устройство для регулирования давления в гидравлической тормозной системе автоматического транспортного средства

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее основной источник жидкости под давлением, соединенный с резервуаром жидкости под низким давлением, дополнительный источник жидкости под давлением, выполненный в виде электронасоса, основные клапаны с электромагнитным приводом, каждый из которых соединен с основным и дополнительным источниками жидкости под давлением и с тормозным приводом колеса, и средство управления электронасосом и электромагнитным приводом основного клапана, выполненное с обеспечением одновременного включения электронасоса и электромагнитного привода, отличающееся тем, что оно снабжено дифференциальным клапаном, основной клапан выполнен в виде подпружиненного золотника, установленного в корпусе, торцы которого образуют с корпусом торцевые камеры, соединенные между собой и с трубопроводом всасывания электронасоса, золотник снабжен двумя кольцевыми канавками и центральным каналом, закрытым иглой с упором на корпус, центральный канал соединен через дроссельное отверстие с первой кольцевой канавкой, выполненной с возможностью соединения с трубопроводом нагнетания электронасоса, центральный канал также соединен через радиальный канал с второй кольцевой канавкой, выполненной с постоянным соединением с трубопроводом к тормозному приводу колеса и с возможностью соединения с трубопроводом от основного источника жидкости под давлением, а также с трубопроводом всасывания электронасоса, дифференциальный клапан выполнен в виде корпуса с входной, выходной, управляющей и подпоршневой полостями, образованными мембраной, связанной с затвором, перегородкой с седлом и подпружиненным поршнем, причем входная полость соединена с трубопроводом от основного источника жидкости под давлением, выходная и управляющая полости объединены и соединены с трубопроводом всасывания электронасоса, а подпоршневая полость соединена с тормозным приводом неведущего колеса, при этом средство управления электронасосом и электромагнитным приводом золотника выполнено с обеспечением пропорционального перемещения сердечника электромагнитного привода золотника.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для регулирования давления в гидравлических тормозных системах автоматического транспортного средства. Оно особенно приспособлено к тормозным системам автомобильных транспортных средств, снабженных системой антиблокировки колес. В известных системах антиблокировки используется между источником жидкости под давлением, таким как электронасос или главный тормозной цилиндр, и приемником давления, таким как тормозной привод, электроклапан, управляемый вычислительным устройством в зависимости от различных сигналов, например от сигнала о скорости вращения колес транспортного средства, для снижения давления жидкости в тормозном приводе, когда вычислительное устройство обнаруживает неизбежность блокировки одного колеса, затем для повышения этого давления, когда вычислительное устройство обнаруживает слишком высокую скорость вращения колеса, до последующего проявления тенденции к блокировке, причем в этом случае снова возобновляются циклы подачи снижения.

Настоящее предложение заключается в использовании этого оборудования для предотвращения блокировки колес при его работе также в системе противобуксирования ведущих колес транспортного средства. В этом случае вычислительное устройство управляет повышением давления в тормозном приводе одного ведущего колеса, когда оно обнаруживает слишком высокую скорость вращения этого колеса по отношению к скорости вращения неведущего колеса, и снижением давления в этом тормозном приводе, когда скорость вращения ведущего колеса близка к скорости вращения неведущего колеса.

В таких системах используются двухпозиционные электроклапаны, работающие в режиме "все или ничего", которые вносят много недостатков в систему антиблокировка/антибуксование. Действительно, во время циклов подача/снижение электроклапан много раз переходит от одного из своих положений к другому, что вызывает большой шум от подвижной системы электроклапана. С другой стороны, появляются пики давления в тормозных приводах, вызывающие переходные режимы, неконтролируемые вычислительным устройством. Кроме того, эти системы обычно очень сложны.

