ПРОТИВОЗАНОСНАЯ ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ КОЛЕСАМИ Российский патент 1998 года по МПК B60T8/32 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а более конкретно к тормозным системам тормозного управления.

Известны тормозные системы как в обычном исполнении, так и в антиблокировочном, включающие в себя: тормозные механизмы, тормозной привод, источники энергии, ЭВМ для управления процессом торможения, предусматривая при этом пульсирующее торможение с целью исключения бокового заноса транспортного средства и достижения высокой тормозной эффективности.

Известна "гидравлическая противоблокировочная тормозная система транспортного средства с раздельным приводом" [1], включающая узел противоскольжения в одной тормозной ветви, используемый для работы в двух тормозных ветвях, для чего используется обводной модулятор в другой тормозной ветви.

Тормозная система [1] имеет общий признак с прилагаемой противозаносной тормозной системой - раздельный привод для управления тормозной системой. Но сам процесс ограничения скольжения решен постановкой дополнительных колес, которые в основном устраняют недостатки существующих ПВС [2].

Суть предлагаемой дополнительной системы в том, что она имеет дополнительные колеса, которые позволяют при торможении получить боковую реакцию и за счет нее исключить боковой занос.

Технический результат предлагаемой тормозной системы выражается в следующем.

1. Наличием на дополнительных колесах реакции от веса за счет упругих элементов в них определенной величины коэффициента сцепления при торможении обеспечивается боковая реакция на дополнительных колесах, сопротивляющихся заносу.

2. Возможностью создания ПБС, в основу работы которых будет положена боковая сила на дополнительных колесах.

Целью предлагаемого изобретения является создание тормозной системы, в которой имеется возможность наиболее рационально использовать коэффициент сцепления ( (ϕ) ) колеса с поверхностью и, таким образом, обеспечить хорошую устойчивость при высокой эффективности торможения.

Есть возможность исключить занос: а) путем полного или частичного отключения мостов из процесса торможения; б) отключением отдельных колес из пары при спаренных колесах на мостах.

Но это можно только при спаренных колесах на мостах и в многоосных транспортных средствах. Для транспортных средств, у которых два моста и на них сидят одинарные или сдвоенные колеса, эти способы малоэффективны. При торможении транспортного средства всегда надо иметь возможность рационально использовать коэффициент сцепления (ϕ) для торможения (ϕ_x) и для исключения бокового заноса (ϕ_y) . Тормозная система должна обеспечивать высокую тормозную эффективность и достаточную курсовую и траекторную устойчивость - отсутствие заноса. Первую часть этого требования обеспечивает величина коэффициента сцепления (ϕ_y) в направлении движения, а вторую - коэффициент сцепления (ϕ_y) в боковом направлении. Тормозя одинарные колеса на двухосном транспортном средстве на грани блокировки, мы практически на 100% используем коэффициент сцепления (ϕ) в направлении движения, достигая при этом высокую тормозную эффективность, а сопротивляться заносу коэффициента сцепления (ϕ_y) нет, поэтому малого возмущающего воздействия на автомобиль достаточно для появления бокового заноса. Чтобы иметь коэффициент сцепления (ϕ_y) , необходимо параллельно колесам автомобиля поставить дополнительные колеса, не участвующие в процессе торможения, обеспечив им возможность регулирования вертикальной нагрузки на них.

Для этого в предлагаемом изобретении устанавливаются дополнительные колеса, входящие в контакт с поверхностью а) по кривой; б) вертикально.

Изобретение поясняется чертежами, где на
фиг. 1 - схема установки дополнительного колеса на рычаге, связанном с поворотной стойкой переднего колеса при независимой подвеске его или с поворотным кулаком при зависимой подвеске;
фиг. 2 - схема установки дополнительного колеса на мосту для задних колес;
фиг. 3 - схема конструкции элементов дополнительного колеса для вхождения в контакт по кривой;
фиг. 4 - схема ручного управления дополнительного колеса;
фиг. 5 - схема ножного управления дополнительным колесом;
фиг. 6 - схема крепления дополнительного колеса, входящего вертикально в контакт с поверхностью;
фиг. 7 - схема гидравлическая для управления опорным колесом при вхождении его в контакт по поверхности вертикали;
фиг. 8 - схема конструкции элементов дополнительного колеса для вхождения его в контакт с поверхностью вертикально.

