Устройство для регулирования силы торможения транспортного средства

Союз Советских Социалнстических Республик(23) Приоритет -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(31) Р 2622746, 3 (33) ФРГ Опубликовано 2309,81.Бюллетень М 35 Дата опубликования описания 230981(72) Автор: изобретения ИностранецЭрих Рейнекке (ФРГ) Иностранная фирмаа1 Вабко Вестингхауз Гмбх(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИЛЫ ТОРМОЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ном торможении. Одним иэ требований к таким регуляторам является оптимизация заданного распределения тормозных сил при любой нагрузке автомобиляВ 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, содерИзобретение 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(53) УДК 629.113-598жащее регулироночные клапаны, установленные в магистрали от тормозного 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 всоответствии с заданной характеристикой торможения.Указанная цель достигается тем,что устройство обработки информациивыполнено на аналоговых элементах,каждый регулироночный 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 Р к управляемому давлению Рн, 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 жепо 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 Р, т.е. к неличине выходного давления н тормозных цилиндрах 1 и 2, и электрически связанными проводниками 7 и 8, передающими импульс напряжения, т.еинформацию, в электронный блок-устройство 9 обработки инФормации,Система также содержит трехпози"ционные регулировочные клапаны 105 1 О 15 2 О ЗО 35 40 45 50 55 60 65 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 вМмя 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 величине 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 сопротивления и вместе к различному электрическдму напряжению, поступающему в виде импульсов по проводникам 29 и 30 в устройство 9Датчики 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 ве" личине управляющего давления Рн, пре.образуемого в электрический импульснапряжения.Устройство 9 обработки информацииявляется 1 егулируюшим устройством ивыполнено таким образом, что обрабатывает информацию о тормозном давлении Рс, обоих тормозных цилиндров 1и 2, управляемом давлении Р и онагрузке автомобиля и по каналам 33и 34 подает выходную информацию наусилитель 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 клапанов10-13 возбуждается, при этом, когдавозбуждены обе обмотки 14 и 15,часть 10,3 трехпозиционного клапана 10 определяет состояние тормозныхмагистралей.К усилителю 35 подключено также 20противоблокировочное устройство 44транспортного средства с блокомуправления. Задача этого устройствазаключается в том, чтобы предотврацать с помощью клапанов 10-13 дальнейшую передачу среды давления втормозные цилиндры, если достигнутамаксимальная сила трения между шиной автомобиля и дорожным покрытием.В этом случае автомобилем еще можноуправлять. Однако, если не ограничитьдавление, быстро достигается блоки-.ровка колеса, скольжение увеличивается до максимального значения, иавтомобиль становится неуправляеьам.Противоблокировочное устройство 44 З 5посредством каналов 45 и 46 подключено к каналам 33 и 34, т.е. выходыПБС подключены к выходам устройства9, в то время как в первом вариантена фиг. 1 другие два канала 47 и 48 40не соединены с каналами 33,34 и связаны непосредственно с усилителем 35.Система по первому варианту работает следующим образом,Тормозные устройства рассчитанывсегда на максимальную нагруэку. Если предположить, что автомобиль полностью загружен, в режиме служебноготорможения противоблокировочное устройство 44 необязательно, и положение трехпозиционных клапанов 10-13показано на, фиг, 1, При этом послеприведения в действие тормозногокрана 23 все тормозные цилиндры 1"4наполняются сжатым воздухом из магистрали 22 и соответствующих соединительных магистралей, Управляемоедавление РЕ равно давлению Р . Характеристика тормозных сил, действующих на колеса передней оси Эа изадней оси Р", изображена на фиг.3 бОпрямой линией, т.е. при РС,1 Рд = 1тормозные силы, прилагаемые к колесам, равны. Информация, поступающаяв блок 9 по проводникам 7,8,29,30и 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 силна 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 частичнонагруженном автомобиле, необходимо вопределенный момент прекратить подачу давления в тормозные цилиндры 1и 2 задних колес. Такое действие воз"можно за счет того, что в зависимости от нагрузки по проводникам 29и 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 усилитель35, а по каналам 36-39 - в обмотки14-17 таким образом, .