Устройство для регулирования давления в пневматических шинах автотранспортного средства
Полезная модель относится к арматуростроению и может использоваться в пневмосистемах управления автотранспортных средств для регулирования давления в шинах. Устройство содержит корпус с входным, выходным и сбросовым каналами, в котором установлены с возможностью обеспечения сообщения между каналами два электромагнитных клапана, снабженных запорными элементами, а сбросовый канал оснащен защитной диафрагмой, причем запорный элемент каждого из электромагнитных клапана представляет собой поршень с втулкой, оснащенной со стороны якоря клапана седлом разгрузочного отверстия а с противоположной стороны закрепляющая уплотнение, при этом якорь каждого из электромагнитных клапанов оснащен возвратной пружиной и уплотнением. За счет повышения быстродействия, надежности, ресурса работоспособности, производительности, являемое устройство позволяет повысить свои эксплуатационные характеристики.
Полезная модель относится к арамтуростроению и может быть использовано в пневмосистемах управления автотранспортных средств, в частности для регулирования давления в пневматических шинах автотранспортного средства.
Известно устройство для управления давлением и расходом сжатых газов, содержащее корпус с входным, выходным и сбросовым каналами, в котором установлены пневмоуправляемые клапаны для сообщения выходного канала с входным и сбросовым каналами, причем запорные элементы пневмоуправляемых клапанов выполнены в виде упругих кольцевых диафрагм, установленных в кольцевых проточках втулок на цилиндрической поверхности, сопряженной с корпусом, а управляющие полости образованы кольцевыми проточками, выполненными в корпусе над диафрагмами и соединены через каналы в корпусе и соответствующие нормально закрытый и нормально открытый клапаны с входным каналом (см. патент RU №1837505, МПК В 60 Т 8/38, опубл. 10.07.97 г.).
Однако данная конструкция имеет следующие особенности: открытие пневмоуправляемых клапанов осуществляется за счет радиального растяжения упругой кольцевой диафрагмы под действием рабочего давления сжатого воздуха, при этом в диафрагме возникают силы упругой деформации, направленные против открывающегося давления, что ведет к потере части рабочего давления на открытие клапанов и уменьшает быстродействие их открытия. Для обеспечения необходимой величины рабочего хода клапанов за счет упругой деформации растяжения кольцевой диафрагмы она должна быть выполнена из материала с высокими упругими свойствами при растяжении, т.е. из неармированной резины, имеющей относительно низкие прочностные и эксплуатационные характеристики, что снижает надежность, ресурс работоспособности устройства и ограничивает его использование в других системах пневмоавтоматики. Применение других материалов для кольцевых диафрагм (прорезиненные ткани, пластмассы и др.) с более высокими прочностными и эксплуатационными характеристиками (теплостойкость, мопозостойкость, долговечность и др.) затруднено из-за относительно малой величины их упругой деформации при растяжении.
Кроме того, данное устройство предназначено для работы в условиях, при которых отсутствует грязь и пыль, т.е. в гаражах, автомастерских и сервисных центрах.
Известно устройство для регулирования давления и расходом сжатого газа в различных устройствах, выбранное в качестве ближайшего аналога, содержащее корпус с входным, выходным и сбросовым каналами, в котором установлены два, оснащенные запорными элементами, электромагнитных клапана для сообщения выходного клапана с входным и сбросовым клапанами, при этом сбросовый канал снабжен защитной диафрагмой (см. патент RU №1837502, МПК В 60 Т 8/38, опубл. 10.11.96 г.).
В качестве запорного элемента в каждом из электромагнитных клапанов в известном устройстве применяется кольцевая диафрагма, также выполненная в виде тонкостенного кольца с двумя краевыми гофрами и резиновым кольцом по торцам, которые одновременно являются уплотнительными. На выходе канала сброса в атмосферу установлена защитная диафрагма из упругого материала, защищающая от попадания в канал загрязнений.
Данное устройство имеет те же особенности, которые присущи названному ранее устройству, а именно открытие
пневмоуправляемых клапанов также осуществляется за счет радиального растяжения упругой кольцевой диафрагмы под действием рабочего давления сжатого газа, при этом в диафрагме возникают силы упругой деформации, направленные против открывающего давления, что также ведет к потере части рабочего давления на открытие клапана и уменьшает быстродействие их открытия.
Также, как указано, в ранее описанном устройстве, для обеспечения необходимой величины рабочего хода клапанов диафрагма должна быть выполнена из материала с высокими упругими свойствами при растяжении, т.е. из неармированной резины. Однако данный материал имеет относительно низкие прочностные и эксплуатационные характеристики, что в свою очередь снижает надежность, ресурс работоспособности устройства и ограничивает его использование в системах пневмоавтоматики. Применение других материалов для кольцевых диафрагм с более высокими прочностными и эксплуатационными характеристиками (теплостойкость, морозостойкость, долговечность и др.) затруднено из-за относительно малой величины их упругой деформации при растяжении.
А за счет низкой стойкости материала защитной диафрагмы к повышенным и пониженным температурам и давлению рабочей среды значительно ограничивает ресурс работы известного клапана.