Предлагаемая тормозная система включает в себя кроме любой тормозной системы добавочные узлы и детали, которые представлены на фигурах: 1 - полуосевой рукав; 2 - коробчатый кронштейн; 3 - квадратная направляющая; 4 - кронштейн с подвеской; 5 - шток квадратного сечения; 6 - дополнительное колесо; 7 и 8 - оси; 9 - проушина для троса; 10 - проушина для пружины; 11 - гайка; 12 и 13 - шайбы; 14 - винт; 15 и 16 - пружины; 17 -система тросов; 18 - рукоятка рычагов тросов; 19 - рычаг поворотный; 20 - направляющий ролик; 21 - кронштейн; 22 - рычаги тросов; 23 - кронштейн; 24 -рычаг ножной (педаль); 25 - болт крепления; 26 - уплотняющая манжета; 27 - шайба; 28 - присоединительный штуцер; 29 - пружина; 30 - шайба; 31 - насос гидравлический; 32 - емкость для жидкости; 33 - клапан дроссель; 34 - клапан перепускной предохранительный; 35 - сливная линия; 36 - нагнетательная линия; 37 - пружина; B - полость гидроцилиндра.

Для того чтобы осуществлять совместное использование тормозной системы и ее дополнительных узлов и деталей, в конструкции предусмотрены некоторые особенности:
а) в качестве рукоятки рычагов тросов 18 используется рычаг стояночный тормозной системы, для чего он при движении транспортного средства постоянно связан с валом рычагов тросов, а при остановке, для удержания транспортного средства на месте, имеет возможность входить в зацепление с рычагами стояночной тормозной системы и приводить ее в рабочее состояние;
б) рычаг ножной 24 установлен на одной оси с педалью сцепления и связь между ними такая, что когда используется педаль сцепления, то ножной рычаг 24 неподвижен. Когда же используется ножной рычаг 24, то он увлекает за собой педаль сцепления; трансмиссия размыкается и двигатель не глохнет. При снятии усилия с рычага 24 муфта сцепления включается. Аналогичная связь может осуществляться и с педалью рабочей тормозной системы;
в) предусмотрен способ вертикального вхождения дополнительных колес 6 в контакт поверхности. Для этого в квадратной направляющей (см. фиг. 8) выполнена цилиндрическая полость B, выполняющая роль цилиндра, в который уплотняется манжета 26 и шайба 27 выполняет роль поршня.

Работа такой конструкции обеспечивается системой, показанной на фиг. 7. Двойной вариант вхождения дополнительных колес в контакт с поверхностью связан с тем, что вхождение дополнительного колеса 6 по кривой позволяет разместить колесо 6 по следу колоса автомобиля и оно будет преодолевать одни и те же неровности на покрытии дороги. При вхождении дополнительных колес 3 контакт вертикально осуществить качение колеса 6 по следу трактора труднее.

Когда колесо 6 катится параллельно колесу транспортного средства, возможны случаи наезда колес на неровности с разными характеристиками. Это чревато возможным повреждением дополнительных колес. Для транспортных средств, работа которых связана с дорогами с твердым покрытием, где практически исключены возможности одновременного наезда на неровности с разными характеристиками, этот способ более приемлем;
г) насос 31 может работать постоянно или включаться на период торможения. В первом случае должна быть предусмотрена возможность работы насоса на холостом ходу.

Работа противозаносной тормозной системы.

I. Тормозная система используется не полностью (служебное торможение). Рукоятка рычагов тросов 18, рычаг ножной 24 и клапан-дроссель 33 находятся в исходном положении без приложенных к ним усилий. Тогда пружины 16, 29 и 37 отводят дополнительные колеса 6 в крайнее верхнее положение. В этом случае обычная тормозная система или АБС используется для служебного торможения.

