1з:
клапаны, подключена к тормозному крану 5. Коллекторная камера 33 узла 7 с одной стороны подключена к камере 30 гидроцилиндра 27, ас другой стороны через модулирующий клапан 34 и обратный клапан 36 - к впускным клапанам 37, 38 гидронасоса 13. К выпускным клапанам 39, 40 подключена камера 30 гидроцилиндра 27. Модулирующий клапан 34 пневматически управляется сжатым воздухом из ресивера 3
1
Изобретение относится к противо- блокировочным тормозным системам автомобилей,а именно к модуляторам силы торможения.
Цель изобретения - повышение надежности .
На фиг. 1 показана принципиальная схема модулятора тормозных сил; на фиг. 2 - поршневой насос, разрез; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - модулирующий клапан; на фи1 . 6 - часть модулирующего клапана, на фиг. 7 - редукционный клапан,поддерживающий постоянное давление в полости гидробака, разрез; на фиг. 8 - клапанный узел с отсечным и разгрузочным клапанами,, разрез; на фиг. 9 - модулятор тормозньк сил, вариант; на фиг. 10 - график изменения силы тока I во времени Т для управления соленоиднЕ 1м клапаном; на фиг. 11 - модулятор, общий вид.
Модулятор (фиг. 1) содержит пневматическую и гидравлическую системы. На фиг. 1 и 9 трубопроводы для ежа- Того воздуха показаны пунктирными линиями, а гидравлические трубопровоы - штрихпунктирными. Пневматическая система содержит компрессор 1, который посредством трубопровода 2 соединен с ресивером 3 для сжатого воздуха,а от ресивера отходит трубопровод 4, который через тормозной кран 5, соединенный с тормозной пеалью 6, приводимой в действие воителем, идет к клапанному узлу 7, оттуда, к тормозной камере 8.Тормоз368
посредством соленоидного клапана 50. Соленоид клапана 50 включен-в электрическую цепь датчика динамического состояния колеса. При подаче тока на соленоид клапана 50 модулирующий клапан 34 изменяет давление жидкости в камере 30 гидроцилиндра. Изменение давления в камере 33 приводит к изменению давления в камере 8, тем самым регулируется тормозная сила. 5 з.п. ф-лы J 11 ил.
ная камера В содержит мембрану (не показана) , от которой отходит подвиж- ньм нажимной шток 9, выходящий наружу через стенку камеры 8 к колесному
тормозному механизму 10 с тормознь м рычаг ом 1 1 . При подаче сжатого воздуха в тормозную камеру 8 шток 9 отжимается влево (на фиг. 1), т.е. происходит торможение. После выпус0 ка сжатого воздуха шток 9 возвращается в исходное положение с помощью пружин или т.п. (не показаны).
Система модулирования силы тормо5 жения содержит гидробак 12 для жидкости, в котором жидкость, а следовательно, и вся гидросистема нахо- дится под давлением 1-3 бар. Б результате во-первыхS работа поршнево0 го гидронасоса 13 .становится более эффективной и надежной, потому что удается избежать кавитации в его впускных клапанах , во-вторых, это давление гарантирует удаление зозду5 ха из системы. Создание этого давления обеспечивагс Т путем подвода по трубопроводу 14 сжатог о воздуха, входящего в гидробак 12 через редукционный клапан 15, объединенный
с предохранительным клапаном (так называемый клапан для поддержания заданного давления). На фиг, 1 модулятор показан в состоянии, когда его составные части находятся в положении перед подводом давления в гидробак 12. При подаче по трубопроводу 14 сжатого воздуха воздух проходит мимо седла 15 клапана 15 и клапанного конуса 17 и по каналам
18 и 19 идет в гидробак 12. Когда /давление в гидробаке 12 повысится до заданного значения, действующая на мембрану 20 сила преодолевает усилие пружинь 21, в результате че- го клапанный конус 17 перемещается вверх к седлу 16 и нарастание давления в гидробаке 12 прекращается.Поскольку не всегда можно быть уверенным в абсолютной герметичности уп- лотнения между клапанным конусом Т7 и седлом 16, клапан 15 для поддержания заданного давления снабжен обычным предохранительным клапаном, содержащим седло 22, выполненное в корпусе клапана 15, шарик 23 и пружину 24. Регулировка этого предо хра- нительного клапана в конечном счете определяет величину подведенного давления в гидррбаке 12. От гидроба- ка 12 гидравлический трубопровод 25 идет к гидронасосу 13, приводимому в действие посредством электро- дигателя 26, а от него дальше, к разгрузочному гидродилиндру. 27, в котором размещен с возможностью скольжения поршень 28, снабженный нажимным штоком 29. Поршень 28 разделяет внутреннюю полость гидроци- линдра 27 на две камеры 30 и 31, в одной из которых (30) может быть создано давление для обеспечения противодействия тормозной силе, создаваемой тормозной камерой 8. Камера 31 сообщена с атмосферой.
От камеры 30 в разгрузочном гидроцилиндре 27 отходит гидравлически трубопровод 32, идущий к коллекторной камере 33 в клапанном узле 7 и оттуда к модулирующему клапану 34 с пневматическим сервоуправлением, от которого обратно к гидробаку 12 ведет трубопровод. 35. В трубопровод 35 между модулирующим клапаном 34 гидробаком 12 встроен обратный клапан 36. Его назначение - сделать систему самопрокачивающейся (с автоматическим удалением воздуха), что достигается двумя путями.
