Антиблокировочная тормозная система с устройством для повышения поворачиваемости транспортного средства

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к антиблокировочным тормозным системам транспортных средств. Антиблокировочная тормозная система содержит главные цилиндры, тормозные контуры, тормозные механизмы, устройства для фиксации и выдержки давления на необходимом уровне. Антиблокировочная тормозная система содержит два цилиндра управления, подключенные параллельно главным цилиндрам, связанным с рабочим цилиндром тормозных механизмов системы, и управляемые как от индивидуальных педалей, так и от удлинителей. Удлинители установлены на сошке и на маятниковом рычаге рулевого передаточного механизма рулевого управления транспортного средства. Между удлинителями и штоками поршней цилиндров управления предусмотрен зазор, позволяющий расчленять управление поворотом транспортного средства за счет боковых реакций от управляемых колес и за счет величины тормозных моментов на ведущих колесах. Цилиндры управления позволяют индивидуально блокировать ведущие колеса, заставляя дифференциал ведущего моста изменять мощность на незаблокированном колесе. Параллельный трубопровод подвода жидкости для работы системы в режиме процесса торможения имеет золотник, исключающий доступ жидкости из рабочего цилиндра в контуры неработающей антиблокировочной тормозной системы. Техническим результатом является обеспечение торможения транспортного средства при одновременном управлении направлением движения транспортного средства. 7 ил.

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а более конкретно к созданию антиблокировочных тормозных систем.

Развитие антиблокировочных тормозных систем направлено на решение главных задач, предъявляемых к тормозным системам: умению управлять установившимся замедлением в процессе торможения при соблюдении устойчивости и управляемости транспортного средства, а с другой стороны, тормозными механизмами, входящими в антиблокировочные устройства, можно не только изменять скорость, но и менять направление движения транспортного средства, т.е. тормозить транспортное средство и управлять направлением его движения.

Этому посвящается предлагаемое изобретение. Нам кажется, что антиблокировочные тормозные системы, работающие по принципу возможности ограничения и фиксации роста величины давления в контурах тормозного привода, при статическом объеме рабочего тела наиболее полно позволяет выполнить условия торможения и управления транспортным средством. Использование "импульсного метода" торможения усложняет процесс торможения и управления транспортным средством.

Для выполнения поставленных требований к АБС достаточно согласовать способы поворота транспортных средств, из которых наиболее известны такие:

а. способ изменения направления движения управляемых колес;

б. способ создания разности крутящих моментов на ведущих колесах;

в. комбинация из первых двух.

Для описания процесса функционирования предлагаемого устройства используем транспортное средство категории М (М-2140; ВАЗ 2110 и др.) с передними управляемыми колесами и ведущими задними мостами. Применительно к ним опишем предлагаемое изобретение.

Для этого необходимо транспортное средство категории М оборудовать антиблокировочной тормозной системой, работающей по новому "способу торможения мобильного средства", например, патент на изобретение №2221713, и включить в систему два цилиндра управления, управлять которыми следует рулевым механизмом через рулевой передаточный механизм (рулевую трапецию) рулевого управления АТС или через отдельные дополнительные педали на каждый цилиндр управления. Они должны быть связаны с рабочим цилиндром колес транспортного средства трубопроводом.

В трубопровод подвода жидкости из АБС необходимо поставить клапан-золотник (26), исключающий воздействие на состояние рабочего тела, когда тормозная система не работает.

Изобретение поясняется схемами:

ФИГ.1 - схема расположения цилиндров устройства по отношению к рулевому передаточному механизму рулевого управления транспортного средства.

ФИГ.2 - схема дифференциального механизма заднего моста, связанного с ведущими колесами.

ФИГ.3 - схема подсоединения рабочего цилиндра колеса с цилиндром управления устройства и тормозным приводом контура тормозной системы.

ФИГ.4 - схема расположения некоторых элементов устройства АБС в нерабочем состоянии.

Фиг.5 - кинематика поворота автомобиля с двумя передними управляемыми колесами.

Фиг.6 - схема подсоединения цилиндра управления устройства к рабочему цилиндру ведущего колеса.

Фиг.7 - схема приведения некоторых сил, произвольно расположенных на плоскости, к силе и паре.

В указанных схемах порядковые номера связанны с названиями следующих деталей: 1 - левый цилиндр управления поворотного устройства; 2 - левый рычаг рулевого передаточного механизма; 3 - шток поршня цилиндра управления левого поворота со сферическим окончанием; 4 - сошка рулевого механизма рулевого управления транспортного средства; 5 - удлинитель сошки для контакта со штоком цилиндра управления устройства; 6 - поперечная тяга рулевого передаточного механизма рулевого управления транспортного средства; 7 - маятниковый рычаг рулевого передаточного механизма рулевого управления; 8 - удлинитель маятникового рычага для контакта со штоком цилиндра управления устройства; 9 - поворотный рычаг правый рулевого передаточного механизма; 10 - цилиндр управления правого поворота; 11 - шток поршня цилиндра управления левого поворота; 12 - сферическая поверхность штока; 13 - балка передней оси; 14 - корпус заднего моста; 15 - ведомая шестерня главной передачи заднего моста; 16 - ведущая шестерня главной передачи заднего моста; 17 - сателлиты дифференциала; 18 - зубчатые колеса полуосей (полуосные шестерни); 19 - полуоси (приводные валы); 20 - корпус дифференциала; 21 - барабан тормозного механизма тормозной системы; 22 - колодка с накладкой тормозного механизма; 23 - рабочий цилиндр тормозного механизма (рабочий цилиндр колеса); 24 - трубопровод подвода жидкости из цилиндра управления устройства; 25 - стяжная пружина колодок тормозного механизма; 26 - трубопровод с золотником для подвода жидкости из АБС при торможении; 27 - поршень цилиндра управления; 28 - пружина поршня цилиндра управления; "С" - зазор, соответствующий движению поперечной тяги, при повороте по первому способу.

