PL216956B1 - Układ elektryczno-pneumatyczny do sterowania pneumatyczno-hydraulicznym zespołem wykonawczym i pracą hydraulicznych hamulców, zwłaszcza lekkich i średnich naczep i przyczep samochodowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ elektryczno-pneumatyczny do sterowania pneumatyczno-hydraulicznym zespołem wykonawczym i pracą hydraulicznych hamulców, zwłaszcza lekkich i średnich naczep i przyczep samochodowych.

Znane na rynku motoryzacyjnym układy hamulcowe dla dużych naczep i przyczep samochodowych są oparte głównie na podzespołach pneumatycznych, które sterują pracą hamulców mechanicznych bębnowych lub też ich powietrzny układ hamulcowy uruchamia cylindry pneumatyczno-membranowe dwustronnego działania, które sterują pracą hydraulicznych hamulców.

W skład powietrznych układów hamulcowych wchodzą m.in. modulatory EBS, które stosownie do zmian ciśnienia powietrza w układzie hamulcowym samochodu sterują pracą nowoczesnych powietrznych lub powietrzno-hydraulicznych hamulców w naczepach lub przyczepach. Zazwyczaj modulatory EBS są połączone dwoma liniami sygnałów kontrolnych tj. powietrzną oraz elektryczną. Linia powietrzna steruje powietrznymi hamulcami, przy czym układ elektroniczny modulatora EBS dodatkowo uwzględnia aktualną masę naczepy/przyczepy (sygnał z układu zawieszenia) oraz dane z czujników układu ABS. Na podstawie analizy sygnałów przesyłanych tymi czujnikami, które zamontowane są w tarczach mechanizmów hamulcowych poszczególnych kół holowanego pojazdu, modulator EBS steruje odpowiednio pracą hamulców z jego prawej lub lewej strony. Sygnały z elektrycznej linii kontrolnej służą wyłącznie do kontroli prawidłowości połączeń pomiędzy samochodem a holowanym pojazdem. W przypadku zaniku sygnału elektrycznego w elektrycznej linii, np. na skutek rozerwania zespołu pojazdów, elektroniczny układ modulatora EBS uruchamia awaryjny układ hamulcowy naczepy lub przyczepy.

W znanych na rynku rozwiązaniach modulatorów EBS, np. produkcji firmy WABCO, przy użyciu sygnałów elektrycznej linii kontrolnej nie ma możliwości sterowania pracą modulatora EBS, a tym samym pracą powietrznych hamulców w sposób odpowiadający działaniu układu hamulców w ciągniku drogowym lub samochodzie ciężarowym.

Znane konstrukcje uproszczonych układów hamulcowych w mniejszych przyczepach bazują bądź to na niebezpiecznych hamulcach typu bezwładnościowego (najazdowego) lub też, w średniej wielkości naczepach lub przyczepach, na pneumatycznych układach analogicznych w działaniu do większych zestawów pojazdów drogowych.

Samochód holujący przyczepę z hamulcami najazdowymi, oprócz holowniczego zaczepu kulowego i przewodu sterującego oświetleniem przyczepy, nie ma zamontowanych żadnych innych elementów układu hamulcowego, co by było dużą zaletą tego rozwiązania, jednak niska skuteczność działania hamulców sprawia, że przyczepy takie zagrażają bezpieczeństwu i życiu kierowcy pojazdu oraz innych uczestników ruchu drogowego.

Naczepa lub przyczepa z powietrznymi hamulcami wymaga zamontowania w samochodzie stosunkowo dużych elementów pneumatycznego układu hamulcowego takich jak sprężarka, zbiornik powietrza, przewody pneumatyczne, zawory itp. Sprężarka powietrza tego układu hamulcowego pracuje praktycznie w sposób ciągły, w związku z tym również w sposób ciągły pobiera z silnika energię potrzebną do jej pracy. Pozostałe elementy powietrznego układu hamulcowego zajmują w samochodzie sporo miejsca, zwłaszcza kilkudziesięciolitrowe zbiorniki sprężonego powietrza.

