устройство управления процессом торможения колеса транспортного средства

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТОРМОЖЕНИЯ КОЛЕСА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, включающее тормозной привод, датчик тормозного усилия и модулятор, отличающееся тем, что в него введены фильтр электрического сигнала и блок дифференцирования, причем выход датчика тормозного усилия соединен с входом фильтра электрического сигнала, выход которого соединен с входом блока дифференцирования, выход блока дифференцирования соединен с входом модулятора тормозного давления, выход которого соединен с тормозным приводом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспорту, а именно к способам и устройствам автоматического управления процессом торможения и может быть использовано в противоблокировочных тормозных системах.

Известна противоблокировочная система управления тормозами колесного транспортного средства, содержащая датчик скорости вращения колеса, датчик тормозного усилия, блок определения момента начала противоблокировочного управления реагирующий на начало противоблокировочного управления и определяющий величину эталонного тормозного усилия, блок управления, предназначенный для управления колесным тормозом таким образом, чтобы создаваемое им тормозное усилие было равно эталонному тормозному усилию, обеспечивающее предварительно определенное значение относительного продольного проскальзывания. Недостатком известной противоблокировочной системы управления тормозами колесного транспортного средства является то, что величина относительного продольного проскальзывания задается заранее и не меняется в процессе торможения в зависимости от условий движения, что приводит к недостаточному использованию тормозного усилия на колесе и, как следствие, приводит к недостаточному уменьшению тормозного пути.

Известна система управления тормозным моментом на колесе, выбранная в качестве прототипа, содержащая тензодатчик (либо датчик давления), измеряющий величину усилия включения тормоза, сервоклапан, уменьшающий тормозное давление независимо от угловой скорости затормаживаемого колеса, датчик, измеряющий тормозной момент на колесе, причем средства управления чувствительны к двум сигналам, характеризующего как величину усилия включения тормоза, прикладываемую оператором, так и к сигналу, характеризующего тормозной момент, развиваемый тормозом [1] Недостатком известной системы является то, что величина тормозного момента ограничивается, если момент развиваемый тормозом, превысит установленное оператором значение тормозного момента. То есть, регулирование тормозного момента происходит относительно величины тормозного момента, установленного оператором, а не величины тормозного момента оптимального с точки зрения процесса торможения, что приводит к недостаточному использованию тормозного усилия на колесе и, как следствие, приводит к недостаточному уменьшению тормозного пути. Под оптимальной величиной тормозного момента понимается такая величина, которая обеспечивает оптимальную величину относительного продольного проскальзывания (S%opt), при которой обеспечивается максимальное значение коэффициента сцепления колеса с опорной поверхностью ( _max) при данных условиях торможения (в общем случае изменяющихся, например торможение началось на сухой опорной поверхности, а заканчивается на мокрой).

Цель изобретения уменьшение тормозного пути и повышение устойчивости во время торможения.

Достигается это тем, что в известной системе управления тормозным моментом на колесе, содержащей датчик тормозного усилия, тормозной привод, согласно изобретению, вводятся фильтр электрического сигнала, блок дифференцирования, модулятор тормозного давления.

Таким образом, заявляемое устройство управления процессом торможения колеса транспортного средства соответствует критерию изобретения "Новизна".

При изучении известных технических решений в других областях науки и техники совокупность признаков, отличающих заявляемое изобретение от прототипа, не была выявлена, и потому, она обеспечивает заявляемому техническому решению соответствие критерию "Существенные отличия".

На фиг.1 представлены графики изменения коэффициента сцепления колеса с опорной поверхностью ( ) в зависимости от величины относительного продольного скольжения (S% ) для различных условий движения. На графике отмечены точки оптимального проскальзывания (S% opt) и соответствующие им значения максимальных коэффициентов сцепления колеса с опорной поверхностью ( _max); на фиг. 2 часть транспортного средства и структурная схема устройства управления процессом торможения колеса транспортного средства; на фиг.3 одна из возможных конструкций модулятора давления.

