Тормозная система транспортного средства

 

Изобретение относится к транспортной технике и может быть использовано в автомобилях и других транспортных средствах. Технический результат изобретения - повышение качества работы тормозной системы с автоматической стабилизацией тормозных моментов путем снижения расхода жидкости и затрат энергии на работу системы. Тормозная система содержит дисковые тормоза, опорный элемент каждого из которых имеет возможность перемещения в плоскости вращения диска и связан со штоком вспомогательного опорного цилиндра, который воспринимает при торможении колеса реактивный момент, равный по величине тормозному. В гидролиниях подвода жидкости к рабочим тормозным цилиндрам установлены обратные клапаны. Система содержит также поступательные гидропреобразователи, выход каждого из которых подсоединен к соответствующей гидролинии между клапаном и рабочим цилиндром, а вход сообщен с главным тормозным цилиндром (ГТЦ) через трехпозиционный гидрораспределитель, позволяющий соединять вход гидропреобразователя с ГТЦ, разъединять их, или сообщать вход гидропреобразователя со сливным баком. Управление работой каждого из гидрораспределителей осуществляется штоком соответствующего опорного цилиндра, полость которого соединена с ГТЦ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к транспортной технике и может быть использовано в автомобилях и других транспортных средствах (ТС).

Для обеспечения необходимых показателей качества процесса торможения, в частности, эффективности торможения и устойчивости ТС в процессе торможения, необходимо регулирование в соответствии с дорожными условиями тормозных моментов, прикладываемых к колесам. Такое регулирование осуществляется с помощью специальных устройств (регуляторов тормозных сил и антиблокировочных систем) путем изменения давления рабочего тела (жидкости или газа), подводимого к тормозу каждого из колес. Однако в процессе эксплуатации эффективность тормозных механизмов, то есть соотношение между величиной давления в рабочем цилиндре тормоза и создаваемого им при этом тормозного момента, может значительно отличаться от своего номинального значения. В результате при одном и том же значении подводимого к тормозу давления создаваемый им момент может быть различным, то есть имеет место нестабильность тормозных моментов. Это нарушает характер распределения тормозных моментов между колесами ТС, задаваемый, исходя из дорожных условий, водителем или работой регулирующих устройств, что ухудшает показатели качества торможения. В частности, неравномерное распределение тормозных моментов по бортам ТС ухудшает его устойчивость и может привести к заносу, а снижение эффективности отдельных тормозов и нарушение соотношения тормозных моментов по осям ТС снижает эффективность торможения.

Изменение эффективности тормозных механизмов и, следовательно, нестабильность тормозных моментов может происходить по различным причинам: из-за изменения коэффициентов трения фрикционных пар тормоза, заедания элементов опорно-разжимной системы, различия зазоров между тормозными накладками и барабаном (диском), отклонения диаметров тормозных барабанов (средних радиусов трения накладок) от номинального значения и т.п.

Традиционно стабильность работы тормозов поддерживают с помощью эксплуатационных мероприятий, то есть путем своевременной и качественной регулировки и технического обслуживания, исключения попадания масла на тормозные накладки и т.п. Однако это не может обеспечить нужной стабильности тормозных моментов в течение всего времени эксплуатации из-за изменения коэффициентов трения фрикционных пар тормозов при нагреве в процессе торможения, попадания воды на трущиеся поверхности и действия других малоуправляемых причин. Поэтому, наряду с эксплуатационными, используют и конструктивные мероприятия, заключающиеся в введении в конструкцию тормозной системы специальных устройств для стабилизации тормозного момента.

Известна тормозная система ТС (а. с. СССР N 658019, кл. B 60 T 8/04, заявл. 15.04.76), содержащая дисковые тормоза с автоматической регулировкой величины тормозного момента, каждый из которых выполнен в виде скобы, установленной на опорных цилиндрах с возможностью ограниченного перемещения в плоскости вращения тормозного диска, смонтированных на скобе тормозных цилиндров, полости которых сообщены с гидролинией управления. Причем плунжер первого опорного цилиндра, воспринимающего реактивный момент от скобы в момент торможения при движении ТС вперед, выполнен большего диаметра, чем плунжер второго опорного цилиндра, полости этих опорных цилиндров сообщены между собой соединительной гидролинией, в которой установлен обратный клапан. Гидролиния управления подключена к соединительной гидролинии в точке, расположенной между первым опорным цилиндром и указанным обратным клапаном, запорный элемент которого поджат в сторону этой точки, а полости тормозных цилиндров сообщены с гидролинией управления через соединительную гидролинию и подключены к последней между обратным клапаном и вторым опорным цилиндром.

