Устройство для предотвращения проскальзывания для системы торможения автомобиля

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ п 1764621 Своз Советских Социалистических Респубйии.ЪС 05 0 13/О 23) Приоритет (32) 04. 10. 7 осударствеииый комите СССР по делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения ИностранецГи Маруби(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЯ СИСТЕМЫ ТОРМОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯИзобретение относится к устройствам для предотвращения проскальзывания для системы торможения автомобиля.Такие устройства обычно применяются для контролирования изменения вращения нли ускорения, по крайней мере, одного колеса автомобиля с тем, чтобы при обнаружении опасности проскальзывания подавать сигнал предотвращейия прос- кальзывания, вызывающий снижение давления в одном или каждом тормозном цилиндре, связанном с одним или каждым колесом.Известно устройство, в котором подача сигнала предотвращения проскальзывания осуществляется в результате сравнения сигнала, пропорционального скорости колеса, с сигналом уставки 11(.ИмпуЛьсные сигналы,от одного или нескольких датчйков скорости обрабатываются непосредственно в цифровой Форме. Это устройствО работает в довольно большом диапазоне скоростей (3-200 км/ч) и в связи с необходимостью обработ ки сигналов, частота которых может изменяться от 1500 до 100000 Гц требует большой емкости цифровых.компонентов (счетчики, запоминающие устройства), усложняющих конструкцию и повышающих стоимость,.о Целью изобретения является повышение точности н упрощение устройства,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство, содержащее1 О последовательно соединенные преобразователь напряжения, фазовый компаратор, интегратор, генератор импуль,сов и делитель частоты, выход которого подключен ко второму входуфазового компаратора, а также исполнительный орган, введены первыйдешифратор,. последовательно соединенные счетчик, элемент памяти, второйдешифратор и первый одновибратор ифО последовательно соединенные второйи третий одновибраторн, выход которого подключен к первому входу счетчика, ко второму входу которого подключен генератор импульсов, входвв второго одновибратора соединен с выходом преобразователя напряжения,а выход - со вторым входом элементапамяти, второй выход которого черезвторой дешифратор связан со вторымвходом первого одновибратора, выход55 которого соединен с исполнительныморганом,На фиг. 1 изображена блок-схемаустройства для предотвращенияпроскальзывания для системы торможе,ния автомобиля; на фиг. 2,3 и 4 представлены кривые, поясняющие работуустройства.Устройство содержит преобразователь напряжения 1 , фазовый компаратор 2, интегратор 3 генератор импульсон 4, делитель частоты 5,счетчик б, элемент памяти 7,первыйдешифратор 8, ключ 9, первый одновибратор 10, второй аднонибратор 11,третий одновибратор 12, второй дешифратор 13, исполнительный орган 14,датчик минимальной скорости 15.На вход преобразователя напряжения 1 подается сигнал переменнойчастоты от датчика скорости 1 непоказан). Датчик скорости связан: с колессм автомобиля с любой другойвращающейся деталью, соединеннойнращательным движением с колесом антомобиля (например ведущий или. ведомыйвал диФференциала), и , таким образом, 75вырабатывает сигнал, частота которогОпропорциональна скорости вращенияколеса или вращающейся детали. Сигналскорости на выходе блока 1 имеет прямоугольную форму с частотой, равнойчастоте входного сигнала.ЗОТаким образом, на первый вход фа-:зового компаратора поступает сигнал,пропорциональный скорости колеса, спреобразователя напряжения. Фазовыйкомпаратор формирует сигнал положительного, нулевого или отрицательного уровня, н зависимости от результата фазового сравнения. Выходной сигнал компаратора затем подается на линейный интегратор, который в соот" 4 Оветствии с уровнем сигнала с компа " ратора", вырабатывает возрастающий,постоянный или уменьшающййсясигнал.Выход интегратора соединен со входомгенератора импульсов, управляемого 45напряжением.