Устройство для регулирования силы торможения транспортного средства

Устройство для регулирования силы торможения транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалнстических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

<>867288 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 200577 (21) 2483649/29-11 (51)М. Кл.

В 60 T 8/02

В 60 Т 8/12 (32) 21 ° 05 ° 76 (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (31) Р2622746. 3 (33) ФРГ

Опубликовано 2 30981.Бюллетень ¹ 35 (53) УДК 629.113-598 (088. 8) Дата опубликования описания 230981 (72) Автор: изобретения

Иностранец

Эрих Рейнекке (ФРГ) 7 -,. " !

Иностранная фирма а

1 Вабко Вестингхауз Гмбх ---=-. / (ФРГ) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИЛЫ

ТОРМОЖЕНИЯ TPAHCIIOPTHOI О СРЕДСТВА

Изобретение относится к автомоби-, лестроению и может быть использовано" в пневматической тормозной системе как устройство, регулирующее силы торможения при различном весовом состоянии и для различных транспортных средств.

В тормозных системах используют противоблокировочные устройства, задачей которых является согласование силы торможения с коэффициентом сцепления между колесами автомобиля и дорожным покрытием.

В общем случае тормозные цилиндры передних и задних колес автомобиля связаны с главным клапаном управления через модулятор, который управляется посредством сигналов от логического блока. Давление в тормозных цилиндрах периодически изменяется, причем увеличение давления прекращается на грани блокировки колеса, т.е. в случае достижений максимального соответствия тормозного момента и момента тормозной силы на колесе.

В тормозных системах применяют зависящие от нагрузки регуляторы, которые согласуют торможения с различной нагрузкой автомобиля при служеб-. ном торможении. Одним иэ требований к таким регуляторам является оптимизация заданного распределения тормозных сил при любой нагрузке автомобиля °

В тормозных системах устанавливают также регуляторы торможения, учитывающие перераспределение осевой нагрузки при торможении автомобиля.

Возможно сочетание в тормозной системе с противоблокировочным устройством регулятора торможения с механическим приводом.

Однако подобная система является сложной в конструктивном выполнении, что понижает надежность в эксплуатации.

Для устранения этих недостатков регулирование силы торможения в зависимости от осевой нагрузки и нагрузки автомобиля в общем случае осуществляется аналогично регулированию от блокирования колеса посредством электронного измерительного и логического блока, связанного с регулирующим устройством.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство.для регулирования силы торможения транспортного средства, содер8б7288 жащее регулироночные клапаны, установленные в магистрали от тормозногд крана к колесным тормозным цилиндрам передней и задней осей, противоблокироночное устройство с блоком управления указанными клапанами и устройство обработки информации, .входные .каналы которого подключены к датчику управляющего давления тормозного крана, к датчикам давления в упомянутых колесных тормозных цилиндрах и к датчику осеной нагрузки транспортного средства, а выходные каналы — к блоку управления (1).

Недостатком этого устройства янляется то, что. необходим сложный регулировочный клапан, который управляется различными напряжениями, и поэтому вследствие гистерезиса магнита и колебаний напряжения ухудшается точность регулирования, а процесс управления неоптимален.

Цель изобретения — повышение эффектинности управления процессом торможения путем повышения точности регулирования тормозных сил на осях в соответствии с 3аданной характеристикой торможения.

Указанная цель достигается тем, что устройство обработки информации выполнено на аналоговых элементах, каждый регулировочный клапан ныполвен трехпозиционным с двумя управля ющими обмотками, а блок управления выполнен на элементах Формирования цифровых сигналов управления.

На фиг. 1 дана схема первого варианта предлагаемого устройства; на фиг. 2 — то же, второго варианта; на фиг. 3-9 — характеристики, определяющие действующие на переднюю и заднюю оси транспортного средства тормозные силы, при различных режимах работы и в зависимости от соотношения тормозного давления P к управляемому давлению Р, на фйг. 10 схема регулирования тормозного давления по характеристике на фиг. 4; на фиг.11 — то же,по характеристике на фиг. 5; на фиг. 12 — то же по характеристике на фиг. б.

Тормозная система содержит колесные тормозные цилиндры 1 и 2 задней оси автомобиля, а торможение передней оси осуществляют колесные тормозные цилиндры 3 и 4. В первом варианте выполнения тормозные цилиндры 1 и 2 задней .оси соединены магистралями с датчиками 5 и б, чувствитель ными к величине тормозного давления

Pс,, т.е. к неличине выходного давления н тормозных цилиндрах 1 и 2, и электрически связанными проводниками 7 и 8, передающими импульс напряжения, т.е ° информацию, в электронный блок-устройство 9 обработки информации.

