ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ КОММЕРЧЕСКОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
PNEUMATIC BRAKE SYSTEM FOR COMMERCIAL VEHICLE

Область техники
Настоящее изобретение относится, в целом, к пневматической тормозной системе для коммерческого транспортного средства.
Уровень техники
Как правило, пневматические, т.е. основанные на воздухе, тормозные системы являются более надежными и легкими в обслуживании, чем их гидравлические аналоги. Вследствие этого они нашли широкое применение на коммерческих транспортных средствах, таких как тяжелые грузовики и автобусы.
В соответствии с требованиями законодательства воздушные тормозные системы обычно делятся на множество независимых воздушных контуров, и каждый воздушный контур запитывается от собственного воздушного резервуара, в котором воздух находится под давлением.
Соответственно воздух, необходимый для правильной работы тормозов, воздействующих на передние/задние колеса, подается на них от подключенного к ним резервуара. Известные рабочие тормоза для коммерческих транспортных средств бывают дисковыми или барабанными.
В соответствующем контексте, на ручной или стояночный тормоз коммерческого транспортного средства и на рабочие тормоза полуприцепа воздух традиционно подается от одного воздушного резервуара, расположенного рядом с задними мостами транспортного средства и в разговорной речи именуемого "стояночный резервуар". Конструктивно стояночный тормоз содержит тормозной цилиндр, в котором находится пружина. Тормоз включается путем выпуска воздуха из тормозного цилиндра так, чтобы пружина активировала шток толкателя, тем самым обездвиживая колесо. Выключение стояночного тормоза приводит к поступлению воздуха из стояночного резервуара в тормозной цилиндр и возврату пружины в ее первоначальное сжатое положение так, чтобы колесо вновь могло свободно вращаться. Система такого типа схематически показана на фиг. 1.
В целях безопасности некоторые коммерческие транспортные средства оснащаются стопорным клапаном, также известным как блокирующий клапан, и его целью является предотвращение автоматического выключения стояночного тормоза во время пополнения воздуха в пневматической тормозной системе.
Хотя стояночные резервуары используются относительно редко и существенно меньше стандартных воздушных резервуаров для передних/задних колес, расходы, связанные с изготовлением и установкой стояночного резервуара, сравнимы с соответствующими расходами на стандартный резервуар.
В соответствующем контексте одной общей характеристикой процесса конструирования транспортного средства является то, что усовершенствование, типично обусловленное внедрением нового технического признака (признаков), должно осуществляться с минимальными модификациями имеющейся конструкции. Усовершенствование системы подачи воздуха коммерческого транспортного средства, реализуемое как упрощение конструкции, описано в ЕР 1859972 А1.
С учетом описанных выше предпосылок одной целью настоящего изобретения является создание упрощенной пневматической тормозной системы без крупных изменений оригинальной конструкции системы. Другой целью настоящего изобретения является предотвращения деградации характеристик конструктивно упрощенной пневматической тормозной системы.
Краткое описание изобретения
Вышеуказанные цели достигаются с помощью пневматической тормозной системы, способа и коммерческого транспортного средства по независимым пунктам формулы изобретения.
Соответственно, первый аспект изобретения относится к пневматической тормозной системе для коммерческого транспортного средства, содержащей по меньшей мере один пневматический пружинный тормоз, выполненный с возможностью установки на по меньшей мере одном колесе транспортного средства и выполненный с возможностью обездвиживать коммерческое транспортное средство, когда включается функция стояночного тормоза пневматической тормозной системы, предохранительный клапан, узел стояночного тормоза, сеть трубок, по меньшей мере первый и второй воздушный резервуар, каждый из которых выполнен с возможностью хранить сжатый воздух для подачи воздуха через соответствующий первый воздушный выпуск в пневматическую тормозную систему, первую подсеть трубок, содержащую трубки, выполненные с возможностью постоянного содержания сжатого воздуха, и вторую подсеть трубок, содержащую по меньшей мере одну трубку, выполненную с возможностью содержать не сжатый воздух, когда включена функция стояночного тормоза, клапан управления для узла стояночного тормоза, при этом клапан управления выполнен с возможностью сообщения по текучей среде с первым и вторым резервуаром через предохранительный клапан с помощью трубок первой подсети, с узлом стояночного тормоза с помощью трубок второй подсети и по меньшей мере с одним пневматическим пружинным тормозом с помощью трубок второй подсети, в которой первая подсеть содержит трубки, создающие сообщение по текучей среде между первым и вторым резервуарами и узлом стояночного тормоза, при этом направлением потока в этих трубках может управлять по меньшей мере один соединенный с ними клапан.
