Регуляторы с дифференциальным поршнем
Одна из наиболее популярных конструкций регулятора тормозных сил, используемая в гидравлическом приводе тормозов, показана на рис. 14.45а, а ее схема -- на рис. 14.456. Корпус регулятора 4 жестко закреплен на кузове автомобиля и при помощи трубопровода #соединен с ГТЦ. Давление в этом трубопроводе равняется давлению в переднем контуре тормозного привода — р\. Другой трубопровод 7 соединяет регулятор с тормозными механизмами задних колес. Внутри регулятора находится так называемый дифференциальный поршень 6, имеющий два рабочих диаметра: D и d. Наружный конец стебля поршня 6 через упругий элемент 2, рычаг 1 и серьгу взаимодействует с задней подвеской автомобиля, например с ее балкой 9. В реальных конструкциях вместо рычага 1 и пружины 2 обычно применяют торсион. Один его конец через серьгу соединен с балкой подвески, а другой воздействует на стебель поршня 2 (рис. 14.45а). Помимо поршня 6 регулятор содержит уплотнение 5, поджимаемое к заплечикам корпуса или к втулке пружиной J.
Регулятор имеет два режима работы. На первом режиме, когда давление р\ относительно невелико, поршень 5 силой Fnp пружины 2 поднимается вверх и прижимается к корпусу с силой Ркор. Известно, что на тела, находящиеся в замкнутом объеме, внутреннее давление
Рис. 14.45. Регулятор давления с дифференциальным поршнем (а) и его конструктивная схема (6)
действует со всех сторон равномерно и равнодействующая элементарных сил давления равняется нулю. Из рис. 14.45 видно, что не подвергается действию внутреннего давления только та часть стебля поршня, которая выходит из корпуса наружу. Поэтому давление
Pi, действуя на площадь S1,, равную ~, будет создавать силу,
стремящуюся вытолкнуть поршень из корпуса. Составим баланс сил, приложенных к поршню;
и, разрешив его относительно силы FKOp,
получим уравнение линейной функции.
Из этого уравнения и графика, приведенного на рис. 14.46, следует, что по мере увеличения давления р{ сила взаимодействия поршня с корпусом уменьшается и при определенной его величине станет равной нулю. Причем чем больше сила Fnp сжатия пружины 2, тем при большем давлении pl сила FKOР станет равной нулю. Факт исчезновения силы FKOp означает, что поршень оторвется от корпуса, опустится вниз, сядет на уплотнение 5 и разъединит трубопроводы 7 и 8, после чего регулятор перейдет на второй режим работы. На этом режиме баланс сил, приложенных к поршню, описывается уравнением:
где 
Разрешив полученную зависимость относительно давления Р2, получим:
Из этого уравнения следует, что на втором режиме работы регулятора связь давлений р\ и р2 будет описываться не лучом О— 1 (рис. 14.46), как на первом режиме, а отрезком линии 2—3 или какой-либо другой, расположенной ниже и параллельной линии 2—3. Какая из указанных линий заменит луч 0—1, очевидно, будет зависеть от силынтов задней подвески, то есть степенью загрузки автомобиля.
При растормаживании сообщение между трубопроводами 7 и 8 восстанавливается, несмотря на падение давления р1 до нуля. Этому способствует увеличение при растормаживании силы Fnp и смещение уплотнения 5 вниз под действием давления р2.
Таким образом, регулятор изменяет соотношение между давлениями в приводе передних и задних тормозных механизмов в зависимости от величины загрузки автомобиля. Однако делает это регулятор не идеально, что объясняется несколькими причинами. Во-первых, идеальное регулирование, которое должно соответствовать одной из кривых, изображенных на рис. 14.46, заменяется регулированием по ломаной линии. Во-вторых, в качестве критерия загрузки автомобиля используется деформация упругих элементов задней подвески, но при нелинейной характеристике жесткости подвески ее прогиб не является линейной функцией загрузки автомобиля. В-третьих, на деформацию упругих элементов подвески под действием загрузки автомобиля накладывается прогиб подвески из-за так называемого «клевка» автомобиля при торможении. Последнее обстоятельство усугубляется тем, что величина прогиба подвески при «клевке» почти всегда нелинейно связана с величиной замедления автомобиля.
Несмотря на указанные недостатки, подобные регуляторы тормозных сил обеспечивает вполне удовлетворительный эффект и повсеместно применяются для улучшения распределения тормозных сил между передними и задними колесами автомобиля.
Наряду с описанным регулятором широкое распространение получила другая конструкция, работающая по такому же принципу. В корпусе 6 изображенного на рис. 14.47 регулятора установлен с возможностью скольжения поршень 5, несущий на боковой стенке клапан в виде шарика 8, поджимаемого в радиальном направлении пружиной 3. Пружина 3 представляет собой упругое разрезное цилиндрическое кольцо. Другая, изготовленная из волнистой ленты, торцевая пружина 2 прижимает поршень 5 к торцу корпуса. Стержень 1 несет на себе коническую шайбу 4, взаимодействующую с шариком 8. На Внешний конец стержня действует упругое зве-
Рис. 14.47. Вариант конструкции регулятора с дифференциальным поршнем
Рис. 14.46. Рабочая характеристика регулятора с дифференциальным поршнем
но, сила которого Fnp пропорциональна деформации упругих элементов задней подвески. Вход 9 соединен с ГТЦ, а выход 7— с тормозными механизмами задних колес автомобиля.
При низких значениях давления р\ клапан 8 открыт, и давление Р2 равно давлению р\. По мере увеличения нажатия на педаль тормоза возрастающее давление р\, преодолев силу Fnp упругого звена, опустит стержень / вниз, и шарик 8 закроет клапан. После закрытия клапана давление р2 будет воздействовать на площадь, диаметр которой D равен наружному диаметру стержня /, а давление Pi будет действовать на такую же площадь минус площадь, обусловленную меньшим диаметром стержня d.