что части 10.2и 11.2 обоих трехпоэиционных клапанов 10 и 11 перекрывают .тормозныемагистрали. В тормозные цилиндры 1и 2 давление не поступает иэ магистр.али 22Возбуждение соответствующих обмоток происходит не сразу, а по истечении определенного промежутка времени. На фиг. 3 описанное изображеноломаной линией с перегибом в точ"ке К для характеристики тормозныхсил 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 11, остается постоянной.В отдельных случаях нецелесообразно после достижения определенной точки перегиба К поддерживать постоянной силу Ркд, действующую на колеса задней оси, а необходимо изменять, как показано на фиг. 5Наклонные линии. определяют тор- . мозные силы на задней оси для различных состояний загруженности автомобиля. Точки перегиба К, Ь.,К и К определяются поданной по провод%никам 29 и 30 информацией о загруженности автомобиля, а наклон прямой определяется соотношением Р: Р 4, 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 16и чи 17, тобы на короткое время части 10,2 и 11.2 клапанов 10 и 11 определяли состояние системы, Вследствие этого независимо от управляемого давления Ре 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,1 кХ , Х , лежащих на соответствующей Рн линии. 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 лым межосеным расстояниемтребуются характеристики, изображенные на фиг. б. Для такого автомобиля при торможении вследствие момента опрокидынания, вызванного силой инерции, 25 задняя ось разгружается, а передняя соответственно нагружается.Динамическое перераспределение нагрузки требует уменьшения тормозных сил Р 1 для предотвращения блокировки задйих колес,т.е.с увеличением давления Ре 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 ина короткое время, а затем тормозные магистрали посредством частей 10,2 и 11.2. Естестненно для этого требуется воз буждение и обесточивание обмоток 14- 17 клапанов 10 и 11 по сигналам от блока 9. Повторяемость процесса определяет точки У, У, У, лежащие на заданной характеристике Р 1111., 45На фиг. 7 изображены характеристики, которые могут быть получены поддержанием постоянным данления Р и. кратковременной подачей давлейия в тормозные цилиндры 1 и 2, При этом время для поддержания давления по" стоянным и для подачи давления должно быть различным в общем случае, чтобы обеспечить положение точек Х, Х, Х" на характеристиках Р 1( с раэ" личной кривизной.55У автомобилей с малым межосевым расстоянием при тормокенйй происходит динамическое перераспределение нагрузки по осям, нследствие этого требуется иэменрть тормозное давле- ЬО ние Р н тормозных цилиндрах передней оси в зависимости от нагрузки и степени торможения.Это требование может быть выполнено в системе по фиг. 2, которая 65 соцержит те же необходимые элементы,что и первый вариант (часть их непоказана). Отличительной особенностьювторого варианта является установкадатчиков 49 и 50, аналогичных датчикам 5 и 6, и снязь датчикон 49 и 50информационными каналами 51 и 52 сблоком 9. Кроме того, каналы 47 и 48от протиноблокировочного устройства44 подключены к выходным каналам 33и 34 блока 9, связанным с усилителем 35.Путем соответствующего управлениятрехпозиционными клапанами 10,11 и12,13 каждой оси можно получить характеристики тормозных сил, изображенные на фиг. 8 и 9.При таком изменении тормозных силможно получить оптимальный закон регулирования, т,е. независимо от загрузки автомобиля получить раненстноудельных тормозных сил для автомобиляс определенными конструктивными параметрами.Оптимальное регулирование происходит по известным зависимостям, поэтому блок 9 может быть выполнен сэлементами формирования сигналов упранления без больших эатрат,Ограничение давления н тормозном цилиндре при достижении заданного значения, определенного эагрузкой антомобиля, осуществляется по схеме на Фиг. 10.С неиэображенного датчика (может быть 27 или 28) для измерения осевой нагрузки на вход компаратора 53 поступает напряжение Ч 1 И, соответствующее осевой нагрузке задней оси. На другой вход компаратора 53 поступает напряжение ЧРн, соответствующее давлению Р и преобразованное неиэображенным датчиком, например 31. В компаратаре 53 сравниваются напряжения 1,ци ЧРр. Если ЧР Ч 1 н, формируется 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 ЧР не станет меньше напряжения Ч(1( й неРе затухнет сигнал иа выходе компаратора 53. С уменьшением Рн уменьшается и давление в тормозном цилиндре колеса, т.