Целью настоящего изобретения является создание регулятора давления для гидравлической системы, например, для тормозных систем автомобильных транспортных средств, который позволяет работать в режиме антиблокировки и противобуксования колес, является простым и надежным и содержит минимальное количество электроклапанов и, следовательно, снижает стоимость тормозных систем

Для этой цели предлагается использовать электроклапан, названный пропорциональным, обеспечивающий в гидравлической системе двигателя давление в зависимости от тока, протекающего по катушке электроклапана, в диапазоне, определенном перемещением сердечника электроклапана.

Преимуществом такого электроклапана является возможность его управления путем изменения электрического тока, протекающего по катушке, без перемещений подвижной части, что значительно снижает пики давления в тормозных приводах. Кроме того, такой электроклапан может удобно управляться вычислительным устройством, обеспечивающим переключение с переменной частотой при использовании источника постоянного тока, который имеется на борту автомобильного транспортного средства, или же переключение с постоянной частотой и с переменным циклическим отношением, причем в этом случае сила тока, подаваемого катушкой, зависит от циклического отношения.

Такой электроклапан описан, например, в патенте США А-4.744.389, но он не может быть использован в гидравлической тормозной системе с антиблокировкой колес. Действительно, описанный электроклапан сконструирован для работы в постоянном режиме в системе регулирования относительно низкого давления. Следовательно, невозможно использование такого электроклапана при высоком давлении в гидравлическом двигателе. Кроме того, этот электроклапан не позволяет линейно повышать давление при линейном понижении тока в катушке и наоборот.

Известные системы противобуксования, если они содержат много элементов системы антиблокировки, таких как датчики скорости колес, вычислительное устройство, источник жидкости под давлением и т.д. требуют тем не менее использования дополнительных элементов, таких как электроклапаны, источник жидкости под давлением и т.д.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является антиблокировочное устройство для тормозной системы автомобильного транспортного средства, которое содержит основной источник жидкости под давлением, соединенный с резервуаром жидкости под низким давлением, дополнительный источник жидкости под давлением, выполненный в виде электронасоса, основные клапаны с электромагнитным приводом, каждый из которых соединен с основным и дополнительным источниками жидкости под давлением и с тормозным приводом колеса, средство управления электронасосом и электромагнитным приводом основного клапана, выполненное с обеспечением одновременного включения электронасоса и электромагнитного привода основного клапана (патент СССР 1331421, кл. В 60 Т 8/36, 1987).

В настоящем изобретении предлагается использовать для работы в режиме противобуксования пропорциональные электроклапаны, которые используются для работы в режиме антиблокировки благодаря дифференциальному клапану в цикле давление-разрежение.

Это позволяет сократить до минимума число электроклапанов (один на колесо) для комбинированной системы антиблокировки антибуксования.

Для преодоления недостатков известных технических решений устройство, согласно настоящему изобретению, снабжено дифференциальным клапаном, основной клапан выполнен в виде подпружиненного золотника, установленного в корпусе, торцы которого образуют с корпусом торцевые камеры, соединенные между собой и с трубопроводом всасывания электронасоса, золотник снабжен двумя кольцевыми канавками с центральным каналом, закрытым иглой с упором на корпус, центральный канал сообщен через дроссельное отверстие с первой кольцевой канавкой, выполненной с возможностью сообщения с трубопроводом нагнетания электронасоса, центральный канал также сообщен через радиальный канал с второй кольцевой канавкой, постоянно сообщенной с трубопроводом к тормозному приводу колеса и подсоединяемой к трубопроводу от основного источника жидкости под давлением, а также к трубопроводу всасывания электронасоса, дифференциальный клапан выполнен в виде корпуса с входной, выходной, управляющей и подпоршневой полостями, образованными мембраной, связанной с затвором перегородкой с седлом и подпружиненным поршнем, причем входная полость соединена с трубопроводом от основного источника жидкости под давлением, выходная и управляющая полости объединены и соединены с трубопроводом всасывания электронасоса, а подпоршневая полость соединена с тормозным приводом неведущего колеса, при этом средство управления электронасосом и электромагнитным приводом золотника выполнено с обеспечением пропорционального перемещения сердечника электромагнитного привода золотника.

