Электропневматический модулятор давления с ускорительным клапаном

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к антиблокировочным устройствам тормозных систем транспортных средств. Электропневматический модулятор давления имеет два электромагнитных клапана и ускорительный клапан. Ускорительный клапан содержит нормально закрытый пневмоклапан входного канала и нормально открытый пневмоклапан сбросного канала с запорными элементами в виде диафрагм. Управляющая полость пневмоклапана входного канала через пневмореле соединена с входным каналом или с полостью выходных каналов в корпусе модулятора. Пневмореле и управляющая полость сбросного пневмоклапана через каналы и электромагнитные клапаны соединены с управляющим каналом или с атмосферой. Модулятор обеспечивает управление давлением в тормозном приводе по трехфазному алгоритму: увеличение, уменьшение и выдержка давления. Техническим результатом является повышение быстродействия и точности срабатывания модулятора, упрощение конструкции и технологии изготовления, уменьшение габаритов и массы, повышение надежности и ресурса работоспособности модулятора. 2 ил.

Изобретение относится к системам тормозным приводом транспортных средств, в частности к антиблокировочным устройствам для автоматического регулирования давления сжатого воздуха в тормозном приводе с целью исключения блокировки колес.

Изобретение может быть использовано в быстродействующих пневмоавтоматических устройствах для управления давлением и расходом сжатых газов в промышленности и других отраслях деятельности.

Наиболее близким к изобретению является электропневматический модулятор для антиблокировочных систем (АБС) с двумя электромагнитными клапанами, выполненный на базе ускорительного клапана [1, 2, 3]. Модулятор состоит из двух электромагнитных клапанов, ускорительного клапана, содержащего корпус с управляющим, входным, выходным и сбросным каналами, клапаны для сообщения выходных каналов с входным и сбросным каналами, следящий поршень для управления клапанами, образующий с корпусом управляющую полость. Управляющая полость сообщена через нормально открытый электромагнитный клапан с управляющим каналом от тормозного крана, а через нормально закрытый электромагнитный клапан - с атмосферой. Управление клапаном входного канала от ресивера осуществляется следящим поршнем путем прямого силового действия поршня на запорный элемент с пружиной.

Однако электропневматическим модуляторам, выполненным на базе поршневых ускорительных клапанов, свойственны недостатки. Модулятор имеет следящий элемент - поршень, управляющий клапаном входного канала от ресивера путем прямого действия поршня на клапан с пружиной, что требует значительного усилия со стороны поршня, действующего на клапан, а следовательно, и большой площади поршня с большим объемом управляющей полости. Наличие управляющей полости большого объема, трущихся уплотнительных поверхностей снижает быстродействие, точность работы модулятора, увеличивает расход сжатого воздуха на управление. Наличие трущихся уплотняемых поверхностей предъявляет повышенные требования к конструкции и технологии изготовления элементов модулятора, износостойкости материалов уплотнительных элементов, чистоте сжатого воздуха. Модулятор имеет относительно большие габариты и массу, что связано с большим диаметром поршня.

С учетом вышеуказанных недостатков применение электропневматических модуляторов с поршневым ускорительным клапаном в микропроцессорных АБС для импульсного изменения давления в тормозном приводе практически затруднено [4].

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в обеспечении высокого быстродействия и точности работы электропневматического модулятора давления с ускорительным клапаном, отвечающих требованиям микропроцессорных АБС к трехфазовым модуляторам для импульсного изменения давления в тормозном приводе, уменьшении габаритов и массы модулятора, упрощении конструкции, технологии изготовления модулятора и повышении его надежности.

Решение поставленной задачи достигается тем, что ускорительный клапан содержит нормально закрытый пневмоуправляемый клапан входного канала и нормально открытый пневмоуправляемый клапан сбросного канала с запорными элементами в виде диафрагм, образующих с корпусом управляющие полости, причем диафрагмы выполнены в виде плоского кольца с кольцевым гофром или цилиндрического кольца из упругого материала или в виде мембраны с жестким центром, перекрывающим отверстие канала, управляющая полость нормально закрытого пневмоуправляемого клапана входного канала соединена каналом через каналы с седлами и двусторонний переключающий клапан, расположенный между ними, с входным каналом или с подмембранной полостью установленного в корпусе следящего элемента, выполненного в виде пневмореле, имеющего мембрану, взаимодействующую с двусторонним переключающим клапаном и разделяющую полость пневмореле на подмембранную и надмембранную полости, при этом подмембранная полость через канал также соединена с полостью выходных каналов в корпусе за нормально закрытым пневмоуправляемым клапаном входного канала, а надмембранная полость и управляющая полость нормально открытого пневмоуправляемого клапана сбросного канала через каналы и электромагнитные клапаны соединены с управляющим каналом или с атмосферой.