Nowy układ jest pozbawiony trudności związanych z montażem zbiorników sprężonego powietrza, sprężarek itp. oraz pozwala wyłącznie przy użyciu elektrycznej linii kontrolnej sterować pneumatyczno-hydraulicznym zespołem wykonawczym i pracą hydraulicznych hamulców.

Układ elektryczno-pneumatyczny do sterowania pneumatyczno-hydraulicznym zespołem wykonawczym i pracą hydraulicznych hamulców, zwłaszcza lekkich i średnich naczep i przyczep samochodowych według wynalazku charakteryzuje się tym, że dwa przetworniki ciśnienia hydraulicznego zamontowane na obwodach pompy hamulcowej samochodu, połączone są przewodami elektrycznymi z elektro-pneumatycznym zaworem proporcjonalnym, który sygnał elektryczny z przetworników przekształca w proporcjonalne do jego wielkości ciśnienie powietrza, które bezpośrednio steruje pracą modulatora EBS połączonego przewodami pneumatycznymi z dwoma przekształtnikami powietrzno-hydraulicznymi i dalej przewodami hydraulicznymi steruje pracą hydraulicznych hamulców naczepy lub przyczepy.

Układ elektryczno-pneumatyczny według wynalazku charakteryzuje się tym, że każdy z przetworników ciśnienia hydraulicznego zamontowany jest korzystnie od spodu specjalnej trójdrożnej złączki mocowanej bezpośrednio do gniazda przewodu hamulcowego pompy hamulcowej samochoPL 216 956 B1 du, przy czym korpus złączki w górnej swej części posiada zawór odpowietrzający, natomiast na swej bocznej ścianie, nieprzylegającej do korpusu pompy hamulcowej, posiada gniazdo dla przewodu obwodu hamulcowego samochodu.

Układ elektryczno-pneumatyczny według wynalazku charakteryzuje się również tym, że przetworniki ciśnienia hydraulicznego połączone są przewodami elektrycznymi z komparatorem sygnałów napięciowych lub prądowych, który analizuje oba sygnały i dalej przesyła wybrany jeden sygnał, gdy oba sygnały są tej samej wielkości lub też, gdy wielkości sygnałów różnią się, to przesyła sygnał o większej wartości napięcia lub prądu.

Układ elektryczno-pneumatyczny według wynalazku charakteryzuje się także tym, że w naczepie lub przyczepie system zasilania układu sprężonym powietrzem składa się korzystnie z dwóch elektrycznych sprężarek powietrza połączonych odrębnymi przewodami powietrznymi z zaworami jednokierunkowymi i dalej ze zbiornikiem sprężonego powietrza.

Układ elektryczno-pneumatyczny według wynalazku charakteryzuje się także tym, że bezpośrednio do gniazda sprężonego powietrza sprężarki, zamontowana jest sekcja chłodząca, specjalnie uformowana z przewodu miedzianego, której drugi koniec łączy się z przewodem powietrznym.

Układ elektryczno-pneumatyczny według wynalazku charakteryzuje się również tym, że elektropneumatyczny zawór proporcjonalny połączony jest krótkim przewodem powietrznym z modulatorem EBS, podobnie jak i pozostałe elementy: sprężarki powietrza, zawory, zbiornikiem, przekształtniki powietrzno-hydrauliczne.

Konstrukcja układu elektryczno-pneumatycznego zgodnie z wynalazkiem jak i bardzo zwarta zabudowa pozostałych elementów pneumatycznych sprawia, że czas reakcji proponowanego układu jest o połowę krótszy i wynosi około 0,3 s w porównaniu do dopuszczalnego czasu reakcji, który nie przekracza 0,6 s. Bardzo zwarta konstrukcja sprawia, że czas przekazywania sygnału elektrycznego jak i odpowiadające mu zmiany ciśnienia w elektro-pneumatycznym zaworze proporcjonalnym przekazywane są znacznie szybciej do modulatora EBS, przekształtników powietrzno-hydraulicznych i do hydraulicznych hamulców naczepy lub przyczepy.

