антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным управлением

Классы МПК:B60T8/56 со средствами изменения коэффициента сцепления
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Коневцов Михаил Дмитриевич (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2000-11-17
публикация патента:

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к антиблокировочным тормозным системам транспортных средств. Антиблокировочная, антизаносная тормозная система с ограничением хода вспомогательного поршня в главном тормозном цилиндре содержит акселерометр и установленные на осях колес датчики веса, связанные с ЭВМ, которая работает с учетом зависимости продольного и поперечного коэффициентов сцепления от относительного скольжения при торможении, используя ограничение роста давления в тормозном приводе с последующей фиксацией и выдержкой постоянного давления, автономный цилиндр управления с емкостью. Внутри автономного цилиндра установлены неподвижная направляющая втулка и поршень-упор с уплотнением, который контактно связан со штоком и пружиной. Снаружи автономного цилиндра управления установлен связанный с ЭВМ клапан для замыкания и размыкания объема жидкости в автономном цилиндре управления. В главном тормозном цилиндре расположены основной и вспомогательный поршни, между которыми расположен упругий элемент постоянной или переменной жесткости. На поршень-упор в автономном цилиндре управления и вспомогательный поршень главного тормозного цилиндра передается движение педали тормоза через штоки и профилированные рычаги. Техническим результатом является улучшение технических характеристик антиблокировочной тормозной системы. 7 ил. антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313

антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313

Формула изобретения

Антиблокировочная, антизаносная тормозная система с ограничением хода вспомогательного поршня в главном тормозном цилиндре, отличающаяся тем, что содержит акселерометр и установленные на осях колес датчики веса, связанные с ЭВМ, которая работает с учетом зависимости продольного и поперечного коэффициентов сцепления от относительного скольжения при торможении, используя ограничение роста давления в тормозном приводе с последующей фиксацией и выдержкой постоянного давления, автономный цилиндр управления с емкостью, внутри которого установлены неподвижная направляющая втулка и поршень-упор с уплотнением, который контактно связан со штоком и пружиной, снаружи автономного цилиндра управления установлен связанный с ЭВМ клапан для замыкания и размыкания объема жидкости в автономном цилиндре управления, кроме того, в главном тормозном цилиндре расположены основной и вспомогательный поршни, между которыми расположен упругий элемент постоянной или переменной жесткости, при этом на поршень-упор в автономном цилиндре управления и вспомогательный поршень главного тормозного цилиндра передается движение педали тормоза через штоки и профилированные рычаги.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к транспортному машиностроению, а более конкретно к созданию антиблокировочных тормозных систем.

Известны антиблокировочные тормозные системы, например антиблокировочная система ABS 2фирмы "Bosch", включающая в себя педаль тормоза, главный тормозной цилиндр с вакуумным усилителем, гидравлический узел, в состав которого входят гидронасос с электродвигателем, модулятор с электроклапанами, гидроаккумуляторы с демпфирующими камерами - все они включены между главным и рабочими тормозными цилиндрами колес. В систему также входят датчики угловой скорости и продольного замедления, электронный блок и другие штатные узлы и детали.

Система ABS 2 работает по принципу обратного нагнетания с трехфазным рабочим циклом.

Регулирование тормозного момента на барабане осуществляется "импульсным" торможением. Величина импульсов достигает больших величин, и поэтому в ABS 2 в гидравлическом узле устанавливают мощные электромоторы на гидронасосах и демпфирующие камеры. Кроме того, что очень важно, импульсное торможение предусматривает торможение на каком-то среднем значении коэффициента сцепления (антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 х). Из технической литературы известно, что коэффициент антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 х составляет 75% от общего коэффициента сцепления (антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313).

Отмеченные недостатки усложняют и делают конструкцию ABS сложной и дорогостоящей.

Мы предлагаем тормозное управление, которое позволяет целенаправленно менять величины коэффициентов сцепления в продольном (антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 х) и поперечном (антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 х) направлениях, используя при этом не "импульсный" способ торможения, а способ ограничения роста давления в тормозном приводе с последующей фиксацией и выдержкой постоянного давления.

Для исключения блокировки колес и бокового заноса при поворотах на закруглениях дорог предлагаем автономный гидравлический цилиндр, работающий с главным тормозным цилиндром, и инерционные датчики в поперечном направлении, которые исключают боковой занос на поворотах.

В отличие от ранее предложенных тормозных систем с ограничением хода вспомогательного поршня в главном тормозном цилиндре управление тормозной системой возлагаем на ЭВМ или микропроцессор, работающие с использованием диаграммы антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313-s, характеризующей зависимость продольного (антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 х) и поперечного (антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 у) коэффициентов сцепления от относительного скольжения в процессе торможения.