Если во всей системе нет жидкости, например, когда она только что. установлена на автомобиль,то при запонении гидробака 12 жидкос тью жидкость под действием силы тяжести и при ус ловии, что гидронасос расположен ниже гидробака 12, течет вниз по трбопроводу 25 к впускным клапанам 37 и 38 гидронасоса 13, но гидронасос
при пуске электродвигателя 26 не работает из-за захваченного в цилиндрах воздуха. Насосы этого типа, имеющие небольшие рабочие объемы цилиндров и обязательно относительно большие вредные пространства, не являются самопрокачивающимися. При подводе давления к гидробаку 12 через клапан 15 поддержания заданного давления обратный клапан 36 препятствует прохождению давления от гидробака 12 по трубопроводу 35 к модулирующему клапану 34 и дальше через трубопровод 32 и клапанный узел 7 к камере 30, а оттуда к выпускным клапанам 39, 40 гидронасоса 13, Наоборот,XKA- кость вытесняется из гидробака 12 через впускные и выпускные клапаны 37-40 гидронасоса 13 и через трубопровод 41 в камеру 30 до тех пор, пока давление, определяемое.клапаном 15, не распространится по всей системе. При этом происходит эффективное прокачивание (удаление воздуха) из насоса, а также камеры 30 (по крайней мере частично, в зависимости от объема трубопровода 35), коллекторной камеры 33 в клапанном узле 7 и пространства в модулирующем клапане 34. Насос теперь готов к перекачиванию при приведении системы в действие, а небольшое количество воздуха, которое может быть уловлено в камере 30, вызвало бы лишь некоторое замедление первого и, возможно, одного или двух следующих циклов управления, после чего воздух был бы удален из всей системы. Это означает, что воздух из гидронасоса 13 будет удален и тогда, когда насос установлен выше гидробака 12.
Обратный клапан 36 выполняет функцию удаления воздуха и по-другому. Трубопроводы вместе с гидробаком 12, впускными и выпускными клапанами 37 - 40 гидронасоса 13, обратным клапаном 36 и камерой 30 образуют замкнутый контур, в котором цилиндр 27 с камерой 30 и поршнем 28 является насосом в нем в качестве впускных клапанов служат впускные и выпускные клапаны 37-40 гидронасоса 13, а в качестве выпускного клапана - обратный клапан 36. Поршень 28 перемещается при каждом нормальном торможении, т.е. при каждом торможении жидкость в контуре движется,
что обеспечивает непрерывное прокачивание всей системы.
Традиционная пневматическая тормозная система, показанная на фиг. 1 и 9, действует следующим образом.. Когда водитель нажимает на тормозную педаль 6, кран 5 открывается и сжатый воздух идет из ресивера 3 через клапанный узел 7 по трубопроводу 4 в тормозную камеру 8.Нажимной шток 9 перемещается в направлении наружу и поворачивает рычаг .11 на тормозном механизме 10, вызывая торможение.. В традиционной пневматической тормозной системе давление сжатого воздуха составляет около 7 бар.
Датчик (не показан) воспринимает состояние вращения затормаживаемого колеса. Если сила торможения становится больше допускаемой сцеплением колеса с поверхностью дороги и если колесо при этом проявляет тенденцию к блокировке, датчик подает сигнал, который, во-первых, вызывает пуск электродвигателя 26 гидронасоса 13 5и, во-вторых, заставляет модулирующий клапан. ЗА прервать поток жидкости, создаваемый гидронасосом 13.
Модуляционный клапан 34 содержит два нормально открытых клапана 42 и 43.с возвратными пружинами 44 и
45соответственно. Эти клапаны приводят в действие с помощью мембраны
46и уравновешивающей пружины 47 через толкатель 48, шип 49 которого проходит через клапан 42 для приведения в действие шарика клапана 43. Пространство под мембраной 46 обычно сообщается с атмосферой через соленоидный клапан 50, содержащий сердечник 51, являющийся подвижной частью двух клапанов, расположенньк с противоположных его сторон.При приеме от датчика сигнала на растор- маживание подают ток к электродвигателю 26 и соленоидному клапану 50 в результате чего сердечник 51 поднимается и открывает отверстие нижнего клапана и закрывает отверстие верхнего клапана. При этом связь между подмембранной камерой и атмосферой прерывается и по трубопроводу 52
в .камеру поступает сжатый воздух.