Również zastosowanie dwóch niezależnie pracujących sprężarek powietrza powoduje znaczne skrócenie czasu napełniania powietrzem zbiornika, a w przypadku awarii jednej ze sprężarek dalszą pracę układu hamulcowego, bez konieczności natychmiastowej naprawy i wymiany uszkodzonej sprężarki. Podobnie zastosowanie komparatora sygnałów napięciowych lub prądowych zapewnia zarówno w przypadku awarii jednego z obwodów hydraulicznych układu hamulcowego samochodu jak i w przypadku uszkodzenia przetwornika ciśnienia hydraulicznego prawidłowe sterowanie elektrycznym sygnałem elektro-pneumatycznego zaworu proporcjonalnego i prawidłowe działanie całego układu hamulcowego.

Układ elektryczno-pneumatyczny zgodnie z wynalazkiem umożliwia zdecydowaną poprawę bezpieczeństwa użytkowania zestawów transportowych w sektorze lekkich i średnich naczep i przyczep oraz zmniejszy ryzyko wypadków spowodowanych niską skutecznością hamulców bezwładnościowych, zwłaszcza podczas jazdy w trudnych warunkach pogodowych na śliskiej lub oblodzonej drodze. Nowy układ hamulcowy powinien wpłynąć także na poprawę bezpieczeństwa transportu rolniczego, a zwłaszcza leśnego, gdyż często się zdarza, że przyczepy leśne o dopuszczalnej masie całkowitej do 10-12 t nie posiadają żadnych hamulców.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy pełnej wersji układu z dwoma przetwornikami ciśnienia hydraulicznego i komparatorem sygnałów napięciowych lub prądowych oraz sprężarkami z dodatkowymi segmentami chłodzącymi. Na schemacie tym przewody powietrzne zaznaczone są podwójną linią, przewody elektryczne linią przerywaną natomiast przewody hydrauliczne linią ciągłą.

Układ elektryczno-pneumatyczny według wynalazku składa się z przetworników ciśnienia hydraulicznego 1 zamontowanych na obwodach samochodowej pompy hamulcowej 2, przewodu elektrycznego 3 łączącego elektro-pneumatyczny zawór proporcjonalny 4 połączony przewodami powietrznymi 5 ze zbiornikiem 6 oraz z modulatorem EBS 7. Modulator EBS 7 połączony jest przewodami powietrznymi 5 z przekształtnikami powietrzno-hydraulicznymi 8 oraz z układem zawieszenia 9 naczepy lub przyczepy. Przekształtniki powietrzno-hydrauliczne 8 są przewodami hydraulicznymi 10 połączone z hydraulicznymi hamulcami 11 naczepy lub przyczepy. W tarczach kół umieszczone są czujniki ABS 12, które przewodami elektrycznymi ABS 13 połączone są z modulatorem EBS 7. Dwie elektrycznie zasilane sprężarki 14 przewodami pneumatycznymi 5 łączą się z zaworami jednokierunkowymi 15 i dalej ze zbiornikiem 6. W pełnej opcji wykonawczej układ elektryczno-pneumatyczny

PL 216 956 B1 składa się z dwóch przetworników ciśnienia hydraulicznego 1, które są zamontowane na specjalnych trójdrożnych złączkach 17 przykręconych bezpośrednio do korpusu samochodowej pompy hamulcowej 2. Złączki 17 w górnej swej części mają zamontowane zawory odpowietrzające 18 a w ścianie bocznej znajdują się gniazda 19 dla przewodów obwodów hamulcowych samochodu. Przetworniki ciśnienia hydraulicznego 1 łączą się przewodami elektrycznymi 3 z komparatorem 16 sygnałów napięciowych lub prądowych, a ten przewodem elektrycznym 3 połączony jest z elektro-pneumatycznym zaworem proporcjonalnym 4. W obwodach sprężonego powietrza sprężarek 14 zamontowane są dodatkowo sekcje chłodzące 20.

Dla jednoznacznego przedstawienia istoty wynalazku pominięto na schematach blokowych podłączenia bezpieczników, przekaźników, kontrolek stanu pracy układu, gniazd kontrolnych, gniazd komputerowych, zaworów itp.