Система также содержит трехпозиционные регулировочные клапаны 105

1О

2О

13, каждый с двумя управляющими обмотками 14-21 соответственно. Трех- позиционные клапаны установлены в магистрали 22 от тормозного крана 23 к каждому колесному тормозному цилиндру. Питание системы сжатым воздухом осущес вляется из баллона 24.

Принцип действия трехпозиционных клапанов поясняется на примере одного клапана 10, так как остальные клапаны работают по такому же принципу, даже при совместном выполнении различных функций.

В изображенном на фиг. 1 положении клапан 10 включен на пропускание сжатого воздуха таким образом, что- бы можно было осуществить наполнение тормозного цилиндра 1 из магистрали

22. В этом случае часть 10.1 соединяет тормозные магистрали.

При возбуждении одной из обмоток

14,15 в зависимости от соответствующего подключения часть 10.2 трехпозиционного клапана 10 перемещается вверх в такое положение, что тормозные магистрали разобщаются и перекрынаются, т.е. тормозной цилиндр 1 не связан с магистралью 22, и, несмотря на приведение в действие тормозного крана 23 и дальнейшее наполнение магистрали 22, давление Рс, н тормозном цилиндре 1 остается постоянным.

Если возбуждаются обмотки 14 и 15, трехпозиционный клапан 10 переходит н такое состояние, что часть 10.3 перекрывает магистраль 22, в то в Ммя как тормозной цилиндр 1 может вентилироваться через канал К и выхлопное устройство е н клапане 10.

Между кузовом и задней частью автомобиля расположены упругие элементы 25 и 26 пневмоподвески, к которым подсоединены датчики 27 и 28, чувствительные к неличине давлейия в них, и, следовательно, к величине осевой нагрузки транспортного средстна. Датчики 27 и 28 электрически связаны" проводниками 29 и 30 со входами устройства 9. Датчики. могут быть выполнены таким образом, что различное давление преобразуется в изменение магнитного поля, приводящее к изменению сопротинления и вместе к различному электрическдму напряжению, поступающему в виде импульсов по проводникам 29 и 30 в устройство 9 ° Датчики 27 и 28 являются преобразователями изменения состояния упругого элемента подвески в электрический сигнал. В зависимости от конкретного выполнения упругого элемента выбирается соответствующий преобразователь.

К тормозному крану 23 подключен датчик 31, электрически связанный проводником 32 с устройствам 9. Датчик 31 чувствителен к величине давления тормозного крана, т.е. к величине управляющего давления Рн, пре867288 образуемого в электрический импульс напряжения.

Устройство 9 обработки информации является 1 егулирующим устройством и выполнено таким образом, что обрабатывает информацию о тормозном давлении Рс, обоих тормозных цилиндров 1 и 2, управляемом давлении Р и о нагрузке автомобиля и по каналам 33 и 34 подает выходную информацию на усилитель 35, от которого по соответствующим каналам 36-43 она передается в управляющие обмотки 14-21.

От исходной .информации, поступающей в блок 9, зависит какая из обмоток 14-21 трехпозиционкых клапанов

10-13 возбуждается, при этом, когда возбуждены обе обмотки 14 и 15, часть 10.3 трехпозиционного клапана 10 определяет состояние тормозных магистралей.

К усилителю 35 подключено также 20 противоблокировочное устройство 44 транспортного средства с блоком управления. Задача этого устройства заключается в том, чтобы предотврацать с помощью клапанов 10-13 дальнейшую передачу среды давления в тормозные цилиндры, если достигнута максимальная сила трения между шиной автомобиля и дорожным покрытием.

В этом случае автомобилем еще можно управлять. Однако, если не ограничить давление, быстро достигается блоки-. ровка колеса, скольжение увеличивается до максимального значения, и автомобиль становится неуправляеваж.

Противоблокировочное устройство 44 З5 посредством каналов 45 и 46 подключено к каналам 33 и 34, т.е. выходы

I1EC подключены к выходам устройства

9, в то время как в первом варианте на фиг. 1 другие два канала 47 и 48 40 не соединены с каналами 33,34 и связаны непосредственно с усилителем 35.

Система по первому варианту работает следующим образом.