В результате толкатель 48 перемещается в направлении вверх (на фиг. 6
вызывая закрытие первого клапана 42 и сразу же за ним шарика клапана 43. Теперь при запуске электродвигателя 26 и, следовательно, гидронасоса 13
начинается растормаживание вследствие того, что гидронасос 13 начинает поднимать давление жидкости в камере 30 разгрузочного цилиндра 27. При при еме от датчика команды
опять начать торможение подачу тока к двигателю 26 прекращают ; в результате чего гидронасос 13 останавливается. Прекращают также подачу тока к соленоидному клапану 50, в
5 результате чего сердечник 51 перемещается обратно в нижнее положение, восстанавливая связь подмембранной камеры с атмосферой и прерывая подачу сжатого воздуха по трубопрово0 ду 52. Мембрана 46 и толкатель 48 под действием пружины 47 движутся вниз.При этом шариковый клапан. 43 открывается, но усилия пружины 47 недостаточно для открытия большого клапана 42 из-за возросшего при растормаживании движения. Это обеспечивает мягкое управляемое тормо- . жение без рывков. Скорость осуществления торможения может б.ыть подоб0
рана путем соответствующего подбора диаметра отверстия в клапане 42 и диаметра шипа 49, проходящего через это отверстие для приведения в действие шарика клапана 43.
Для открытия большого клапана
42 необходимо, чтобы давление жидкости упало до нескольких бар, чего обычно никогда ие происходит в процессе торможения,управляемого посредством
системы у если водитель не закончит торможение отпусканием тормозной педали. Таким образом, в ходе тормо- жения управляемог о посредством системы, открываться и закрываться будет,
как правило, только шарик клапана 43.
Когда датчик подает сигнал,указывающий на слишком сильное замедление колеса, клапаны 42 и 43 модулирующего клапана 34 закрываются и одновременно начинает работать гидронасос 13, перекачивая жидкость в камеру 30 в разгрузочном цилиндре 27. Действующее на поршень 28 давление в этом
цилиндре повышается и, когда оно становится достаточно высоким, поршень 28 перемещается в направлении к торозной камере 8 и сила торможения уменьшается.. Датчик все это время
воспринимает состояние вращения затормаживаемого колеса и в зависимости от этого состояния подает сигналы на открытие и закрытие клапана 43 и включение и выключение двигателя 26 и, следовательно, гидронасоса 13. Установлено, что подходящее давление жидкости, идущей от насоса, составляет около 80 бар, даже если насос может быть способен создать более высокое давление. Установлено также, что подходящим по мощности двигателем является двигатель с пусковой мощностью 350 Вт. После , запуска двигателя потребная мощность снижается примерно до половины этого значения и, поскольку . в ходе торможения,уп15 Следует отметить,что на работу двух клапанов 53 и 54 в некоторой степени влияет также давление в гид робаке 12, атмосферное давление и давление воздуха во внутренней поравляемого посредством системы,длительность периодов растормаживания и торможения примерно одинакова,сред-20 лости клапанного узла 7. Про.странст- няя потребная мощность составляет во на стороне, противоположной той, примерно 00 Вт. Это относится к очень сильным тормозам, например зад- |Ним тормозам на очень тяжелых грузовых автомобилях. Для передних колес
25
на которой действует на поршни 55 и 58 гидравлическое давление, сообщается с гидробаком 12, в котором отрегулировано давление 1-3 бар. Это давление полностью уравновешено и не создает никакой действующей на поршень 58 силы. Наоборот, на при ложенную к клапану 53 силу влияет сила, соответствующая действующей на поршень 55 силе, создаваемой гидравлическим давлением.
тех же грузовых автомобилей потребная мощность составляет лишь примерно половину этого значения.
Давление жидкости в камере 30 разгрузочного цилиндра 27 передается по трубопроводу 32 в коллекторную камеру 33 в клапанном узле 7,который, в свою очередь, управляет давлением воздуха в тормозной камере 8 в ходе торможения. Узел 7 содержит отсечной клапан 53 (фиг. 8), который прерывает подачу сжатого воздуха в тормозную камеру 8 по трубопроводу 4, -когда давление в коллекторной камере 33 превышает установленное путем регулировки значение., находящееся в диапазоне 4-7 бар.Это означает, что дальнейшее управление силой торможения берет на себя модулятор силы торможения на период, пока гидравлическое давление в камере 33 будет выше отрегулированного значения 4-7 бар для клапана 53
Если давление в камере 30 поднимется выше более высоког о значения, например 80 бар, т.е. значения, на обеспечение которого рассчитан гидронасос 13, откроется разгрузочный клапан 54 в клапанном узле 7 для выпуска сжатого воздуха из тормозной камеры 8 через отверстие в корпусе клапана 7 управления.
213688
Двумя клапанами 53 и 54 (фиг. 8) управляют посредством гидравлического давления, подводимого к коллекторной камере 33, причем давление, при
5 котором закрывается клапан 33,определяется взаимным соотношением между площадью поршня 55 и усилием пружины 56. Усилие от поршня 55 передают к клапану 53 посредством кателя 57. Аналогично давление, при котором должен открываться клапан 54, определяется взаимным соотношением между площадью поршня 58 и усилием пружины 59. .
15 Следует отметить,что на работу двух клапанов 53 и 54 в некоторой степени влияет также давление в гидробаке 12, атмосферное давление и давление воздуха во внутренней по20 лости клапанного узла 7. Про.странст- во на стороне, противоположной той, лости клапанного узла 7. Про.странст- во на стороне, противоположной той,
на которой действует на поршни 55 и 58 гидравлическое давление, сообщается с гидробаком 12, в котором отрегулировано давление 1-3 бар. Это давление полностью уравновешено и не создает никакой действующей на поршень 58 силы. Наоборот, на приложенную к клапану 53 силу влияет сила, соответствующая действующей на поршень 55 силе, создаваемой гидравлическим давлением.