Положительные эффекты и преимущества предлагаемого изобретения описаны ниже со ссылками на первый аспект изобретения.
Техническое решение по первому аспект изобретения дает возможность избавиться от стояночного резервуара. Это достигается без существенных изменений конструкции соответствующих компонентов. Достигаемый полезный эффект заключается в сокращении производственных издержек на изготовление транспортного средства благодаря отказу от специализированного стояночного резервуара. Кроме того, отказ от стояночного резервуара освобождает ценное пространство в транспортном средстве.
По существу, отказ от стояночного резервуара без внесения других изменений в конструкцию системы влечет существенное падение давления в системе. Это, по меньшей мере отчасти, вызвано тем, что путь воздуха между воздушным резервуаром и стояночным тормозом значительно удлиняется. Одним следствием этого нежелательного падения давления является увеличение задержки достижения требуемой силы тормоза. В том же контексте, потенциальная неправильная интерпретация имеющейся ситуации стопорным клапаном, связанным со стояночным тормозом, может иметь не менее серьезные последствия. В экстремальных случаях такая неправильная интерпретация может привести к несвоевременному включению стояночного тормоза или к такому же несвоевременному предотвращению его включения.
Предлагаемое техническое решение позволяет отказаться от специальной трубки между клапаном управления для узла стояночного тормоза и от самого узла стояночного тормоза (имеющегося в прототипе, показанном на фиг. 1). Вместо этого аналогичная труа для подачи воздуха на узел стояночного тормоза проложена между любым из первого и второго резервуаров и узлом стояночного тормоза. Как известно в отрасли и показано на фиг. 3-5, первый и второй воздушные резервуары, а также узел стояночного тормоза расположены у переднего конца коммерческого транспортного средства. Клапан управления для узла стояночного тормоза, с другой стороны, типично целенаправленно устанавливают рядом со стояночным резервуаром. Вследствие этого благодаря предложенному техническому решению путь передаваемого воздуха существенно сокращается. Соответственно, падение давления в трубках можно тем самым удерживать на приемлемом уровне. Кроме того, такие умеренные падения давления не оказывают вредного влияния на работу клапана управления.
Второй аспект настоящего изобретения относится к способу управления потоком воздуха на пневматический пружинный тормоз пневматической тормозной системы в связи с функцией отключения стояночного тормоза, при этом пружинный тормоз выполнен с возможностью обездвиживать коммерческое транспортное средство, когда включена функция стояночного тормоза пневматической тормозной системы, и этот способ содержит этапы, на которых:
- выключают функцию стояночного тормоза;
- в ответ на выключение функции стояночного тормоза выпускают воздух из первого или второго воздушного резервуара, каждый из которых выполнен с возможностью хранения сжатого воздуха;
- ограничивают направление потока сжатого воздуха; и
- подают по меньшей мере часть выпущенного воздуха на пневматический пружинный тормоз пневматической тормозной системы.
Третий аспект изобретения относится к коммерческому транспортному средству, содержащему заявленную пневматическую тормозную систему.
Различные варианты описаны в зависимых пунктах формулы и в нижеследующем подробном описании.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схема прототипа пневматической тормозной системы.