II. Работа тормозной системы при экстренном торможении.

а) Вход дополнительных колес в контакт по кривой. При нажатии на педаль тормоза рабочей тормозной системы, одновременно воздействием на рукоятку 18 или рычаг 24. При этом дополнительные колеса 6 под воздействием тросов 17 на квадратные направляющие 3 переместятся по кривой; в момент контакта их с опорной поверхностью квадратные штоки 5 начнут сжимать пружину 15 до тех пор, пока колеса 6 не станут вертикально с опорной поверхностью. Как только это будет выполнено, на дополнительных колесах 6 появится наибольшая реакция (R_z), равная R_z = N, где N - нормальная сила, обусловленная силой упругости пружины 15. Воздействие на педаль тормоза рабочей тормозной системы обеспечит тормозные силы на колеса транспортного средства. Идет торможение. Если колеса транспортного средства будут заблокированы и появятся внешние возмущающие воздействия (уклон, боковой ветер и т.п.), стремящиеся обеспечить занос транспортного средства, то силы от возмущения будут сопротивляться боковой реакции (R_б) на дополнительных колесах, равные боковым реакциям R_б= Nϕ_y , где ϕ_y - коэффициент сцепления в боковом направлении. Наличие упругого элемента между дополнительными колесами и остовом транспортного средства дает возможность менять величину нормальной силы N и при данной величине ϕ_y добиваться оптимальной величины боковой реакции на дополнительных колесах 6, достаточной для исключения заноса, и оставить величину коэффициента сцепления ϕ_x в продольном направлении только для эффективного торможения. Таким образом достигается оптимальное использование коэффициента сцепления ϕ в продольном и боковом направлениях.

При снятии усилий на рычагах управления тормозной системы и дополнительных колес последние начнут выкатываться назад и пружины 13 поднимут их в крайнее верхнее положение. Разные параметры шин дополнительных и основных колес обеспечивают разные амплитуды колебаний колес, наличие пружин 15 позволит эти колебания согласовать и исключить поломку дополнительных колес.

б) Вход дополнительных колес в контакт с поверхностью вертикально (см. фиг. 7 и 8). Привод пневматический или гидравлический.

При воздействии на педаль тормоза рабочей тормозной системы и на клапан-дроссель 33 насос 31 станет подавать жидкость в нагнетательную линию 36 под большим давлением, чем давление жидкости на холостом ходу. Под большим давлением жидкости манжета уплотнения 25 и шайба 27 заставят через пружину 29 и квадратный шток 5 дополнительные колеса 6 опустится вниз до контакта с поверхностью, растягивая при этом пружину 37.

Сжатая пружина 29 обеспечит определенную реакцию на дополнительное колесо и при возмущающих воздействиях в боковом направлении при заблокированных колесах появится боковая реакция, исключающая занос транспортного средства (процесс, аналогичный описанному в п. a)).

Воздействуя на клапан-дроссель 33, нельзя его полностью закрывать, т.к. в этом случае возможны поломки как насоса, так и других деталей. Если давление жидкости в полости B станет слишком высоким, то вступит в работу перепускной клапан 34 и снизит давление в полости B. Этот же клапан способствует дополнительным и основным колесам колебаться без поломок дополнительных колес. Кроме того, этот клапан можно сделать регулируемым и через него обеспечивать необходимую реакцию на дополнительных колесах, нужную для получения оптимальных боковых реакций, исключающих боковой занос транспортного средства при высокой тормозной эффективности. При снятии воздействия с клапана-дросселя 33 давление в полости B упадет, пружина 29 поднимет поршень (детали 26 и 27), а пружина 37 поставит дополнительные колеса в верхнее крайнее положение.

Источники информации.

1. Авт. св. СССР N 405194, B 60 T 8/26, 04.04.74.

2. Теоретические основы разработки антиблокировочных систем. Д. техн. наук, В. А. Петров. - Автомобильная промышленность. N 2, 1984 . Изд-во Машгиз.

Изобретение может быть использовано в автотракторостроении, в тормозных системах мобильных средств. В тормозной системе, позволяющей наиболее целесообразно использовать коэффициент сцепления (ϕ) в направлении движения (ϕ_x) и в боковом направлении (ϕ_y) , обеспечивая при этом оптимальное соотношение тормозной эффективности и устойчивого движения по траектории движения, параллельно или по следу колес транспортного средства в момент экстренного торможения вводятся дополнительные колеса. 8 ил.

Противозаносная тормозная система транспортного средства, содержащая штатную тормозную систему с тормозными механизмами колес, отличающаяся тем, что она снабжена установленными параллельно основным колесам дополнительными колесами, связанными через штоки квадратного сечения и упругие элементы с квадратными направляющими, соединенными с балками мостов задних колес посредством коробчатых кронштейнов, а с поворотными стойками передних колес при независимой подвеске или с поворотными кулаками передних колес при зависимой подвеске посредством рычагов, причем указанные соединения выполнены с обеспечением вхождения дополнительных колес в контакт с опорной поверхностью вертикально посредством гидравлического или пневматического приводов, связанных с тормозной педалью транспортного средства, или по кривой посредством тросового привода, связанного с рычагом стояночной тормозной системы транспортного средства.