Электропневматическая тормозная система

 

Изобретение относится к автотракторостроению. Цель изобретения - повышение экономичности. Система снабжена независимым пневматическим контуром, управление которым осуществляется педалью 1 и модулятором 10 давления, имеющим управление как пневматическое, так и электрическое. Модулятор 10 давления выполнен с двухступенчатым поршнем, позволяющим уменьшить усилие для его управления и тем самым снизить расход электроэнергии и сжатого воздуха на транспортном средстве. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1558746

А1 (51) 5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ инстиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4381453/31-11 (22) 22.02.88 (46) 23.04.90. Бюл. № 15 (71) Белорусский политехнический тут (72) Ф. К. Кравец и Ю. В. Кравцов (53) 629.113-59 (088.8) (56) Заявка ФРГ № 3215475, кл. В 60 Т 13/74, 1983.

2 (54) ЗЛЕ КТРОПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к автотракторостроению. Цель изобретения — ловышение экономичности. Система снабжена независимым пневматическим контуром, управление которым осуществляется педалью и модулятором 10 да влени я, и меющим управление как пневматическое, так и электрическое. Модулятор 10 давления выполнен с двухступенчатым поршнем, позволяющим уменьшить усилие для его управления и тем самым снизить расход электроэнергии и сжатого воздуха на транспортном средстве. 2 з.п. ф-лы, 4 ил, 1558746

40

Изобретение относится к автотракторостроению, в частности к электропневматическим тормозным системам транспортных средств.

Целью изобретения является повышение экономичности.

На фиг. 1 представлена схема электропневматической тормозной системы; на фиг. 2 — модулятор давления; на фиг. 3— структурная схема электронного блока управления; на фиг. 4 — иллюстрация алгоритма управления процессом торможения в противоблокировочном режиме.

Электропнев матическая тормозная система содержит тормозную педаль 1, шарнирно закрепленную на полу кабины водителя. Один конец педали 1 кинематически соединен с тормозным краном 2, раздельные секции которого сообщены пневмомагистралями 3 и 4 с ресиверами 5 и 6 раз» дельных контуров тормозного привода, а пневмомагистралями 7 и 8 — с управляющими попостями модуляторов 9 и 10. Питающие полости последних сообщены пневмомагистралями 11 и 12 с ресиверами 5 и 6, а рабочие их полости пневмомагистралями

13 и 14 — с тормозными камерами 15 и 16.

Второй конец тормозной педали 1 кинематически связан с датчиком 17 начала процесса торможения и датчиком 18 управления торможением, которые линиями связи соединены с электронным блоком 19. Последний также соединен с датчиками 20 и 21 угловой скорости колес транспортного средства и силовыми электромагнитами 22 и 23 модуляторов давления. Питание электронного блока 19 осуществляется от аккумуляторной батареи (на фиг. 1 не показано), установленной на транспортном средстве.

Модуляторы 9 и 10 содержат запорный элемент 24 (фиг. 2), поджатый пружиной

25 относительно седла релейного клапана

26 и рабочей ступени 27 двухступенчатого поршня. Рабочая 27 и управляющая 28 ступени двухступенчатого поршня подпружинены пружиной 29 относительно перегородки 30 и диафрагмы 31. Диафрагма 31 подпружинена пружиной 32 через регулировочный винт 33 относительно якоря 34 электромагнита 23, соединенного с электронным блоком 19. Корпус 35 модулятора разделен перегородкой 30 с центральными отверстиями на две секции: верхнюю и нижнюю. В свою очередь в нижней секции имеется перегородка 36, на которой расположено седло 26 релейного клапана. В верхней секции, образованной верхней стенкой

37 и перегородкой 30, расположена управляющая полость, в которой установлена диафрагма 31, разделяющая указанную полость на верхнюю 38 и нижнюю 39 камеры.

В камере 38 расположен якорь 34, поджатый пружиной 32 через регулировочный винт 33 к верхней стенке 37 корпуса 35.

Полость через отверстие 40 и пневмомагистраль 8 соединена с тормозным краномм 2. В нижне и ка мере 39 находится управляющая ступень 28 двухступенчатого поршня. Указанная камера через отверстие

41 сообщена с атмосферой.

В нижней секции, образованной перегородками 30 и 36, установлена рабочая ступень 27 двухступенчатого поршня, разделяющая указанную секцию на разгрузочную 42 и рабочую 43 камеры. Камера

42 через отверстие 44, пневмомагистраль

45 и отверстие 46 соединена с рабочей камерой 43 и пневмомагистралью 14, сообщенной с тормозными камерами 16. В рабочей камере 43 установлена пружина 29, поджимающая рабочую ступень 27 двухступенчатого поршня к перегородке 30, а управляющую ступень 28 — к дифрагме

31, и верхняя часть уплотнения 47 запорного элемента 24. Камера 43 через боковое отверстие 46 в корпусе 35 и пневмомагистраль 14 сообщена с тормозными камерами 16.