Układ elektro-pneumatyczny do sterowania pneumatyczno-hydraulicznym zespołem wykonawczym i pracą hydraulicznych hamulców zgodnie z wynalazkiem składa się z części układu montowanej w samochodzie oraz z części układu montowanej w naczepie/przyczepie. W samochodzie na pompie hamulcowej 2 montowane są dwa przetworniki ciśnienia hydraulicznego 1 w ich pobliżu komparator 16 sygnałów napięciowych lub prądowych oraz elektryczny przewód 3 łączący komparator 16 z gniazdem przyłączeniowym naczepy/przyczepy.

W naczepie lub przyczepie są zamontowane: przewód elektryczny 3 połączony z wtyczką oraz z elektro-pneumatycznym zaworem proporcjonalnym 4 oraz pozostałe elementy: dwie sprężarki 14, zawory jednokierunkowe 15, zbiornik 6, modulator EBS 7, przekształtniki powietrzno-hydrauliczne 8.

Sposób działania układu elektro-pneumatycznego do sterowania pneumatyczno-hydraulicznym zespołem wykonawczym i pracą hydraulicznych hamulców zgodnie z wynalazkiem jest następujący: kierowca naciska pedał hamulca, który uruchamia pompę hamulcową 2. W pompie hamulcowej 2 wzrasta ciśnienie płynu hydraulicznego (hamulcowego), który spręża się i działa na elementy umieszczone w obu obwodach hamulcowych samochodu, w tym także na przetworniki ciśnienia hydraulicznego 1 umieszczone korzystnie od spodu (łatwość odpowietrzenia) na specjalnych trójdrożnych złączkach 17. Przetworniki ciśnienia hydraulicznego 1, proporcjonalnie do zmian ciśnienia hydraulicznego pompy hamulcowej 2 zamieniają chwilowe ciśnienia na sygnały elektryczne, napięciowe lub prądowe 4-20 mA, i przesyłają do komparatora 16. Komparator 16 porównuje oba sygnały i jeśli są jednakowe to wybiera jeden z nich i przesyła dalej do elektro-pneumatycznego zaworu proporcjonalnego 4, lub też jeśli sygnały różnią się wartościami - to przesyła dalej sygnał silniejszy. Komparator 16 wybiera silniejszy sygnał sterujący - co jest istotną i korzystną cechą rozwiązania, bowiem zabezpiecza prawidłowe działanie części układu montowanego w naczepie lub przyczepie np. w przypadku awarii jednego z obwodów układu hamulcowego samochodu lub też w przypadku uszkodzenia jednego z przetworników ciśnienia hydraulicznego 1, które są umieszczone na samochodowej pompie hamulcowej 2.

Wybór sygnałów w komparatorze 16 ma zwłaszcza istotne znaczenie dla prawidłowego działania układu w przypadku sterowania sygnałem prądowym elektro-pneumatycznego zaworu proporcjonalnego 4.

W elektro-pneumatycznym zaworze proporcjonalnym 4 elektryczny sygnał zamieniany jest na proporcjonalną wielkość ciśnienia powietrza, którego zmiany sterują pracą modulatora EBS 7 oraz przekształtników powietrzno-hydraulicznych 8 i hydraulicznych hamulców 11.

Zaletą układu elektryczno-pneumatycznego do sterowania pneumatyczno-hydraulicznym zespołem wykonawczym i pracą hydraulicznych hamulców zgodnie z wynalazkiem jest innowacyjne skonfigurowanie dostępnych na rynku motoryzacyjnym podzespołów elektronicznych, pneumatycznych, hydraulicznych i ich połączenie w niestosowany dotychczas sposób. Dzięki temu z części układu zamontowanego w samochodzie uzyskano możliwość niezawodnego elektrycznego sterowania pracą elektro-pneumatycznego zaworu proporcjonalnego 4, a tym samym modulatora EBS 7, przekształtników powietrzno-hydraulicznych 8 i hydraulicznych hamulców 11 lekkiej i średniej wielkości naczep i przyczep o dopuszczalnej masie całkowitej do 10 t.