Компаратор,интегратор игенератор импульсов являются состав-ныйиэлемейтами схемы, называемой впоследующем схемой "фазовой обратнойсвязи". Между выходом генератора им Опульсов и вторым входом компараторавключен делитель частоты с постоян-ным коэффициентом деления. Сигналс выхода управляемого напряжениемгенератора импульсов подается наВход счетчика б. Хотя коэффициентделения частоты делителя 5 можетбытькаким угодно, для описываемогопримера примем его равным 10. В уста"новившемся режиме частота выходногосигнала с блока 4 в 10 раз больше40частоты сигнала скорости. В результате число, запоминаемое элементомпаЖти нсегда равно 10. Если частотасигнала скорости измеряется,то блоки 2,3,4 работают таким образом, что бы поддержать отношение между частотами входного и выходного сигнален, равным коэффициенту умножения (10 в данном примере). Поэтому можно утверждать, что частота выходного сигнала зависит от частоты входного. Однако блоки 2,3,4 медленно реагируют на изменение частоты входного сигнала и отношение между частотами выходного сигнала с генератора импульсов и сигнала скорости отличается от 10 в течение переходного режима до появления тенденции к восстановлению своего прежнего значения, кбгда скорость снова стабилизируется; Следовательно, счетчик б будет выдавать последовательность цифровых данных, отличающихся от величины 10, но с тенденцией постепенного возвращения к этой величине.Цифровой счетчик б подсчитывает количество периодов выходного сигнала с генератора импульсов 4 в течение определенного периода. Количество разрядов счетчика б может быть выбрано различным, в зависимости от требований, предъявляемых к устройству. В данном устройстве примем, что счетчик б выдает 4-х битовый сигнал. Выходы счетчика б присоединены к соответствующим входам элемента памяти 7, емкость которого соответствует емкости счетчика б .(4 бит). Вход элемента памяти, связанный с выходом второго одновибратора, служит для получения сигнала, разрешающего запись содержимого счетчика б. Счетчик 6 имеет установочный вход, который соединен с выходом третьего одновибратора и при подаче сигнала управления, на который он может быть установлен в исходное состояние,. после чего счетчик снова начинает считать число периодов сигнала с выхода генератора импульсов до тех пор, пока не появится следукций управляющий Фронт сигнала с блока 1. В этот момент содержимое счетчика б,переносится в элемент памяти в виде числа, соответствующего количеству периодов сигнала с выхода генератора импульсов за время одного периода сигнала скорости.Одновибратор 12 управляется положительным фронтом, соответствующим окончанию отрицательного импульса бдновибратора 11 и вырабатывает отрицательный импульс, поступающий на установочный вход счетчика б.Предположим, что окружная скорость колеса или вращающейся детали, связанной а колесом автомобиля, постоянна.Система находится в установившемся состоянии, поэтому частота сигнала на втором входе фазового компаратора равна частоте входного сигнала. Частота сигнала с выхода генератораимпульсов в 10 раз больше входногосигнала. На выходе фазового компаратора имеется сигнал 0 - уровня,В результате заряд интегратора неменяется и с его выхода ко входууправляемого частотой генератораприкладывается постоянный сигнал,ве"личина которого определяет частотусигнала на выходе генератора импульсов, которая при этом в 10 разбольше частоты входного сигнала.При уменьшении скорости колесачастота входного сигнала фазовогокомпаратора уменьшается. На выходефазового компаратора при этомпоявляется отрицательный сигнал - Н,вызывающий возрастание сигнала свыхода интегратора.Управляемый напряжением генератор устроен такнм образом, что часто.та на выходе его уменьшается привозрастании входного сигнала. 20Система при этом работает в пере"ходном режиме до тех пор, пока частота сигнала на втором входе фазово-,го компаратора не сравняется с частотой на первом входе. В этот момент 25частота сигнала на выходе генератора.импульсов снова в 10 раз большечастоты входного сигнала.