датчики скоростей колес, которые используются для определения мгновенной скорости вращения колеса (колес), в ступице которого они устанавливаются, и передачи электрического сигнала, прямо пропорционального окружной скорости вращающегося колеса в электронный блок управления;
управляемые пневмоклапаны (модуляторы давления) для управления давлением воздуха в тормозной камере проскальзывающего колеса в процессе работы АБС;
- электронный блок управления, который отслеживает сигналы датчиков скорости и определяет потребность вмешательства АБС в процесс торможения, осуществляемый посредством введения в действие соответствующих клапанов управления давлением для оптимизации тормозного давления. Блок непрерывно контролирует систему для определения любых сбоев, а информация о неисправности поступает к водителю при загорании сигнального сигнала.
Принцип работы АБС
АБС автоматически, независимо от интенсивности воздействия водителя на тормозную педаль, регулирует продольное проскальзывание колеса, создавая возможность эффективного использования коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием во время торможения. АБС является частью рабочей тормозной системы, которая автоматически вступает в процесс торможения каждый раз, когда возможное сцепление между дорогой и шиной контролируемого колеса оказывается меньше, чем тормозная сила, приложенная к колесу, и предотвращает его блокирование.
Оборудованный АБС электробус обеспечивает:
повышение активной безопасности за счет обеспечения устойчивости и управляемости в процессе торможения и повышения тормозной эффективности, особенно на мокрых и скользких дорогах;
продление срока службы шин;
возможность увеличения средней безопасной скорости движения. [1]
2. Патентно-информационный поиск и анализ аналогов разрабатываемого узла
2.1 Патентно-информационный поиск
В результате проведенного патентно-информационного поиска, были найдены и проанализированы следующая полезная модель и изобретения:
Тормозная система транспортного средства (BY 794 U, МПК B60L 7/22, опубл. 03.30.2003)
Тормозная антиблокировочная система транспортного средства (RU 2003528 C1 МПК B60 Т 8/32, опбл. 13.04.2006)
Модулятор давления для пневматической противоблокировочной тормозной системы транспортного средства (SU 1152827 A1, МПК B60T 8/02. Опубл. 16.07.2006)
2.1.1 Тормозная система транспортного средства (BY 794 U, МПК B60L 7/22, опубл. 03.30.2003)
Тормозная система транспортного средства, содержащая электронный блок управления, связанный с тяговым электродвигателем и датчиком положения тормозной педали, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит датчик нагрузки на задний мост транспортного средства, связанный с электронным блоком управления.
1-электронный блок управления, 2-тяговый электродвигатель, 3-датчик положения тормозной педали,4- датчик нагрузки на задний мост.
Рисунок 2.1.1.1 Тормозная система транспортного средства
Полезная модель относится к автомобилестроению и может быть использована в тормозных системах троллейбусов, автомобилей и тракторов с электрической трансмиссией.
Известна система пневматического привода тормозов рабочей тормозной системы автомобиля КамАЗ [2], содержащая источники питания переднего и заднего тормозных контуров, двухсекционный тормозной кран, автоматический регулятор тормозных сил, тормозные камеры передних и задних колес. Источник питания заднего тормозного контура соединен со входом верхней секции тормозного крана, а источник питания переднего тормозного контура соединен со входом нижней секции тормозного крана. Выход верхней секции тормозного крана связан с входом регулятора тормозных сил, выход которого соединен с тормозными камерами задних колес. Выход нижней секции тормозного крана связан с тормозными камерами передних колес.
При необходимости снизить скорость водитель нажимает тормозную педаль, что вызывает перемещение штока тормозного крана. Воздух через верхнюю секцию тормозного крана поступает к автоматическому регулятору тормозных сил и далее в тормозные камеры задних колес, а через нижнюю секцию - к тормозным камерам передних колес.
Регулятор тормозных сил устанавливается на раме. Задающим воздействием является положение рычага, связанного тягой через упругий элемент и штангу с балками задних мостов. Регулятор тормозных сил автоматически поддерживает на выходе и связанных с ним тормозных камерах задних колес давление воздуха, которое обеспечивает тормозное усилие, пропорциональное осевой нагрузке на задние колеса и предназначен для использования максимальных сил по сцеплению в контакте шин с опорной поверхностью, что обеспечивает устойчивость движения автомобиля при торможении. При торможении автомобиля с минимальной загрузкой происходит перераспределение осевой нагрузки, вследствие чего задний мост дополнительно разгружается. При отсутствии регулятора тормозных сил в такой ситуации к тормозным камерам задних колес подводится такое же давление, как и при полной загрузке автомобиля, что может вызвать на дороге с низким коэффициентом сцепления блокировку задних колес и, как следствие потерю устойчивости. В определенных случаях это приводит к заносу автомобиля.
При торможении автомобиля с минимальной загрузкой при установленном регуляторе тормозных сил к задним тормозным камерам подается давление, пропорциональное нагрузке, которое в данном случае меньше входного. Этим достигается снижение вероятности блокирования задних колес при резком торможении, что повышает устойчивость автомобиля. При наибольшей осевой нагрузке на задние колеса к задним тормозным камерам регулятор тормозных сил подает давление практически без изменений, тем самым обеспечивая возможность реализации максимальной тормозной силы.