Эта система частично устраняет нестабильность тормозных моментов, но ее недостатком является то, что для повышения давления в рабочем цилиндре и, следовательно, для поддержания постоянного тормозного момента при неизменном давлении в гидролинии управления и уменьшении в процессе торможения эффективности тормозного механизма (например, из-за уменьшения коэффициента трения между трущимися поверхностями тормоза) необходимо, чтобы произошло повышение давления во втором опорном цилиндре, в то время как в первом опорном цилиндре давление остается постоянным, а следовательно остается постоянной и сумма уравновешиваемых им усилий, создаваемых реактивным моментом скобы и упомянутым вторым опорным цилиндром, при которой прекращается повышение тормозного момента. В результате этого указанное повышение прекращается при меньшем значении реактивного, а следовательно, и тормозного момента. Таким образом, при неизменном давлении в гидролинии управления и уменьшении эффективности тормозного механизма происходит некоторое снижение тормозного момента, создаваемого тормозом. Причем это снижение тем больше, чем больше уменьшение указанной эффективности, то есть сохраняется некоторая зависимость тормозного момента от изменения эффективности тормозного механизма и, следовательно, некоторая нестабильность тормозных моментов.

Этого недостатка лишена гидравлическая тормозная система, которая может быть признана наиболее близкой к предлагаемому изобретению (а. с. СССР N 880826, кл. B 60 T 8/04, заявл. 28.01.80). Она содержит главный тормозной цилиндр (ГТЦ), насос и гидроаккумулятор, тормозные механизмы, состоящие из рабочих цилиндров и фрикционных пар, состоящих из приводимых рабочими цилиндрами тормозных колодок и дисков, а также вспомогательных опорных цилиндров, установленных в плоскости, параллельной плоскости вращения дисков. Рабочие цилиндры гидравлически связаны с насосом и гидроаккумулятором, полости опорных цилиндров соединены с полостями ГТЦ, штоки опорных цилиндров связаны с дросселями, сообщенными с полостями рабочих цилиндров и баком, а в гидролинии, сообщающей рабочий цилиндр с насосом, установлен обратный клапан.

Эта система в полной мере осуществляет стабилизацию тормозных моментов, но она пригодна только для использования открытого тормозного привода, который по сравнению с закрытым приводом обладает такими недостатками, как повышенный расход рабочего тела (жидкости) и потребление дополнительной энергии на привод гидронасоса (или компрессора), что снижает качество работы этой системы и ограничивает область ее применения в транспортной технике (поскольку большинство ТС с гидроприводом тормозов имеет закрытый привод, а в случае применения подобной системы на ТС с пневмоприводом расход воздуха оказывается неприемлемо большим и качество ее работы не может быть признано удовлетворительным).

Задача изобретения - повысить качество работы тормозной системы, осуществляющей стабилизацию тормозных моментов.

Технический результат изобретения - повышение качества работы тормозной системы путем снижения расхода жидкости и затрат энергии на работу системы.

Указанный выше технический результат достигается тем, что в тормозную систему ТС, содержащую ГТЦ, тормозные механизмы, каждый из которых состоит из рабочего тормозного цилиндра, тормозных колодок, приводимых этим цилиндром и тормозного диска, а также вспомогательного опорного цилиндра, установленного в плоскости, параллельной плоскости вращения диска, полость каждого из которых соединена с ГТЦ, а шток связан с гидроаппаратом, управляющим давлением в соответствующем рабочем цилиндре, причем в гидролинии подвода давления к рабочему тормозному цилиндру установлен обратный клапан, введены поступательные гидропреобразователи, полость меньшего диаметра каждого из которых соединена с гидролинией подвода давления к рабочему тормозному цилиндру между ним и обратным клапаном, а полость большего диаметра соединена с упомянутым гидроаппаратом, выполненным в виде трехпозиционного гидрораспределителя, соединяющего в одной позиции ГТЦ и гидропреобразователь, разобщающего их в другой позиции и сообщающего гидропреобразователь со сливным баком в третьей.

