Вариатор торможения по фактическому сцеплению колеса и дороги Советский патент 1993 года по МПК E01C23/07 

Изобретение относится к механизмам регулирования процесса торможения колес транспортного средства, преимущественно автомобилей-антиблокираторов, распределителей и уравнителей тормозных сил по осям транспортных средств.

Известна антиблокировочная система тормозов автомобиля, содержащая колесный электромагнитный датчик, электронно- вычислительное устройство и исполнительный механизм 1.

Недостатком такой системы является дороговизна устройств электронно-вычислительной техники, сложность датчиков, усилителей сигнала, исполнительных механизмов. Многоступенчатость функциональных блоков системы снижает ее надежность и безотказность. Кроме того, получаемая информация об угловом ускорении колес не позволяет оценить параметры фактической силы сцепления в пятне контакта колеса и дороги и на этой основе управлять процесСЛ

С

сом торможения в оптимальном режиме в различных дорожных ситуациях.

Наиболее близким из известных устройств к заявленному является вариатор торможения по фактическому сцеплению колеса и дороги, содержащий регулятор сил торможения в виде полого корпуса с пробкой, закрепленной на кузове автомобиля, соединенный с колесными цилиндрами тормозных механизмов задних колес и посредством главного тормозного цилиндра гидравлического тормозного привода с колесными цилиндрами тормозных механизмов передних колес 2.

Устройства такого типа регулируют усилие торможения только в зависимости от величины осевого веса, безотносительно от сил сцепления колеса и дороги, что не позволяет реализовать максимально возможную тормозную силу (и наиболее короткий тормозной путь) по условиям сил сцепления о пятне контакта при торможении. Так. нач

о

4

Ю Ј

OJ

пример, при одинаковой величине осевого веса у одинаковых автомобилей, но находящихся на ледовом и асфальто-цементном покрытиях дороги, положение штоков их регуляторов тормозных сил будет одинаково, т.е. будет обеспечен подвод к исполнительному механизму тормозов одинакового усилия привода колесного тормоза. Однако реализация этого усилия в виде длины тормозного пути этих автомобилей при одинаковой скорости начала торможения будет существенно отличаться за счет различных сил сцепления, действующих в пятне контакта колеса на льду и на асфальте.

Цель изобретения - уменьшение тормозного пути и повышение безопасности движения транспортных средств.

Достигается цель тем, что в устройстве торможения по фактическому сцеплению колеса и дороги, содержащем регулятор сил торможения в виде полого корпуса с пробкой, закрепленный на кузове автомобиля и соединенный с колесными цилиндрами тормозных механизмов задних колес и посредством главного тормозного цилиндра гидравлического тормозного привода с колесными цилиндрами тормозных механизмов передних колес, регулятор сил торможения снабжен элементом слежения за соразмерным давлением жидкости в колесном тормозном цилиндре, выполненным в виде конической пружины с переменными размерами диаметра и шага витков, и модулятором гидростатического давления рабочего тела в колесном тормозном цилиндре в виде блока, разделенного гибкими мембранами на полости различного поперечного сечения и объема, заполненные рабочим телом, при этом меньшая по диаметру мембрана выполнена с отверстием для прохождения перепускного подпружиненного клапана, мембрана большого диаметра оперта на широкий виток конической пружины, узкий виток которой оперт на пробку регулятора сил торможения, а модулятор гидростатического давления рабочего тела подвижно установлен в корпусе регулятора сил торможения и посредством шипа соединён с подвеской колеса автомобиля.

На фиг. 1 представлен общий вид регулятора сил торможения; на фиг. 2 - взаимосвязь элементов устройства и подвески колеса (вид сбоку); на фиг. 3 - то же (вид сверху).

Устройство содержит наружный неподвижный корпус Т регулятора сил торможения с пробкой 2, элемент слежения за соразмерным давлением жидкости в колес- , ном тормозном цилиндре в виде конической пружины 3 с переменными размерами диаметра и шага витков, винт крепления пружины 4, модулятор гидростатического давления рабочего тела в колесном тормозном цилиндре в виде блока 5, разделенного гибкими мембранами 6 и 7 на полости 8 и 9 различного сечения и объема, заполненные рабочим телом. Меньшая по диаметру мембрана б выполнена с отверстием для прохождения перепускного клапана 10,

0 подпружиненного пружиной 11. Мембрана большего диаметра 7 оперта на широкий виток конической пружины 3. Узкий виток конической пружины 3 оперт на пробку 2 корпуса регулятора сил торможения. Пози5 цией 12 показан канал ввода рабочего тела, позицией 13 - канал вывода рабочего тела, Модулятор гидростатического давления рабочего тела посредством шипа 14 соединен с подвеской.колеса автомобиля. Пози0 цией 16 показаны зажимные кольца мембран, позицией 17 - толкатель конической пружины с фланцем, позицией 18 - фланец крепления корпуса регулятора сил торможения.

