ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ТОРМОЗНОЙ ПРИВОД ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
PNEUMATIC BRAKE ACTUATOR OF VEHICLE

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности, к пневматическим тормозным системам колесных транспортных средств.
Известен тормозной привод, содержащий компрессор, ресиверы, рабочий и запасной контуры, тормозные камеры с пружинными энергоаккумуляторами, двухпозиционный кран, принудительно растормаживающий упомянутые пружинные энергоаккумуляторы, а также тормозной кран, который устроен таким образом, что при выходе рабочего контура из строя происходит автоматическое срабатывание запасного контура путем выпуска сжатого воздуха из пружинных энергоаккумуляторов с сохранением следящего действия (патент США №3309149, МПК G05D 16/166, опубл. 1967).
Недостатки данного тормозного привода заключаются в наличии только одного рабочего контура, что недопустимо в соответствии с современными требованиями к тормозным системам автотранспортных средств, и боковом расположении атмосферного выхода в тормозном кране, между тем как по современным нормам он должен быть направлен вниз.
Известен принятый в качестве прототипа пневматический тормозной привод «КамАЗ», содержащий компрессор, передний и задний рабочие контуры, стояночный контур, выполняющий функции запасной тормозной системы, ресиверы, ручной кран стояночной системы, тормозные камеры с пружинными энергоаккумуляторами, а также тормозной кран рабочей системы, имеющий две последовательно расположенные секции, при этом выход тормозного крана рабочей системы соединен с тормозными камерами, а выход ручного крана стояночной системы соединен с пружинными энергоаккумуляторами [Гуревич Л.В., Меламуд Р.А. Пневматический тормозной привод автотранспортных средств: Устройство и эксплуатация. М.: Транспорт, 1988. С. 41].
Недостатком данной конструкции является отсутствие автоматического переключения на запасную тормозную систему при одновременном падении давления в ресиверах обоих контуров рабочей тормозной системы.
Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в возможности осуществления водителем экстренного торможения в процессе управления колесным транспортным средством при отказе обоих контуров рабочей тормозной системы за счет объединения ее органов управления со стояночной тормозной системой.
Поставленная цель достигается тем, что в пневматическом тормозном приводе транспортного средства, содержащем компрессор с приводом от двигателя транспортного средства, сообщенный с ресиверами, два из которых связаны через основной двухсекционный тормозной кран, имеющий привод от тормозной педали, с полостями тормозных камер переднего рабочего контура и тормозных камер заднего рабочего контура, последние из которых выполнены заодно с пружинными энергоаккумуляторами, а третий ресивер связан с полостями пружинных энергоаккумуляторов стояночного контура через стояночный кран, имеющий ручной привод, согласно изобретению основной двухсекционный тормозной кран снабжен третьей параллельной секцией, соединенной с приводом от тормозной педали совместно с упомянутым основным двухсекционным тормозным краном, образующей с ним интегральный тормозной кран и выполненной в виде корпуса с тремя рабочими полостями и одной вспомогательной полостью, при этом в нижней и верхней рабочих полостях размещен управляющий подпружиненный поршень, а сами полости сообщены с соответствующим ресивером переднего и заднего рабочих контуров через соответствующие входные отверстия, третья рабочая и вспомогательная полости расположены последовательно со стороны привода от тормозной педали, при этом третья рабочая полость выполнена с двумя входными отверстиями, через одно из которых она соединена со стояночным ресивером посредством стояночного крана, а через другое отверстие - с рабочими полостями пружинных энергоаккумуляторов стояночного контура, одновременно третья рабочая полость связана с помощью перепускного клапана со вспомогательной полостью, выполненной герметичной, нижний и верхний управляющие поршни соосны и имеют выступающие полые цилиндрические выступы, направленные оппозитно друг другу, при этом цилиндрический выступ нижнего управляющего поршня размещен внутри верхнего с возможностью независимого относительного перемещения цилиндрических выступов обоих управляющих поршней, причем с нижней стороны нижнего управляющего поршня установлен подпружиненный атмосферный клапан, имеющий резиновое седло и удлиненный шток, перемещающийся внутри полого нижнего управляющего поршня, с другой стороны последний снабжен перепускным клапаном, свинченным с его полым штоком и имеющим возможность перемещения внутри вспомогательной полости.