0
Эта сила, создаваемая давлением в г идробаке 12, действует на поверхность, площадь которой равна разнице между площадями поперечного сечения поршня 55 и толкателя 57. Кроме того, на толкатель 57 действует давление воздуха в клапанном узле 7 в направлении против действия силы гид- равлическот о давления на поршень 55. Когда клапаны 53 и 54 закрыты, перепады давлений воздуха по обе их стороны создают силу, стремящуюся удержать их закрытыми, в результате чего возникает некоторая гистерезис- ная разница в гидравлическом давлении, при котором клапаны открываются и закрываются.
Однако влияние различных давлений воздуха имеет второстепенное значение, во-первых, потому, что давления воздуха низки по сравнению с гидравлическими давлениями, и, во-вторых, потому, что нетрудно так сбалансировать взаимное соотношение между соответствующими площадями поперечного сечения и пружинами 56 и 59, чтобы
0
5
91
влияние сил давления воздуха на функцию клапанного узла 7 было совершенно незначительным.
Таким образом, посредством клапанного узла 7 обеспечивают уравновешивание давления в гидравлической и пневматической системах, в результате чего гидронасосу 13 никогда нет необходимости работать, преодолевая максимальное давление, которое способна создать пневматическая система а нужно лишь преодолевать допустимое максимальное давление, на которое отрегулирован клапанный узел 7 и которое все же при всех условиях достаточно для обеспечения максимального эффекта торможения без блокировки колес. Поскольку собственно выпускную часть тормозной системы приводят в действие с помощью гидравлической .жидкости, передача всех давлений происходит практически мгновенно,так что система работает с относительно высокой частотой (до 7-8 Гц), благодаря чему осуществляемое на практике торможение происходит равномерно и сильно без склонности управляемых колес к боковому скольжению.
В процессе управляемог о торможения выпуск воздуха обычно имеет место лишь в начале процесса. Все последующее регулирование тормозной силы производят только с помощью г идр ав- лической системы, по крайней мере, если условия на дорог е постоянны.
При изменении дорожных условий в процессе торможения, управляемого посредством системы с колесным датчиком и модулятором силы торможения, может случиться,что вследствие внезапного ухудшения состояния дороги происходит еще один выпуск воздуха, и наоборот, при внезапном улучшении состояния дороги увеличение силы торможения может потребовать подачи дополнительного воздуха из ресивера тормозной системы, что случится, если гидравлическое давление упадет ниже 4-7 бар, при превышении которого клапан 53 закрывается.
Обычно пневматический тормоз при торможении имеет значительный мерт- вьй ход, что означает, что шток 9 должен пройти довольно большое расстояние, прежде чем тормозные колодки войдут в контакт с тормозным барабаном. Обычно в барабанных тормозах грузовых автомобилей длина пол810
ного хода поршневог о штока 9 выше 50 мм, из которых АО мм составляет мертвый ход и лишь 10 мм составляет расстояние, которое проходит от
момента первого соприкосновения тормозных колодок с барабаном до момента полного торможения.
При некоторых условиях это может привести k недостаточной эффективности системы. Например, при резком торможении на очень скользкой доро- 1 е может случиться, что вращение колеса будет замедлено до такой низкой скорости по отношению к скорости
движения автомобиля, что потребуется MHoi o времени на обратное ег о ускорение настолько, чтобы датчик перестал подавать команду на растормаживание. При этом модулятор может действовать
так долг о, что не только обеспечит полное растормаживание, но и вынудит тормозные колодки далеко отойти в области мертвого хода. При последующих командах от датчика о проведеНИИ повторного торможения потребуется выбрать этот мертвый ход, прежде чем тормоза опять начнут действовать.Очевидно что это приведет к потере времени, снижению рабочей частоты системы и,
следовательно 5 ее эффективности.
Во случаях может быть допустимым растормаживание посредством модулятора в область мертвого хода, но для некоторых автомобилей важно,
чтобы этот недостаток был устранен. Для этой цели в с;истему введен пнев- моуправляемый отсечной клапан 60, который встроен ежду камерой 31 в цилиндре 27 и трубопроводами 61
и 25, ведущими к гидробаку 12. Клапан 60 приводят в действие путем подвода по трубопроводу 62 того же давления воздуха, которое подводят к тормозной камере 8 при .тсрможении,
Привод клапана включает в себя мембрану 63 и возвратную пружину 64.