Тормозные устройства рассчитаны всегда на максимальную нагрузку. Если предположить, что автомобиль полностью загружен, в режиме служебного торможения противоблокировочное устройство 44 необязательно, и положение трехпозиционных клапанов 10-13 показано на. фиг. 1. Ири этом после приведения в действие тормозного крана 23 все тормозные цилиндры 1-4 наполняются сжатым воздухом из магистрали 22 и соответствующих соединительных магистралей. Управляемое давление РЕ равно давлению Р . Характеристика тормозных сил, действующих на колеса передней оси Bra u задней оси Р ", изображена на фиг.3 60 прямой линией, т.е. при Р г Рд = 1 тормозные силы, прилагаемые к колесам, равны. Информация, поступающая в блок 9 по проводникам 7,8,29,30 и 32 обрабатывается таким образом, 65 что не возбуждается ни одна из обмоток 14,1.6,18 или 20.

Если. предположить, что автомобиль не загружен и не принять никаких мер для соответствия тормозных сил на осях,то вследствие разгруженности задней оси при торможении сначала заблокируются задние колеса,а затем передние, Однако для безопасности движения требуется, чтобы задние колеса блокировались после блокировки передних..

Чтобы удовлетворить этому требованию в разгруженном или частично нагруженном автомобиле, необходимо в определенный момент прекратить подачу давления в тормозные цилиндры 1 и 2 задних колес. Такое действие возможно за счет того, что в зависимости от нагрузки по проводникам 29 и 30 в блок 9 поступает информация, которая вместе с информацией, поступающей по проводникам 7 и 8, обрабаты.— вается в выходную информацию и передается по каналам 33 и 34 в усилитель

35, а по каналам 36-39 — в обмотки

14-17 таким образом, .что части 10.2 и 11.2 обоих трехпоэиционных клапанов 10 и 11 перекрывают .тормозные магистрали. В тормозные цилиндры 1 и 2 давление не поступает иэ магистр.али 22 °

Возбуждение соответствующих обмоток происходит не сразу, а по истечении определенного промежутка времени. На фиг. 3 описанное изображено ломаной линией с перегибом в точ" ке К для характеристики тормозных сил задней оси, в то время как характеристика передней оси остается прежней (прямая линия).

На фиг. 4 изображены соотношения сил при разгруженном наполовину и полностью загруженном автомобиле.

Для половинной нагрузки точка перегиба К„, определяющая срабатывание клапанов 10 и ll остается постоянной.

В отдельных случаях нецелесообразно после достижения определенной точки перегиба К поддерживать постоянной силу Р д, действующую на колеса задней оси, а необходимо изменять, как показано на фиг. 5 °

Наклонные линии. определяют тор- . мозные силы на задней оси для различных состояний загруженности автомобиля. Точки перегиба К, К„,К и К определяются поданной по провод 3 никам 29 и 30 информацией о загруженности автомобиля, а наклон прямой определяется соотношением Р„: Р4, т.е. информацией, поданной по проводникам 7,8 и 32. Наклонная характеристика силы Р может быть заменена ступенчатообразной с различной степенью приближения к линиям Р, .Для этого возбуждаются обмотки 14 или 15 и 16

867:88 или 17, тобы на короткое время части

i0.2 и 11.2 клапанов 10 и 11 определяли состояние системы. Вследствие этого независимо от управляемого давления Р на короткое время тормозное давление Р остается постоянным.

По истечении этого времени обмотки

14 или 15 и 16 или 17 обесточинаются, т.е. тормозные цилиндры 1 и 2 получают воэможность наполняться иэ магистрали 22. Следствием этого является малое возрастание давления Р н обоих тормозных цилиндрах 1 и 2.

Описанные процессы повторяются, так что возможно достижение точек Х, И

Х, Х, лежащих на соответствующей

Рн„ линйи. Таким образом, имея соответствующую информацию и электронный блок 9, практически можно аппроксимировать любую характеристику для тормозной силы Р„4 задней оси.

Для автомобиля с относительно ма- 20 лым межосеным расстоянием требуются характеристики, изображенные на фиг. б. Для такого автомобиля при торможении вследствие момента опрокидынания, вызванного силой инерции, задняя ось разгружается, а передняя соответственно нагружается.Динамическое перераспределение нагрузки требует уменьшения тормозных сил Р для предотвр-щения блокировки задйих колес,т.е.с увеличением давления Р тормозное давление Рс, должно уменьшаться.

