СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR CONTROLLING OPERATION OF HYDRAULIC BRAKE SYSTEM OF VEHICLE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области транспортных средств с тормозными системами, содержащими пневматические усилители тормозов, и может быть использовано при проектировании новых конструкций или модернизации уже существующих с целью повышения безопасности их движения.
Известен способ управления работой гидравлической тормозной системы транспортного средства, заключающийся в том, что водитель через ножную педаль передает усилие на поршень главного тормозного цилиндра, который давит на рабочую жидкость, и это давление передается на рабочий или рабочие цилиндры, который или которые воздействуют на тормозную или тормозные колодки, причем усилие водителя дополнительно увеличивают путем воздействия на поршень главного тормозного цилиндра вакуумным усилителем (см. книгу «Многоцелевые гусеничные и колесные машины: Конструкция», Г.И. Гладов, А.В. Вихров, В.В. Кувшинов, В.В. Павлов; Под ред. Г.И. Гладова. - М.: Транспорт, 2001, стр. 219, рис. 6.37).
Известен также способ управления работой гидравлической тормозной системы транспортного средства, заключающийся в том, что водитель через ножную педаль передает усилие на поршень главного тормозного цилиндра, который давит на рабочую жидкость, и это давление передается на рабочий или рабочие цилиндры, который или которые воздействуют на тормозную или тормозные колодки, причем усилие водителя дополнительно увеличивают путем воздействия на поршень главного тормозного цилиндра вакуумным усилителем, содержащим мембрану и вакуумную камеру, которая соединена патрубком со штатным источником вакуума, например, с впускным трубопроводом двигателя автомобиля (см. книгу «Основы конструкции автомобиля», А.П. Болштянский, Ю.А. Зензин, В.Е. Щерба. - М.: Легион-Автодата, 2005, стр. 283, рис. 63.4 - прототип).
Недостатком известных способов и устройств для их осуществления является полная неработоспособность вакуумного усилителя тормозов при неработающем двигателе. В связи с этим, например, при буксировке автомобиля на гибком тросе с заглохшим по какой-либо причине двигателем, эффективность торможения при маневрировании является очень низкой, что зачастую приводит к столкновению буксирующего и буксируемого автомобиля, а также к столкновению буксируемого транспортного средства с другими транспортными средствами, находящимися в пределах возможного изменения траектории буксируемого автомобиля. Кроме того, если во время движения автомобиля у него глохнет по какой-либо причине двигатель, неэффективность торможения может привести к аварии с тяжелыми последствиями, особенно при движении под уклон на извилистом участке дороги.
Техническим результатом изобретения является повышение безопасности движения транспортного средства, оборудованного вакуумным усилителем тормозов.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе управления работой гидравлической тормозной системы транспортного средства, по которому водитель через ножную педаль передает усилие на поршень главного тормозного цилиндра, который давит на рабочую жидкость, и это давление передается на рабочий или рабочие цилиндры, воздействующие на тормозную или тормозные колодки, причем усилие водителя дополнительно увеличивают путем воздействия на поршень главного тормозного цилиндра вакуумным усилителем, содержащим мембрану и вакуумную камеру, которая соединена патрубком со штатным источником вакуума, например, с впускным трубопроводом двигателя автомобиля, согласно изобретению при неработающем двигателе автомобиля его вакуумную камеру отсоединяют от впускного трубопровода двигателя внутреннего сгорания и соединяют с вакуумным насосом, электрический привод которого подключают к бортовой электрической сети автомобиля или к дополнительному источнику электропитания.
Отсоединение от впускного трубопровода двигателя внутреннего сгорания и присоединение вакуумной камеры усилителя к вакуумному насосу, и подключение последнего к бортовой электрической сети или к дополнительному источнику электропитания может быть произведено вручную либо с помощью золотника и электрического выключателя.