В экстремальных условиях, например, когда автомобиль с сильно
заторможенными колесами движется по дороге в хо.рошем состоянии и внезап- .но попадает на участок дороги, находящийся в очень плохом состоянии, скорость вращения колес может быстро упасть почти до полной остановки. При этом колесные датчики подадут сиг нал модуляторам, приказываюший им произвести растормаживание, но вследствие плохого сцепления колес
П 132136812
с поверхностью дороги скорость вра- имеющих существенного значения сил щения колес, несмотря на полное трения, входит лишь сила от гидроци- растормаживание, повышается так мед- линдра 27 и тормозной камеры 8.Пос- ленно и поэтому сигналы их колесных кольку система с указанными конст- датчиков длятся так долго, что моду- 5 руктивными параметрами приспособле- ляторы производят растормаживание на при давлении жидкости в камере не только в область мертвого хода, 30 гидродилиндра 27, составляющем но вплоть до механического концевого 80 бар, преодолевать силу, создава- упора. Рассматривая колесо с тормо- емую тормозной камерой 8 при давле- зом, колесным датчиком и модулятором О нии воздуха 2 бар, то давление возможно установить, что гидравлическое духа в тормозной камере-8, когда давление в клапанном узле 7 настоль- тормозные колодки вышли из контакта ко высоко уже до достижения тормоза- с тормозным барабаном, было отрегу- ми механическог О кондевог о упора, лировано посредством клапанного узла что клапан 53 закрыт и что после дос- J5 7 до 2 бар. От этого состояния моду- тижения тормозами концевог о упора лятор продолжает производить растор- давление жидк.ости быстро поднимает- маживание в направлении к механичес- ся до О1 раниченного перепускным кла- кому концевому упору тормоза, кото- паном 65 гидронасоса 13 значения, рый, однако, никогда не достигается, намного превышающего значение,при 20 потому что раньше этого приводное котором открывается клапан 54 в. кла- средство 67 размыкает выключатель, в панном узле 7, заставляя давление результате чего подача сигнала от ко- воздуха в тормозной камере 8 быстро лесного датчика к модулятору прекра- падать до атмосферного. Вследствие щается и начинается фаза торможения этого повторное торможение в конце 25 под действием давления воздуха (2 .сигнала кол-есного датчика очень мед- бар), изолированного в тормозной ка- ленно. К тому же теряется сжатый воз- мере 8. Когда на этой фазе повтор- дух.ного торможения будет обеспечено перемещение, достаточное для того,чтоДля предотвращения этого -в элек- ЗО бы приводное средство 67 опять замк- трическую цепь между колесным датчи- дудд выключатель -66, опять вводят в ком и модулятором вводят выключатель, действие модулятор. Эту последова- приводимый в действие путем перемеще- тельность чередующихся включений и ния в приводном механизме тормоза. выключений модулятора повторяют с На фиг. 1 показан выключатель 66, относительно высокой частотой, в ре- установленный на тормозной камере 8 зультате чего происходит быстрое воз- и имеющий привод от приводного сред- вратно-поступательное движение тол- ства 67, прикрепленного к толкателю кателя 9, 29, тормозного рычага 11 9. На фиг. 1 тормоз показан в состоя- „ деталей в тормозном механизме 10 НИИ полного растормаживания, при 40 (не показаны) до тех пор, пока колес- этом толкатель 9 и тормозной рычаг датчик не прекратит подачу сиг- 11 перемещены вправо (по фиг. 1) к нала. В течение всего этого времени неподвижному упору либо в тормозной давление воздуха (2 бар), изолиро- камере 8, либо в тормозном механиз- ванного в тормозной камере 8,гото- ме 10. В этом положении выключатель 45 во начать повторное торможение,как 66 разомкнут. Как только при тормо- только колесный датчик прекратит жении толкатель 9 переместится на подачу сигнала, небольшое расстояние влево (по фиг. 1),
приводное средство 67 выходит из Когда торможение не производят, соприкосновения с выключателем 66, Q клапан 60 открыт и вся система нахо- в результате чего выключатель замы- дится в состоянии заполнения жидко- кается. Если модулятор под влиянием .стью под действием силы тяжести на очень долго длящегося сигнала колес- всем протяжении от гидроба-ка 12.Уда- ного датчика пытается произвести рас- ление воздуха на вновь установлен- тормаживание за точку, в которой тор- ее ной системе, только что заполненной мозные колодки выходят из контакта гидравлической жидкостью, ускоряют с тормозным барабаном, в баланс сил путем создания перемещений в тор- в системе, кроме незначительных сил мозе.. Для каждого тормоза может быть от возвратных пружин тормоза и не найдено давле.ние, при котором тормоз13132136814
1-3 бар, под которым постоянно находится гидросистема. Выключатель 70 встроен в электрическую цепь между колесным датчиком и модулятором 5 и действует аналогично выключателю 66 за исключением того, что выключатель 66 позволяет модулятору производить растормаживание до точки,близкой к меха ническому концевому упо- 10 ру тормоза, тогда как выключатель 70 позволяет модулятору производить растормаживание с небольшим выходом в область мертвого хода.
Клапан 60 не открывается, пока Поскольку дополнитель- 15 водитель не отпустит тормозную пеные колодки начинают соприкасаться с тормозным барабаном. Возвратную пружину 64 подбирают по отношению к мембране63 так, чтобы клапанный конус 68 плотно садился в седло 69 при этом давлении. При обычном торможении на протяжении мертвого хода происходит всасывание жидкости в камеру 31 из гидробака 12 через клапан 60. Когда тормозные колодки доходят до тормозного барабана, клапан 60 перекрывает сооба ение между гидробаком 12 и камерой 31. При продолжении торможения объем камеры 31 увеличивается ная жидкость не может войти в камеру 31, в ней создается отрицательное давление, вызывающее образование большого количества пузырьков, заполненных парами легких фракций гидравлической жидкости. При следующем после этого растормаживании объем камеры 31 опять уменьшается и уменьшается также объем пузырьков. Б момент выхода тормозных колодок из контакта с барабаном давление воздуха в тормозной камере и на мембрану 63 в клапане 60 понижается до значения, при котором клапан 60 опять открывается. Тормозная камера 8 тянет толкатели 9 и 29 к положению остановки (упора), при этом жидкость вытесняется обратно в гидро- бак 12.