Zastosowanie w obwodach sprężarek 14 sekcji chłodzących 20 chroni powietrzne przewody przed zbytnim przegrzaniem i ich rozszczelnieniem, podobnie niezależne połączenie sprężarek ze zbiornikiem przy użyciu zaworów jednokierunkowych wpływa na istotne podniesienie niezawodności i poziomu bezpieczeństwa pracy całego układu hamulcowego. Również zastosowanie krótkich przewodów powietrznych, które łączą wszystkie elementy pneumatyczne pozwala uzyskać nie tylko zwartą konstrukcję układu montowanego w naczepie/przyczepie, ale także dużo krótsze czasy reakcji układu

PL 216 956 B1

- od momentu naciśnięcia kierowcy na pedał hamulca do momentu uzyskania odpowiedniego ciśnienia hydraulicznego w hamulcach.

W stosunku do układów bezwładnościowych nowy układ sterowania stanowi dużo lepsze, skuteczniejsze i bezpieczniejsze rozwiązanie; natomiast w stosunku do powietrznych układów cechuje się dużą oszczędnością energii niezbędnej do napędu sprężarek.

Claims (6)

1. Układ elektryczno-pneumatyczny do sterowania pneumatyczno-hydraulicznym zespołem wykonawczym i pracą hydraulicznych hamulców, zwłaszcza lekkich i średnich naczep i przyczep samochodowych składający się z czujników, sprężarek, zbiornika, modulatora EBS, przekształtników powietrzno-hydraulicznych, złączek, przewodów pneumatycznych, przewodów hydraulicznych, elementów elektrycznych, znamienny tym, że przetworniki ciśnienia hydraulicznego (1) zamontowane na obwodach samochodowej pompy hamulcowej (2) są połączone przewodem elektrycznym (3) z elektro-pneumatycznym zaworem proporcjonalnym (4), który przewodami powietrznymi (5) połączony jest ze zbiornikiem (6) i z modulatorem EBS (7) połączonym przewodami pneumatycznymi (5) z przekształtnikami powietrzno-hydraulicznymi (8) połączonymi przewodami hydraulicznymi (10) z hydraulicznymi hamulcami (11) naczepy lub przyczepy.

2. Układ elektryczno-pneumatyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy z przetworników ciśnienia hydraulicznego (1) zamontowany jest korzystnie od spodu specjalnej trójdrożnej złączki (17), która zamontowana jest na samochodowej pompie hamulcowej (2), przy czym w górnej części złączki (17) jest zamontowany zawór odpowietrzający (18), a w ścianie bocznej złączka (17) posiada gniazdo (19) dla jednego z dwóch obwodów pompy hamulcowej (2).

3. Układ elektryczno-pneumatyczny według zastrz. 1 i 2, znamienny tym, że przetworniki ciśnienia hydraulicznego (1) połączone są przewodami elektrycznymi (3) z komparatorem (16) sygnałów napięciowych lub prądowych.

4. Układ elektryczno-pneumatyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że składa się z dwóch elektrycznych sprężarek (14) połączonych odrębnymi przewodami powietrznymi (5) z zaworami jednokierunkowymi (15) i dalej ze zbiornikiem (6).

5. Układ elektryczno-pneumatyczny według zastrz. 1 i 4, znamienny tym, że w każdej ze sprężarek (14) zamontowana jest sekcja chłodząca (20), której drugi koniec łączy się przewodem powietrznym (5) z zaworem jednokierunkowym (15) oraz zbiornikiem (6).

6. Układ elektryczno-pneumatyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że elektro-pneumatyczny zawór proporcjonalny (4) połączony jest korzystnie krótkim przewodem powietrznym (5) z modulatorem EBS (7) i podobnie krótkimi przewodami powietrznymi (5) pozostałe elementy: sprężarki (14), zawory jednokierunkowe (15), zbiornik (6) i przekształtniki powietrzno-hydrauliczne (8).