При увеличении скорости. колесачастота сигнала на первом входе фазо- ЗОвого компаратора увеличивается и навыходе фазового компаратора появляется положительный сигнал + Н,зарядинтегратора уменьшается и, Следова-тельно, частота сигнала на выходеуправляемого напряжением генератора увеличивается, стремясь достичьнового значения, в 10 раз большегоновой частоты сйгнала скорости.Придостижении нового установившегосясостояния частота сигнала на втором 40входе фазового компаратора равначастоте сигнала на первом входе,при этом на выходе ксмпаратора появляется сигнал О-уровня, и, такимобразом, поддерживается новое зйачение частоты выходного сцгнала,Поскольку интегратор обладаетпостоянной времени, частота сигна-:ла на втором входе Фазового компаратора не изменяется с такой же ско- ярростью, как частота сигнала на йервом.входе, Можно, следовательно, считать,что частота сигнала на втором входеФазового компаратора представляетвеличину уставки скОРОсти, темзю 55увеличения и уменьшения которой ограничены определенными величинами,Если рассматривать частоту сигналаскорости колеса как окружную скоростьколеса, а частоту сигнала на второмвходе фазового компаратора как величМ ну уставки, приблизительно соответ-ствующую скорости автомобиля, точисло, записанное в элемент памяти 7,соответствует веяичине проскальзйвания колеса в течение предыдущего периода сигнала скорости колеса, Это равно отношению между частотами выходного сигнала с генератора импульсов.и сигнала скорости, т,е. другими словами, отношению частот сигналов на первом и втором входах фазового компаратора.Приведенная таблица иллюстрирует ссответствие между величиной А, представляющей отношение частот сигналов скорости колеса и уставки, величиной В, представлякщей соотношение частот сигналов с выхода генератора имйульсов и первого входа фазового компаратора и абсолютной величиной соответствующего проскальзывания С, выраженного в процентах.А В С 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 6,77,27,78,359,110,011,112,514,2516,620,0 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 По данным этой таблицы можно достроить зависимость величины проскальзывания в Функции числа, записанного в элемент памяти 7 Осм.фиг.4). Следовательно, для любогочисла, записанного в элемент памяти,может быть определена приблизительная величина проскальзывания. Этаинформация вырабатывается компактной цифровой схемой Ообъемом 4 битв данной конструкции), относительнопростой конфигурации. Тем не менееэта схеМа может работать в широком диапазоне скоростей Очастота сигналаскорости колеса изменяется в пределах от 1500 до 100000 Гц).На фиг, 2 кривая сСпредставляетчастоту сигнала скорости колеса, акривая р представляет величину сигнала уставки на втором входе фазового компаратора.В начальной части, где скорость колеса постоянна, кривые с. и, совпадают и число на выходе элемента памяти равно 10.Начиная с момента времени с скорость колеса Уменьшается быстрее чем скорость уставки, и кривая с смещается в отрицательном направлении относительно кривой , представляющей. Уставку скорости, определяемую интегратором., В момент времени в который число, записанное всчетчике 6 в первый раз после начала падения скорости запомнено в элементе памяти, появляется число 11, представляющее Определенную величину проскальзывания колеса Оси.фиг.4).Соответственно в конце каждого периода сигнала скорости в элемент памяти переносится другая величина,причем эта величина снова будетравна 10 в момент времени , в который частота сигнала уставки будетравна, частоте сигнала скорости коле 5са, В примере, приведенном на Фиг.З,число, записываемое в элемент памя-ти в промежуток времени от с допоследовательно принимает следующие значения: 11, 13, 15, 15, 15,14, 12, 10, то есть, проскальзываниерастет, а затем уменьшается вследствие уменьшения давления в тормознойсистеме, Начиная с момента времений скорость колеса возрастает быстрее, 5чем частота сигнала уставки скорости.