Если же при торможении сигнал датчика заставляет модулятор действовать в течение такого длительного периода времени, что тот производит полное растормаживание и пытается отжать тормозные колодки в область мертвого хода, клапан 60 не откроется, потог 1у что давление воздуха в тормозной камере 8 в течение процесса торможения j управляемого модулятором,не понижается до необходимого низког о давления. Пузырьки газа конденсируются, и объем жидкости, заключенный в камере 31, одну стенку которой образует поршень 28, безусловно остановит дальнейшее движение в область мертвого хода.
На гидроцилиндре 27 установлен выключатель 70 (фиг. 9),, сообщающийся с камерой 31. Приведение его в действие осуществляют посредством гидравлического давления в камере 31, причем он нормально замкнут, но размыкается при давлениях выше давление
даль.
На фиг. 11 показан компактный вариант выполнения модулятора, изготовленный из литых деталей рациональ20 ной формы. Устройство содержит все элементы, показанные на фиг. 1 и 9, за исключением тех,что являются составными частями самой пневматической тормозной системы, т.е. компрессора
25 j ресивера 3, тормозной педали 6, тормозного крана 5, тормозной камеры 8 и собственно тормозного механизма 10 с рычагом 11. Из элементов модулятора не показаны на фиг. 11 лишь
30 цилиндр 27 и-клапан 60. Следует отметить, что большая часть трубопроводов, которые на фиг. 1 и 9 показаны, соответственно пунктирными линиями (сжатый воздух) и штрихпунктирными
35 линиями (гидравлическая жидкость), в модуляторе по фиг. 11 выполнена в виде полученных при литье или просверленньЕх каналов
40
45
50
55
Уплотнительные элементы, например уплотнительные кольца круглого сечения, на поршнях,подверженных воздействию высоких давлений, создают очень большие потери не. трение .Поэтому поршни 71 в гидронасосе 13 (фиг. 2 и 3) не имеют уплотнений. Они входят в цилиндры с очень малым зазором (несколько сотых миллиметра). При работе гидронасоса. 13 небольшое количество жидкости просачивается в пространство , где размещен эксцентрик 72.Посредством просверленного канала это пространство сообщено с гидробаком 12, куда и возвращают просочившееся масло. Полость для эксцентрика 72 в корпусе 1 идронасоса 13 уплотнена от электродвигателя 26 посредством очень мощного уплотнительного элемента 73J который с большим запасом
даль.
На фиг. 11 показан компактный вариант выполнения модулятора, изготовленный из литых деталей рациональной формы. Устройство содержит все элементы, показанные на фиг. 1 и 9, за исключением тех,что являются составными частями самой пневматической тормозной системы, т.е. компрессора
j ресивера 3, тормозной педали 6, тормозного крана 5, тормозной камеры 8 и собственно тормозного механизма 10 с рычагом 11. Из элементов модулятора не показаны на фиг. 11 лишь
цилиндр 27 и-клапан 60. Следует отметить, что большая часть трубопроводов, которые на фиг. 1 и 9 показаны, соответственно пунктирными линиями (сжатый воздух) и штрихпунктирными
линиями (гидравлическая жидкость), в модуляторе по фиг. 11 выполнена в виде полученных при литье или просверленньЕх каналов
Уплотнительные элементы, например уплотнительные кольца круглого сечения, на поршнях,подверженных воздействию высоких давлений, создают очень большие потери не. трение .Поэтому поршни 71 в гидронасосе 13 (фиг. 2 и 3) не имеют уплотнений. Они входят в цилиндры с очень малым зазором (несколько сотых миллиметра). При работе гидронасоса. 13 небольшое количество жидкости просачивается в пространство , где размещен эксцентрик 72.Посредством просверленного канала это пространство сообщено с гидробаком 12, куда и возвращают просочившееся масло. Полость для эксцентрика 72 в корпусе 1 идронасоса 13 уплотнена от электродвигателя 26 посредством очень мощного уплотнительного элемента 73J который с большим запасом
вьщерживает давление 1-3 бар, под которым находится вся гидросистема. Вызываемая утечкой потеря объемной производительности (около 10% производительности насоса) значительно более низка, чем при использовании уплотнительных элементов, таких как уплотнительные кольца круглого сечения, на поршнях.
Поршни 55 и 58 в клапанном узле 7 (фиг. 8) тоже не имеют никаких уплотнительных элементов для задерживания жидкости. Небольшое количество просачивающейся мимо поршней жидкости возвращается через отверстия в корпусе клапанного узла 7 в гидробак 12 через соответствующие отверстия в нем. Это легко выполнить, потому что клапанный узел 7 прикреплен винтами непосредственно к гидробаку 12. Ко на поршне 58 и толкателе 57 предусмотрены уплотнительные кольца 74 и 75 (соответственно) круглого сечения. Они не подвергаются воздействию давления гидравлической жидкости 80 бар. Уплотнительное кольцо 75 подвергается лишь воздействию давления 1-3 бар, под которым находится вся гидросистема, и то же давление действует на. уплотнительное кольцо 74, за исключением моментов торможения, когда на одну сторону его воздействует давление 1-3 бар, а на другую - давление воздуха,подводимое к тормозной камере 8 при тор- можении.