Фиг. 2 - схематический вид сверху коммерческого транспортного средства.
Фиг. 3 - схема первого варианта пневматической тормозной системы по настоящему изобретению.
Фиг. 4 - схема второго варианта пневматической тормозной системы по настоящему изобретению.
Фиг. 5 - схема третьего варианта пневматической тормозной системы по настоящему изобретению.
Фиг. 6 - диаграмма последовательности этапов способа по варианту настоящего изобретения.
Другие признаки и преимущества вариантов настоящего изобретения будут очевидны из нижеследующего подробного описания со ссылками на чертежи.
Подробное описание изобретения
Далее следует более полное описание настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи, на которых показаны предпочтительные варианты. Однако настоящее изобретение можно реализовать в разных формах, и оно не ограничивается описанными вариантами. Эти варианты приведены для глубины и полноты описания и полностью определяют объем изобретения для специалистов. На чертежах одинаковые элементы обозначены одними и теми же позициями.
На фиг. 1 приведена схема основных компонентов известной пневматической, т.е., воздушной тормозной системы 100. Показанная система 100 предназначена для обеспечения функциональности стояночного тормоза в коммерческом транспортном средстве (показанном на фиг. 2). Сеть 40 трубок состоит из трубок 40а, постоянно находящихся под давлением, и трубок 40b не находящихся под давлением, когда функция стояночного тормоза включена. На чертеже непрерывные линии представляют первую подсеть 40а, содержащую трубки, постоянно находящиеся под давлением, а вторая подсеть 40b, содержащая трубки, не находящиеся под давлением, когда функция стояночного тормоза включена, представлена штриховыми линиями.
Коммерческое транспортное средство 1, стояночная тормозная система 100 которого представлена на фиг. 1, имеет три моста на каждом из которых установлена пара колес 10А-10С. Пневматический пружинный тормоз 27 установлен на каждом из колес транспортного средства. Пружинный тормоз 27 обездвиживает коммерческое транспортное средство, когда включена функция стояночного тормоза пневматической тормозной системы 100. Система 100 далее содержит специализированные резервуары 4, 5 со сжатым воздухом. Давление в соответствующем резервуаре может составлять от 7,0 до 12,5 бар. Также показан предохранительный клапан 56. Воздух, сжаты компрессором (не показан) и очищенный от воды и масла осушителем (не показан), направляется в резервуары 4, 5 предохранительным клапаном 56. Предохранительный клапан 56 является многоконтурным клапаном, предназначенным для того, чтобы утечка воздуха где-либо в системе 100 не влияла на всю тормозную систему 100. Типично многоконтурный предохранительный клапан 56 и осушитель интегрированы в единый узел. Конструкция предохранительного клапана такого типа специалистам известна и, поэтому, его более подробное описание опускается. Далее, на чертеже показан узел 30 стояночного тормоза, управляющий исполнением функции стояночного тормоза на колесах 10А-10С. Также показан стояночный резервуар 7, расположенный рядом с клапаном 19 управления узлом стояночного тормоза. Его объем нормально составляет 10-20 л. Клапан 19 управления узлом стояночного тормоза коммерческого транспортного средства 1 и принцип его работы известны специалистам и поэтому его подробное описание опускается. Также показана трубка 35 между клапаном 19 управления узлом стояночного тормоза и самим узлом 30 стояночного тормоза.
Коммерческое транспортное средство в этом варианте выполнено с возможностью буксировать полуприцеп. Поэтому также показан клапан 57 управления для соединения с полуприцепом. Сам узел 60 соединения с полуприцепом показан двумя спиральными элементами. Клапан 57 управления для узла соединения с полуприцепом коммерческого транспортного средства 1 и принцип его работы известны специалистам и, поэтому, их подробное описание опускается. Также показан узел 12 рабочего тормоза, управляющий выполнением функции рабочего тормоза на колесах 10А-10С.