В этом случае величина, записываемаяв элемент памяти, принимает последовательно ряд измерений,. меньших 10,до момента времени с , в котором частота сигнала уставки скоростисноваравна частоте сигнала скорости колеса. В приведенном примере между элементами йэ и й 4 элемент памяти последовательно содержит следующие величины: 10,9,8,8. С момента т 4 скорость колеса снова становится постоянной и устройство снова работает в ус- "тановившемся режиме. То есть, начиная с момента времени й 4 величинасигнала, записываемая в элемент памяти, постоянно принимает значение10.Разберем общий принцип управленияпредотвращением проскальзывания, осуществляемый элементами схемы 8,9,10и 13. Эти элементы вырабатывают управляющий сигнал тогда, когда проскальзывание колеса во время торможения или разгона превысит определенное пороговое значение, то есть,40когда число, записанное всчетчик б и перенесенное затем вэлемент памяти, окажется большим или-"равйймпредварительно заданной величине (в данном примере эта величина равна 13),которая,в свою очередь,больше коэффициента деления делителя5. Следовательно, необходимо вырабатывать сигнал предотвращения скольжения тогда, когда число, записанное 50всчетчик б и перенесенное в элемент памяти, окажется, большим илиравным 13. Счетчик б имеет ограни"чение, при котором число, записан 1ое в него, не может превышать велиины 13, которая больше величиныкоэффициента умножения цепи - Фазовый компаратор, интегратор, генератор импульсов, но меньще максимальной емкости счетчика, Эта особенность имеет два преимуществаг исключается возможность переполнения счетчика 6 в случае быстрого торможения,упрощается схема дешифратора 8,"поскольку для получения сигналапредотвращения проскальзывания 65 нет необходимости обрабатывать числа, большие 13.Особенность конструкции элементов 8,9,10 состоит также и,в том, что подача сигнала предотвращения проскальзывания запрещается в случае, если проскальзывание колеса при ускорении превысит предваритеЛьно заданную пороговую величину. В этом случае дешифратор 13 обеспечивает обработку любого числа, величина ко,торого равна или меньше другой предварительно заданной величины (8 в данном примере), которая, в свою очередь, меньше коэффициента умножения цепи - фазовый компаратор, интегратор, генератор импульсов, дешифратор 13 вырабатывает сигнал для управления .одновибратором 10, по которому запрещается формирование сигнала предотвращения прос.кальзывания. Сигнал от дешифратора 8 передается на одновибратор через ключ 9.Рассмотрим принцип действия первого и второго дешифраторов, При переносе в элемент памяти 7 числа 13 на входы дешифратора 8 поступают логические единицы и при всех величинах, отличных от 13, на выходе дешифратора имеется сигнал логического нуля.На выходе второго дешифратора будет сигнал логического нуля тогда, когда число, записанное в элемент памяти, не равно ни одному нз чисел между О и 8 а сигнал логической единицы будет, когда величина числа, записанного в элемент памяти, находится между 0 н 8.Ключ 9 имеет два входа, один из которых соединен с выходом первого дешифратора, а второй с выходом датчика минимальной скорости 15, который подробно не рассматривается, так как в качестве него может быть использовано любое подходящее устройство. Здесь необходимо заметить, что датчик имеет на выходе сигнал логической, единицы при превышении частоты сигнала скорости с преобразователя 1 определенной минимальиой величины.Рассмотрим более подробно работу элементов схеж 8,9,10,13, основные ссылки при этом будут делаться на фиг.З. На ФигЗ кривая М изображает изменение частот сигналов скорости колеса и уставки скорости, кривая й изображает сигнал с выходадешифратора 8, кривая Р изображает сигнал с выхода дешифратора 13, а кривая й изображает сигнал с выхода одновибратора 10,Предположим, что вначале скорость колеса постоянна. Число,записываемое в счетчик 6, в конце каждого периода сигнала скорости колесапереносится в элемент памяти,причем это число всегсса равно 10. С момента времени с вследствие торможения автомобиля скорость колеса уменьшается. Частота сигнала скорости снижается быстрее, чем частота уставки. Число, записываемое в счетчик 6 и переносимое в элемент памяти в течение нескольких следующих друг эа другом периодов сигнала скорости колеса принимает значения, большие 10,В течение первого промежутка времени от с до с уменьшение частоты сигнала уставки определяется постоянной времени заряда интегратора, Начиная с момента временив который в элемент памяти перенесено число 13, на выходе первого де шифратора появляется логический сигнал ."1". В случае, если скорость колеса превышает некоторую минимальнуюскорость, определяемую датчиком 15,на выходе ключа 9 в момент времени 20с появляется сигнал "О".