RU2022837C1

RU2022837C1 - Apparatus for emergency braking of transport mean

Info

Publication number: RU2022837C1
Authority: RU
Inventors: Александр Петрович Мороз; Дмитрий Александрович Мороз; Алексей Александрович Мороз
Original assignee: Александр Петрович Мороз; Дмитрий Александрович Мороз; Алексей Александрович Мороз
Priority date: 1991-09-05
Filing date: 1991-09-05
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: transport engineering. SUBSTANCE: apparatus has block to make vacuum under bottom of transport mean. Block is made in the form of compressor 8, that kinematically is connected with wheels of transport mean by clutch block 9. Block 9 of clutch is connected by trunk with control block 12, that is connected by trunk with main braking cylinder 1. Members 10 form closed volume under bottom of transport mean and are capable to move vertically. EFFECT: apparatus effectively brakes transport mean in emergency. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению, преимущественно, автотранспортному, и предназначено для эффективного затормаживания транспортных средств в критических ситуациях, предотвращения аварий, повышения безопасности движения. The invention relates to transport machinery, mainly motor transport, and is intended to effectively brake vehicles in critical situations, prevent accidents, improve traffic safety.

Целью изобретения является повышение эффективности торможения при одновременном повышении безопасности движения. The aim of the invention is to increase the braking efficiency while improving driving safety.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для торможения транспортного средства, содержащее главный тормозной цилиндр, рабочие тормозные цилиндры, гидромагистрали, тормозные колодки, колеса с ободами, рычаг управления и пружины, при этом, рычаг управления кинематически связан с главным тормозным цилиндром, рабочие тормозные цилиндры кинематически связаны с тормозными колодками, главный и рабочие тормозные цилиндры гидравлически связаны гидромагистралью, тормозные колодки на каждом затормаживаемом колесе кинематически связаны между собой пружиной, введены компрессор разрежения, узел сцепления, элементы для создания полузамкнутого объема и узел опускания и подъема этих элементов, узел управления, при этом, компрессор разрежения через узел сцепления кинематически связан с колесами транспортного средства, узел управления гидромагистралями гидравлически связан с главным тормозным цилиндром и узлом сцепления, элементы для создания полузамкнутого объема расположены под днищем транспортного средства, узел опускания и подъема этих элементов кинематически связан с узлом сцепления; кроме того, узел управления выполнен в виде тормозного крана и клапана, причем, вход тормозного крана соединен с выходом клапана и является входом узла управления, обратный выход тормозного крана соединен с входом клапана, рабочий вход тормозного крана является выходом узла управления. This goal is achieved by the fact that in the device for braking a vehicle containing the main brake cylinder, working brake cylinders, hydraulic lines, brake pads, wheels with rims, control lever and springs, while the control lever is kinematically connected to the main brake cylinder, working brake the cylinders are kinematically connected to the brake pads, the main and working brake cylinders are hydraulically connected by a hydraulic highway, the brake pads on each braked wheel are kinematically connected They are interconnected by a spring, a rarefaction compressor, a clutch unit, elements for creating a semi-closed volume and a lowering and lifting unit for these elements, a control unit are introduced, while the rarefaction compressor is kinematically connected to the vehicle wheels through the clutch unit, the hydraulic control unit is hydraulically connected to the main the brake cylinder and the clutch assembly, the elements for creating a semi-enclosed volume are located under the bottom of the vehicle, the lowering and lifting unit of these elements kinematically with Yazan with the clutch hub; in addition, the control unit is made in the form of a brake valve and valve, moreover, the input of the brake valve is connected to the output of the valve and is the input of the control unit, the reverse output of the brake valve is connected to the valve inlet, the working input of the brake valve is the output of the control unit.

На фиг. 1 показано расположение узлов на транспортном средстве; на фиг. 2 - схема устройства. In FIG. 1 shows the location of nodes on a vehicle; in FIG. 2 is a diagram of a device.