Пои этом компоновка известного устройства позволяет осуществлять его монтаж только с одной стороны колеса, что делает известную конструкцию не универсальной.
Таким образом, техническим результатом, на решение которого направлена данная полезная модель, является повышение эксплуатационных характеристик заявляемого устройства, в частности за счет повышения быстродействия, надежности, ресурса работоспособности, производительности, а также повышения его универсальности.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для регулирования давления в пневматических шинах автотранспортного средства, содержащем корпус с входным, выходным и сбросовым каналами, в котором установлены с возможностью обеспечения сообщения между каналами два электромагнитных клапана, снабженных запорными элементами, при этом сбросовый канал снабжен защитной диафрагмой, согласно полезной модели, запорный элемент каждого
из электромагнитных клапанов представляет собой поршень, в котором размещена втулка, оснащенная со стороны якоря электромагнитного клапана седлом разгрузочного отверстия, а с противоположной стороны закрепляющая размещенное в поршне уплотнение, при этом якорь каждого из электромагнитных клапанов оснащен возвратной пружиной и уплотнением, расположенным над седлом разгрузочного отверстия втулки.
Причем заявляемое устройство оснащено двумя дополнительными выходными каналами, расположенными с противоположных сторон в плоскости, перпендикулярной входному и выходному каналам и предназначенными для подключения к манометру шинному, расположенному в кабине водителя.
Выполнение запорного элемента каждого из электромагнитных клапанов в виде поршня, в котором размещена втулка, оснащенная со стороны якоря электромагнитного клапана седлом разгрузочного отверстия, а с противоположной стороны закрепляющая размещенное в поршне уплотнение, оснащение якоря каждого из электромагнитных клапанов возвратной пружиной и уплотнением, расположенным над седлом разгрузочного отверстия втулки, наличие трех выходных каналов, позволяет одновременно
повысить быстродействие устройства, его надежность и ресурс работоспособности и производительность, что в итоге улучшают эксплуатационные характеристики заявляемого устройства.
Именно выполнение запорного элемента в виде поршня, обеспечивает увеличение скорости срабатывания клапана за счет миниминизации силы, которую необходимо развить электромагниту для открытия клапана.
Наличие в поршне втулки, оснащенной со стороны якоря электромагнитного клапана седлом разгрузочного отверстия, а с противоположной стороны, закрепляющей размещенное в поршне уплотнения, исключает предрасположенность запорного элемента к засорению, заявляемая конструкция имеет высокую герметичность, что и способствует улучшению эксплуатационных характеристик заявляемого устройства, в частности повышению его надежности и, как следствие, повышению ресурса работоспособности. При этом заявляемая конструкция запирающего элемента имеет небольшие размеры, что немаловажно.
Оснащение якоря каждого из электромагнитных клапанов возвратной пружиной позволяет обеспечивать герметичность в
запирающем элементе, поскольку при отключении клапана пружина, действуя непосредственно на поршень и перекрывает седло. Одновременно она выполняет роль демпфера при срабатывании клапана, и за счет возможности регулировки ее силовой характеристики, обеспечивающей оптимальный режим работы пружины, способствует повышению надежности работы устройства в целом.
Наличие в заявляемой конструкции двух дополнительных выходных каналов, расположенных с противоположных сторон устройства, в плоскости, перпендикулярной входному и выходному каналам, и предназначенных для подключения заявляемого устройства к манометрам шинным, расположенным в кабине водителя транспортного средства, позволяет повысить универсальность заявляемого устройства, поскольку обеспечивает монтаж данного устройства на правой либо левой стороне рамы, позади или перед колесом, следовательно исключает проблемы с монтажом и заменой вышедшего из строя устройства и, как следствие повышает его эксплуатационные показатели.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - вид сверху; на фиг.3 - схема процесса накачки (выпуска) шин.
Устройство состоит из двух одинаковых электромагнитных клапанов 1 и 2, включенных последовательно и собранных на общем корпусе 3 с крышкой 4. В корпусе 3 выполнены входной 5 и выходной канал 6, а также два дополнительных выходных канала 7 и 8, сбросовый канал 9. Каждый из якорей 10 электромагнитных клапанов 1 и 2 снабжены запирающими элементами, представляющих собой поршень 11.
В поршень 11 электромагнитных клапанов 1 и 2 ввернута втулка 12, на которой выполнено седло 13 разгрузочного отверстия 14. Одновременно втулка 12 закрепляет размещенное в поршне 11 уплотнение 15, которое прижимается к седлу 13. Якорь 10 каждого из электромагнитных клапанов 1 и 2 снабжен возвратной пружиной 16 и уплотнением 17 над седлом 13 разгрузочного отверстия 14. Между собой якорь 10 и поршень 11 соединены штифтом 18.
В крышке 4 корпуса под клапаном 2 размещена защитная диафрагма (мембрана) 19, предназначенный для защиты внутренних полостей устройства от попадания снаружи воды и
грязи. Защитная диафрагма (мембрана) 19 закреплена винтом 20 на крышке 4 корпуса 3.
Устройство работает следующим образом.
