Противоблокировочная тормозная система с дополнительными цилиндрами

 

Изобретение может быть использовано в автотракторостроении, а конкретно в тормозных системах тракторов и автомобилей. Техническим результатом изобретения является обеспечение импульсного торможения с регулированием величины тормозных сил без заноса и потери управляемости. Для этого в контуры гидропривода включены дополнительные цилиндры, выполняющие роль вторичных источников давления. Совместная работа дополнительных цилиндров с вращающимся диском с роликами обеспечивает импульсное торможение, а реечный механизм управления со спиральными выступами различной величины на валу колеса, упоры на корпусе и выступы на колесе реечного механизма или упоры для рейки обеспечивают регулирование тормозных сил и ограничивают рост давления жидкости в контурах гидропривода и тем самым исключают блокировку колес. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а более конкретно к тормозным системам транспортного средства.

Известна тормозная система [1] , содержащая два главных цилиндра, управляемых педалью тормоза и установленных в контурах приводов задних и передних колес, рабочие тормозные цилиндры колес и источники давления.

Данная тормозная система позволяет обеспечивать разные по величине давления жидкости в приводах задних и передних колес и в некоторой степени улучшить тормозную эффективность и устойчивость движения транспортного средства. Но исключить занос транспортного средства она не может.

Сущность предлагаемой тормозной системы в том, что в контуры передних и задних колес введены дополнительные цилиндры. Одна пара из них имеет выступы на боковых поверхностях и при движении в направляющих кронштейнах обеспечивает пульсирующее давление в приводах. Вторая пара, обеспечивая рост давления, ограничивает ее величину и, следовательно, исключает блокировку колес. Достигается это согласованием величины сжатия пружин второй пары цилиндров с перемещением штоков в тормозных цилиндрах на разную величину, связанную с дорожными условиями и перераспределением масс АТС при торможении.

Технический результат, достигаемый при этом, проявляется в повышении тормозной эффективности и достаточной курсовой и траекторной устойчивости. Такая тормозная система, оборудованная акселерометром, позволяет легко определить коэффициент сцепления для любой дороги и настраивать систему для данных дорожных условий путем перемещения штифтов - ограничителей вручную или автоматически. Кроме того, тормозная система такой конструкции не требует энергии ДВС для создания пульсации жидкости, так как это достигается за счет кинетической энергии движущегося АТС.

Такая тормозная система не нуждается в сложных, применяемых сейчас, главных тормозных цилиндрах.

Тормозной главный цилиндр для такой системы прост: цилиндр, шток с поршнем и пружина.

Изобретение поясняется чертежами: фиг. 1 - общий вид схемы противоблокировочной системы с дополнительными цилиндрами; фиг. 2 - кронштейн с роликами; фиг. 3 - схема реечного механизма; фиг. 4 - схема ограничения перемещения рейки реечного механизма.

Предлагаемая тормозная система включает в себя рейку 1 реечного механизма, связанную с педалью тормоза; спиральные выступы 2 и 3, главные тормозные цилиндры 4 и 5 для контуров задних и передних колес; дополнительные цилиндры 8, 9, 10, 11 - для задних и передних колес, диск 12, ролики 13 на осях, кронштейны 14 для роликов, фиксирующую шпильку 15, пружины 16, прокладки 17, гайки 18, крепящие и фиксирующие кронштейны с роликами от выскакивания из пазов и проворачивания в них; трубопроводы 19 для связи отдельных элементов системы, пружины 20, работающие на растяжение, выступы 21 на боковой поверхности дополнительных цилиндров, поршни 22 с уплотнением и полым штоком, направляющие кронштейны 23 с упором, днище 24 цилиндра со специальной поверхностью, приводной вал 25 диска, колесо 26 реечного механизма, отверстие 27 для штифта, выступ 28 на реечном колесе, корпус 29 реечного механизма, штифты 30 ограничительные, пластину 31 для направления штифтов, трубу 32 направляющую, инерционную массу 33 и пружину 34. Стрелки с индексом P - усилие на педаль со стороны водителя, стрелка без индексов - усилие от пружины педали.

Работа противоблокировочной тормозной системы.

