozchylenie pól-obwodów 12 i 14 i przesuniecie cylindra pompy hydraulicznej MC o wielkosc e na fig. 2 w lewo.Jedna z prób, którym poddawane sa silowniki tego typu jest badanie, które wymaga aby wa¬ rtosc wielkosci e byla mniejsza od 1,5 mm przy nacisku 2 kN na pedal p, któremu odpowiada sila F równa 10 kN. Aby zachowac takie warunki musiano dotychczas realizowac korpusy silowników o duzej grubosci i w konsekwencji o duzym ciezarze.Wynalazek rozwiazuje zadanie budowy korpusu silownika, który jest najlzejszy ze wszy¬ stkich mozliwych przy zachowaniu odksztalcenia e w zalozonych granicach.Charakterystyczne wymiary silownika, a w szczególnosci przekrój tloka silownika stanowia: wielkosc promienia Ri obwodu zewnetrznego kolnierza V kazdej pól-obudowy 12,14, wielkosc promienia RQ równoleglych zewnetrznych bocznych scianek mocowanych do pompy hydrauliczna) i do scianki dzialowej, jak równiez wielkosc odleglosci D, mierzonej równolegle do osi silownika, pomiedzy zewnetrznymi sciankami bocznymi a kolnierzemV.Nastepnym glównym wymogiem, który postawil sobie wynalazca silownikajest warunek uzy¬ cia cienkiej blachy wytlaczanej w prasie.W korpusie, w którym kolnierz bylby bezposrednio przymocowany do zewnetrznej scianki bocznej (to jest gdy Ri = R0) kolnierz bylby poddawany tylko naprezeniom trakcyjnym, podczas gdy scianki boczne bylyby poddawane duzym naprezeniom, zwlaszcza scinajacym: wynika z tego, te wówczas na korpus moglyby byc uzyte blachy o grubosci potrzebnej na scianki boczne, ale blacha ta bylaby o wiele za gruba na kolnierze obwodowe.W przypadku gdyby korpus silownika mial ksztalt geometryczny uproszczony w stosunku do ksztaltu z fig. 1, to przejscie stozka pomiedzy scianka 66 (wzglednie 68) i kolnierzem V w ksztalcie wymagaloby blachy wzglednie grubej, gdyz musialaby wytrzymac naprezenia wypadkowe wieksze od scinajacych.Wedlug wynalazku w korpusie silownika stosuje sie scianki laczace o ksztalcie powierzchni, w której naprezenia spowodowane trakcja i naprezenia scinajace ukladaja sie tak, ze we wszy stkich punktach korpusu naprezenia wypadkowe sa nizsze od naprezen wynikajacych z granic sprezystosci przy przenoszeniu zwyklych naprezen trakcyjnych.Ten korzystny rozklad naprezen osiagniety jest przez nadanie sciance laczacej kolnierz z zewnetrznym brzegiem bocznej plaskiej scianki zewnetrznej ksztaltu lupiny, która w pionowym przekroju osiowym ma profil paraboliczny wklesly od zewnetrznej strony korpusu. Profil taki zostal ustalony empirycznie przez kolejne wyginanie cienkich blach o malej elastycznosci. Przy takim profilu „izonaprezeniowym" mozliwe staje sie doprowadzenie materialu do pracy zgodnie z zweryfikowanym wzrostem teorii maksymalnego naprezenia scinajacego, w którym naprezenie ekwiwalentnie ae dla kazdego elementu laczacej lupiny jest stale. ac= \/ a2+4r2 = const. przy czym a jest naprezeniem granicy sprezystosci spowodowanym trakcja, r jest naprezeniem granicznym sil scinajacych.Na figurze 3 pokazano schematycznie dla osiowych sil 0i, 02 oraz 03, które maleja propor- cjonalnic ze wzrostem promienia lupiny — wielkosc wartosci r i a otrzymanych dzieki zastosowa¬ niu profilu „izonaprezeniowego".Obie pól-obudowy 12-14 sa wykonane korzystnie jako miski wytlaczane z cienkiej blachy o stalej grubosci, których dna stanowiace scianki zewnetrzne 66-68 ustawione sa w plaszczyznach prostopadlych do osi silownika i sa poddawane naprezeniom scinajacym, przejmowanym przez4 128 040 pierscienie wzmacniajace 70, 72. Brzegi 74, 76 pierscieni wzmacniajacych sa wywiniete aby lepiej mogly wspólpracowac z wybrzuszeniami profili Jzonaprezeniowych". Wywiniecie to musi byc dokladnie dopasowane aby uniknac urwania sie korpusu w tym miejscu. Pierscienic wzmacniajace sa wykonywane korzystnie z aluminium. Przez pierscienie te przechodza sruby 60laczace silownik z pompa hamulcowa, lub sruby 62 laczace go ze soba sciana pojazdu.Scianki zewnetrzne boczne 66 i 68 oraz wzmocnienia 70 i 72 nie musza byc ksztaltowane w zaleznosci od obwodu wewnetrznego i zewnetrznego kolnierzy V. Korzystnym jest ksztalt kolowy przy uzyciu czterech srub mocujacych 60 oraz 62', ale w niektórych wykonaniach moze byc zastosowane inne rozwiazanie na przyklad w postaci szesciokata, w takich wykonaniach stosuje.sie lupine laczaca o krzywiznie zlozonej z kilku parabolicznych profili przy zachowaniu zasady „izonaprezen".W przedstawionym przykladzie wykonania wynalazku obudowe korpusu silownika- ^erwomotoru wykonuje sie korzystnie z miekkiej blachy stalowej o grubosci 0,5 mm podczas gdy dotychczas musiano stosowac blache o grubosci 1,5 mm aby otrzymac taka sama wytrzymalosc.Zmniejszenie ciezaru silownika wynosi 50%. PL PL