Теперь диод находится в проводящем состоянии и резистор оказывается подключенным параллельно другомурезистору. 25При этом снижается постоянная времени заряда интегратора, увеличиваятемп изменения сигнала уставки.В этом состоянии устройство находитсядо момента времени с . Начиная .1с момента с в который чисо, записываемое в элемент памяти, становитсяменьше 13, темп изменения сигналауставки р изменяется.В то же время появление сигнала"0" на выходе ключа оказывает воздействие на состояние управляющегоодновибратора. В исходном состоянии,на выходе одновибратора имеется логический сигнал "0". При появлениина выходе ключа логического сигнала 40"О" управляющий одновибратор формирует сигнал предотвращения проскальзывания, который воздействует наэлектромагнитный клапанВсе время,пока на выходе ключа имеется сигнал 4"0", сигнал предотвращения проскальзывания продолжает поступать. Приисчезновании сигнала "0" на выходеключа, то есть, при неравенстве числа, записываемого в элемент памятичислу 13 на выходе управляющего одновибратора, может продолжатЬ присут"ствовать сигнал управления предотвра"щением проскальзйвания в течение некоторого времени,1Начиная с момента временичастота сигнала скорости колеса начи"нает превышать частоту сигнала уставки. Число, записываемое в счетчик 6и переносимое в элемент памяти, принимает значение, меньшее 10, Когда60величина этого числа достигает значения 8 или меньше, то это указывает,что величина проскальзывания колеса при разгоне превысила заданный предел после которого необходимо прекра" щать управление предотвращением проскальзывания. В данном примере это происходит в момент времени с 4, начиная с которого число, записываемое в элемент памяти, принимает зна" чение 8, Следовательно, с этого момента на выходе дешифратора 13 появляется сигнал "1", а на выходе дешифратора 10 сигнал "О", при этом подача сигнала управления предотвращением проскальзывания прекращается (кривая й).Когда проскальзывание колеса при разгоне. превышает определенную величину, соответствующую числу 8, записываемому в накопитель, темп увеличения частоты сигнала уставки возрастает. На фиг. 3 это промежуток времени от сдо с. После моментавосстанавливается обычный темп нарастания сигнала уставки, что длится до момента времени с , в который скорость колеса стала сйова постоянной, кривые Д. и Ъ снова совпадают, при этом в элемент памяти последовательно переносятся числа, величина каждого из которых равна 10.Формула изобретенияУстройство для предотвращения проскальзывания системы торможения автомобиля, содержащее последовательно соединенные преобразователь напряжения, фазовый компаратор, интегратор, генератор импульсов и делитель частоты, выход которого подключен ко второму входу фазового компаратора, а также исполнительный орган, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства, оно содержит первый дешифратор, последовательно соединенные счетчик, элемент памяти второй дешифратор и первый одновибратор и последовательно соединенные второй и третий одновибраторы, выход которого подключен к первому входу счетчика, ко второму входу которого подключен генератор импульсов, вход второго одновибратора соединен с выходом преобразователя напряжения, а выходсо вторым входом элемента памяти, второй выход которого через .первый дешифратор связан со вторым входом первого одновибратора, выход которого соединен с исполнительным органом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Р 3838889,кл. В 60 с 8/08, опубл. 1974764621 ставитель Л, Цаллаг хред Т,Маточкин акаэ 6319/52Тираж 956 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектна Редактор М. Каменская Те Корректор О.Ковинска