Р_л и Р_п - усилие от педалей (на фигурах не показаны) соответственно от левой и правой педалей поворота устройства; L - продольная база автомобиля; R_п - радиус поворота автомобиля при первом способе поворота; О - центр поворота; О₂ - центр приведения сил, произвольно расположенных на плоскости; 2а - расстояние между осями шкворней поворотных цапф; α_вн и α_н - углы отклонения от нейтрального положения (когда R_n=∞) соответственно внутреннего и наружного по отношению к центру поворота колеса; М - момент от рулевого механизма на сошке; М_д - крутящий момент от двигателя; P_б - суммарная боковая реакция при повороте управляемых колес.

На ФИГ.7 силы на плоскости (дороге) показаны не все, так как они в дальнейшем будут не нужны. Безусловно, что транспортное средство перемещается в пространстве и на него, кроме сил, расположенных на плоскости, действуют и другие силы: сила инерции P_j, центробежная сила Р_ц и другие. Влияние их учитывается проекциями на горизонтальную плоскость, и, в конечном счете, на горизонтальной плоскости (плоскость дороги) создается система сил, произвольно расположенных на плоскости, и их можно приводить к заданному центру (на ФИГ.7 точка О₂). В качестве примера показано приведение силы Р_б к центру приведения (О₂).

Суть предлагаемого изобретения не только в согласовании способов поворота, но и в возможности расчленения их в зависимости от условий поворота. Если в процессе поворота угол поворота необходимо изменять более интенсивно, то достаточно на шток цилиндра управления приложить силу Р_л и Р_п в зависимости от направления поворота и интенсивность поворота изменится. Все это можно осуществлять в допустимом угле поворота, максимальная величина которого α_max=35°-45° (α_max - максимальный угол отклонения колеса от нейтрального положения).

Работу АБС с устройством для повышения поворачиваемости будем рассматривать при правом повороте.

Для сложения сил, произвольно расположенных на плоскости, применим метод Пуансо, суть которого в приведении сил к заданному центру. Применив этот метод, мы в конечном счете получим четыре уравнения для равнодействующей (R^*) и главного момента (М).

1-й случай. R^*=0 и М=0; 2-й случай R^*=0 и М≠0; 3-й случай R^*≠0 и М=0 и 4-й случай R^*≠0 и М≠0. Случаи 1 и 2 рассматривать не будем, так как при R^*=0 автотранспортное средство неподвижно. 3 случай утверждает что транспортное средство находится в движении, но поворотный момент М=0 характеризует движение по прямой. 4 случай указывает на то, что АТС движется (R^*≠0) и меняет направление (M≠0). Кроме того, эти четыре случая показывают, что принятая в настоящее время градация причин поворота не совсем корректна, а именно первый способ поворота за счет изменения направления движения колес не где не просматривается, а поэтому можно утверждать, изменяя направления движения колес, мы создаем боковую силу на управляемых колесах, и если ее привести к заданному центру (О₂), то она на плече (d), равном d=Lcosα, создает момент, сила которого направлена против движения правого колеса, и движения его стопорится (тормозится), а этого достаточно, чтобы дифференциал увеличил скорость левого колеса. И оно, забегая, обеспечит поворот транспортного средства. Таким образом, чтобы происходил поворот, надо менять ведущий момент на колесах.

Рассмотрим поворот транспортного средства поэтапно

а) поворот за счет тормозного момента от боковых реакций на управляемых колесах.

Конструкция предлагаемого устройства предусматривает боковой зазор "С" (см. ФИГ.4) между сферой штока (13) и удлинителем рулевой сошки (4) или удлинителем (8) маятникового рычага (7) в зависимости от направления поворота, который обеспечивает поворот без работы устройства АБС, только за счет момента (М) на сошке (4) от рулевого механизма рулевого управления транспортного средства. При повороте управляемых колес в контакте их возникают боковые реакции Р'_б и Р''_б, просуммировав их получим боковую реакцию Р_б, направленную по равнодействующей, приложенной к середине передней оси колес. Приведя эту силу к точке О₂, мы получим момент M_nб=P_бd, где d - плечо этого момента. Момент не изменится, если соответственно менять величины Р_б и d, так чтобы силу P_б направить против движения колеса, изменив соответственно плечо d. Таким образом, сила Р_б увеличила тормозной момент на колесе, в сторону которого осуществляется поворот. В дифференциальном механизме при этом изменится угловая скорость полуосевой шестерни (18), что заставит сателлит (17), связанный с полуосевой шестерней, перекатываться по ней и часть этой скорости передаст на противоположную полуосевую шестерню, связанную с колесом, и это колесо (левое), получив добавочную угловую скорость, станет забегать по отношению к противоположному колесу. И таким образом осуществится поворот без участия устройства АБС.