Известна тормозная система двухосного троллейбуса модели 201 [2] - прототип, содержащая источники питания переднего и заднего тормозных контуров, двухсекционный тормозной кран, ускорительный клапан, тормозные камеры передних и задних колес, электронный блок управления, связанный с тяговым электродвигателем и датчиком положения тормозной педали. При воздействии на тормозную педаль вначале осуществляется электрическое торможение, когда тяговый электродвигатель переходит в генераторный режим, создавая значительный тормозной момент на ведущих колесах троллейбуса. При более глубоком нажатии на тормозную педаль совместно с электрическим торможением вводится в действие пневматическая тормозная система.
В данной схеме не учитывается загрузка троллейбуса и перераспределение тормозных сил при торможении тяговым электродвигателем, вследствие чего в начальный период торможения ведущие колеса, особенно на дороге с низким коэффициентом сцепления или на уклоне, будут находиться в состоянии, близком к блокированию. Это может вызвать потерю устойчивости и управляемости троллейбуса.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании оптимального режима работы тормозной системы и повышении устойчивости движения транспортного средства при торможении тяговым электродвигателем. Поставленная задача решается тем, что тормозная система транспортного средства, содержащая электронный блок управления, связанный с тяговым электродвигателем и датчиком положения тормозной педали, дополнительно содержит датчик нагрузки на задний мост транспортного средства, связанный с электронным блоком управления. На чертеже изображена схема тормозной системы транспортного средства.
Система содержит электронный блок 1 управления, связанный с тяговым электродвигателем 2, датчиком 3 положения тормозной педали и датчиком 4 нагрузки на задний мост.
При движении троллейбуса водитель воздействует на тормозную педаль. Датчик 3 положения тормозной педали передает сигнал в электронный блок 1 управления. При торможении тяговым электродвигателем 2 (основная пневматическая тормозная система не задействована) пропорционально ходу тормозной педали электронный блок 1 управления дает сигнал на увеличение тормозного момента на тяговом электродвигателе 2, вследствие чего нарастает тормозной момент на ведущих колесах. Датчик 4 нагрузки на задний мост передает сигнал о величине нагрузки в электронный блок 1 управления. Функция датчика 4 нагрузки в данном случае аналогична функции задающего элемента (рычага) автоматического регулятора тормозных сил. Получив сигнал от датчика 4 нагрузки, электронный блок 1 управления обрабатывает принятое значение и генерирует сигнал для тягового электродвигателя 2 в каждый момент времени. Тяговый электродвигатель 2 в свою очередь обеспечивает реализацию тормозного момента на ведущих колесах пропорционально нагрузке. Величина тормозного момента зависит от сигнала датчика 4 нагрузки. Таким образом, при одинаковой частоте вращения вала тягового электродвигателя 2 при большей загрузке троллейбуса на ведущих колесах создается больший тормозной момент.
При дальнейшем перемещении тормозной педали совместно с электрическим торможением действует основная пневматическая тормозная система. Воздух из источника питания через тормозной кран поступает в тормозные камеры передних и задних колес. Предлагаемая тормозная система автоматически обеспечивает реализацию тормозного усилия тягового электродвигателя 2 пропорционально загрузке, что повышает устойчивость и управляемость троллейбуса особенно на дорогах с уклонами и низким коэффициентом сцепления, т.е. повышает эффективность и безопасность торможения. [2]
2.1.2 Тормозная антиблокировочная система транспортного средства (RU 2003528 C1 МПК B60 Т 8/32, опбл. 13.04.2006)
Рисунок 2.1.2.1-Функциональная схема модулятора давления
Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к пневматическим тормозным системам колесных транспортных средств.
Цель изобретения - повышение эффективности модулятора.
Указанная цель достигается тем, что в модуляторе давления для пневматической антиблокировочной тормозной системы транспортного средства пневматическое устройство управления запорным клапаном выполнено в виде дифференциального узла, причем полость расположения пружины клапана ограничена той частью дифференциального узла, которая имеет меньшую активную площадь.
Дифференциальный узел может быть выполнен диафрагменным или поршневым. На рис. 2.1.2.1показана функциональная схема модулятора давления на рис 2.1.2.2- дифференциальный узел.