Решение поставленной технической задачи становится возможным благодаря снабжению основного двухсекционного тормозного крана третьей секцией, которая позволяет в режиме экстренного торможения при отказе всех контуров рабочей тормозной системы, то есть в случае падения давления в ресиверах рабочей тормозной системы использовать возможность автоматически активизировать стояночную тормозную систему при нажатии водителем педали тормоза за счет совмещения органа управления рабочей тормозной системы и контура стояночной тормозной системы. В результате сокращается время реакции водителя и уменьшается тормозной путь колесного транспортного средства.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема пневматического тормозного привода тягача с интегральным тормозным краном; на фиг. 2 представлен разрез интегрального тормозного крана (в свободном состоянии); на фиг. 3 изображено сечении А-А на фиг. 2.
Пневматический тормозной привод транспортного средства содержит компрессор 1 (см. фиг. 1) с приводом от двигателя 2 транспортного средства, сообщенный с ресиверами 3, 4 и 5. При этом ресиверы 3 и 4 связаны через основной тормозной кран 6, имеющий привод от тормозной педали 7, с соответствующими полостями (на чертеже не указаны) тормозных камер 8 и 9 переднего и заднего рабочих контуров соответственно. Упомянутые тормозные камеры 9 выполнены заодно с пружинными энергоаккумуляторами 10. Третий ресивер 5 относится к стояночной тормозной системе, выполняющей функции запасной системы. При этом ресивер 5 связан через стояночный кран 11, имеющий ручной привод, с соответствующими полостями (на чертеже не указаны) пружинных энергоаккумуляторов 10.
Основной тормозной кран 6 конструктивно выполнен двухсекционным и снабжен третьей параллельной секцией 12, соединенной с приводом от тормозной педали 7, образуя совместно с упомянутым основным двухсекционным тормозным краном 6 интегральный тормозной кран 13.
Третья параллельная секция 12 интегрального тормозного крана 13 выполнена в виде разъемного корпуса 14 (см. фиг. 2) с крышками 15 и 16, тремя рабочими полостями 17, 18, 19 и одной вспомогательной полостью 20. В нижней 17 и верхней 18 рабочих полостях размещены соответствующие управляющие подпружиненные поршни 21 и 22, а сами полости 17 и 18 сообщены с ресиверами 3 и 4 переднего и заднего рабочих контуров через входные отверстия 23 и 24, соответственно. Третья рабочая полость 19 и вспомогательная полость 20 расположены последовательно со стороны привода от тормозной педали 7. Третья рабочая полость 19 через входное отверстие 25 соединена со стояночным ресивером 5 посредством стояночного крана 11, а через входное отверстие 26 - с соответствующими полостями пружинных энергоаккумуляторов 10 стояночного контура. Одновременно третья рабочая полость 19 связана с помощью перепускного клапана 27 со вспомогательной полостью 20, выполненной герметичной. Нижний и верхний управляющие поршни 21 и 22, соответственно, соосны и имеют выступающие полые цилиндрические выступы (на чертеже не отображены), направленные оппозитно друг другу, при этом цилиндрический выступ нижнего управляющего поршня 21 размещен внутри верхнего управляющего поршня 22 с возможностью независимого относительного перемещения цилиндрических выступов обоих управляющих поршней. С нижней стороны нижнего управляющего поршня 21 установлен подпружиненный атмосферный клапан 28, имеющий резиновое седло 29 и удлиненный шток, перемещающийся внутри полого нижнего управляющего поршня 21. При этом нижний управляющий поршень 21 снабжен полым штоком 30, а также перепускным клапаном 27, свинченным с полым штоком 30 и имеющим возможность перемещения внутри вспомогательной полости 20.
Внутри корпуса 14 размещены также пружины 31, 32 и 33. Сжатый воздух от ресиверов 3 и 4 подводится к входным отверстиям 23 и 24 в корпусе 14 по трубопроводам 34 и 35, соответственно. Отверстие 25 соединено с краном 11 стояночной тормозной системы по трубопроводу 36, а отверстие 26 соединено с пружинными энергоаккумуляторами 10 по трубопроводу 37 (см. фиг. 1).
Основной двухсекционный тормозной кран 6 (см. фиг. 2), входящий в состав интегрального тормозного крана 13, выполнен по прототипу и включает разъемный корпус 38 с крышками 39 и 40. Внутри крышки 40 шарнирно закреплен рычаг 41 с толкателем 42 для управления рабочей тормозной системой. Внутри крышки 15 третьей параллельной секции 12 шарнирно закреплен рычаг 43 с толкателем 44 для управления запасной тормозной системой. Рычаги 41 и 43 шарнирно соединены серьгой 45.