Причем обратный клапан может быть размещен в поршне секции меньшего диаметра гидропреобразователя, а секция выполнена в виде цилиндра двухстороннего действия, штоковая полость которого сообщена с главным тормозным цилиндром, а бесштоковая - с рабочим цилиндром.

Введение в тормозную систему гидропреобразователя позволяет повышать давление в рабочем цилиндре тормоза без использования дополнительного источника энергии, так как в этом случае указанное повышение происходит исключительно за счет преобразования давления, создаваемого в ГТЦ. Выполнение гидроаппарата управления давлением в рабочем цилиндре в виде трехпозиционного гидрораспределителя позволяет производить как повышение или снижение давления, подводимого к гидропреобразователю, так и выдержку его на постоянном уровне без постоянного слива жидкости в сливной бак (как это имеет место в прототипе при использовании в качестве такого гидроаппарата дросселя), что значительно уменьшает расход жидкости в процессе работы системы. Таким образом, введение заявленной совокупности существенных признаков приводит к достижению требуемого технического результата.

Размещение обратного клапана в поршне секции меньшего диаметра гидропреобразователя и выполнение этой секции в виде цилиндра двухстороннего действия, штоковая полость которого сообщена с главным тормозным цилиндром, а бесштоковая - с рабочим цилиндром, позволяет снизить металлоемкость тормозной системы, так как в этом случае не требуется отдельного корпуса для указанного обратного клапана и сокращается общая длина соединительных гидролиний.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемой тормозной системы, на фиг. 2 - вариант выполнения гидропреобразователя с размещенным в его поршне обратным клапаном.

Тормозная система содержит главный тормозной цилиндр (ГТЦ) 1, тормозные механизмы, состоящие из рабочих тормозных цилиндров 2, тормозных колодок 3 и тормозных дисков 4; поступательные гидропреобразователи 5, трехпозиционные гидрораспределители 6 и опорные цилиндры 7, полости которых сообщены посредством гидролиний 8 с полостью ГТЦ 1, а штоки соединены с гидрораспределителями 6. Каждый рабочий тормозной цилиндр 2 соединен с ГТЦ 1 гидролинией 9, в которой установлен обратный клапан 10, препятствующий перетеканию жидкости из рабочего цилиндра 2 в ГТЦ 1. Параллельно обратному клапану 10 к гидролинии 9 подключен нормально открытый редукционный клапан 11. Полость меньшего диаметра 12 каждого гидропреобразователя 5 подключена к гидролинии 9 между обратным клапаном 10 и рабочим цилиндром 2, а полость большего диаметра 13 сообщена с выходом A трехпозиционного гидрораспределителя 6, с выходом B которого посредством гидролинии 14 соединен ГТЦ 1, а с выходом C - сливной бак 15. Гидрораспределители 6 в одной позиции сообщают выходы B и A, разобщая их от выхода C; в другой позиции разобщают все три выхода, а в третьей сообщают выходы C и A, разобщая их от выхода B.

В другом варианте исполнения предлагаемой тормозной системы каждый из обратных клапанов 10 может быть размещен в поршне 16 (см. фиг.2) секции меньшего диаметра соответствующего гидропреобразователя 5, а сама эта секция выполнена в виде цилиндра двухстороннего действия, штоковая полость 17 которого сообщена с ГТЦ 1, а бесштоковая полость 12 - с соответствующим рабочим цилиндром 2, причем на торцевой стенке штоковой полости 17 закреплен толкатель 18, который может воздействовать на запорный элемент обратного клапана 10, открывая его при нахождении поршня 16 в крайнем положении, соответствующем расторможенному состоянию системы (на фиг.2 -в крайнем левом положении). В этом варианте исполнения редукционные клапаны (поз.11, фиг.1) в тормозной системе отсутствуют, а гидролиния 9 состоит из двух участков, первый из которых сообщает ГТЦ 1 и полость 17, а второй - полость 12 и рабочий тормозной цилиндр 2.