Для учета постоянно меняющихся величин опорных реакций на колесах, соответственно, координат центра тяжести АТС и перемещений поршней на задней оси установлены датчики (индукционный, деформаций, перемещений и других конструкций), протарированные по весу (массе). Показания этих датчиков используются в программах ЭВМ, составленных на основе известных зависимостей для опорных реакций, координат центра тяжести и перемещений поршней.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг.1 - главный тормозной цилиндр с системой управления.

Фиг.2 - запорный клапан.

Фиг.3 - инерционные клапаны.

Фиг.4 - педаль тормоза с профилированными рычагами.

Фиг.5 - диаграмма зависимости коэффициента сцепления (антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313) от коэффициента скольжения (S).

Фиг.6 - схема алгоритма.

Фиг.7 - структурная схема управления.

В указанных чертежах порядковые номера связаны с названиями следующих деталей: 1 - емкость с жидкостью; 2 - клапан запорный; 3 - корпус главного тормозного цилиндра; 4 - компенсационное отверстие; 5 - основной поршень главного тормозного цилиндра; 6 - манжета уплотнительная; 7 - пружина; 8 - поршень вспомогательный; 9 - автономный гидроцилиндр механизма управления с емкостью; 10 - шток поршня в главном цилиндре; 11 - шток автономного цилиндра управления; 12 - стержень упорный; 13 - втулка направляющая; 14 - поршень-упор подвижный; 15 - манжета уплотнительная; 16 - пружина; 17 - клапан для замыкания объема в автономном цилиндре управления; 18 - емкость для жидкости; 19 - составной корпус запорного клапана; 20 - шайба запорная; 21 - штифт ограничительный; 22 - электрический провод низкого напряжения в батарейном зажигании; 23 - пружина инерционного клапана; 24 - массы инерционного клапана; 25 - клапаны; 26 - педаль тормоза; 27 и 29 - профилированные рычаги; 28 - вал педали тормоза; F - усилие на педали; Р - усилие на штоке; R - реакция на внешние воздействия; Руд - удельное давление жидкости; К - контакты электрические клапана 17.

Связь между штоком 11 и поршнем-упором 14 контактная.

Суть изобретения в том, что антиблокировочная, антизаносная тормозная система с ограничением хода вспомогательного поршня в главном тормозном цилиндре отличается тем, что в механизме управления системы имеется ЭВМ, клапаны с инерционными массами, датчик опорных реакций, связанный с ЭВМ, автономный цилиндр с емкостью, снаружи которого установлен клапан для замыкания и размыкания объема жидкости в нем, также связанный с ЭВМ, а внутри его расположены втулка направляющая неподвижная, подвижный упор с уплотнением, связь которого со штоком и пружиной контактная. Кроме того, в главном тормозном цилиндре расположены основной и вспомогательный поршни, между которыми стоит упругий элемент постоянной или переменной жесткости, при этом на упор в цилиндре управления и вспомогательный поршень главного цилиндра передается движение на педали тормоза через штоки и рычаги специального профиля, указанная система работает с использованием диаграммы антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313-s.

Наличие пружины 7 между поршнями 5 и 8 позволяет при замкнутом объеме передаточного механизма изменять удельное давление в нем и в его исполнительном органе. При этом меняются приводные силы в тормозных механизмах колес, которые, в конечном счете, определяют величины моментов на барабане и колесе.

Для того чтобы менять удельное давление в передаточном механизме, надо менять силу упругости пружины (Рпр), она равняется Р пр=с·х, где с - жесткость пружины, х - перемещение ее. Приняв жесткость пружины постоянной величиной, получим линейную зависимость силы упругости пружины от перемещения.

Следовательно, надо научиться определять величину перемещения вспомогательного поршня 8. С этой целью были определены математические модели для передних и задних колес АТС, находящегося в тормозном режиме.

антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313

антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313

X1 и Х2 - перемещение вспомогательных поршней в главном цилиндре соответственно для контура передних и задних колес (в см); антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 х - текущая величина коэффициента сцепления в продольном направлении, принята равной для передних и задних колес; G a - полная масса автомобиля; а - координата центра тяжести АТС от передних колес; b - координата центра тяжести АТС от задних колес; hg - вертикальная координата центра тяжести; rст - радиус колес статический - одинаковый для всех колес; rI б и rII б - радиус барабана соответственно для передних и задних колес; SI гл и SII гл - площади поршней главных тормозных цилиндров соответственно для передних и задних колес; SI n и SII n - площади поршней рабочих тормозных цилиндров колес; к - коэффициент трения контртел; l - внутреннее передаточное число тормозного механизма.

Зависимость математической модели от коэффициента сцепления колеса с опорой, можно легко перевести в зависимость от замедления при торможении АТС, используя равенство, антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 где j - линейное замедление.

В конечном счете, применительно к автомобилю ГАЗ - 53 А были получены зависимости

X1=Ga ·j·(2,38 + 0,343j)·0,00000050 (3)
Х2=G a·j·(7,42 - 0,343j)·0,00000046 (4)

при следующих значениях параметров Ga=7400 кг, j=6,82 м/с2 были получены конкретные величины перемещения поршней 8 при аварийном торможении: Х1 =12 см, X2=11,8 см.