Устройство для торможения транспортного средства содержит главный тормозной цилиндр 1, рабочие тормозные цилиндры 2, гидромагистрали 3, тормозные колодки 4, колеса 5 с ободами, рычаг 6 управления и пружины 7. При этом, рычаг 6 управления кинематически связан с главным тормозным цилиндром 1. Рабочие тормозные цилиндры 2 кинематически связаны с тормозными колодками 4. Главный 1 и рабочие 2 тормозные цилиндры связаны гидромагистралью 3. Тормозные колодки 4 на каждом колесе 5 кинематически связаны между собой пружиной 7. A device for braking a vehicle comprises a master brake cylinder 1, working brake cylinders 2, hydraulic lines 3, brake pads 4, wheels 5 with rims, a control lever 6 and a spring 7. Moreover, the control lever 6 is kinematically connected to the main brake cylinder 1. Workers brake cylinders 2 are kinematically connected to brake shoes 4. Main 1 and working 2 brake cylinders are connected by hydraulic line 3. Brake pads 4 on each wheel 5 are kinematically connected by a spring 7.

Кроме того, устройство содержит компрессор 8 разрежения, узел 9 сцепления, элементы 10 для создания полузамкнутого объема, узел 11 опускания и подъема элементов 10, узел 12 управления. При этом, компрессор 8 разрежения через узел 9 сцепления кинематически связан с колесами 5 транспортного средства. Узел 12 управления гидравлически связан с главным тормозным цилиндром 1 и узлом 9 сцепления. Элементы 10 для создания полузамкнутого объема расположены под днищем транспортного средства. Узел 11 опускания и подъема элементов 10 кинематически связан с узлом 9 сцепления. In addition, the device comprises a vacuum compressor 8, a clutch unit 9, elements 10 for creating a semi-enclosed volume, a unit 11 for lowering and lifting elements 10, a control unit 12. At the same time, the vacuum compressor 8 through the clutch unit 9 is kinematically connected with the wheels 5 of the vehicle. The control unit 12 is hydraulically connected to the brake master cylinder 1 and the clutch unit 9. Elements 10 for creating a semi-enclosed volume are located under the bottom of the vehicle. The node 11 lowering and lifting elements 10 is kinematically connected with the clutch node 9.

При этом, узел 12 управления выполнен в виде тормозного крана 13 и клапана 14, причем, вход тормозного крана 13 соединен с выходом клапана 14 и является входом узла 12 управления. Обратный выход тормозного крана 13 соединен с входом клапана 14. Рабочий выход тормозного крана 13 является выходом узла 12 управления. Moreover, the control unit 12 is made in the form of a brake valve 13 and a valve 14, moreover, the input of the brake valve 13 is connected to the output of the valve 14 and is the input of the control unit 12. The return output of the brake valve 13 is connected to the input of the valve 14. The working output of the brake valve 13 is the output of the control unit 12.

Устройство может функционировать в двух режимах. The device can function in two modes.

Первый режим используется при нормальном торможении. В этом режиме задействуется только та часть устройства, признаки которой перечислены в ограничительной части формулы. При нормальном торможении водитель через рычаг 6 управления приводит в действие главный тормозной цилиндр 1. На выходе цилиндра 1 появляется давление, которым через гидромагистрали 3 приводятся в действие рабочие тормозные цилиндры 2. Благодаря кинематической связи цилиндров 2 с тормозными колодками 4 последние преодолевают силу натяжения пружин 7 и прижимаются к ободам колес 5. Таким образом, происходит затормаживание транспортного средства. В этом режиме на выход узла 12 управления давление с главного тормозного цилиндра 1 не передается. The first mode is used during normal braking. In this mode, only that part of the device is involved whose features are listed in the restrictive part of the formula. During normal braking, the driver activates the main brake cylinder 1 through the control lever 6. At the cylinder 1 output, there is a pressure that drives the working brake cylinders 2 through the hydraulic lines 3. Due to the kinematic connection of the cylinders 2 with the brake pads 4, the latter overcome the spring tension force 7 and pressed against the rims of the wheels 5. Thus, the vehicle is braked. In this mode, the pressure from the brake master cylinder 1 is not transmitted to the output of the control unit 12.