е, Р . Второй вход элемента ИЛИ 54,подключен к противоблокироночному устройству 44,ФСхема на фиг. 11 реализует управление для получения характеристик по Фиг. 5, при чР р ч (,н впускной клапан закрывается, а в тормозном цилиндре поддерживается постоянное давление. Дальнейшее повышение давления Р в тормозном цилиндре заднего колеса45 Формула изобретения происходит с меньшей скоростью лоФормулеМре Чнч ъР И ЬН 1 Нгде ЧР Н - напряжение, соответствующее тормозному давлениюв тормозном цилиндре колеса задней осизт - задаваемый коэффициент,определяющий наклон лряМой РНяВычислитель 57 на операционном10усилителе 58 образует разность ЧрРеЧ . Соответствующее значению разности напряжение подается на делительнапряжения В,1, Вч,делящий это напряжение на заданный коэффициент т. НоЧре -Чывое значение напряжения поюдается через резистор Вд на входвключенного в качестве сумматора 59операционного усилителя 60. С неизображенного датчика осевой нагрузки лопроводнику Ь и через резистор В натот же вход сумматора 59 передаетсянапряжение Ч 1 Н,соответствующее нагрузке, Другой вход сумматора 59 .через резистор В зподключен к массе.На выходе сумматора формируетсяЧре - Чьнвеличина Чн + --- . Это напряжение подается на вход комленсатора 61и сравнивается с поданным на другойвхоД напРЯжением Чран, соответствУющим давлению н тормозном цилиндре колеса задней оси,Если ЧР Ъ Ч + , с комла-, 35Чре - ЧнБратора 61 через функциональную схемуИЛИ 62 и конечный усилитель 63 поступает выходной сигнал на впускнойклапан 64, который закрывается, прерывая подачу давления в тормозной 40цилиндр .Посредством деления напряженияЧр - Чн и суммирования напряженияЧ рр ,Ч + ф - а". можно снижать длительЬН щность выходного сигнала с комларатора, т.е. уменьшать время закрытия иоткрытия нпускного клапана 64, поэтому возможно регулировать наклонпрямой Рн . 50Элементы 65 противоблокировочногоустройства подключены на другой входфункциональной схемы ИЛИ 62, а такжек выпускному клапану 67 через конечный усилитель 66.На .Фиг. 12 показана схема, аналогичная схеме на фиг. 11, но отличаючз -чНаяся тем, что значение несуммируется, а вычитается из напряжения Чра, т.е. получают закон регулирования по характеристикам на фиг,б.Если поданное в тормозные цйлиндры давление Ра превышает заданный.предел, определяемый осевой нагрузкой (точка К), нпускной клапан закры вается, препятствуя повышению давления в тормозном цилиндре. Понижение ло наклонной прямой согласно выЧре -Чражению Чр НЛ Ча 1 н щйНВычитатель 57.1 на операционном усилителе 58 образует разность Чре - Чрн, соответствующее этой разности значение напряжения подается на делитель В, В, имея значение в, наЧРе -Чьнлряжение подается через реюзистор В , на вход включенного в качестве вйчислителя 68 операционного усилителя 60.1. По проводнику Ь через резистор В на второй вход вычи 5тателя 68 подается напряжение Чн, соответствующее осевой нагрузке.На выходе образуется напряжение,Чре -Чьн соответствующее разности ЧЬН которое подается на вход комларатора 61 и сравнивается с напряжением Ч поданным на другой вход. ЕслиЧре-ЧьнЧр нЧбнран Н щчерез 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 Чр ( Чн, можно было поддерживать постоянным тормозное данление, предусмотрен компаратор 70, который сравнинает напряжение Чре и Ч 1,н, и если ЧреЧН, выходной сигнал через функциональную схему ИЛИ 71 и конечный усилитель 72 возбуждает залорный клапан 73,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 регулировот 1 ные клапаны, ,установленные в магистрали от тормозного крана к колесным тормозным цилиндрам передней и задней осей, противоблокировочное устройство с бло" ком 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 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 тор 5 моэных сил на осях в соответствии с заданной характеристикой торможения, каждый регулировочный клапан выполнен трехпозиционным с двумя управляюцими обмотками, а блок управлениявыполнен на элементах формированияцифровых сигналов управления, приэтом устройство обработки информациивыполнено на аналоговых элементах;Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Заявка ФРГ 9 2057973,кл, 63 С 53/07, опублик 1972.867288иг.8112/84 Тираж 735 ПодпнсноПИ За лнал ППП1 Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4