Тормозная система работает следующим образом.

При необходимости торможения водитель транспортного средства, создает давление в полости ГТЦ 1, например, надавливая на тормозную педаль. При этом давление жидкости передается по гидролиниям 9, через обратные клапаны 10 в полости рабочих тормозных цилиндров 2. Одновременно давление жидкости передается в управляющую гидролинию редукционного клапана 11 и закрывает его. Под действием давления жидкости поршни цилиндров 2 перемещаются, прижимая тормозные колодки 3 к поверхности тормозных дисков 4, создавая тем самым в каждом тормозе тормозной момент, замедляющий вращение соответствующего колеса. Одновременно с этим на тормозные колодки 3 со стороны дисков 4 в каждом тормозе начинает действовать реактивный момент, равный по величине тормозному моменту и противоположный ему по направлению. Усилие от этого момента через поршень и корпус соответствующего рабочего цилиндра 2 передается на шток опорного цилиндра 7, который, в свою очередь, имеет жесткую механическую связь с гидрораспределителем 6. Диаметр и расположение опорного цилиндра 7 выбраны так, что, если эффективность тормозного механизма равна номинальной, то величины усилий, создаваемых реактивным моментом и давлением жидкости в опорном цилиндре 7, равны между собой и его шток, а следовательно и гидрораспределитель 6, остается неподвижным. Если эффективность тормозного механизма уменьшается (например, из-за уменьшения коэффициента трения между трущимися поверхностями тормоза из-за попадания на них воды), то уменьшается тормозной и, следовательно, реактивный момент, в то время как давление в полости опорного цилиндра 7 остается неизменным. В результате этого гидрораспределитель 6 сместится в направлении от опорного цилиндра 7 к корпусу рабочего цилиндра 2 (на фиг.1 - вниз), сообщая гидролинию 14 с полостью 13 секции большего диаметра гидропреобразователя 5, и жидкость, поступая из ГТЦ 1, начнет оказывать давление на поршень 19 этой секции. В результате, в полости меньшего диаметра 12 гидропреобразователя 5 создается давление, большее, чем давление в ГТЦ 1, которое передается в участок гидролинии 9 между рабочим цилиндром 2 и обратным клапаном 10. Это приводит к повышению давления в полости рабочего цилиндра 2, поскольку обратный клапан 10 препятствует перетеканию жидкости в направлении ГТЦ 1. В результате этого увеличивается сила прижатия тормозной колодки 3 к диску 4, что вызывает увеличение тормозного момента. Одновременно с этим увеличивается и реактивный момент, а, следовательно, усилие, воздействующее на шток опорного цилиндра 7 со стороны корпуса рабочего цилиндра 2. Когда величина тормозного момента станет равна расчетному значению, это усилие уравновесит силу давления жидкости в опорном цилиндре 7, и гидрораспределитель 6 займет свое среднее положение, разобщая гидролинию 14 и полость большего диаметра 13 гидропреобразователя 5, в результате чего увеличение тормозного момента прекратится.

Если в процессе торможения произойдет увеличение эффективности тормозного механизма (например, из-за увеличения коэффициента трения между колодкой 3 и диском 4 в результате их высыхания после попадания на них воды), то величина усилия, создаваемого реактивным моментом, превысит силу давления жидкости в опорном цилиндре 7 и гидрораспределитель 6 сместится в направлении от рабочего цилиндра 2 к опорному цилиндру 7 (на фиг.1 - вверх), сообщая полость большего диаметра 13 гидропреобразователя 5 со сливным баком 15, в результате чего давление в этой полости начинает уменьшаться, вызывая уменьшение давления в полости меньшего диаметра 12 гидропреобразователя 5, а следовательно снижение давления в полости рабочего цилиндра 2 и уменьшение тормозного момента. Это уменьшение будет продолжаться до тех пор, пока тормозной момент не уменьшится до расчетного значения и реактивное усилие, воздействующее на шток опорного цилиндра 7, не уравновесится давлением жидкости в нем, после чего гидрораспределитель 6 займет свое среднее положение, разобщая полость большего диаметра 13 гидропреобразователя 5 со сливным баком 15 и прекращая уменьшение тормозного момента.