Второй режим применяется при экстренном (аварийном) торможении. В этом случае, водитель резко и с большой силой нажимает на рычаг 6 управления и приводит в действие главный тормозной цилиндр 1. В цилиндре 1 развивается давление в 2,5-5 раз выше, чем в первом режиме. Так, при аварийном торможении это давление у существующих транспортных средств составляет 70-100 кГ/см², а при обычном торможении - (20-30) кГ/см². Аналогично рассмотренному в первом режиме приводится в действие часть устройства, затормаживающая ободы колес 5. Но, кроме этого, в связи с повышенным давлением в гидромагистралях, это давление передается узлом 12 управления на вход узла 9 сцепления.The second mode is used for emergency (emergency) braking. In this case, the driver sharply and with great force pushes the control lever 6 and activates the main brake cylinder 1. In cylinder 1, the pressure develops 2.5-5 times higher than in the first mode. So, during emergency braking, this pressure for existing vehicles is 70-100 kg / cm ² , and during normal braking - (20-30) kg / cm ² . Similarly to that considered in the first mode, the part of the device that brakes the rims of the wheels 5 is activated. But, in addition, due to the increased pressure in the hydraulic lines, this pressure is transmitted by the control unit 12 to the input of the clutch unit 9.

Элементы 10 при их опускании создают полузамкнутый объем под днищем. Через узел 9 сцепления компрессор 8 кинематически связывают с колесами и начинается откачивание воздуха из полузамкнутого объема из-под днища транспортного средства. Поэтому происходит не только замедление вращения колес 5 транспортного средства, но и само оно как бы присасывается к дорожному полотну. Обусловлено это тем, что появляется дополнительная сила ΔF, прижимающая колеса транспортного средства к дорожному полотну. Эта сила суммируется с весом F_o транспортного средства и увеличивает сцепление колес транспортного средства с дорожным полотном.Elements 10 when they are lowered create a semi-closed volume under the bottom. Through the clutch assembly 9, the compressor 8 is kinematically coupled to the wheels and pumping of air from a semi-enclosed volume from under the bottom of the vehicle begins. Therefore, there is not only a slowdown in the rotation of the wheels 5 of the vehicle, but also it itself is, as it were, attached to the roadway. This is due to the fact that there is an additional force ΔF, pressing the wheels of the vehicle to the roadway. This force is combined with the vehicle weight F _o and increases the adhesion of the vehicle wheels to the roadway.

Существенно, что точка приложения дополнительной силы находится под днищем транспортного средства ниже его центра масc, что способствует повышению устойчивости автомобиля в связи с появлением эффекта смещения центра эквивалентной массы (F_o + F)g^-1 вниз, к дорожному полотну, g = 9,8 м ˙с^-2.It is significant that the point of application of additional force is under the bottom of the vehicle below its center of mass, which helps to increase the stability of the vehicle due to the effect of the shift of the center of equivalent mass (F _o + F) g ^-1 down to the roadway, g = 9, 8 m ˙s ^-2 .

Оценим возможную величину дополнительной силы ΔF. Она будет зависеть от уровня разрежения воздуха между днищем и дорожным полотном. При расчетах примем, что устройством обеспечивается, примерно, такое же разрежение, как и у обычного маломощного бытового пылесоса типа ПН-600 модели "Вихрь-6М"ЭП 6М. 000.00, выполненного по ГОСТ-10280-75 пятнадцатилетней давности, а именно, разрежение Δ ≥Р 0,13 атм. В этом случае, при мощности двигателя N₁ = 0,6 кВт и площади S₁ рабочей поверхности пылесоса S₁ = 65 см² он развивает дополнительную прижимающую силу ΔF₁ = ΔPS₁≥ 0,13 кГ/см²˙ 65 см² ≈ 10 кГ. Следовательно, при мощности N₂= 60 кВт энергетической установки, создающей разрежение, компрессором аналогичной конструкции можно создать дополнительную силу ΔF₂ = 1000 кГ. Отметим, что мощность N₂ = 60 кВт = 60 кВт/0,736 = 81 л.с. соответствует мощности двигателя малолитражного легкового автомобиля. Учитывая, что мощность двигателя гоночных автомобилей в несколько раз выше, на базе известных компрессоров для них можно легко обеспечить значение дополнительной силы ΔF = 2000-3000 кГ.We estimate the possible value of the additional force ΔF. It will depend on the level of rarefaction of air between the bottom and the roadway. In the calculations, we assume that the device provides approximately the same vacuum as that of a conventional low-power household vacuum cleaner of the PN-600 type, model Vikhr-6M, EP 6M. 000.00, made in accordance with GOST-10280-75 fifteen years ago, namely, a vacuum Δ ≥P 0.13 atm. In this case, with an engine power of N ₁ = 0.6 kW and an area S _{1 of the} working surface of the vacuum cleaner S ₁ = 65 cm ^2, it develops an additional clamping force ΔF ₁ = ΔPS ₁ ≥ 0.13 kg / cm ² ˙ 65 cm ² ≈ 10 kg. Therefore, with a power of N ₂ = 60 kW of a vacuum generating power plant, an additional force ΔF ₂ = 1000 kg can be created by a compressor of a similar design. Note that the power of N ₂ = 60 kW = 60 kW / 0.736 = 81 hp corresponds to the engine power of a small car. Given that the engine power of racing cars is several times higher, on the basis of well-known compressors, it is easy to provide for them the value of the additional force ΔF = 2000-3000 kg.