В нижней части корпуса 35 имеется ка мера 48, обра зова нная перегородкой 36 и нижней стенкой 49 корпуса 35, в которой установлен запорный элемент 24 с нижним уплотнением 50 и осевым каналом 51, сообщающим камеры 42 и 43 и тормозные камеры

16 с атмосферой. Камера 48 через отверстие

52 и пневмомагистраль ll сообщена с ресивером 6.

На фиг. 3 показана структурная схема электронного блока 19 управления, который представляет собой программируемый контроллер (53 — 74) и стыковочное устройство (75 — 82) .

В состав контроллера входят тактовый генератор 53, являющийся задатчиком тактовой частоты для работы центрального процессора, центральный процессор 54, предназначенный для управления прохождением программы алгоритма, обменом и обработкой информации, системный контроллер 55, обеспечивающий выдачу управляющих сигналов, буфер 56 адресного интерфейса, усиливающий адресные сигналы, интерфейсный буфер 57 данных, обеспечивающий обмен данными между устройствами, адресный селектор 58, обеспечивающий выбор и доступ управляющих сигналов и данных к необходимым устройствам, оперативно запоминающее устройство 59, предназначенное для хранения оперативной информации, постоянное заполняющее устройство 60, обеспечивающее хранение программы алгоритма, буферы 61 — 63 данных вводавывода; контроллер 64 прерываний, обеспечивающий прием информации с минимальными потерями времени, программируемый таймер 65, предназначенный для преобразования частотной информации в цифровой код, устройства 66 и 67 параллельного ввода-вывода, обеспечивающие обмен информацией с внешними устройствами, бу1558746

I0

55 феры 68 — 71 ввода-вывода информации, буферы 72 — 74 выдачи управляющих сигналов.

В состав стыковочного устройства входят формирователи 75 — 77 входных сигналов, выполненные на микросхеме К511 ПУ1; аналого-цифровой преобразователь 78 и цифроаналоговые преобразователи 79 и 80, выполненные на микросхемах К572ПВ1; усилители 81 и 82 для выдачи аналогового сигнала на электромагниты модуляторов

22 и 23, которые могут быть выполнены по любой из схем стабилизации опорного напряжения с мощным выходом.

Функциональное соединение составных элементов электронного блока 19 управления выполнено по следующей схеме (фиг. 3). Вход тактового генератора 53 линиями связи соединен с выходом системного контроллера 55, а выходом — с входом центрального процессора 54 и входом системного контроллера 56. Выход центрального процессора 54 связан с входом буфера

56 адресного интерфейса. Центральный процессор 54 двухнаправленными линиями связи соединен с системным контроллером

55 и интерфейсным буфером 57 данных.

Вход буфера 56 адресного интерфейса соединен с системным контроллером .55, а выход — с входами адресного селектора

58, оперативного запоминающего устройства

59, постоянного запоминающего устройства

60, контроллера 61 прерываний,. программируемого таймера 62 и устройств 63 и 64 ввода-вывода информации. Вход интерфейсного буфера 57 данных связан с выходом системного контроллера 55 и двухнаправленными линиями связи соединек с буферами 61 — 63 данных ввода-вывода информации. Вход адресного селектора 58 соединен с выходом системного контроллера 55, а выход связан с входами буферов 61 — 63 данных ввода-вывода, контроллера 64 прерываний, программируемого таймера 65 и устройств 66 и 67 параллельного ввода-вывода информации. Вход постоянного запоминающего устройства 60 соединен с выходом системного контроллера 55, а выход — с входом буфера 62 данных. Входы контроллера

64 прерываний, программируемого таймера 65, устройств 66 и 67 параллельного ввода-вывода сообщены линиями связи с выходом систем ного контролле ра 55. Вход программируемого таймера 65 соединен с выходами формирователей 75 и 76 входных сигналов, входы которых связаны с выходами датчиков 20 и 21 скорости вращения колес транспортного средства.

Выход датчика 17 соединен с входом формирователя 77, выход которого связан с входами контроллера 64 прерываний и буфера 68 ввода-вывода информации.

Выход буфера 68 соединен с входом устройстваа 66 па ра ллел ь ного ввода -вывода.

Выход датчика 18 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 78, который через буфер 69 ввода информации связан с входом устройства 66 параллельного ввода-вывода. Выход устройства

66 через буфер 74 выдачи управляющих сигналов соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 78.

Выход устройства 67 ввода-вывода информации соединен через формирователи

70, 72 и 7!, 73 соответственно с входами цифроаналоговых преобразователей 79 и 80.