Внутри корпуса 38 размещены резиновая втулка 46 с упорным болтом 47, верхний следящий поршень 48 с пружиной 49, клапан 50 верхней секции 51 с пружиной 52, полый шток 53, большой поршень 54, нижний следящий поршень 55 с пружиной 56, клапан 57 нижней секции 58 с пружиной 59. Корпус 38 имеет входные отверстия 60 и 61 для подвода сжатого воздуха от ресиверов 3 и 4 через трубопроводы 62 и 63, выходные отверстия 64 и 65 - для подачи сжатого воздуха по трубопроводам 66 и 67 в соответствующие полости тормозных камер 8 и 9 рабочей тормозной системы, а также внутреннее отверстие 68 для соединения полости 69 верхней секции 51 с полостью 70 над большим поршнем 54. Атмосферный клапан 28 выполнен с проточками 71 (фиг. 3) для выпуска сжатого воздуха из вспомогательной полости 20 в атмосферу.
Предлагаемый тормозной привод работает следующим образом.
В исходном положении, когда тормозная педаль 7 отпущена, ресиверы 3, 4, 5 разряжены, верхний следящий поршень 48 основного двухсекционного тормозного крана 6 под действием пружины 49 и нижний следящий поршень 55 под действием пружины 56 занимают крайнее верхнее положение (см. фиг. 2). Как одно целое с поршнями 48 и 55 изготовлены седла клапанов 50 и 57, поэтому выпускные окна клапанов 50 и 57 открыты, и тормозные камеры 8 и 9 тягача через отверстия 64 и 65 и полый шток 53 соединены с атмосферой. Под действием пружин 52 и 59 клапаны 50 и 57 прижаты к неподвижным седлам, расположенным в корпусе 38, и отверстия 60 и 61 разобщены соответственно с отверстиями 64 и 65.
Одновременно управляющие поршни 21 и 22 третьей секции 12 интегрированного тормозного клапана 13 под действием пружин 32 и 33 находятся в крайнем верхнем положении, резиновое седло 29 атмосферного клапана 28 прижато к подвижному седлу в нижнем управляющем поршне 21 пружиной 31.
По мере наполнения ресиверов 3 и 4 сжатым воздухом от компрессора 1 после запуска двигателя тягача повышается давление на входных отверстиях 60 и 61 основного двухсекционного тормозного крана 6, а также на входных отверстиях 23 и 24 третьей секции 12 интегрированного тормозного клапана 13 и соответственно в полостях 17 и 18 над управляющими поршнями 21 и 22. Когда сила от давления сжатого воздуха превышает усилие пружин 32 и 33, управляющие поршни 21 и 22 смещаются в крайнее нижнее положение, в результате чего седло перепускного клапана 27 садится на неподвижное седло в корпусе 14, полость 19, соединяющая отверстия 25 и 26, изолируется от вспомогательной полости 20 третьей секции 12 интегрального тормозного крана 13, а толкатель 44 и атмосферный клапан 28 опускаются вниз. Таким образом, рычаг 43 при повороте не передает усилие на толкатель 44, и интегральный тормозной кран 13 не влияет на работу стояночной тормозной системы тягача.
Если запас сжатого воздуха в ресиверах 3 и 4 рабочей тормозной системы является достаточным, то при торможении усилие от педали 7 через рычаг 41, толкатель 42 и упругую резиновую втулку 46 передается на верхний следящий поршень 48 основного двухсекционного тормозного крана 6. Подвижное седло клапана 50, перемещаясь вместе с поршнем 48, закрывает выпускное окно клапана 50 и перекрывает сообщение через выход 65 тормозных камер 9 с атмосферой, а затем отрывает клапан 50 от неподвижного седла. Сжатый воздух от ресивера 4 через вход 61, открытый клапан 50 и выход 65 поступает в задние тормозные камеры 9, осуществляя торможение тягача в обычном режиме.
Давление в верхней секции 51 основного двухсекционного тормозного крана 6 возрастает до тех пор, пока сила нажатия на резиновую втулку 46 не уравновесится усилием, действующим на верхний следящий поршень 48. Тогда клапан 50 садится на неподвижное седло, и сжатый воздух прекращает поступать в тормозные камеры 9.
При увеличении давления в полости 69 верхней секции 51 воздух через внутреннее отверстие 68 поступает в полость 70 над большим поршнем 54, который совместно с нижним следящим поршнем 55 перемещается вниз и открывает клапан 57. Сжатый воздух через входное отверстие 60, открытый клапан 57 и далее через выходное отверстие 64 поступает в передние тормозные камеры 8. Давлением сжатого воздуха, находящегося в пространстве под поршнями 54 и 55, уравновешивается сила, действующая на поршень 54 сверху. В нижней секции 58 основного двухсекционного тормозного крана бив передних тормозных камерах 8 устанавливается давление, соответствующее усилию нажатия на резиновую втулку 46.