Кроме того, учтем, что для создания разрежения предлагается использовать кинетическую энергию транспортного средства, в связи с чем при торможении может развиваться мощность в 10-30 раз большая, чем мощность двигателя автомобиля. В связи с этим очевидно, что известными техническими средствами можно легко создать дополнительную силу ΔF величиной до 10-60 т (при весе автомобиля 1 т), что более, чем достаточно для реализации предлагаемого изобретения. Конкретные значения величины, создаваемой дополнительной силы ΔF = = ΔP˙ S, а также уровня разрежения ΔР и площади S рабочей поверхности выбираются, исходя из конкретных особенностей транспортного средства (его типа, геометрических размеров, запаса прочности конструкции, характера дорожного полотна, максимальной скорости движения, требуемого максимального замедления или тормозного пути и т.п.). Важно, что с точки зрения обеспечения возможности технической реализации не составит труда создать дополнительную силу ΔF до 5-10 раз большую, чем вес транспортного средства, а значит, во столько же раз повысить сцепление колес с дорожным полотном. Благодаря этому можно существенно улучшить энергетический баланс торможения, в том числе, и температурные режимы функционирования тормозов как за счет улучшения сцепления колес с дорожным полотном и дополнительного торможения, в связи с этим, трансмиссией и двигателем (благодаря движению без юза), так и за счет расходования части кинетической энергии транспортного средства, (особенно, в начальной стадии торможения) на создание разрежения. In addition, we take into account that it is proposed to use the kinetic energy of the vehicle to create a vacuum, and therefore, when braking, power can develop 10-30 times greater than the power of the car engine. In this regard, it is obvious that by known technical means, it is easy to create additional force ΔF of up to 10-60 tons (with a vehicle weight of 1 ton), which is more than enough to implement the present invention. The specific values of the value created by the additional force ΔF = ΔP˙ S, as well as the rarefaction level ΔР and the area S of the working surface are selected based on the specific features of the vehicle (its type, geometric dimensions, safety factor, nature of the roadway, maximum speed required maximum deceleration or stopping distance, etc.). It is important that from the point of view of ensuring the possibility of technical implementation, it will not be difficult to create an additional force ΔF up to 5-10 times greater than the weight of the vehicle, and therefore, increase the adhesion of the wheels to the road surface by the same amount. Due to this, it is possible to significantly improve the energy balance of braking, including the temperature regimes of functioning of the brakes, both due to improved adhesion of the wheels to the roadway and additional braking, in connection with this, transmission and engine (due to movement without a skid), and due to spending part of the kinetic energy of the vehicle, (especially in the initial stage of braking) to create a vacuum.

Отметим, что при реализации известных устройств температура тормозных баpабанов может достигать 230^о.Note that when implementing the known devices, the temperature of the brake drums can reach 230 ^about .

Кроме того, появляется дополнительный положительный эффект - улучшается проходимость транспортного средства, что может быть использовано, например, при трогании с места на скользкой дороге. In addition, there is an additional positive effect - improves the patency of the vehicle, which can be used, for example, when starting off on a slippery road.

При окончании торможения после отпускания рычага 6 рабочее давление в магистралях и цилиндрах снижается до исходного уровня. At the end of braking after releasing the lever 6, the operating pressure in the lines and cylinders decreases to the initial level.