Это можно осущестнить, если эа точкой перегиба К, определяемой по загруженности автомобиля, части 10.3 и 11.3 переместить в положение для продувки цилиндров 1 и ? на короткое время, а затем тормозные магистрали посредством частей 10.2 и 11.2. Естестненно для этого требуется возбуждение и обесточивание обмоток 1417 клапанов 10 и 11 по сигналам от блока 9. Повторяемость процесса определяет точки У, У, УЯ, лежащие на заданной характеристике Р д., На фиг. 7 изображены характеристики, которые могут быть получены поддержанием постоянным:.давления Р и.. кратковременной подачей давлейия в тормозные цилиндры 1 и 2. При этом нремя для поддержания давления постоянным и для подачи давления дол жно быть различным в общем случае, чтобы обеспечить положение точек Х, Х, X" на характеристиках Р (с раэ" личной кривизной.

ss

У автомобилей с малым межосевым расстоянием при торможенйи происходит динамическое перераспределение нагрузки по осям, нследствие этого требуется изменять тормозное давле- 60 ние Р н тормозных цилиндрах передней оси в зависимости от нагрузки и степени торможения.

Это требование может быть выполнено и системе по фиг. 2, которая 65 соцержит те же необходимые элементы, что и первый вариант (часть их не показана). Отличительной особенностью второго варианта является установка датчиков 49 и 50, аналогичных датчикам 5 и 6, и снязь датчикон 49 и 50 информационными каналами 51 и 52 с блоком 9. Кроме того, каналы 47 и 48 от протиноблокировочного устройства

44 подключены к выходным каналам 33 и 34 блока 9, связанным с усилителем 35.

Путем соотнетстнующего управления трехпозиционными клапанами 10,11 и

12,13 каждой оси можно получить характеристики тормозных сил, изображенные на фиг. 8 и 9.

При таком изменении тормозных сил можно получить оптимальный закон регулирования, т.е. независимо от загрузки автомобиля получить раненстно удельных тормозных сил для автомобиля с определенными конструктивными параметрами.

Оптимальное регулирование происходит по известным зависимостям, поэтому блок 9 может быть выполнен с элементами формирования сигналов упранления без больших эатрат.

Ограничение давления н тормозном цилиндре при достижении заданного значения, определенного эагрузкой антомобиля, осуществляется по схеме на фиг. 10.

C неиэображенного датчика (может быть 27 или 28) для измерения осевой нагрузки на вход компаратора 5.3 поступает напряжение V, соответствующее осевой нагрузке задней оси. На другой вход компаратора 53 поступает напряжение Vpz, соответствующее давлению Р> и преобразованное неиэображенным датчиком, например 31. В компаратаре 53 сравниваются спряжения

V>z и Vpp . Если Vp< ъ У к, формируетс4 сигнал йа выходе, который через функциональную схему ИЛИ 54 и конечный усилитель 55 поступает на впускной клапан 56, который в закрытом положении препятствует поступлению давления в тормозной цилиндр. Постоянная величина давления поддерживается до тех пор, пока напряжение Vp не станет меньше напряжения V(Й не

Ре затухнет сигнал иа выходе компаратора 53. С уменьшением Р уменьшается и давление в тормозном цилиндре колеса, т.е. Р . Второй вход элемента

ИЛИ 54,подключен к противоблокироночному устройству 44.

Ф

Схема на фиг. 11 реализует управление для получения характеристик по фиг. 5. При Vp@>V H впускной клапан закрывается, а в тормозном цилиндре поддерживается постоянное давление.

Дальнейшее повышение давления Р в тормозном цилиндре заднего колеса

86 7288

45

Формула изобретения происходит с меньшей скоростью ло формуле „-Ч„„

Ч 1/М + р и 4н Ф где Чр < — напряжение, соответствующее тормозному давлению в тормозном цилиндре колеса задней оси;

m — задаваемый коэффициент, определяющий наклон прямой Рн .

Вычислитель 57 на операционном

10 усилителе 58 образует разность V

Ре

V<> . Соответствующее значению разности напряжение подается на делитель напряжения Р.,1, R>,äåëÿùèé это напряжение на заданный коэффициент m. НоЧре -Vcu вое значение напряжения nom дается через резистор R4, на вход включенного в качестве сумматора 59 операционного усилителя 60. С неизоб- 20 раженного датчика осевой нагрузки ло проводнику Ь и через резистор Ry на тот же вход сумматора 59 передается напряжение V»,ñooòâåòñòâóþùåå нагрузке. Другой вход сумматора 59 .че- 75 рез резистор R подключен к массе.