Это позволяет избежать большого влияния гистерезиса (запаздывания), которое в противном случае нарушало бы работу клапанного узла 7.
Конструкция гидронасоса 13 (фиг. 2 и 3), по существу, представляющего собой традиционный с эксцентриковым приводом поршневой насос с авто- матическими подпружиненными впускными и выпускными клапанами, отличается от конструкции традиционных насосов этого типа в одном важном отношении. В традиционных Насосах плос- кие торцы поршней упираются в эксцентричное кольцо, наружная поверхность которого выполнена цилиндрической. Если насос имеет только один цилиндр, то относительное дви- жение между поршнем и эксцентриком представляет собой чистое качение. Если же насос имеет более чем один поршень, то между торцевыми поверх
5
0
5
5
Q
Q
0
костями поршней и эксцентриком имеет место скольжение, приводящее к износу и большим 1Штерям на трение, во-первых, на поверхностях контакта между поршнями и эксцентриком и, во-вторых, между поршнями и драми вследствие больших поперечных сил, действующих между поршнями и цилиндрами.
Конструкция гидронасоса модулятора устраняет эти недостатки. Торцы поршней 71, обращенные к эксцентричному кольцу 76 (фиг, 2), и наружная поверхность эксцентричного кольца 76 выполнены со сферическими выемками чуть большего радиуса, чем у шариков 77, вставленных в эти выемки между поршнями 71 и эксцентриком 72. Скольжение между поршнями 71 и эксцентриком 72 заменено., таким образом, чистым качением, и расчеты, подтвержденные практическими испытаниями, показали, что повышение КПД составляет примерно 40%. Это одна из причин очень низкой потребной мощности. В остальном насос имеет традиционную конструкцию. Поршням 71 сообщают колебательное (возвратно-поступательное) движение посредством эксцентрикового механизма, содержащего эксцентрик 72, выполненный за одно целое с валом электродвигателя 26, игольчатый подшипник 78, эксцентричное кольцо 76 и шарики 77. Обратные клапаны 37 - 40 тоже имеют традиционную конструкцию, содержащую винтовые пружины, клапанные конусы и седла. Для впускных клапанов 37, 38 были выбраны плоские клапанные конусы, а для выпускных клапанов - шарики.Перепускной клапан 65 гидронасоса 13 тоже имеет традиционную конструкцию и содержит седло, выполненное за одно целое с корпусом насоса, шарик и опорное устройство для поддержания пружины, установленные в корпусе гидронасоса.
Очень важно, чтобы соленоидный клапан 50 (фиг. 5) очень быстро реагировал на сигналь от датчика как при притягивании сердечника, когда подводят ток к соленоиду, так и при отпускании сердечника, когда подача тока к соленои.ду прекращена. Как правило, обеспечить быстрое притяжение нетрудно - для этого нужны лишь достаточно сильныа соленоиды с большим ч ;слом ампер-витччов . Труднее
обеспечить отпускание сердечника 51 при прекращении подачи тока,причем тем труднее, чем сильнее маг нитный поток, создаваемый соленоидами.
Ниже описаны три варианта устройств, обеспечивающих решение этой проблемы . На фиг. 10 показана зависимость силы тока I от времени Т. Общим-признаком этих трех устройств является использование очень мощног соленоида, в котором может быть обепечена очень большая сила тока,если иозволить выбранному напряжению сети действовать-в течение достатачно длинного периода времени. Такой процесс показан на фиг. 10 толстой сплошной линией (а).
Согласно одному способу устанавливают электрическое сопротивление (резистор) последовательно с соленоидным клапаном 50. Сопротивление шунтировано посредством транзистора для закорачивания сопротивления при приеме управляющего сигнала.Этот уп равляющий сигнал выраб.йтывается катушкой индуктивности, намотанной на тот же каркас, на который намотана катушка соленоидного клапана 50.При подводе тока к соленоидному клапану 50 он проходит в начальный момент через сопротивление. Это показано на фиг. 10 штрихпунктирной линией О - а . При этом индуцируется управляющий ток, заставляющий транзистор закорачивать сопротивление,в результате чего происходит очень быстрое нарастание силы тока, как показано на фиг . 10 штрихпунктирной линией
а -а . Когда ток, проходящий через соленоид, достигает установившегося значения, производная по времени силы тока уменьшается настолько, что индуцируемый управляющий ток слабеет до такой степени, что становится неспособнь м удерживать транзистор замкнутым, в результате чего опять включается сопротивление.Вследствие этого ток в катушке индуктивности, управляющей транзистором, уменьшается, что вызывает опять размыкание транзистора и включение сопротивления в цепь. При этом сила тока, проходящег о через соленоидный клапан 50, сильно уменьшается в соответствии со штрихпунктирной линией а - а и далее остается на постоянном уровне. Напряженность маг нитного- поля, создаваемого .соле
ноидом, быстро уменьшается до уровня, едва достаточного для удержания сердечника 51 в притянутом положении. Понятно, что сердечник 51
под действием возвратной пружины очень быстро возвращается в исходное положение, когда питание соленоида прерывается. Большим преимуществом этого устр ойства по сравнению с двумя другими устройствами является то, что оно осуществляет так называемое управление в определенной последовательности таким образоМ; что, прежде чем сердечник 51 действительно не будет втянут на всю длину хода, ограничения силы тока не происходит.