5Вариатор торможения 19 размещают на раме 20 кузова автомобиля.

Позициями показаны: 21 - пневматическое колесо автомобиля, 22, 23 - упругое и гасящее устройства подвески колеса авто0 мобиля, 24 - тормозная педаль автомобиля, 25 - главный тормозной цилиндр, 26 - тормозной механизм передних колес, 27 - тормозной механизм задних колес, 28 - колесные цилиндры тормозных механизмов

5 задних колес, 29 - колесные цилиндры тормозных механизмов передних колёс, 30 - стяжная пружина тормозных колодок задних колес.

Вариатор работает следующим обра0 зом.

При нажатии на педаль тормоза 24 жидкость от главного тормозного цилиндра 25 поступает к колесным цилиндрам тормозных механизмов задних колес 28 через ва5 риатор, который закреплен на раме автомобиля с помощью фланца 18 наружного корпуса.

Из канала ввода 12 рабочее тело (жидкость) поступает в полость 8 вариатора, за0 тем через седло клапана 10 поступает в полость 9 и через канал вывода 13 поступает к колесным цилиндрам тормозных механизмов задних колес, поскольку передние колеса, как правило, антиблокаторами не

5 оборудуются.

При возрастании гидростатического давления в магистрали колесный цилиндр тормозных механизмов создает усилие, преодолевающее усилие пружины 30, стягивающей тормозные колодки, последние

прижимаются к тормозному барабану и в пятне контакта колеса и дороги создается тормозная сила Рт (фиг, 2), пропорциональная (до некоторых пределов) величине гидростатического давления, создаваемого нажатием педали главного тормозного цилиндра.

Одновременно в полости 9 вариатора это же гидростатическое давление воздействует на большую мембрану 7, закрывающую полость 9, чем создается усилие, преодолевающее усилие предварительного сжатия конической пружины 3, регулируемой резьбовой пробкой - заглушкой 2 ружного неподвижного корпуса 1 регулятора сил торможения. При этом клапан 10 закрывается, полости 8 и 9 разобщаются и поступление жидкости от главного тормозного цилиндра к колесному тормозному цилиндру прекращается.

Возникшая в пятне контакта колеса и дороги тормозная сила Рт через подвеску колеса 15 передается на шип 14 блока. Под воздействием этой силы Р Т блок перемещается в направлении действия тормозной силы (по фиг. 2 - вправо) и с равновеликим ей усилием через находящуюся в полостях 8 и 9 тормозную жидкость и гибкую мембрану сжимает коническую пружину 3 и передает через пробку 2 и корпус 1 тормозное усилие PJ на раму 20 (кузов) автомобиля. Это тор- мозное усилие одновременно воздействует как на сжатие конической пружины так и на гидростатическое давление тормозной жидкости с полостях 8 и 9 блока 5.

Поскольку поперечное сечение (площадь) полостей 8 и 9 различно, то при воздействии одинаковой тормозной силы Рт удельное давление находящейся в каждой из них жидкости будет не одинаково. В меньшей по площади полости.8 удельное давление жидкости будет больше, чем в полости 9 с большим поперечным сечением, поскольку обе полости разобщены, т.к. клапан 10 закрыт воздействием первоначального тормозного импульса, заданного нажатием тормозной педали первоначального гидростатического давления в магистрали.

При закрытом перепускном клапане 10 полость 8 сообщается только с полостью главного тормозного цилиндра, повышение давления жидкости в полости будет противодействовать дальнейшему ходу тормозной педали и вызывать у водителя ощущение упора, а также увеличивать прижатие перепускного клапана к седлу мембраны с меньшим поперечным сечением, закрывающей полость 8, и противодействовать его .открытию при увеличении

давления в большей по диаметру полости 9 под воздействием той же силы Рт.