Пневмоуправляемые клапаны с дифрагменными малоинерционными запорными элементами, установленные в ускорительном клапане модулятора, имеют минимальный объем управляющих полостей, небольшой расход сжатого воздуха и электроэнергии на управление клапанами, что обеспечивает высокое быстродействие и точность работы модулятора, способного контролировать большие расходы сжатого воздуха [5, 6, 7]. Установка пневмоуправляемых клапанов дает возможность оснастить ускорительный клапан модулятора следящим элементом с пневмоусилением в виде малогабаритного быстродействующего мембранного пневмореле, не имеющего трущихся уплотнений, прямого механического взаимодействия с запорным элементом клапана, что обеспечивает высокое быстродействие модулятора, уменьшение его габаритов, массы и расхода сжатого воздуха на управление. Модулятор имеет высокое быстродействие, не имеет трущихся уплотнений, имеет меньшие габариты и массу, простую конструкцию и технологию изготовления, не требует особой очистки воздуха, что повышает его надежность. Отсутствие трущихся уплотняемых поверхностей и клапана, имеющего большие динамические нагрузки на седле с уплотнительным элементом, позволяет повысить ресурс работоспособности модулятора. Электропневматический модулятор давления с диафрагменным ускорительным клапаном отвечает требованиям микропроцессорных АБС к трехфазовому модулятору давления.

На фиг.1 показан общий вид модулятора, разрез; на фиг.2 - узел I на фиг. 1.

Модулятор содержит корпус 1 с каналами: управляющий канал от тормозного крана или от воздухораспределителя прицепа 2; входной канал от ресивера сжатого воздуха 3; выходные каналы к тормозным камерам 4 и сбросной канал 5 сжатого воздуха из тормозных камер в атмосферу. В корпусе во входном и сбросном каналах установлены соответственно нормально закрытый и нормально открытый пневмоуправляемые клапаны 6, 7 с запорными элементами-диафрагмами, выполненными в виде плоского кольца с кольцевым гофром 8 [патент РФ 2083398, кл. В 60 Т 8/38, 1997]. Диафрагмы образуют с корпусом управляющие полости 9, 10. Управляющая полость клапана входного канала 9 каналом 11 через каналы с седлами 12, 13 и переключающий двусторонний клапан 14 соединяется с входным каналом 3 или с подмембранной полостью 15 следящего элемента - мембранного пневмореле 16. Пневмореле имеет мембрану с жестким центром 17, пружину 18 и шток 19, соединенный с переключающим клапаном и мембраной. Мембрана разделяет полость пневмореле на подмембранную и надмембранную полости 15, 20. Подмембранная полость соединена также каналом в корпусе 21 с полостью входных каналов в корпусе 22. Надмембранная полость пневмореле и управляющая полость сбросного клапана 10 через каналы 23, 26 и электромагнитные клапаны 24, 25 соединены с управляющим каналом или с атмосферой. Пневмоуправляемые клапаны 6, 7 имеют по две концентричные полости 27, 28 и 29, 30, разделенные цилиндрической перегородкой 31 и соединенные каналами 32, 33, перекрываемыми кольцевой диафрагмой 8. Полости 27, 28 и 29 соединены каналами 34, 35, 36 и полостью в корпусе 22 соответственно с входным и выходными каналами, а полостью 30 через канал 37 - с атмосферой.

Модулятор работает следующим образом.