При снятии усилия с рычага 41 поршень 48 перемещается вверх, клапан 50 прижимается к неподвижному седлу, а выходное отверстие 65 через выпускное окно клапана и полый шток 53 сообщается с атмосферой. Уменьшение давления в верхней секции 51 вызывает перемещение поршня 54 вверх, в результате чего клапан 57 также садится на седло в корпусе 38, и выходное отверстие 64 сообщается с атмосферой, в результате чего тягач растормаживается.
При работе тормозной системы возможны случаи повреждения переднего и/или заднего рабочего контура, например, при возникновении утечки по линия связи, а также при полном отказе компрессора 1. В случае падения давления в верхней секции 51 основного двухсекционного тормозного крана 6 в результате повреждения заднего контура усилие от рычага 41 через упорный болт 47 передается на полый шток 53, жестко связанный с нижним следящим поршнем 55, и открывает клапан 57. Таким образом, нижняя секция 58 будет управляться механически. При этом сохранится ее следящее действие, так как сила, действующая сверху на поршень 55, будет уравновешиваться усилием на поршне, возникающим в результате повышения давления в нижней секции 58.
При падении давления в нижней секции 58 в результате повреждения переднего контура поршень 54 садится на нижний упор в корпусе 38 крана 6, и верхняя секция 51 работает обычным образом.
Управляющие поршни 21 и 22 третьей секции 12 интегрированного тормозного крана 13 работают независимо друг от друга. При падении давления воздуха в ресивере 4 заднего контура рабочей тормозной системы (например, в результате утечки) давление падает также на входном отверстии 24 и в полости 18 над верхним управляющим поршнем 22, который смещается вверх под действием пружины 32. Однако перепускной клапан 27 по-прежнему закрыт, так как нижний управляющий поршень 21 остается в нижнем положении.
При падении давления в ресивере 3 переднего контура рабочей тормозной системы давление падает также на входе 23 и в полости 17 над нижним управляющим поршнем 21. Однако сила от давления сжатого воздуха в полости 18 над верхним управляющим поршнем 22 превышает суммарное усилие пружин 31 и 32, управляющие поршни 21 и 22 остаются в нижнем положении, и перепускной клапан 27 по-прежнему закрыт.
Если давление сжатого воздуха в ресиверах 3 и 4 одновременно упало ниже допустимого предела, управляющие поршни 21 и 22 под действием пружин 32 и 33, соответственно, возвращаются в крайнее верхнее положение, при этом седло перепускного клапана 27 отрывается от неподвижного седла в корпусе 14. Атмосферный клапан 28 перемещается вверх, однако его резиновое седло 29 остается прижатым к подвижному седлу в нижнем управляющем поршне 21 пружиной 31. Вместе с атмосферным клапаном 28 поднимается вверх также толкатель 44 до упора в ролик рычага 43. Теперь, когда возникает необходимость в торможении, при нажатии на педаль 7 усилие от рычага 41 через серьгу 45 передается на рычаг 43, который поворачивается и роликом перемещает толкатель 44 вниз. Нижний управляющий поршень 21 остается в крайнем верхнем положении под действием пружины 33, поэтому атмосферный клапан 28 при воздействии на него толкателя 44 перемещается вниз, преодолевая усилие пружины 31, и резиновое седло 29 отрывается от подвижного седла в нижнем управляющем поршне 21. Сжатый воздух из пружинных энергоаккумуляторов 10 через входное отверстие 26, открытый перепускной клапан 27, далее через проточки 71 в атмосферном клапане 28 выходит в атмосферу. Осуществляется затормаживание тягача пружинными энергоаккумуляторами 10, при этом водителю не требуется задействовать вручную стояночный кран 11.
В итоге снабжение тормозной системы тягача интегрированным тормозным краном 13, имеющим третью секцию 12, создает возможность использовать линию запасной стояночной тормозной системы при отказе обоих контуров рабочей тормозной системы транспортного средства с использованием только тормозной педали. Это позволяет сократить время реакции водителя и уменьшить тормозной путь.
Таким образом, изобретение позволяет осуществлять торможение колесного транспортного средства при отказе контуров рабочей тормозной системы за счет объединения ее органов управления со стояночной тормозной системой.