На автомобиле заявляемое устройство работает в трех рабочих режимах: НАКАЧКА - включен клапан 1; НЕЙТРАЛЬ - клапаны 1 и 2 выключены; ВЫПУСК (СБРОС ДАВЛЕНИЯ) - включен клапан 2.
Режим - НАКАЧКА. В исходном положении электромагнит 21 клапана 1 в цепь не включен. Поршень 11 уплотнением 15 перекрывает входной канал седла 13. Избыточное давление, всегда действующее на запорный элемент, прижимает его к седлу 13, что способствует обеспечению герметичности запирающего элемента. Электромагнитный клапан 1 закрыт. При подаче напряжения на обмотку электромагнита 21 клапана 1 его якорь 10 с уплотнением 15 приподнимается над седлом 13 разгрузочного отверстия 14, рабочая среда из полости над поршнем 11 сбрасывается и устанавливается равновесие давлений в полости над поршнем 11 и со стороны выхода из клапана 1. Эта разгрузка от давления сохраняется, поскольку через зазоры между трубкой 22 и поршнем 11 с кольцами 23 среды поступает меньше, чем сбрасывается через разгрузочное отверстие 14. Таким образом,
преобладает усилие открытия, перепад давления помогает электромагниту 1 перемещать поршень 11 вверх. Клапан 1 открывается. Рабочая среда (воздух) поступает в шины двух колес одной оси транспортного средства. Происходит накачка шин транспортного средства.
При выключении клапана 1 якорь 10 под собственным весом и действием усилия возвратной пружины 16 опускается вниз и перекрывает седло 13 разгрузочного отверстия 14. В полости над поршнем 11 вновь создается давление, равное на входе клапана 1, в результате чего создается усилие, прижимающее поршень 11 уплотнением 15 к седлу 13. Клапан закрывается.
Режим - ВЫПУСКА (СБРОСА ДАВЛЕНИЯ).
В исходном положении электромагнит клапана 2 в цепь не включен. Уплотнение 24 электромагнитного клапана 2 перекрывает проходное отверстие седла 25. Избыточное давление, всегда действующее на запорный элемент - поршень с уплотнением (не показаны) электромагнитного клапана 2, прижимает его к седлу 25, что способствует герметичности затвора. Электромагнитный клапан 2 закрыт. При подаче напряжения на обмотку привода электромагнитного клапана 2 его якорь (не показан) перемещается и
отводит запорный элемент - поршень с уплотнением от седла 25, открывая в нем проход. Рабочая полость оказывается соединенной со сбросовым каналом 9. Рабочая среда из шины транспортного средства сбрасывается в атмосферу.
Места присоединения трубопроводов на устройстве:
- по стрелке А - подвод воздуха к устройству;
- по стрелке Б - вывод воздуха из устройства не в атмосферу;
- по стрелке С - вывод воздуха в атмосферу.
Два дополнительных входных канала 7 и 8 расположены с противоположных сторон устройства в плоскости, перпендикулярной входному 5 и выходному 6 каналам. Поскольку они предназначены для монтажа с разных сторон колеса транспортного средства, один из них, не используемый при том или ином креплении закрыт заглушкой 26. Данные дополнительные каналы предназначены для подключения заявляемого устройства к манометру (не показан), расположенному в кабине водителя (не показана).
Манометр шинный установлен на панели управления в кабине автомобиля. Управление заявляемым устройством производится из кабины автомобиля.
Полностью система накачки (выпуска) шины автомобиля состоит из пневмосистемы автомобиля, включающая в себя: фильтр, компрессор, масловлагоотделитель, баллоны воздушные, регуляторы и клапаны (все составные на фиг.3 изображены схематично).
Рабочая среда от пневмосистемы транспортного средства поступает в заявляемое устройство. Из заявляемого устройства рабочая среда при получении сигнала из кабины автомобиля по показаниям манометра поступает на полуоси автомобиля, на которых установлены колесные краны. Через колесные краны рабочая среда поступает в шины. Выброс в атмосферу (выпуск) осуществляется в обратном порядке.
Заявляемое устройство позволяет производить регулировку давления в шинах автомобилей непосредственно на ходу. Выбирая давление в зависимости от покрытия дороги или бездорожья, достигается оптимальная нагрузка на двигатель, соответственно снижается расход топлива и износ агрегатов автомобиля.
1. Устройство для регулирования давления в пневматических шинах автотранспортного средства, содержащее корпус с входным, выходным и сбросовым каналами, в котором установлены с возможностью обеспечения сообщения между каналами два электромагнитных клапана, снабженных запорными элементами, при этом сбросовый канал оснащен защитной диафрагмой, отличающееся тем, что запорный элемент каждого из электромагнитных клапанов представляет собой поршень, в котором размещена втулка, оснащенная со стороны якоря электромагнитного клапана седлом разгрузочного отверстия, а с противоположной стороны - закрепляющая размещенное в поршне уплотнение, при этом якорь каждого из электромагнитных клапанов оснащен возвратной пружиной и уплотнением, расположенным над седлом разгрузочного отверстия втулки.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно оснащено двумя дополнительными выходными каналами, расположенными с противоположных сторон устройства в плоскости, перпендикулярной входному и выходному каналам.