На выходе сумматора формируется

ЧРе Ч ьн величина Ч1,1+ — — — . Это напряжеm ние подается на вход комленсатора 61 и сравнивается с поданным на другой вход напряжением Чра„, соответствующим давлению н тормозном цилиндре колеса задней оси.

Если V> ú V +, с комла-. 35

Чре — Чьн н m ратора 61 через функциональную схему

ИЛИ 62 и конечный усилитель 63 поступает выходной сигнал на впускной клапан 64, который закрывается, прерывая подачу давления в тормозной 40 цилиндр .

Посредством деления напряжения

Vp — Ч и суммирования напряжения

Vpр -V

Ч + — "- можно снижать длительЬн m ность выходного сигнала с комларатора, т.е. уменьшать время закрытия и открытия нпускного клапана 64, поэтому возможно регулировать наклон прямой Р . 50

Элементы 65 противоблокировочного устройства подключены на другой вход функциональной схемы ИЛИ 62, а также к выпускному клапану 67 через конечный усилитель 66.

На .фиг. 12 показана схема, аналогичная схеме на фиг. 11, но отличаюЧз -V

Наяся тем, что значение не суммируется, а вычитается из напряжения Vt,, т.е. получают закон регу- 60 лирования по характеристикам на фиг.б.

Если поданное в тормозные цйлиндры давление Р превышает заданный. предел, определяемый осевой нагрузкой (точка К), нпускной клапан закры- 65 вается, препятствуя повышению давления в тормозном цилиндре. Понижение ло наклонной прямой согласно вы1

Vpe -Ч ражению Ч Э V а Ьн m йН

Вычитат ель 57. 1 на операционном усилителе 58 образует разность V —

Чр„, соответствующее этой разности значение напряжения подается на делитель R, R3, имея значение m, наЧРе -Vt.н лряжение подается через реГП

I зистор R, на вход включенного в качестве вйчислителя 68 операционного усилителя 60.1. По проводнику Ь через резистор R на второй вход вычи5 тателя 68 подается напряжение V „, соответствующее осевой нагрузке.

На выходе образуется напряжение, Чре -Чьн соответствующее разности Ч которое подается на вход комларатора

61 и сравнивается с напряжением V поданным на другой вход. Если

Чре-Чьн

Чр н Ч(.н ран н щ через функциональйую схему ИЛИ 69 и конечный усилитель 66.1 выходной сигнал подается на выпускной клапан 67.1, который открывается, а давление в тормозном цилиндре уменьшается.

Чтобы при достижении точки перегиба К, т.е. когда Чрд öVL«можно было поддерживать постоянным тормозное данление, предусмотрен компаратор 70, который сравнинает напряжение Чр и Ч1,H и если Чре Ч „, выходной сигнал через функциональную схему ИЛИ 71 и конечный усилитель

72 возбуждает з алорный клапан 7 3

Один иэ входов функциональных схем

ИЛИ 69 и 71 соединен с элементами

65.1 противоблокировочного устройства, Описанное выше управление трехпозиционными клапанами осуществляется постоянным напряжением с помощью описанных элементов, формирующих цифровой сигнал, что имеет особое преимущество для скорости и точности переключения, а следовательно,и для эффективного управления процессом торможения.

Устройство для регулирования силы торможения транспортного средства, содержащее регулирово1ные клапаны, ;установленные в магистрали от тормозного крана к колесным тормозным цилиндрам передней и задней осей, противоблокировочное устройство с блоком управления указанными клапанами и устройство обработки информации, входные каналы которого подключены к датчику управляющего давления тормозного крана, к датчикам давления в упомянутых колесных тормозных ци1.1

12

867288 линдрах и к датчику осевой нагрузки транспортного средства, а выходные каналы — к блоку управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьыения эффективности управления процессом торможения путем повышения точности регулирования тор5 моэных сил на осях в соответствии с заданной характеристикой торможения, каждый регулировочный клапан выполнен трехпозиционным с двумя управляюцими обмотками, а блок управления выполнен на элементах формирования цифровых сигналов управления, при этом устройство обработки информации выполнено на аналоговых элементах;

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка ФРГ 9 2057973, кл. 63 С 53/07, опублик 1972.

867288 ðå

Фиг. 10.

Фе" А» аН

Фиг. И. в.ю е

Г вНИИПИ Заказ 8112/84 Тираж 735 Подписное филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4