Узел 9 сцепления отключает связь компрессора 8 с колесами 5 и откачивание воздуха из-под днища прекращается. Узел 11 переводит элементы 10 в транспортное положение и полузамкнутость объема под днищем нарушается. The clutch unit 9 disables the connection of the compressor 8 with the wheels 5 and the pumping of air from under the bottom stops. The node 11 puts the elements 10 in the transport position and the semi-closure of the volume under the bottom is broken.

Узел 12 управления функционирует следующим образом. The control unit 12 operates as follows.

При создании на входе узла 12 избыточного давления оно передается в тормозной кран 13. В первом режиме работы величина давления в магистралях мала и недостаточна для преодоления усилия пружины, поджимающей поршень внутри корпуса крана 13. Поэтому вход и рабочий выход крана 14 не сообщаются между собой
Во втором режиме повышенным давлением на входе крана 13 преодолевается сопротивление пружины и поршень внутри крана перемещается так, что он перекрывает выход крана на клапан 14, а затем, открывает рабочий выход крана 13, который оказывается гидравлически связанным с входом крана 13. В связи с этим, давление со входа крана 13 передается на его рабочий выход. При снятии избыточного давления на входе узла 12, под действием пружины поршень в кране 13 перемещается в исходное положение. Прошедший через кран 13 при торможении объем жидкости через отверстия в части поршня, расположенной со стороны пружины, с рабочего выхода через второй вход и клапан 14 возвращается во входную магистраль узла 12. Величина давления срабатывания крана 13 может устанавливаться путем регулировки, которой обеспечивается необходимая степень сжатия пружины в исходном положении. Аналогично устанавливается порог срабатывания клапана 14.When an overpressure is created at the inlet of the assembly 12, it is transferred to the brake valve 13. In the first operation mode, the pressure in the lines is small and insufficient to overcome the force of the spring pressing the piston inside the valve body 13. Therefore, the input and working output of the valve 14 are not communicated
In the second mode, the spring resistance is overcome by increased pressure at the inlet of the valve 13 and the piston inside the valve moves so that it blocks the valve exit to the valve 14, and then opens the working outlet of the valve 13, which turns out to be hydraulically connected to the inlet of the valve 13. In this connection , the pressure from the inlet of the valve 13 is transmitted to its working output. When removing excess pressure at the inlet of node 12, under the action of a spring, the piston in the valve 13 moves to its original position. The volume of fluid that passed through the crane 13 during braking through the holes in the piston part located on the spring side, from the working output through the second inlet and the valve 14 is returned to the input line of the assembly 12. The operating pressure of the crane 13 can be set by adjusting to ensure the necessary compression ratio springs in the starting position. The threshold for valve 14 is set similarly.

Узел 11 опускания и подъема элементов 10 может быть выполнен, например, в виде электромагнитов или группы шаговых электродвигателей, подключенных с помощью проводников к выключателю, который включается и выключается синхронно с узлом 9 сцепления давлением выходной магистрали узла 12 управления. Элементы 10 могут быть выполнены, например, в виде прорезиненных эластичных шторок без разрыва их по периметру, или в виде пластиковых либо металлических пластин. The node 11 lowering and lifting elements 10 can be performed, for example, in the form of electromagnets or a group of stepper motors connected via conductors to a switch that turns on and off synchronously with the clutch node 9 by the pressure of the output line of the control unit 12. Elements 10 can be made, for example, in the form of rubberized elastic curtains without breaking them around the perimeter, or in the form of plastic or metal plates.

Claims

1. DEVICE FOR EMERGENCY BRAKE OF A VEHICLE, containing a node for creating a vacuum in the elements located under the bottom of the vehicle and forming a semi-enclosed volume, characterized in that the node for creating a vacuum is made in the form of a compressor, which is kinematically connected to the wheels of the vehicle through the vehicle means a clutch assembly connected by a hydraulic line to a control unit, which is connected by a hydraulic line to the brake master cylinder of the vehicle, When this forming semiclosed volume elements are movable in the vertical direction and is kinematically connected with the clutch hub.

2. The device according to claim 1, characterized in that the control unit is made in the form of a brake valve and a valve located on it, the output of which is connected to the input of the brake valve, the reverse output of which is connected to the valve inlet, and the working output of the brake valve is connected by a hydraulic line to the node clutch.