Те компоненты из вышеперечисленных, которые имеют отношение к настоящему изобретению, более подробно описываются ниже со ссылками на фиг. 3-5. Остальные компоненты системы, уже описанные в связи с фиг. 1, будут описываться по мере необходимости.
На фиг. 2 представлен схематический вид коммерческого транспортного средства. Показанное коммерческое транспортное средство 1 является грузовым автомобилем или тягачом для полуприцепов, имеющим шасси 9 и переднюю пару колес 10А и заднюю пару колес 10В. Показанное транспортное средство является лишь примером, поскольку коммерческим транспортным средством по настоящему изобретению моет быть автобус или подобное транспортное средство. Кабина 7 водителя расположена в передней части транспортного средства 1. Под кабиной водителя 7 типично расположен двигатель 41 внутреннего сгорания. Как описано выше, коммерческие транспортные средства типично оснащаются пневматическими, т.е., воздушными тормозными системами, содержащими по меньшей мере два резервуара 4, 5 со сжатым воздухом. Эти резервуары монтируются на шасси 9. Подачей сжатого воздуха из резервуаров 4, 5 на другие компоненты пневматической тормозной системы нормально управляет управляющее устройство 119, схематически показанное на фиг. 2.
На фиг. 3 схематически показан первый вариант пневматической тормозной системы 110 по настоящему изобретению. Показанная система 110 предназначена для реализации функциональности стояночного тормоза в коммерческом транспортном средстве. Основное конструктивное отличие относительно фиг. 1 (на которой представлен прототип) заключается в том, что в предлагаемой системе отсутствует специализированный стояночный резервуар. Коммерческое транспортное средство, показанное на фиг. 3, имеет три моста, на каждом из которых установлена пара колес 10А-10С, и на каждом колесе имеется пружинный тормоз 27. Первый 4 и второй 5 воздушные резервуары, каждый из которых находится под давлением, подают через соответствующие первый воздушный выпуск 4, 5а, воздух в пневматическую тормозную систему 110. Первый 4 и второй 5 резервуары могут быть расположены параллельно или последовательно. Свежесжатый воздух, направляемый в резервуары 4, 5, проходит через предохранительный клапан 56.
Как и на фиг. 1, непрерывные линии представляют первую подсеть 40а, содержащую трубки, постоянно находящиеся под давлением, а вторая подсеть 40b, содержащая трубки, не находящиеся под давлением, когда выполняется функция стояночного тормоза, представлена штриховыми линиями. Также показан узел 30 стояночного тормоза. На фиг. 3 также показан клапан 19 управления для узла парковочного тормоза. Как показано на чертеже, клапан 19 управления сообщается по текучей среде с первым 4 и вторым 5 резервуарами через предохранительный клапан 56 по трубкам первой подсети 40а. Он также сообщается по текучей среде с узлом 30 стояночного тормоза по трубкам второй подсети 40b. Наконец, клапан 19 управления сообщается по текуче4й среде с пружинными тормозами 27 по трубкам второй подсети 40b.
На чертеже также показано, что сообщение по текучей среде также устанавливается между первым 4 и вторым 5 резервуарами и узлом 30 стояночного тормоза. Более конкретно трубка 44а, 45а соединяет соответствующий резервуар 4, 5 с предохранительным клапаном 56. Первая трубка 51 проходит между предохранительным клапаном 56 и узлом 30 стояночного тормоза.
Направлением потока воздуха в этих трубках может управлять по меньшей мере один связанны с ними клапан 50, например, обратный клапан, ориентированный так, чтобы предотвращать поток воздуха к предохранительному клапану 56. В показанном варианте обратный клапан 50 расположен в трубке 51 проходящей между предохранительным клапаном 56 и узлом 30 стояночного тормоза. В похожем варианте (не показан) обратный клапан 50 интегрирован с предохранительным клапаном 56. Там, где это применимо, остальные компоненты показанной системы имеют такую же конструкцию и такие же функции, что и их аналоги, описанные со ссылками на фиг. 1.