I. Система на холостом ходу (P = 0).

Под действием пружины педали тормоза рейка 1 механизма управления устанавливает спиральные выступы 2 и 3 так, что они только контактируют со штоками главных тормозных цилиндров, не перемещая их.

В рабочих цилиндрах колес и в дополнительных цилиндрах давление жидкости малое и тормозные механизмы не работают, транспортное средство движется без торможения. При этом пружины 20 отводят дополнительные цилиндры 8, 9, 10 и 11 от упоров на направляющих 23 и исключают контакт роликов 13 с днищем 24 дополнительных цилиндров.

II. Служебное (частичное) торможение.

При воздействии на педаль тормоза с небольшой силой P рейка приводит во вращательное движение колесо 26 и спиральные выступы 23 и они перемещают штоки главных тормозных цилиндров на различную величину: для передних колес - на большую, для задних колес - на меньшую. Поэтому давление жидкости в контуре привода, дополнительных и рабочих цилиндрах передних колес будет больше, чем в контуре привода дополнительных и рабочих цилиндров задних колес. Таким образом можно достигнуть возможности регулирования тормозных сил по осям колес.

Рабочие цилиндры колес обеспечат притормаживание транспортного средства, а дополнительные цилиндры 8 и 10 растянут пружины 20 этих цилиндров и зависнут, не доходя до упоров на кронштейнах направляющих, но войдут в контакт своими днищами 24 с роликами 12. Дополнительные цилиндры 9 и 11 будут оставаться на месте, так как их пружины 20 рассчитаны на большую силу. Пружины 20 цилиндров 8 и 10 обеспечат какое-то начальное давление жидкости в контурах, относительно которого будет пульсация величины давления, обеспеченное работой дополнительных цилиндров 8 и 10.

При набегании роликов 13 на днище цилиндров они будут давить на днище цилиндров с силой, которую обеспечит пружина 16. За счет этого давление в контуре будет расти, при сбегании ролика с днища цилиндра давление в соответствующих контурах будет снижаться, таким образом обеспечивается пульсация жидкости в контурах - основа работы противоблокировочной системы.

Величина пульсирующего давления будет возрастать до тех пор, пока боковые выступы 21 не войдут в контакт с упорами на направляющих кронштейнах 23.

Для дальнейшего изменения величины давления жидкости в контурах привода надо менять величину прокладок 17. При таком торможении, если F_m < X_k, где F_m - тормозная сила, а X_k - сила сцепления колеса с опорой, то торможение идет без противоблокировочного эффекта, если F_m > X_k - с противоблокировочным эффектом.

III. Экстренное (аварийное) торможение.

Давление в рабочих цилиндрах колес при таком торможении нельзя повышать до величины, которая обеспечит тормозную силу (F_m) большую, чем силу сцепления (X_k) колеса с опорной поверхностью, иначе наступит блокировка колес.

Аварийное торможение осуществляется резким нажатием на педаль тормоза. При этом давление жидкости резко возрастает в контурах передних и задних колес. Дополнительные цилиндры 8 и 10 упрутся выступами 21 в упоры кронштейнов 23 и остановятся, обеспечив постоянную величину пульсации давления жидкости в контурах тормозного привода. При повышенном давлении жидкости в передаточном механизме интенсивность торможения возрастает.

Теперь изменение величины давления жидкости в контурах гидропривода будет зависеть только от силы нажатия на педаль тормоза. Чем сильнее надавим на педаль тормоза, тем сильнее растянем пружины 20 цилиндров 9 и 11, а от этого повысится сила от давления жидкости в рабочих цилиндрах и может наступить блокировка колес транспортного средства.

Чтобы избежать блокировки колес транспортного средства, надо ограничить величину перемещения штока с поршнем в главном тормозном цилиндре. Это можно осуществить вручную или автоматически. Для ограничения перемещения штока вручную в реечном механизме управления предусмотрены отверстия 27 в корпусе 29 для штифта, который препятствует вращению колеса 26 и спиральных выступов 23. Таким образом можно ограничить перемещение штока в главном тормозном цилиндре и рост давления жидкости в гидроприводе, тем самым исключить блокировку колес. Место нахождения отверстий 27 следует сообразовать с величиной коэффициента (ϕ_x) сцепления колеса с опорной поверхностью.