Подобные результаты могут быть получены с помои.ью электрических пе- чатньк схем, управляемых посредством электронных чипов.
Имеются чипы, позволяющие току беспрепятственно проходить при подводе ei o в течение короткого задан- HOi o периода времени. Нарастание тока идет по сплошной линии от О до (/
Ъ .После истечения этого периода времени (в данном случае нескольких миллисекунд) так называе 1ЫЙ прерыватель, включенный в чип, преобразует ток в пульсирующий постоянный ток, среднее напряжение .которого определяется взаимным саот}1ошением между периодами, в течение которых ток соответственно выключен и включен. При
этом сила ток.а падает Е соответствии с тонкой сплошной линией от Ъ до с , после чего она остается на постоянном уровне.
В некоторьк областях применения модулятора мелеет быть достаточныь-; чип, представляющий собой ограничитель Т Эка. В начали подачи тока к соленоиду ток может проходить беспрепятственно до тех пор, пока не достигнет в точке d заданной силы тока, после чего сила тока остается постоянной на этом зфовне. Продолжение процесса показано пунктирной линией d
Фо-рмула изобретения
1. Модулятор силы торможения,составляющий часть антиблокировочной торМ.озной системы автомобиля, содержащий гидроцилиндр, поршень которого связан со штоком тормозной камеры колесног о тормозкот о механизма, подключенный трубопроводами через
1913
тормозной кран к источнику сжатого воздуха, поршневой гидронасос с электроприводом для церекачивания Ж1Щ- кости по трубопроводам из гидробака в рабочую камеру гидроцилиндра,которая через модулирующий клапан подключена к впускному клапану гидронасоса, и датчик динамического состояния затормаживаемого колеса, электрически связанный с обмотками электродвигателя и соленоидного клапана при этом модулирующий клапан выполнен пневмоуправляемым, его управляющая камера посредством соленоидного клапана подключена к источнику сжатого воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен клапанным узлом, в корпусе которого размещены отсечной и разгрузочный клапаны, имеющие управляющие поршни, установленные в камерах корпуса, сообщенных с трубопроводом, связывающим рабочую камеру гидроцилиндра с модулируюаи1м клапаном, причем отсечной клапан встроен в трубопровод, сообщающий тормозной кран с тормозной камерой, а разгрузочный клапан подсоединен к указанному трубопроводу между отсечным клапаном и тормозной камерой. 2. Модулятор по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен нормально .разомкнутым выключателем, управляемым штоком тормозной камеры и включенным в электрическую цепь, соединяющую датчик динамического состояния колеса с обмоткой соленоидного клапана.
820
3.Модулятор по п. 1, о т л и - чающий ся тем, что он снабжен пневмоуправляемым отсечным клапаном, через который другая камера гидроцилиндра подключена к гидробаку,при этом управляющая камера указанного клапана сообщена с тормозной камерой.
4.Модулятор по п. 3, отличающийся тем, что он снабжен электропневматическим датчиком давления, встроенным в другую камеру т идроцилиндра, включенным в электрическую цепь между датчиком динамического состояния и обмоткой соленоидного клапана, при этом контакты . электропневматического датчика нормально разомкнуты.
5. Модулятор по п. 1, о.т л и - чающийся тем, что порщневой насос выполнен многоцилиндровым с приводом поршней; от общего эксцентрика, на котором установлено кольцо, при этом на торцах поршней и на периферийной части кольца выполнены сферические выемки, в которых размещены шарики, имеющие меньшие, чем у сферических выемок, радиусы.
6, Модулятор по п. 1, отличающийся тем, что полость гидробака подключена к источнику сжатого воздуха посредством редукционного .клапана, поддерживающего
постоянное давление в полости гидробака, а модулирующий клапан подключен к впускному клапану гидронасоса через обратный клапан.
J8
. 2
71 77
76 17 11
фуг.1
е.4
6
фи&. 5
21
2
Фиг. 7
Изобретение относится к модуляторам силы торможения, используемым в антиблокировочных тормозных системах. Цель изобретения - повышение надежности. Модулятор содержит ги,цро- цилиндр 27, поршень которого связан со штоком 9 тормозной камеры 8. Камера 8 через клапанный узел 7, включающий в себя отсечной и разгрузочным фиг,)
58
Y//////y //////A
/
Щ1 / ////л
I E«SV|
55
. 5
«а
d
.a
.f
с
ш « , - - ., ЛГ
Vu2,W
. /5
Фиг.И
| Патент США № 4166657, кл | |||
| Автоматический тормоз к граммофону | 1921 |
|
SU303A1 |