Таким образом, от специализированной трубки (35, см. фиг. 1) между клапаном 19 управления узлом стояночного тормоза и узлом 30 стояночного тормоза можно отказаться. Вместо этого показана аналогичная трубка для подачи воздуха на узел 30 стояночного тормоза, проходящая между первым 4 или вторым 5 резервуаром и узлом 30 стояночного тормоза. Вследствие этого путь, проходимый воздухом, существенно сокращается. Соответственно, падение давления в трубках можно свести к приемлемому уровню. Еще одним преимуществом является снижение производственных издержек при изготовлении коммерческого транспортного средства благодаря избавлению от специализированного стояночного резервуара. Наконец, удаления стояночного резервуара позволяет освободить ценное пространство в транспортном средстве.
На фиг. 4 схематически показан второй вариант пневматической тормозной системы 110 по настоящему изобретению. Основное конструктивное отличие от варианта, показанного на фиг. 3, заключается в добавлении второй трубки 51b, проходящей между обратным клапаном 50 и клапаном 19 управления узлом стояночного тормоза. В этом контексте эта вторая трубка имеет внутренний диаметр, не превышающий 8 мм. За счет этого становится возможным выключать стояночный тормоз даже когда воздушные резервуары 4, 5 пусты. Необходимый для этого сжатый воздух в этом случае можно подавать, например, от внешнего воздушного резервуара или даже от одной из шин транспортного средства. Больший диаметр трубопровода может привести к недопустимо большому падению давления, которые также помешают работе стопорного клапана 52, являющегося частью узла 30 стояночного тормоза.
Остальные компоненты показанной системы имеют такую же конструкцию и выполняют те же функции, что и их аналоги, описанные со ссылками на фиг. 1 и 3.
На фиг. 5 схематически показан третий вариант пневматической тормозной системы 110 по настоящему изобретению. Здесь и первый 4, и второй 5 резервуары имеют второй воздушный выпуск 4b, 5b и между соответствующим вторым воздушным выпуском 4b, 5b и узлом 30 стояночного тормоза проходят трубки 53, создающие сообщение по текучей среде между первым и вторым резервуаром и узлом 30 стояночного тормоза. Эти трубки содержат две трубки 53а и 53b, отходящие от соответствующих вторых воздушных выпусков 4b, 5b. Двойной обратный клапан 50 расположен на стыке этих труб 53a, 53b. Единственная трубка 53с соединяет двойной обратный клапан 50 и узел 30 стояночного тормоза. Двойной обратный клапан 50 ориентирован так, чтобы предотвращать течение воздуха к первому 4 и второму 5 резервуару. Двойной обратный клапан 50 можно реализовать множеством способов. Например, в форме лапана с двумя клапанными мембранами с общей пружиной или в форме шарового клапана, способного перекрывать по одному каналу за один раз. Такое решение дает по существу такие же положительные эффекты, которые описаны со ссылками на фиг. 3.
Как было описано выше со ссылками на фиг. 1 показанное коммерческое транспортное средство выполнено с возможностью буксировать полуприцеп. Поэтому на фиг. 3-5 также показан клапан 57 управления для узла соединения с полуприцепом. Сам узел 60 соединения с полуприцепом очень схематично показан двумя спиральными элементами. Клапан 57 управления для узла соединения с полуприцепом сообщается по текучей среде с первым 4 и вторым 5 резервуаром через предохранительный клапан 56 по трубкам первой подсети 40а. Клапан 57 управления для узла соединения с полуприцепом также сообщается с клапаном 19 управления узлом стояночного тормоза по трубкам первой подсети 40а.