Выходы этих преобразователей связаны с входами задания опорного напряжения усилителей 81 и 82, выходы которых соединены с электрома гнитами 22 и 23 модуляторов да аления.

В статическом положении (когда тормозной привод ке включается в работу) электрический сигнал от электронного блока 19 не поступает на электромагниты

22 и 23 модуляторов, а управляющие полости последних через пневмомагистрали

7 и 8 и тормозной кран 2 сообщены с атмосферой. Тормозные камеры 15 и 16 через пневмомагистрали 13 и .14 и модуляторы

9 и 10 давления также сообщены с атмосферой.

Электропневматическая тормозная система (фиг. 1) работает следующим образом (работу системы рассмотрим на примере торможения и расторможения одним раздельным контуром).

При воздействии водителя на тормозную педаль 1, конец которой кинематически соединен с тормозным краном 2, сжатый воздух из ресиверов 6 по пневмомагистрали

4 через нижнюю секцию тормозного крана

2 и пневмомагистраль 8 поступает в камеру

38 управляющей полости (фиг. 2) модулятора давления, воздействуя на диафрагму

31. Последняя перемещается вниз и воздействует на управляющую ступень 28 двухступенчатого поршня, который также перемещается вниз и рабочей ступенью 27 упирается в верхнее уплотнение 47, закрывая осевой канал 51 запорного элемента 24.

Запорный элемент перемещается вниз, образуя проход между седлом 26 и уплотнением 50, вследствие чего отверстия 52, 46 и 44 сообщаются. При этом порция сжатого воздуха, соответствующая величине перемещения тормозной педали, из камеры

43 поступает через отверстие 46 и пневмомагистраль 14 в тормозные камеры 16, в результате чего происходит затормаживание.

Одновременно сжатый воздух из камеры 43 через отверстие 46, пневмомагистраль 45 и отверстие 44 поступает в камеру 42, воздейстуя сверху на рабочую ступень 27 двухступенчатого поршня и тем самым частично его разгружая от усилия, создаваемого давлением в рабочей полости. Усилия, переда наем ые от да влений в управляющей

38 и разгрузочной 39 полостях на рабочую

1558746

""0

40 ступень 28 двухступенчатого поршня сверху, уравновешиваются усилием от давления в камере 43 на рабочую ступень снизу, обеспечивая следящее действие модулятора.

Причем управляющее давление может быть значительно меньшим, чем рабочее давление, что позволяет повысить быстродействие тормозного привода и уменьшить габариты тормозных камер.

При растормаживании, когда воздействие водителя на тормозную педаль прекращается, сжатый воздух из камеры 38 управляющей полости через отверстие 40 модулятора, пневмомагистраль 8 и тормозной кран

2 выходит в атмосферу. При этом запорный элемент 24 под действием пружины

25 прижимается уплотнением 50 к седлу

26, прекращая подачу сжатого воздуха из камеры 48 в камеру 43. Одновременно двухступенчатый поршень под действием пружины 29 возвращается в исходное положение и образуется проход между рабочей ступенью 27 и верхни м уплотнением 47.

Сжатый воздух из тормозных камер 16 по пневмомагистралям 14 через отверстие 46, а также из камеры 42 через отверстие 44, пневмомагистраль 45, камеру 43 и осевой канал 51 выходит в атмосферу. Таким образом происходит растормаживание.

Функционирование электропневматической тормозной системы при электронном управлении торможением происходит следующим образом. При движении транспортного средства без торможения в каналах программируемого таймера 65 (фиг. 3) электронного блока 19 управления постоянно формируется цифровой код, пропорциональный скорости вращения колес полученный от датчиков 20 и 21, который постоянно обновляется в ячейках оперативно запоми нающего устройства 59. Одновременно центральным процессором 54 формируется цифровой код Р„соответствующий приблизительно 0,5 V», который также хранится в ячейках устройства 59. Таким образом, при отсутствии торможения электронный блок 19 управления работает в режиме слежения за параметром V» т.е. в период времени 0 — ti (фиг. 4) изменение

AV, пропорционально ЛУ .

При воздействии водителя на тормозную педаль 1 (фиг. 1), конец которой кинематически соединен с датчиком 17 начала процесса торможения, электрический сигнал от указанного датчика поступает через формирователь 77 (фиr. 3) на вход контроллера

64 прерываний и система переходит из режима слежения в режим управления торможением. Одновременно сигнал от датчика

18 управления торможением поступает в аналого-цифровой преобразователь 78, где преобразуется в цифровой код и через буфер

69 поступает в устройство 66 ввода-вывода.

При этом программируемый контроллер

55 (53 — 74) анализирует информацию, поступающую от датчика 18, и выдает управляющие сигналы в виде цифровых кодов на устройство 67 ввода-вывода. Из этого устройства сигнал в виде цифрового кода поступает через буфер 71 в цифроаналоговый преобразователь 80, где он преобразуется в аналоговый сигнал и поступает в усилитель 82.