При закрытом клапане 10 полость 9 сообщается только с колесным цилиндром тормозных механизмов 28 и увеличение в этой полости гидростатического давления под воздействием на блок 5 тормозной силы Рт будет увеличивать усилие прижатия тормозных колодок к тормозному барабану и

0 этим воздействием тормозная сила Рт в пятне контакта колеса и дороги будет увеличиваться. Этот процесс самоусиления тормозной силы под действием увеличивающегося гидростатического дав5 ления жидкости в полости 9 и колесном тормозном цилиндре будет происходить до предела максимально возможного увеличения силы Рт по условиям сцепления колеса и дороги.

0 При попадании колеса на участок дороги с. меньшим коэффициентом сцепления или его блокировке (юзе) тормозная сила Р| уменьшится до пределов ее возможной реализации в пятне контакта колеса и дороги

5 по условиям сцепления.

При блокировке (юзе) колеса ранее действовавшая в пятне контакта сила трения покоя трансформируется в силу трения скольжения, значительно (в несколько раз)

0 меньше силы трения покоя, что уменьшит и силу Рт .

В этом случае усилие, передаваемое от колеса 21 через подвеску колеса 15 на шип 14 блока 5, уменьшится и ранее сжатая боль5 шей Рт коническая пружина 3 распрямится (разожмется) и переместит блок 5 полостей 8 и 9 влево, прогиб мембран, закрывающих полости, уменьшится, что восстановит их первоначальный объем, снизит гидростати0 ческое давление внутри их, откроет перепускной клапан 10 и уравняет гидростатическое давление в полостях 8 и 9 и колесном тормозном цилиндре доуровня, первоначально созданного нажатием тормозной педали 24

5 главного тормозного цилиндра 25. Если тормозная педаль 24 будет продолжать находиться в нажатом состоянии, задавая первоначальное значение тормозного импульса (величину гидростатического давле-

0 ния в системе привода тормозов), то циклы торможение - растормаживзние - торможение будут повторяться до отпускания педали. В каждом из циклов максимальное значение тормозной силы Рт будет дости5 гать значений, которые фактически реализуются по условиям сцепления колеса и дороги, причем максимальное значение Рт будет при наличии в контакте трения покоя, минимальное при блокировке (юзе) колеса и наличия в контакте трения скольжения.

При этом процесс саморегулирования торможения каждого колеса будет выполняться независимо и по критериям фактических сил сцепления колеса и дороги за счет поддержания вариатором индивидуального гидростатического давления жидкости в исполнительном цилиндре колесного тормоза, для которого установлен вариатор, при одинаковом гидростатическом давлении в общей тормозной магистрали до вариаторов, создаваемом нажатием тормозной педали 24.

Использование: механизмы регулирования процесса торможения колес транспортного средства. Сущность изобретения: вариатор содержит регулятор сил торможения с элементом слежения за соразмерным давлением жидкости в колесном тормозном цилиндре в виде конической пружины с переменными размерами диаметра и шага витков. Модулятор гидростатического давления рабочего тела в колесном тормозном цилиндре выполнен п виде блока, разделенного гибкими мембранами на полости различного поперечного сечения и объема. В мембране меньшего диаметра выполнено отверстие для перепускного подпружиненного клапана. Мембрана большего диаметра оперта на широкий виток конической пружины. 3 ил.

Формула.изобретения Вариатор торможения по фактическому сцеплению колеса и дороги, содержащий регулятор сил торможения в виде полого корпуса с пробкой, закрепленный на раме кузова автомобиля и соединенный с колесными цилиндрами тормозных механизмов задних колес и посредством главного тормозного цилиндра гидравлического тормозного привода с колесными цилиндрами тормозных механизмов передних колес, о т- л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения тормозного пути и повышения безопасности движения транспортных средств, регулятор сил торможения снабжен элементом слежения за соразмерным давлением жидкости в колесном тормозном цилиндре,

выполненным в виде конической пружины с переменными размерами диаметра и шага витков, и модулятором гидростатического давления рабочего тела в колесном тормозном цилиндре в виде блока, разделенного гибкими мембранами на полости различного поперечного сечения и объема,заполненные рабочим телом, при этом меньшая по диаметру мембрана выполнена с отверстием для прохождения перепускного клапана, мембрана большего диаметра оперта на широкий виток конической пружины, узкий виток которой оперт на пробку корпуса регулятора сил торможения, а модулятор гидростатического давления рабочего тела подвижно установлен в корпусе регулятора сил торможения и посредством шипа соединен с подвеской колеса автомобиля.

i

А