При необходимости прекратить торможение водитель отпускает тормозную педаль, снижая давление в ГТЦ 1. При этом происходит уменьшение давления в опорном цилиндре 7 каждого тормозного механизма и, следовательно (в результате описанной выше работы тормозной системы), в полости секции большего диаметра 13 гидропреобразователя 5. При этом жестко связанные между собой поршни 19 и 16 гидропреобразователя 5 перемещаются вверх (см. фиг.1), и происходит постепенное уменьшение давления в полости рабочего тормозного цилиндра 2. При дальнейшем снижении давления в гидролинии 9 происходит снижение давления в управляющей гидролинии редукционного клапана 11, который в результате этого открывается, сообщая полость рабочего тормозного цилиндра 2 с полостью ГТЦ 1, что позволяет водителю производить растормаживание.

Работа предлагаемой тормозной системы в другом варианте исполнения аналогична описанной выше, за исключением следующих особенностей.

При повышении давления в полости большего диаметра 13 (см. фиг.2) гидропреобразователя 5 жестко связанные друг с другом поршни 19 и 16 перемещаются влево. При этом толкатель 18 выходит из соприкосновения с запорным элементом обратного клапана 10 и он садится на свое седло, предотвращая перетекание жидкости из полости 12, сообщенной с рабочим тормозным цилиндром 2, в полость 17, связанную с ГТЦ 1. Это обеспечивает повышение давления в полости рабочего тормозного цилиндра 2. При необходимости произвести растормаживание водитель уменьшает давление в ГТЦ 1, при этом происходит уменьшение давления в опорном цилиндре (поз. 7, фиг.1) и, соответственно, в полости 13. При этом поршни 19 и 16 перемещаются вправо и происходит постепенное уменьшение давления в полости 12 и, соответственно, в полости рабочего тормозного цилиндра 2. При дальнейшем перемещении поршней 19 и 16 запорный элемент обратного клапана 10 входит в соприкосновение с неподвижным толкателем 18 и отжимается им от своего седла, сообщая полости 17 и 12, а следовательно полости рабочего цилиндра 2 и ГТЦ 1. Это позволяет водителю производить растормаживание.

Таким образом, в процессе функционирования предлагаемой тормозной системы поддерживается постоянный тормозной момент, не зависящий от изменения эффективности тормозного механизма, и одновременно повышается качество работы системы путем устранения повышенного расхода жидкости и затрат дополнительной энергии для привода гидронасоса.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий : средство, воплощающее заявленное изобретение, при его осуществлении предназначено для использования в транспортной технике, а именно в автомобилях и других транспортных средствах; для заявляемого изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке средств; средство, воплощающее заявляемое изобретение, при его осуществлении способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Формула изобретения

1. Тормозная система транспортного средства, содержащая главный тормозной цилиндр, тормозные механизмы, каждый из которых состоит из рабочего тормозного цилиндра, тормозных колодок, приводимых этим цилиндром, и тормозного диска, а также вспомогательного опорного цилиндра, установленного в плоскости, параллельной плоскости вращения диска, полость каждого из опорных цилиндров соединена с главным тормозным цилиндром, а шток связан с гидроаппаратом, управляющим давлением в соответствующем рабочем тормозном цилиндре, причем в гидролинии подвода давления к рабочему тормозному цилиндру установлен обратный клапан, отличающаяся тем, что она снабжена поступательными гидропреобразователями, полость меньшего диаметра каждого из которых соединена с гидролинией подвода давления к рабочему тормозному цилиндру между ним и обратным клапаном, а полость большего диаметра соединена с упомянутым гидроаппаратом, выполненным в виде трехпозиционного гидрораспределителя, соединяющего в одной позиции главный тормозной цилиндр и гидропреобразователь, разобщающего их в другой позиции и сообщающего гидропреобразователь со сливным баком в третьей.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что обратный клапан размещен в поршне меньшего диаметра гидропреобразователя, секция меньшего диаметра которого выполнена в виде цилиндра двустороннего действия, штоковая полость которого сообщена с главным тормозным цилиндром, а бесштоковая - с рабочим тормозным цилиндром.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2