Модулятор выполняет функции ускорительного клапана без включения АБС. Имеется сжатый воздух во входном канале 3, подключенном к ресиверу. Управляющего давления в канале 2 нет. Давление сжатого воздуха через канал с седлом 12 (канал 13 закрыт клапаном 14) и канал 11 поступает в управляющую полость 9 пневмоуправляемого клапана 6, и диафрагма 8 разобщает входной канал 3 с выходными каналами 4. Если в управляющем канале 2 создается давление, то оно проходит через электромагнитные клапаны 25, 24, каналы 23, 26 в надмембранную полость пневмореле 20 и в управляющую полость 10 сбросного клапана 7, диафрагма перекрывает каналы 32, 33, разобщает полости 29, 30 и выходные каналы со сбросным каналом 5. Управляющее давление, поданное в полость 20 пневмореле, действует на мембрану 17, под действием которой клапан 14 закрывает канал 12 подвода давления из входного канала в управляющую полость 9 входного пневмоуправляемого клапана 6 и соединяет управляющую полость клапана через каналы 11, 13, 21 с полостью выходных каналов 22. Давление в управляющей полости уменьшается, под действием перепада давления диафрагма клапана открывает каналы 32, 33, и сжатый воздух из входного канала через каналы 34, 32, 33, 35 и полость 22 поступает в выходные каналы 4. Давление в тормозных камерах и в полости выходных каналов 22 повышается. При достижении давления в выходных каналах, в полостях 22 и 15, одинакового с управляющим давлением в канале 2 и в полости 20, клапан пневмореле закрывает канал 13 и открывает канал 12, подключая управляющую полость к входному каналу. Пневмоклапан закрывается и входной канал разобщается с выходными каналами. При увеличении управляющего давления процесс повторяется. При уменьшении управляющего давления входной пневмоклапан закрыт, давление в управляющей полости 10 сбросного пневмоклапана уменьшается, диафрагма открывается, и сжатый воздух из выходных каналов через полость 22, каналы 36, 33, 32, 37 выходит через канал 5 в атмосферу.

Модулятор работает с управлением АБС. При повышении давления электромагнитные клапаны 24, 25 обесточены. В канале 2 имеется управляющее давление, которое поступает в полость пневмореле 20 и в управляющую полость 10 сбросного клапана. При открытом входном клапане и закрытом сбросном клапане сжатый воздух проходит от входного канала к выходным каналам.

Выдержка давления: электромагнитный клапан подключен к питанию и его сердечник притягивается. Таким образом прерывается подача воздуха от управляющего канала (несмотря на повышение управляющего давления) в полостях 20, 10. Между полостями 20 и 22 устанавливается равновесие давлений. Переключающий клапан 14 закрывает канал 13 и через канал 12 подключает управляющую полость входного клапана к входному каналу, клапан закрывается. Сбросной клапан закрыт управляющим давлением в полости 10.

Снижение давления: на электромагнитные клапаны 25, 24 подано питание. Электромагнитный клапан 25 перекрывает подачу управляющего давления, а электромагнитный клапан 24 соединяет полости 20 и 10 с атмосферой. Входной клапан закрывается, а сбросной открывается. Сжатый воздух от выходных каналов и подключенных тормозных камер выходит в атмосферу. Модулятор обеспечивает управление давлением в тормозных приводах по трехфазовому алгоритму: повышение, понижение и выдержка давления.

Источники информации 1. Системы и компоненты транспортных средств. WABCO Fahrzeugbremsen. 1998.

2. А.К. Фрумкин, А.И. Попов, И.И. Алышев. Современные антиблокировочные и противобуксовочные системы грузовых автомобилей, автобусов и прицепов. -М. : ЦНИИТЭИ автопром, 1990. - 56 с.

3. Авторское свидетельство СССР 749712, кл. В 60 Т 8/02, 1977.

4. Гуревич Л.В., Меламуд Р.А. Пневматический тормозной привод автотранспортных средств. - М.: Транспорт, 1988. - 224 с.

5. Патент РФ 1837502, кл. В 60 Т 8/38, 1993.

6. Патент РФ 2083398, кл. В 60 Т 8/38, 1997.

7. Заявка 2000107024/028 (007464), 2000.

Формула изобретения

Электропневматический модулятор давления с ускорительным клапаном, содержащий корпус с управляющим, входным, выходными и сбросным каналами и следящий элемент, отличающийся тем, что ускорительный клапан содержит нормально закрытый пневмоуправляемый клапан входного канала и нормально открытый пневмоуправляемый клапан сбросного канала с запорными элементами в виде диафрагм, образующих с корпусом управляющие полости, причем диафрагмы выполнены в виде плоского кольца с кольцевым гофром или цилиндрического кольца из упругого материала или в виде мембраны с жестким центром, перекрывающим отверстие канала, управляющая полость нормально закрытого пневмоуправляемого клапана входного канала соединена каналом через каналы с седлами и двусторонний переключающий клапан, расположенный между ними, с входным каналом или с подмембранной полостью установленного в корпусе следящего элемента, выполненного в виде пневмореле, имеющего мембрану, взаимодействующую с двусторонним переключающим клапаном и разделяющую полость пневмореле на подмембранную и надмембранную полости, при этом подмембранная полость через канал в корпусе также соединена с полостью выходных каналов в корпусе за нормально закрытым пневмоуправляемым клапаном входного канала, а надмембранная полость и управляющая полость нормально открытого пневмоуправляемого клапана сбросного канала через каналы и электромагнитные клапаны соединены с управляющим каналом или с атмосферой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2