На чертеже схематически представлена тормозная система, выполненная согласно изобретению.

Устройство для регулирования давления в гидравлической тормозной системе автоматического транспортного средства содержит основной источник жидкости под давлением главный тормозной цилиндр 1, приводимый в действие тормозной педалью 2 через, например, вакуумный сервомотор 3. Главный тормозной цилиндр 1 питается от резервуара 4 жидкости под низким давлением и является цилиндром тандемного типа, т.е. он может при включении вызывать повышение давления жидкости в системе I, называемой первичной, и в системе II, называемой вторичной и идентичной первой, причем система I иллюстрирует работу в режиме антиблокировки, а система II работу в режиме антибуксования.

Каждая система соединена в нерабочем положении с тормозным приводом 5, например, для ведущего колеса и тормозным приводом 6 для неведущего (свободного) колеса, посредством пропорциональных электроклапанов 7 и 8 основных клапанов с электромагнитным приводом.

Известно, что катушка электроклапанов, названных пропорциональными, обладает возможностью приложения постоянного усилия, обусловленного током, определенного в диапазоне перемещения магнитного сердечника порядка 2-3 мм. Постоянное усилие обычно достигается благодаря особой геометрии полярных деталей. Этот признак используется в настоящем изобретении для обеспечения требуемой функции путем модуляции тока, протекающего в катушке, во избежании работы с быстро перемещающейся подвижной частью.

На чертеже показаны электроклапаны 7 и 8, каждый из которых содержит катушки 9, 10 возбуждения, скользящий магнитный сердечник, снабженный толкателями 11, 12, опирающимися на золотники 13, 14, скользяще посаженные в расточенных отверстиях 15, 16 корпусов.

Приводные пружины 17, 18 направляют золотники 13, 14 к толкателям 11, 12 каждого электроклапана 7, 8. Золотники 13, 14 выполнены с возможностью избирательного сообщения приводов 5, 6 с главным цилиндром 1 через трубопровод 19, с гидродинамическим дополнительным источником жидкости под давлением, таким как электронасос 20, в известных случаях соединенный с аккумулятором давления (не показан), через трубопровод 21, или с емкостью 22 низкого давления через трубопроводы 23, 24.

Для этого золотники 13, 14 образованы двумя кольцевыми периферийными канавками 25, 26 и 27, 28 и глухими центральными расточенными отверстиями, образующими реакционные камеры 29, 30, сообщающиеся с кольцевыми канавками посредством каналов и радиальных дроссельных отверстий 31, 32 и 33, 34, причем отверстия 32, 34 образуют сужение. Камеры 35, 36 и 37, 38, расположенные по обе стороны от золотников 13, 14 в расточенных отверстиях 15, 16, имеют одно и то же давление и сообщаются между собой посредством трубопроводов 23, 24 и со стороной всасывания электронасоса 20 через трубопровод 39. Центральные расточенные отверстия 29, 30 почти герметично закрыты реакционными иглами 40, 41 с опорой на корпус, в котором образованы расточенные отверстия 15, 16 посредством упоров 42, 43, и образуют реакционные камеры, определяющие реакционную силу, дополняемую силой, вызываемой катушками 9, 10.

В нерабочем положении, показанном на чертеже, применительно к электроклапану 8 источник жидкости 1 под давлением сообщается с тормозным приводом 6 посредством кольцевой канавки 28 и трубопровода 19 и с реакционной камерой 30.