Пневматическая тормозная система далее содержит управляющий узел 119 (схематически показанный ан фиг. 2). Управляющий узел 119 может быть интегральной частью пневматической тормозной системы. Управляющий узел 119 типично содержит процессор и запоминающее устройство соединенное с процессором. Процессор может содержать один или более центральный процессор. Запоминающее устройство может быть энергонезависимым, например, в форме флэш-памяти, или запоминающим устройством с произвольной выборкой. Процессор выполнен с возможностью выполнять команды компьютерной программы Р, содержащей компьютерные команды. Компьютерная программа Р может быть записана на носителе, типично - на машиночитаемом носителе, перед загрузкой в запоминающее устройство. Альтернативно она может быть заранее загружена в запоминающее устройство. Описанные варианты способа выполняются, когда компьютерная программа Р выполняется так, что вышеуказанные команды выполняются соответственно сконфигурированным процессором.
Управляющее устройство 119 выполнено с возможностью в ответ на включение функции стояночного тормоза генерировать первый сигнал, приводящий к сбросу давления в трубках второй подсети. Управляющее устройство 119 далее выполнено с возможностью в ответ на выключение функции стояночного тормоза генерировать второй сигнал, приводящий к подъему давления по меньшей мере в части трубок второй подсети. Такой подъем давления осуществляется за счет воздуха, поступающего из резервуара с более высоким давлением воздуха.
Управляющее устройство 119 осуществляет связь с приводами клапанов по шине, например, по шине CAN, в которой используется коммуникационный протокол, основанный на сообщениях. Также можно использовать и другие коммуникационные протоколы такие как TTP (протокол синхронизированный по времени) или Flexray. Таким способом различные устройства коммерческого транспортного средства могут обмениваться вышеописанными сигналами. Сигналы могут передаваться, например, беспроводным способом.
На фиг. 6 представлена диаграмма последовательности этапов способа по варианту настоящего изобретения. На диаграмме показан способ управления воздушным потоком на пневматический пружинный тормоз пневматической тормозной системы, описанной выше со ссылками на фиг. 3-5.
Способ содержит этапы, на которых выключают 70 функцию стояночного тормоза, в ответ на выключение функции стояночного тормоза выпускают 75 воздух из первого или из второго резервуара, оба из которых выполнены с возможностью хранения сжатого воздуха, ограничивают 80 направление потока сжатого воздуха, и направляют 90 по меньшей мере часть выпущенного воздуха на пневматический пружинный тормоз пневматической тормозной системы. Более конкретно, по меньшей мере часть выпущенного воздуха подают на узел 30 стояночного тормоза либо через предохранительный клапан 56 и обратный клапан 50, как описано со ссылками на фиг. 3, либо через двойной обратный клапан 50, как описано со ссылками на фиг. 5. Этот воздух затем канализируют на пружинные тормоза 27, соединенные с индивидуальными колесами, как описано выше. В результате, пружина каждого тормоза разжимается и приводит в действие толкатель рабочего тормоза так, что каждое колесо обездвиживается. Направление потока воздуха после обратного клапана 50 или, соответственно, двойного обратного клапана 50, необходимо ограничить так, чтобы воздух тек к пружинному тормозу 27. Этот способ дает преимущества, описанные со ссылками на фиг. 3-5.
Настоящее изобретение также относится к компьютерной программе Р, которая содержит код компьютерной программы, заставляющий вышеописанному управляющему устройству или компьютеру, соединенному с управляющим устройством, выполнять описанный выше способ. Кроме того, предлагается компьютерный программный продукт, содержащий код компьютерной программы, хранящийся на машиночитаемом носителе для выполнения способа, описанного выше, когда код компьютерной программы выполняется управляющим устройством 19 или компьютером, соединенным с управляющим устройством.
На чертежах и в описании были раскрыты типичные предпочтительные варианты изобретения и, хотя были применены конкретные термины, они были применены только в их родовом и описательном смысле и не для целей ограничения объема изобретения, который определяется приложенной формулой.