Технический результат достигается также тем, что в устройстве для осуществления способа, содержащем закрепленный в подкапотном пространстве транспортного средства главный тормозной цилиндр с поршнем, кинематически соединенным с ножной педалью, и соединенный трубопроводом или трубопроводами с рабочим тормозным цилиндром или цилиндрами, причем поршень главного тормозного цилиндра кинематически соединен с вакуумным усилителем, вакуумная камера которого соединена вакуумным патрубком с впускным трубопроводом двигателя внутреннего сгорания, согласно изобретению в подкапотном пространстве установлен источник вакуума в виде вакуумного насоса, имеющего вход с возможностью гидравлического подключения к вакуумной камере вакуумного усилителя, и электрический привод, соединенный через выключатель с бортовой электрической сетью автомобиля или с дополнительным источником электропитания.
Для отсоединения от впускного трубопровода двигателя внутреннего сгорания и присоединения вакуумной камеры усилителя к вакуумному насосу, а также для подключения последнего к бортовой электрической сети или к дополнительному источнику электропитания, в подкапотном пространстве устройства может быть установлен золотник с ручным управлением, подключенный двумя входами к вакуумной камере вакуумного усилителя и имеющий два выхода, первый из которых подключен к впускному трубопроводу двигателя внутреннего сгорания, а второй - к входу вакуумного насоса, причем стержень золотника имеет рукоятку и содержит два контакта, замыкающие цепь питания электрического привода вакуумного насоса при подключении его входа через золотник к вакуумной камере вакуумного усилителя.
Стержень золотника может быть соединен с эластичной мембраной, установленной между двумя камерами, одна из которых соединена с атмосферой, а другая - с впускным трубопроводом двигателя внутреннего сгорания.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематично изображена гидравлическая тормозная система с вакуумным усилителем и вакуумным насосом, который подключается к вакуумной камере вакуумного усилителя вручную путем переноса вакуумного патрубка от впускного трубопровода двигателя внутреннего сгорания (в дальнейшем - ДВС) к вакуумному насосу.
На фиг. 2 изображена эта же система, в которой переключение вакуумного патрубка от впускного трубопровода ДВС к вакуумному насосу осуществляется за счет двухпозиционного золотника.
На фиг. 3 показана система, в которой включение в работу вакуумного насоса автоматизировано по сигналу величины разрежения во впускном трубопроводе.
Устройство для осуществления способа управления работой гидравлической тормозной системы транспортного средства содержит (фиг. 1) закрепленный в подкапотном пространстве 1 транспортного средства главный тормозной цилиндр 2 с поршнем 3, кинематически соединенным с ножной педалью 4, и соединенный трубопроводом или трубопроводами 5 с рабочим тормозным цилиндром или цилиндрами 6, причем поршень 3 главного тормозного цилиндра 2 кинематически соединен через шток 7 с вакуумным усилителем 8, вакуумная камера 9 которого соединена вакуумным патрубком 10 с впускным трубопроводом 11 двигателя внутреннего сгорания. В подкапотном пространстве 1 также установлен источник вакуума в виде вакуумного насоса 12, имеющего вход 13 с возможностью гидравлического подключения к вакуумной камере 9 вакуумного усилителя 8, и электрический привод 14, соединенный через выключатель 15 с бортовой электрической сетью автомобиля (обозначена как +Б и -Б) или с дополнительным источником электропитания (условно не показан). Кинематическое соединение поршня 3 с ножной педалью 4 осуществляется с помощью штока 7, корпуса 16 вакуумного клапана, золотника 17 и толкателя 18. Гибкая мембрана 19 делит вакуумный усилитель 8 на две полости - вакуумную 9 и атмосферную 20 и закреплена по внешнему контуру на корпусе вакуумного усилителя 8, а по внутреннему контуру - на корпусе 16 вакуумного клапана 21. Сам вакуумный клапан 21 поджат пружиной 22 к золотнику 17 и имеет отверстие 23, диаметр которого больше диаметра стержня толкателя 18. Корпус 16 имеет отверстия 24 и 25, которые соединяют полость 20 с полостью 9 через выточку 26 золотника 17. Педаль 4 шарнирно установлена на кузове 27 транспортного средства и имеет пружину растяжения 28. Пружина сжатия 29 служит для возврата корпуса 16 в исходное состояние, когда педаль 4 не нажата. Тормозные цилиндры 6 установлены в тормозном суппорте 30, и в них размещены поршни 31, имеющие уплотнения 32 и воздействующие через тормозные колодки 33 на тормозной диск 34, закрепленный на колесе (условно не показано). Воздух во впускной патрубок попадает через фильтр 35. Вакуумный патрубок 10 установлен на впускном трубопроводе 11 с помощью быстросъемного хомута 36. Тормозная жидкость содержится в резервном бачке 37. Пружина сжатия 38 служит для возврата поршня 3 в исходное положение после отпускания педали 28.