Модулятор содержит корпус 1, клапан 2 регулирования давления подпружиненный пружиной 3, следящий поршень 4, установленный с возможностью воздействия на клапан 2 и образующий в корпусе 1 управляющую полость 5. В корпусе 1 выполнена полость 6. Полость 6 отделена от полости 5 обратным клана ном 7 и связана с полостью 5 дроссельньм отверстием 8. В системе подвода сжатого воздуха в управляющую полость 5 последовательно установлены запорный клапан 9 с дифференциальным элементом 10 и электромагнитный клапан 11. Запорный клапан 9 подпружинен пружиной 12, имеет радиальную дроссельную канавку 13 и разделяет полости 14 и 15, которые связаны дроссельным отверстием 16. При этом полость 15 ограничена диафрагмой меньшей активной площади, а обратный клапан 17 отделяет полость 14 от канала подвода сжатого воздуха. В корпусе 1 расположены полости 18 и 19, разделенные перегородкой 20, в которой выполнено дроссельное отверстие 21. Полость 18 отделена от полости 19 подпружиненным пружиной 22 обратным клапаном 23, в котором выполнено дроссельное отверстие 24, и связана с полостью 5 через электромагнитный клапан 11. Дроссельное отверстие 21 имеет большее сечение, чем дроссельное отверстие 24. Обратный клапан 23 установлен с возможностью взаимодействия с седлом 25 выпускного канала 26, связывающего полость 19 с атмосферой через клапан 27. Полость 28 связана с тормозным краном, полость 14 связана с управляющей полостью 5 через электромагнитный клапан 11, полость 29 подключения тормозных камер отделена от полости 30 подключения ресивера клапаном 2 регулирования давления и связана с атмосферой через канал 31, выполненный в клапане 2, и выпускной клапан 32.
Дифференциальный элемент 10 выполнен в виде двух параллельно установленных гибких диафрагм А и Б закрепленных (завальцованных) на втулке клапана 9. Между диафрагмами А и Б установлены два проставочных кольца В и Г, одно из которых (кольцо В) имеет малый наружный диаметр и посажено на втулку клапана 9, а второе (кольцо Г) -больший диаметр, установлено коаксиаяьно первому кольцу и имеет внутреннее отверстие, выполненное в виде усеченного конуса, большее основание которого обращено к верхней диафрагме А. Запорный клапан 9 с дифференциальным элементом 10 подпружинены пружиной 12 и закреплены в расточке корпуса крышкой Е. При этом в корпусе образуется дифференциальное запорно-регулирующее устройство, активная площадь верхней диафрагмы которого ограничена большим диаметром проста-вочного кольца Г, а активная площадь нижней диафрагмы Б - меньшим диаметром кольца Г. Клапан 9 вместе с дифференциальным элементом ограничивает в корпусе полости 14 и 15.
Модулятор давления работает следующим образом.
При торможении управляющее давление от тормозного крана через нормально открытые запорный клапан 9 и электромагнитный клапан 11поступает в управляющую полость 5. Одновременно сжатый воздух поступает через обратный клапан 7 и дроссельное отверстие 8 в полость 6, а 25 через дроссельное отверстие 16 в запорном клапане 9 в полость 14. Дифференциальный элемент 10 и пружина 12 рассчитаны таким образом, что в начальный момент торможения клапан 9 полностью открыт и давление в управляющей полости 5 возрастает очень быстро до заданного уровня.
Этим достигается быстрое преодоление начальной зоны нечувствительности тормозных механизмов (гистерезиса) и обеспечение необходимой эффективности торможения. При заданном уровне давления в полости 14 клапан 9 срабатывает, так как активная площадь элемента 10 со стороны полости 14 больше, чем со стороны полости 15. Темп нарастания давления в полостях 5 и 6 снижается. Следящий поршень 4 под воздействием управляющего давления в полости 5 перемещается вниз, закрывает канал 31 и, сжимая пружину 3, отрывает клапан 2 от седла 50 в корпусе 1. Полость 30 сообщается с полостью 29 и сжатый воздух из ресивера поступает в тормозные камеры. Происходит затормаживание колес. Однако вследствие уменьшения интенсивности нарастания давления уменьшается опасность перебега давления в зоне возможной блокировки колес. При подаче сигнала "Выпуск" от электронного блока управления (не показан) на электромагнитный клапан 11 последний отсекает управляющую полость 5 от тормозного крана и выпускает сжатый воздух из полости 5 вначале в полость 18, а затем через полость 19, канал 26 и клапан 27 в атмосферу. При этом поршень 4 от более высокого давления в полости 29 перемещается вверх, клапан 2 садится на седло в корпусе 1 и разобщает полости 29 и 30. При дальнейшем движении поршня вверх открывается канал 31 и воздух из тормозных камер выходит в атмосферу, отжимая клапан 32. Происходит растормаживание. В этой фазе работы модулятора закон изменения давления в управляющей полости 5 (а следовательно, и в тормозных камерах) зависит от уровня давления, достигнутого при предыдущем торможении до сигнала "Выпуск", и определяется параметрами полости 18, дроссельных отверстий 21 и 24, пружины 22 и полости 19. Так, при торможении на скользкой дороге команда "Выпуск" на электромагнитный клапан 11 поступает при малом уровне давления в управляющей полости 5 н модулятор обеспечивает резкий сброс давления из управляющей полости 5 практически до нулевого значения за счет первоначального сброса давления в полость 18 и далее через отверстия 21 и 24 в атмосферу. При торможении на дороге со средним и высоким коэффициентом сцепления при команде "Выпуск" сброс давления из полости 5 происходит в начальный момент в полость 18 и затем, если давление в полости 18 превышает заданную величину, клапан 23 быстро отрывается от седла в перегородке 20 и садится на седло 25 выпускного канала. При этом происходит некоторое поглощение давления полостью 19, а затем интенсивность сброса давления уменьшается за счет дросселирования воздуха через отверстие 24.