Принцип функционирования предлагаемого устройства управления процессом торможения колеса транспортного средства заключается в следующем. Сигнал с датчика, пропорциональный тормозному усилию (силе торможения, либо тормозному моменту), поступает на фильтр электрического сигнала, задача которого отфильтровать поступающий сигнал с датчика тормозного усилия от помех (шумов), затем отфильтрованный сигнал поступает в блок дифференцирования. Полученный в результате сигнал является сигналом управления для модулятора давления, который в зависимости от величины и знака сигнала управления поддерживает оптимальное значение давления в тормозном приводе. Оптимальным давлением в тормозном приводе считается такое давление, при котором реализуется максимально возможное по сцеплению тормозное усилие при данных условиях движения. Свидетельством достижения максимально возможного по сцеплению тормозного усилия является равенство нулю управляющего сигнала, поступающего с блока дифференцирования, что соответствует равенству нулю производной сигнала с датчика тормозного усилия, что в свою очередь однозначно свидетельствует о достижении тормозным усилием своего экстремального значения для данных условий движения. Наличие экстремального значения тормозного усилия следует из характера зависимостей коэффициента сцепления () от относительного продольного скольжения (S%) для различных условий движения (фиг.1).

Устройство управления процессом торможения колеса транспортного средства содержит датчик тормозного усилия (1), например тензометрический, вырабатывающий сигнал, пропорциональный тормозному усилию (силе торможения, либо тормозному моменту), установленный на элементе тормозного механизма (2). Датчик (1) соединен с фильтром электрического сигнала (3), например на RC-цепочках, задача которого отфильтровать сигнал с датчика тормозного усилия от помех (шумов), выход фильтра электрического сигнала соединен с входом блока дифференцирования (4), выход блока дифференцирования соединен с входом модулятора тормозного давления (5). Сигнал на выходе блока дифференцирования является сигналом управления для модулятора тормозного давления (5), задача которого поддерживать оптимальное значение тормозного давления (Р") в тормозном приводе (6), с которым он соединен. Тормозной привод (8) в свою очередь прижимает элемент тормозного механизма (2) к колесу (7) посредством тормозного давления (P"). При равенстве нулю давления (Р) от источника давления пружина (8) принудительно отводит элемент тормозного механизма (2) от колеса (7). (9) корпус транспортного средства, (10) резервуар для тормозной жидкости, Р_к реакция силы торможения в опорной поверхности, Р_t реакция силы торможения в элементе тормозного механизма (2), V_к скорость продольного перемещения центра колеса, _к угловая скорость колеса. Если конструкция датчика тормозного усилия (1) такова, что при увеличении тормозного усилия сигнал с датчика возрастает, а при уменьшении тормозного усилия сигнал с датчика убывает, то конструкция модулятора тормозного давления (5) в этом случае должна обеспечивать уменьшение тормозного давления (P") вплоть до нуля при отрицательной производной сигнала с датчика (1), увеличение тормозного давления (P") вплоть до величины (Р) при положительной производной сигнала с датчика тормозного усилия (1) и поддержание существующего тормозного давления (P") при нулевой производной сигнала с датчика тормозного давления, даже если в этот момент P" P, а также обеспечивать равенство нулю тормозного давления (P") в случае, если Р 0. Если конструкция датчика тормозного усилия (1) такова, что при увеличении тормозного усилия сигнала с датчика убывает, а при уменьшении тормозного усилия сигнал с датчика возрастает, то конструкция модулятора тормозного давления (5) в этом случае должна обеспечивать увеличение тормозного давления (P") вплоть до величины (Р) при отрицательной производной сигнала с датчика (1), уменьшение тормозного давления (P") вплоть до нуля при положительной производной сигнала с датчика тормозного усилия (1), остальные требования к конструкции модулятора тормозного давления остаются без изменений. На фиг.3 (1) корпус модулятора тормозного давления (2) золотник, (3) возвратная пружина, (4) электромагнит, (5) и (6) контакты концевого выключателя, замыкающие при нажатии на педаль "тормоз", i_эп ток электромагнитной пружины, величина которого пропорциональна перемещению золотника и достаточна для компенсации усилия сжатия возвратной пружины (3) во время процесса торможения, i_у ток управления модулятором тормозного давления, поступающий из блока дифференцирования. Использование предлагаемого устройства управления процессом торможения колеса транспортного средства обеспечивает по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества:

обеспечивает минимально возможный тормозной путь при данных условиях движения путем поддержания максимально возможного по сцеплению колеса с опорной поверхностью, тормозного усилия (силы торможения, либо тормозного момента);

кроме того, не допуская блокировки тормозящего колеса, повышает устойчивость во время торможения;

а также, используя в качестве сигнала управления производную величины, пропорциональной тормозному усилию, позволяет автоматически адаптироваться к изменяющимся условиям движения во время торможения (сухая, мокрая, обледенелая опорная поверхность, изменение нормальной нагрузки на колесо во время торможения).