Когда вычислительное устройство обнаруживает неизбежность блокировки одного колеса, например колеса, связанного с тормозным приводом 5, оно подает сигнал возбуждения на электроклапан 7, связанный с этим колесом, и одновременно включает электронасос 20. Ток, протекающий по катушке, создает усилие, противостоящее усилию пружины 17, независимо от давления, существующего в гидравлической системе, так как камеры 35 и 36 сообщаются между собой. Давление в реакционной камере 30 способствует работе электроклапана, что позволяет электроклапану потреблять небольшое количество электроэнергии. Перемещение золотника 13 против усилия приводной пружины 17 вызывает прерывание подачи жидкости под давлением от источника 1 к тормозному приводу 5 путем перекрытия трубопровода 19 до достижения номинального значения силы тока в катушке 9. По мере того как сила тока становится номинальной, золотник 36, перемещаясь против действия пружины 17, перекрывает трубопровод 21, изолируя, таким образом, тормозной привод 5 от источника жидкости под высоким давлением, снабженный электронасосом 20. Золотник 13 перекрывает также соединительный трубопровод 44 с трубопроводом 23, соединенным со стороной всасывания электронасоса 20 с емкостью низкого давления 22.

Когда вычислительное устройство подает сигнал на увеличение тока в катушке 9, перемещение золотника 13 вызывает частичное открытие трубопровода 44, в результате тормозной привод 5 соединяется с трубопроводом 23, с емкостью 23 и со стороной всасывания электронасоса 20.

Следовательно, происходит снижение давления жидкости в тормозном приводе 5. Перемещение золотника 13 против действия пружины 17 вызвано током в катушке 9 и гидравлической реакцией в камере 29. С уменьшением силы тока в катушке 9 падает давление в тормозном приводе 5, уменьшается гидравлическая реакция в камере 29, а золотник перемещается в другом направлении, перекрывая сообщение между тормозным приводом 5 и емкостью 22 и восстанавливая затем сообщение между источником 20 и тормозным приводом 5 посредством сужения 32 с возможностью менее быстрого повышения давления в тормозном приводе 5. Если увеличивать силу тока в катушке, давление в тормозном приводе 5 снова будет падать, так как будет снова открыто сообщение между тормозным приводом и стороной всасывания электронасоса 20 посредством канавки 25.

Следовательно, в результате увеличения тока в катушке 9 происходит снижение давления жидкости в тормозном приводе 5. При изменении, например, путем переключения тока, протекающего в катушке 9, золотник 13 займет положение, которое зависит от давления в камере 29, и можно, управляя этим током, подать на тормозной привод 5 заданное давление жидкости. Действительно, гидравлическая реакция, вызванная в камере 29, автоматически откроет или закроет сообщение между тормозным приводом 5 и источником жидкости под давлением электронасоса 20 и между тормозным приводом 5 и емкостью 22 низкого давления для каждого определенного значения силы тока, протекающего в катушке 9.

Следовательно, предложенный регулятор давления для тормозной системы требует наличия только одного электроклапана на колесо для обеспечения работы в режиме антиблокировки, причем этот электроклапан является электроклапаном пропорционального типа, потребляющим очень небольшое количество электроэнергии благодаря своей реакционной камере. Преимущественно между трубопроводами 21 и 19 можно размещать обратный клапан 45, не давая жидкости гидравлической системы подниматься к электронасосу 20 вне периодов антиблокировки. В этом случае обратный клапан будет отрегулирован на определенную величину давления с тем, чтобы при работе электронасоса 20 подаваемое им давление было ограничено определенным значением.

Описанное устройство способно также регулировать давление в тормозной системе для обеспечения работы в режиме антибуксования. Работа в этом режиме поясняется с помощью вторичной системы II.

Каждая система I и II содержит дифференциальный клапан 46, работающий в режиме давление-разрежение. Этот клапан содержит корпус 47 с отверстием 48, сообщенным с трубопроводом 19, проходящим в рабочую камеру главного цилиндра 1. Отверстие 49 сообщено с трубопроводом 39, проходящим на вход всасывания электронасоса 20. Затвор клапана, например, образованный шариком 50, нагруженным слабо натянутой пружиной, препятствует какому-либо сообщению в нерабочем положении между этими двумя отверстиями 48 и 49 через перегородку с седлом. Камера 51 герметично разделена на две части, управляющую 52 и выходную 53, гибкой мембраной 54. Полость 52 сообщена с атмосферой, а полость 53 отверстием 49 с трубопроводом 39, проходящим на вход всасывания электронасоса 20.