С целью удобства включения в работу вакуумного усилителя 8 (фиг. 2) в подкапотном пространстве 1 может быть установлен золотник 38 с ручным управлением, подключенный двумя входами 39 и 40 к вакуумной камере 9 вакуумного усилителя 8 и имеющий два выхода 41 и 42, первый из которых 41 подключен через вакуумный патрубок 10 к впускному трубопроводу 11 ДВС, а второй 42 - к входу 13 вакуумного насоса 12. Стержень 43 золотника 38 имеет рукоятку 44, и золотник 38 содержит два контакта 45 и 46, которые замыкают цепь питания электрического привода 14 вакуумного насоса 8 при подключении его входа через золотник 38 и патрубок 47 к вакуумной камере 9 вакуумного усилителя 8. Замыкание контактов 45 и 46 осуществляется телом стержня 43.
С целью автоматизации процесса включения в работу вакуумного усилителя 6 (фиг. 3) стержень 43 золотника 38 соединен с подпружиненной пружиной 48 эластичной мембраной 49, которая установлена между двумя камерами 50 и 51, одна из которых 50 соединена с атмосферой через сапун 52, а другая - 51 - с впускным трубопроводом 10 ДВС через канал 53.
Гидравлическая тормозная система работает следующим образом (фиг. 1).
При ненажатой педали 4 тормоза и работающем ДВС происходит понижение давления в трубопроводе 11 и, соответственно, в полости 9, т.к. во впускном коллекторе ДВС давление ниже атмосферного. Поскольку полость 9 в этом положении соединена с полостью 20 через выточку 26 в золотнике 17 и через отверстия 24 и 25, то в обеих полостях (9 и 20) устанавливается одинаковое давление и на корпусе клапана 16 перепада давления нет, в связи с чем корпус клапана 16 находится в крайнем правом (по чертежу) положении и не давит на шток 7 главного тормозного цилиндра 2, торможение отсутствует.
Нажатие на педаль тормоза 4 приводит к перемещению (влево по чертежу) толкателя 18, который перемещает своим шаровым наконечником золотник 17. Вместе с золотником 17 под действием пружины 22 движется вакуумный клапан 21. Его движение продолжается до тех пор, пока он не упрется в выступ корпуса клапана 16 и не перекроет отверстие 25. При этом происходит разобщение полостей 9 и 20, а при дальнейшем движении толкателя 18 золотник 17 уходит от клапана 21. При этом атмосферный воздух поступает в полость 20 между витков пружины 22 и далее через открывшееся отверстие 23 в клапане 21 и отверстие 24. В этом случае на корпусе клапана 16 возникает перепад давления (между давлением во впускном коллекторе и атмосферным давлением), под действием которого корпус клапана 17, преодолевая усилие пружины 29, двигается влево и давит на шток 7 поршня 3 главного тормозного цилиндра 2, в результате чего начинается процесс торможения. Поршень 3 при движении влево сначала отсекает бачок 37 и далее давит на жидкость, находящуюся в цилиндре 2. Давление жидкости передается по трубопроводу 5 к цилиндрам 6, жидкость давит на поршни 31, которые через колодки 33 передают усилие торможения на диск 34. После снятия усилия с педали 4 под действием пружины 38 поршень 3 смещается вправо и вместе с ним под действием пружины 29 смещается вправо вслед за педалью 4 корпус клапана 16, система приходит в начальное положение. Таким образом, на поршень 3 действует сумма сил - от педали 4 и от перепада давления на корпусе клапана 16, что физически облегчает действие водителя.