б) поворот за счет тормозного момента от боковых реакций на колесах и работы цилиндров управления.

Как только зазор "С" будет "выбран" удлинителями, они коснутся сферических поверхностей штоков цилиндров управления и переместят поршень (27) в цилиндре, в сторону которого осуществляется поворот. Поршень со штоком (3) или (11) вытолкнет часть жидкости из цилиндра управления, в сторону которого идет поворот, в рабочий цилиндр колеса (цилиндр тормозного механизма) (23), золотник (26) сядет на посадочное место и поршни цилиндра (23) прижмут колодки (22) к барабану (21), тормозной момент на колесе возрастет, полуосевая шестерня (18) еще больше уменьшит угловую скорость, а противоположная - увеличит угловую скорость колеса, и оно, забегая, заставит транспортное средство поворачиваться уже за счет работы устройства в АБС.

в) поворот за счет тормозного момента, создаваемого при приложении усилия на педали цилиндра управления.

Поскольку перемещение поперечной тяги 7 ограничено предельными углами отклонения от нейтрального положения, то наступит такой вариант, что рулевой механизм (его сошка (4)) рулевого управления транспортного средства воздействовать на штоки цилиндров управления не будет, но если надо еще интенсивнее и больше увеличить угол поворота, то тогда, воздействуя на педаль цилиндра управления, можно еще глубже продвинуть поршень (27) в цилиндре управления и тогда в рабочий цилиндр (23) колеса обеспечит повышенный тормозной момент на колесе, в сторону которого осуществляется поворот, угловая скорость полуосевой шестерни (18) уменьшится, а противоположное колесо, имея еще большую угловую скорость, заставит транспортное средство поворачиваться еще интенсивнее. Но при этом может оказаться, что угол поворота достигнет α_мах и поворот станет опасным для транспортного средства, оно, если поворот идет при большой поступательной скорости, может опрокинуться. Чтобы этого не случилось, необходимо согласовать максимальную величину угла отклонения α_мах и ход поршней в цилиндрах управления так, чтобы поршень дальше двигаться не мог, а угол α_мах еще не достиг максимальной величины.

г) поворот транспортного средства "на месте".

Этот "маневр" можно осуществить при стоящем неподвижно транспортном средстве, для этого надо: 1. Рулевым механизмом задать ориентировочно нужный угол поворота, меньший, чем можно осуществить при заданном α_мах 2. При включенной пониженной передаче в КПП и работающем ДВС плавно включить муфту сцепления АТС. Поскольку колесо, в сторону которого совершается поворот, заторможено полностью, то ее полуосевая шестерня (18) в дифференциале стоит неподвижно, то сателлиты начнут перекатываться по ней и угловая скорость полуосевой шестерни противоположного колеса увеличится в два раза, и тогда мощность (N_з.к.) забегающего колеса станет равна N_з.к.=2ωM_в где M_в - ведущий момент на забегающем колесе, величина которого будет ограничиваться коэффициентом сцепления колеса с дорогой.

При повышенной мощности и повернутых на определенный угол управляемых колесах, транспортное средство развернется относительно поверхности контакта колеса, в сторону которого совершается поворот.

Если для управляемых колес не будет выполнен пункт 1, то поворот можно будет осуществить со значительной затратой энергии ДВС, так как передние колеса будут "перетаскиваться" по поверхности, а если пункт 1 будет выполнен, то колеса будут катиться и затраты на поворот будут меньше.

Операцию такого характера можно осуществлять при движении как "вперед",так и "назад".

Антиблокировочная тормозная система, содержащая главные цилиндры, тормозные контуры, тормозные механизмы, устройства для фиксации и выдержки давления на необходимом уровне, отличающаяся тем, что она содержит два цилиндра управления, подключенные параллельно главным цилиндрам, связанным с рабочим цилиндром тормозных механизмов системы, и управляемые как от индивидуальных педалей, так и от удлинителей, установленных на сошке и на маятниковом рычаге рулевого передаточного механизма рулевого управления транспортного средства, кроме того, между удлинителями и штоками поршней цилиндров управления предусмотрен зазор, позволяющий расчленять управление поворотом транспортного средства за счет боковых реакций от управляемых колес и за счет величины тормозных моментов на ведущих колесах, а также цилиндры управления позволяют индивидуально блокировать ведущие колеса, заставляя дифференциал ведущего моста изменять мощность на незаблокированном колесе, что повышает интенсивность поворота вплоть до поворота на месте, при этом параллельный трубопровод подвода жидкости для работы системы в режиме процесса торможения имеет золотник, исключающий доступ жидкости из рабочего цилиндра в контуры неработающей антиблокировочной тормозной системы.