В расточенном отверстии корпуса 47 герметично скользит поршень 55, толкающий шарик 50 и образующий в этом расточенном отверстии подпоршневую полость 56 с давлением, аналогичным давлению в тормозном приводе 6 неведущего колеса, и входную полость 57, сообщенную отверстием 48 с трубопроводом 19, ведущим к главному цилиндру 1. Поршень 58 скользит в корпусе 47, он жестко связан с мембраной 54 и несет иглу 59, расположенную напротив шарика 50.

Когда он находится в нерабочем положении, как показано в первичной системе, дифференциальный клапан 46 и, в частности, шарик 50 препятствует сообщению между главным цилиндром 1 и стороной всасывания электронасоса 20. Таким образом, имеет место нормальное торможение, т.е. электронасос 20 и электроклапаны 7 и 8 находятся в нерабочем положении.

Работа в фазе антиблокировки идентична описанной работе, давление в тормозном приводе 6 также имеется в камере 56 клапана 46 и подтверждает, следовательно, перекрытие сообщения между камерами 53 и 57 клапана 46, перекрытие, уже обеспеченное давлением жидкости, поступающим от главного цилиндра 1 и действующим на шарик 50.

Когда вычислительное устройство обнаруживает тенденцию к буксованию, т. е. скорость вращения ведущего колеса 5 превышает на определенную величину скорость свободного колеса 6, оно одновременно управляет включением электронасоса 20 и максимальным возбуждением электроклапана 8, соединенного с тормозным приводом 6 свободного колеса. При этом тормозной привод 6 отделяется от главного цилиндра 1 и соединяется с емкостью 22 низкого давления, а трубопровод 19 перекрыт. Так как электронасос 20 находится в рабочем положении, его сторона всасывания находится, следовательно, в режиме разрежения и это разрежение передается через трубопровод 39 в отверстие 49 и в камеру 54 дифференциального клапана 46. Игла 59 поршня 58, соединенного с мембраной 54, толкает без усилия шарик 50, сообщая, таким образом, через камеру 57 сторону всасывания электронасоса 20 и трубопровод 39 с трубопроводом 19, главным цилиндром 1 и с резервуаром 4 низкого давления, обеспечивая таким образом питание электронасоса 20 от резервуара 4.

Одновременно с вычислительного устройства поступает сигнал возбуждения на электроклапан 7, соединенный с тормозным приводом 5 ведущего колеса, для обеспечения подачи давления на этот привод, аналогично тому, как это описано применительно к фазе антиблокировки. Когда скорость вращения ведущего колеса оценивается как чрезмерная относительно скорости свободных колес, вычислительное устройство уменьшает ток катушки 9. Золотник 13 отходит назад, обеспечивая сообщение тормозного привода 15 с выходом электронасоса 20, что оказывает действие торможения на ведущее колесо. Когда скорость вращения этого колеса равна или несколько меньше скорости вращения свободных колес, вычислительное устройство управляет увеличением тока в катушке 9, золотник 13 продвигается вперед, и обеспечивается сообщение тормозного привода 5 со стороной всасывания электронасоса 20 и с резервуаром 4 посредством дифференциального клапана 46. Следовательно, давление в тормозном приводе 5 может очень быстро падать, причем колесо остается в соединении с тормозным приводом 5 и под действием момента сил от двигателя транспортного средства. Эти циклы подачи/разрежения продолжаются до исчезновения тенденции к буксованию ведущего колеса.

Регулятор давления согласно изобретению позволяет обеспечивать работу в режимах антиблокировки и антибуксования с использованием только одного электроклапана на ведущее колесо и одного дифференциального клапана на неведущее колесо. Таким образом, конструкция такого регулятора давления является простой и, следовательно, надежной и дешевой.