В том случае, когда по какой-либо причине двигатель неработоспособен и имеется необходимость движения транспортного средства (пуск ДВС «с ходу» в автомобиле с механической коробкой передач, буксировка к месту стоянки или ремонта и т.д.), водитель ослабляет хомут 36, отсоединяет патрубок 10 от впускного трубопровода 11 и надевает его на штуцер входа 13 вакуумного насоса 12, закрепляет хомут 36, после чего замыкает контакты выключателя 15. При этом насос 12 начинает работать и создает в патрубке 10 разрежение, соответствующее разрежению, которое создается в трубопроводе 11, к которому патрубок 10 подсоединен при работающем ДВС. После этого транспортное средство может перемещаться, водитель не будет испытывать затруднений с торможением, и движение транспортного средства будет безопасным.
Конструкция, изображенная на фиг., 2 работает аналогично - подключение полости 9 к вакуумному насосу 12 производится вручную путем перемещения рукоятки 44 со стержнем 43 золотника 38. На чертеже показан момент работы тормозной системы, при котором ДВС работает в штатном режиме. В этом случае разрежение, возникшее в трубопроводе 11, передается по патрубку 10 через выточку стержня 43 золотника 38, вход 39 и патрубок 47 в камеру 9. При неработающем ДВС водитель за рукоятку 44 перемещает стержень 43 в крайнее левое положение. При этом стержень 43 разъединяет патрубок 10 и вход 39 золотника 38, отсекая патрубок 10 от камеры 9, и подсоединяет камеру 9 через патрубок 47, вход 40 и выход 42 золотника 38 с входом 13 насоса 12. Кроме того, стержень 43 своим телом замыкает контакты 45 и 46, подключая электродвигатель 14 насоса 12 к источнику электропитания.
В конструкции, изображенной на фиг. 3, процесс включения в работу насоса 12 и отключение его от камеры 9 происходит автоматически. На фиг. 3 показан момент, при котором ДВС работает в штатном режиме. При этом на мембране 49 создается разность давлений, т.к. в полости 51 имеется разрежение, передаваемое из впускного трубопровода 11 через патрубок 10 и канал 53, а в полости 51 - атмосферное давление, т.к. она постоянно соединена с атмосферой через сапун 52. Под действием этой разности давлений мембрана 49 сжимает пружину 48, перемещая стержень 43 в крайнее правое положение до упора, в связи с чем разрежение из трубопровода 11 передается в камеру 9 через канал 10, выход 41 золотника 38, выточку стержня 43, вход 36 этого золотника и далее - через канал 47.
В том случае, если ДВС транспортного средства не работает, разрежение в трубопроводе 11 отсутствует, давление в нем равно атмосферному и разности давлений на мембране 49 нет. При этом пружина 48 перемещает мембрану влево и стержень 43 занимает крайнее левое положение, включая с помощью контактов 45 и 46 электродвигатель 14 насоса 12 и соединяя полость 9 с входом в этот насос так же, как описано выше.
Напряжение +Б (контакт -Б замкнут на массу транспортного средства) подается в электрическую схему пуска электродвигателя 14 при включении зажигания, если в качестве источника электропитания используется штатный стартовый аккумулятор транспортного средства. Однако с целью повышения надежности работы тормозной системы при неработающем ДВС может использоваться и дополнительный источник питания. Это может понадобиться в том случае, когда водитель в попытках запустить ДВС полностью израсходовал электрическую емкость штатного стартового аккумулятора.
Таким образом, независимо от того, находится ли ДВС транспортного средства, оборудованного вакуумным усилителем тормозов, в работоспособном состоянии или нет, предложенное техническое решение позволяет сохранить высокую эффективность его торможения, что особенно важно при внезапном отказе ДВС во время движения по дороге.
Это обстоятельство позволяет считать, что техническая задача повышения безопасности движения транспортного средства, оборудованного вакуумным усилителем тормозов, полностью выполнена.