Последний подает сигнал соответствующей величины, пропорциональный перемещению тормозной педали на электромагнит 23 модулятора 10. Электромагнит 23 при этом включается и перемещает якорь 34 в определенное положение, соответствующее уровню, поступающему от усилителя 82 электронного блока 19, воздействуя через регулировочный винт 33, пружину 32 и диафрагму

31 на управляющую ступень 28 двухступенчатого поршня. Последний перемещается вниз, сообщая ресивер 6 с тормозными камерами 16 (путь воздуха из ресивера в тормозные камеры, а также из последних в атмосферу, при электронном управлении модулятором аналогичен как и при пневматическом управлении).

При нарастании давления в тормозных камерах 16 в момент времени t (фиг. 1) начинается торможение. В запоминающем устройстве 59 блока 19 управления запоминается значение кодового сигнала V,(ti):

При торможении скорость V» колес резко падает и стремится к нулю, что означает блокирование колеса. В момент 4 наступает равенство значений V, и V». В это время блок управления подает команду модулятору на уменьшение давления в тормозных камерах 16, вследствие чего колесо начинает растормаживаться. Замедление колеса уменьшается и скорость V колеса в момент времени t> имеет минимальное значение (время 4 между началом подачи сигнала на растормаживание и минимальным значением сигнала замедления колеса в момент

t обусловлено инерционностью исполнительных элементов системы) .

В момент времени tq, определяемый блоком управления по сигналу от- датчика 20 скорости вращения колеса транспортного средства, подается команда модулятору 10 на выдержку давления в тормозных командах 16 . После этого колесо приобретает ускорение (сигнал V, (ti), продолжает храниться в памяти запоминающего устройства

59 блока 19 управления). В момент t4 ускорение колеса достигает максимума, чему соответствует перегиб кривой V-. В это время в блоке управления осуществляются две операции: первая — переписывается код в запоминающем устройстве 59 V,(t4) = 1" (4) и поддерживается далее неизменным, являясь опорным кодом для следующего цикла работы системы в противоблокировочном режиме в период времени tot4,. вторая — блок управления подает команду модулятору 10 на повышение давления в тормозных каме1558746

Формула изобретения

И

5

46 рах 16, вследствие чего скорость V«колеса снова уменьшается. Таким образом, уменьшается скорость V транспортного средства, отслеживаемая кодовым сигналом V,.

Функционирование модуляторов 10 дав- б ления в циклическом режиме торможения происходит аналогично как и при одиночном торможении. Следящее действие модулятора при электронном управлении обеспечивается соотношением усилий, передаваемых от якоря 34 электромагнита 23, и давления в камере 42 на рабочую ступень сверху и от давления в камере 43 на рабочую ступень снизу.

1. Злектропневматическая тормозная система, содержащая по крайней мере один пневматический тормозной контур, в который встроен электропневматический модулятор давления, имеющий пневматическую управляющую полость, подключенную к ресиверу посредством управляемого тормозной педалью тормозного крана, и силовой электромагнит, обмотка которого электрически связана через регулятор напряжения с элек- 25 трическим датчиком торможения, управляемым также тормозной педалью, при этом к входу регулятора напряжения подключено чувствительное устройство, а корпус модулятора давления разделен перегородкой с центральным отверстием на управляющую и исполнительную секции, в первой из которых между торцовой стенкой и подвижной перегородкой, вз а и моден ствую щей с якоре м электромагнита, образована управляющая полость, а во второй — релейный клапан, сообщающий тормозные камеры с ресивером и атмосферой, и подпружиненный управляющий поршень, установленный в отверстии перегородки и связанный с подвижной перегородкой, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности, подвижная перегородка выполнена в виде диафрагмы, электромагнит закреплен на торцовой стенке управляющей секции, выполненной с центральным отверстием, через которое с уплотнением пропущен якорь электромагнита, связанный с диафрагмой посредством пружины, между диафрагмой и ° перегородкой образована камера, сообщенная с атмосферой, управляющий поршень выполнен ступенчатым, причем большая его ступень расположена в исполнительной секции, а между перегородкой и большей ступенью управляющего поршня образована камера, сообщенная с тормозными камерами.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что чувствительное устройство представляет собой датчик угловой скорости затормаживаемого колеса.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что тормозная педаль выполнена двуплечей, а органы управления тормозным краном и электрическим задатчиком торможения расположены по разные стороны от оси поворота тормозной педали.

2 3 4

Фиг. Ф

Составитель С. Макаров

Редактор Л, Гратилло Техред И. Верес Корректор Н. Ревская

Заказ 808 Тираж 411 Подя исное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101