При этом все постоянные конструктивные параметры учтены множителем после скобок. Параметр перевода килограммов в ньютоны и база автомобиля оказали влияние на цифры в скобках (это уже не параметры центра тяжести автомобиля), и они изменяются при изменении загрузки АТС, коэффициента сцепления антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 х, координат центра тяжести.

Такие зависимости легко решаются, если знаешь загруженность АТС и изменяющиеся при этом параметры центра тяжести и тормозная система снабжена штатным акселерометром.

Для этого надо на осях колес установить датчики веса, которые должны постоянно подавать в ЭВМ изменяющиеся параметры реакций на колесах. В ее память можно заложить программы формул координат центра тяжести, и с учетом поступивших данных от датчиков веса она будет определять значение этих параметров и подавать их в программы формул (3) и (4).

Как только начнется торможение и акселерометр подаст конкретные значения замедлений в программы для формул (3) и (4), ЭВМ будет выдавать расчетные значения X1расч и Х2расч. Идет торможение АТС.

Работа предлагаемой тормозной системы.

При движении с малыми скоростями по двору гаража на погрузочно-разгрузочных площадках и т.п. ЭВМ можно отключать. При этом клапан 17 будет обесточен, и проход жидкости из цилиндра 9 в емкость 18 будет обеспечен.

При больших скоростях движения ЭВМ должна быть включена.

а) Служебное торможение

При таком торможении усилие на педали и темп его нарастания не высокий. Штатный акселерометр фиксирует возникшее замедление, и величина его поступает в ЭВМ. Начинается работа ЭВМ. При малом замедлении коэффициент скольжения S и соответствующий ему коэффициент сцепления мал и будет изменяться в пределах от нуля до величин, соответственных зоне перегиба по кривой диаграммы антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313-s, меньших антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 max с определенной погрешностью.

Для удобства, будем рассматривать колеса одной оси, например передней оси.

На возникающие величины замедления при торможении ЭВМ будет выдавать расчетные значения Х1расч=М и фиксировать в памяти. При поступлении других возросших значений Х2расч ЭВМ должна сравнить их по зависимости X2расч Мантиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 22643130 и пока будет выдерживаться это неравенство ЭВМ команды на закрытие клапана 17 подавать не будет. Идет служебное торможение.

Дальше наступит такой момент, когда коэффициент сцепления антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 х достигнет почти максимальной величины (точка перегиба кривой антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 по диаграмме антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313-s) и соответственно линейное замедление (j) достигнет максимума. Начнется экстренное (аварийное) торможение.

б) Экстренное (аварийное) торможение.

При достижении равенства с некоторой погрешностью Х1расч Мантиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 22643130 ЭВМ подаст команду на замыкание контактов клапана 17. Клапан перекроет проход жидкости из цилиндра 9 в емкость 18. Объем жидкости в цилиндре замкнется, и штоки 10 и 11 остановятся. Торможение будет идти при максимально допустимом замедлении или до полной остановки АТС или с каким-то замедлением для служебного торможения.

При аварийном торможении, когда величины Храсч и Руд достигли экстремальных значений, возможна блокировка колес, так как торможение идет на грани блокирования колес. Этого допускать нельзя. Для этого в процессе теоретических расчетов следует предусмотреть в тормозном механизме уменьшенные размеры радиусов барабанов колес или диаметров рабочих цилиндров. Эти величины входят в значения тормозного момента на барабане и позволяют выполнить неравенство Мбк и таким образом исключить блокировку колес. При этом можно задаться допустимыми величинами антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 х и антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 у.

Контактная связь между поршнем-упором 14, пружиной 16 и штоком 11 делает механизм управления предлагаемой тормозной системы таким, что при любой неисправности в электронном блоке тормозная система способна обеспечивать процесс торможения обычным способом. Кроме того, предлагаемая тормозная система позволяет максимально использовать коэффициент сцепления, будь он большим или малым.

Как известно, коэффициент продольного сцепления антиблокировочная, антизаносная тормозная система с электронным   управлением, патент № 2264313 х меняется от покрытий, его состояния, от изношенности протектора шин, от скорости движения, от толщины водяной пленки в контакте колеса, от различных углов бокового увода, но характерной чертой этих зависимостей является то, что максимум их значений приходится на величину коэффициента скольжения (S) в зоне S=0,15÷0,25. Эта особенность делает предлагаемую тормозную систему максимально универсальной.

Класс B60T8/56 со средствами изменения коэффициента сцепления

устройство для повышения сцепных свойств автотранспортного средства -  патент 2519586 (20.06.2014)
антиблокировочная тормозная система с автоматическим управлением при аварийном торможении транспортного средства -  патент 2277480 (10.06.2006)
упрощенная антиблокировочная тормозная система с пескоструйным устройством транспортного средства -  патент 2261812 (10.10.2005)
Наверх