Для автоматического ограничения перемещения штока в главном тормозном цилиндре реечный механизм в механизме управления тормозной системой оборудован устройством, представленным на фиг. 4.

В основу его работы положено равенство γ = j/q, где γ - коэффициент эффективности торможения (относительное замедление); j замедление при торможении; q - ускорение свободного падающего тела.

Известно, что величина коэффициента сцепления ϕ = γ, тогда ϕ = j/q или j = ϕq, поскольку q = const., то между ϕ и j существует линейная зависимость, которую следует использовать для ограничения величины перемещения рейки. На основании высказанного имеем, что при торможении транспортного средства на дороге с коэффициентом сцепления ϕ = 0,1 можно получить замедление не более 1 м/с², при ϕ = 0,2 соответственно 2 м/с² далее ϕ = 0,3 - 3 м/с², ϕ = 0,4 - 4 м/с²,...ϕ = 0,7 - 7 м/с².

Следовательно, если ϕ = 0,1, то подрессоренная масса 33 под действием замедления j = 1 м/с², обеспечит силу инерции P_j= mγ и она переместит массу 33 на расстояние X, при ϕ = 0,2 расстояние удвоится, при ϕ = 0,3 расстояние будет 3X и т.д.

Поставив штифты 30 на расстоянии, подпружиненная масса 33 при торможении будет их выталкивать и тем самым ограничивать движение рейки в соответствии с величиной коэффициента ϕ для данного дорожного покрытия.

При известной величине X можно подобрать жесткость пружин 20 для дополнительных цилиндров 9 и 11 и они будут обеспечивать величину давления жидкости, которая заставит рабочие цилиндры тормозить с различной интенсивностью, но исключат блокировку колес. Целесообразно задавать такое давление жидкости в тормозном приводе, которое обеспечивало бы торможение на грани блокировки или несколько ниже, а пульсирующее давление обеспечит торможение с противоблокировочным эффектом. Для автоматического выталкивания штифтов можно использовать электромагниты, а подпружиненная масса 33 будет только замыкать контакты в электрической цепи управления электромагнитами.

Замыкание контактов можно осуществить с использованием обычных акселерометров.

Придание днищу 24 корпуса дополнительных цилиндров 8 и 10 специального профиля (в данном случае углубления с постоянным радиусом) позволит в момент блокировки колеса выдерживать постоянную тормозную силу с последующим уменьшением ее.

Привод на вал диска целесообразно брать от приводных валов задних или передних мостов. Кроме того, предлагаемая схема дает возможность использовать ее как своего рода замедлитель и обеспечивать торможение без противоблокировочного эффекта, если будет нарушен контакт роликов с днищем цилиндров 8 и 10 или при других таких поломках в диске и его приводе.

Источники информации 1. Армейские автомобили. Конструкция и расчет. Ч. 11, М.- 1970.

Формула изобретения

1. Тормозная система транспортного средства, содержащая два главных тормозных цилиндра, управляемых педалью тормоза и установленных в контурах приводов задних и передних колес, рабочие тормозные цилиндры колес и источник давления, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными цилиндрами для задних и передних колес, подвешенными на пружинах разной жесткости, представляющими собой вторичные источники давления жидкости в упомянутых контурах и подключенными параллельно к главным тормозным цилиндрам, причем дополнительные цилиндры, взаимодействующие с введенным вращающимся диском с подпружиненными роликами, снабжены выступами на боковой поверхности для направления и ограничения движения в направляющих кронштейнах и заданным профилем днища для взаимодействия с упомянутыми роликами диска, связанного с вращающимися элементами трансмиссии или ходовой части транспортного средства, при этом система снабжена реечным механизмом для взаимодействия со штоками главных тормозных цилиндров посредством спиральных выступов разной величины и ограничения величины их перемещения, причем реечный механизм снабжен рейкой, взаимодействующей с тормозной педалью.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что реечный механизм оборудован ограничительными штифтами, управляемыми вручную или автоматически с использованием подпружиненной инерционной массы или акселерометра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4