Противоблокировочное устройство тормозной системы транспортного средства
Изобретение относится к автомобилестроению, а именно к конструкции противоблокировочных устройств тормозных систем транспортных средств. Целью изобретения является повышение точности и надежности устройства путем уменьшения запаздывания в определении величины временного упреждения инерционных задержек устройства в зависимости от изменяющихся условий торможения. Противоблокировочное устройство тормозной системы транспортного средства содержит формирователь сигнала скорости колеса, дифференциатор, блок определения экстремума производной скорости и блок управления, первый блок сравнения и исполнительный блок, блок прогнозирования, формирователь опорного сигнала и второй блок сравнения, а также вентили и сумматор. В устройстве осуществляется кусочно-линейная аппроксимация "оптимальной" скорости колеса с помощью блока прогнозирования скорости. Устройство позволяет изменять степень коррекции скорости в зависимости от фаз работы противоблокировочного устройства, компенсировать инерционные задержки всего тракта управления тормозным моментом, что позволяет улучшить приспосабливаемость устройства к изменяющимся по сцеплению условиям торможения. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2850736/24 (22) 29,11.79 (46) 15.07,91, Бюл. N 26 (71) Белорусский политехнический институт и Белорусский автомобильный завод (72) B.В,Мочалов, Н.Ф.Метлюк, В.А.Миклашевич, В.В.Капустин, Г,Ф.Бутусов, Л,И.Добрых, А,Г,Денисов и Г.Н.Баранчик (53) 62.50 (088,8) (56) Патент США N 3734572, кл, В 60 Т 8/12, опублик. 1977.
Патент США N 3734573, кл. 60 Т 8/12, опублик. 1977.
Авторское свидетельство СССР по заявке М 2697244/18-24, кл. В 60 Т 8/06, 12, 12,78. (54) ПРОТИВОБЛОКИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к автомобилестроению, а именно.к конструкции противоблокировочных устройств тормозных систем транспортных средств. Целью изобретения является повышение. точности и надежности устройства путем уменьшения
Изобретение относится к автомобилестроению, в частности к противоблокировочным устройствам тормозных систем транспортных средств, Известны противоблокировочные устройства, содержащие формирователь сигнала скорости колеса, дифференцирующий блок, блок определения максимума произ,, Я0„„1662884 А1
Работа известных устройств основана на сравнении скорости колеса с прогнозируемой скоростью, а также на сравнении сиг1662884 налов замедления и ускорения колеса с определенными пороговыми значениями, Недостатком известных устройств является влияние инерционности элементов устройства и тормозного привода и запаздывания на выработку сигналов управления (например, влияние запаздывания обнаружения момента максимального ускорения колеса для начала повторного повышения тормозного давления) из-за отсутствия компенсации инерционных задержек, причем с учетом особенностей торможения на различных по сцепным свойствам участках торможения.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является противоблокировочное устройство, содержащее формирователь сигнала скорости колеса, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения, к первому входу блока прогнозирования скорости и через последовательно соединенные дифференцирующий блок и блок определения экстремума производной скорости колеса к второму входу блока прогнозирования скорости, третий вход которого через блок управления прогнозируемой скоростью подключен к выходу первого блока сравнения и первому входу исполнительного блока, второй блок сравнения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами формирователя опорного напряжения и дифференцирующего блока, а выход — с первым входом исполнительного блока.
Укаэанное устройство обладает недостатком, заключающимся в том, что приспосабливание к различным условиям торможения осуществляется по величине замедления или ускорения колеса, определяемой в предыдущем цикле работы системы, т,е. с запаздыванием на время одного цикла работы (до 1 с). Это приводит к тому, что устройство недостаточно эффективно работает в случае резкого изменения сцепных свойств дороги, например при съезде в процессе торможения с сухого асфальтобетона на мокрый или при попадании на обледенелый участок дороги и т.п В таких случаях колеса автомобиля уже находятся на новом, ином по сцепным свойствам, участке торможения, но еще целый цикл устройство работает в расчете на свойства предыдущего участка торможения. Это снижает общую эффективность работы устройства при торможении на неоднородных по сцепным свойствам поверхностях движения, увеличивая тормозной путь, уменьшая устойчивость и ухудшая управляемость автомобиля, 5
20 торого соединен с выходом первого
Цель изобретения — повышение точности и надежности устройства путем уменьшения запаздывания в определении величины временного упреждения инерционных задержек устройств s зависимости от изменяющихся условий торможения.
Поставленная цель достигается тем, что в противоблокировочное устройство, содержащее последовательно соединенные формирователь сигнала скорости колеса, дифференциатор, блок определения экстремума производной скорости и блок прогнозирования скорости, последовательно соединенные первый блок сравнения и исполнительный блок, последовательно соединенные формирователь опорного напряжения и второй блок сравнения, выходом подключенный к второму входу исполнительного блока, блок управления, вход коблока сравнения, а выход — с вторым входом блока прогнозирования скорости, причем выход дифференциатора подключен к второму входу второго блока сравнения, а выход формирователя сигнала скорости колеса соединен с третьим входом блока прогнозирования скорости и первым входом первого блока сравнения, введены два вентиля и сумматор, первый и второй входы которого через вентили, включенные в прямом и обратном направлениях соответственно, соединены с выходом дифференциатора, третий вход — с выходом блока прогнозирования скорости, а выход — с вторым входом первого блока сравнения.
На фиг.1 приведена функциональная ° схема устройства; на фиг,2 — временные диаграммы его работы.
Противоблокировочное устройство содержит формирователь 1 сигнала скорости колеса, первый блок 2 сравнения, блок 3 прогнозирования скорости, дифференциатор 4, блок 5 определения экстремума производной скорости, блок 6 управления, исполнительный блок 7, второй блок 8 сравнения, формирователь 9 опорного напряжения, сумматор 10 и вентили 11 и 12.
Формирователь 1 сигнала скорости колеса представляет собой последовательно соединенные датчик скорости колеса (чаще всего применяется частотный датчик) и преобразователь его сигнала в аналоговый сигнал скорости колеса (для частотного датчика таким преобразователем является преобразователь частоты в напряжение ПЧН).
Блок 3 прогнозирования скорости колеса содержит элемент аналоговой памяти, в качестве которого применен интегратор на операционном усилителе, начальные условия в который заносятся с помощью управ1662884 ляемого электронного ключа, информационный вход которого является первым входом блока 3 прогнозирования скорости и подключен к выходу формирователя 1 сигнала скорости колеса. Управляющий вход этого управляемого ключа представляет собой второй вход блока 3 прогнозирования скорости и соединен с выходом блока
5 определения экстремума производной скорости колеса. Третий вход блока 3 прогнозирования скорости колеса представляет собой вход интегратора блока прогнозирования и подключен к выходу блока 6 управления прогнозируемой скоростью.
Дифференциатор 4 выполнен на операционном усилителе.
Блок 5 определения экстремума производной скорости колеса представляет собой нуль-орган с емкостным входом, срабатывающий при перемене направления изменения производной скорости колеса, т.е. при прохождении им экстремальных точек. На выходе нульоргана включен формирователь импульсов, формирующий импульс в момент максимального ускорения колеса, Блок 5 может быть также выполнен в виде пикового детектора, работающего, например, при такой полярности выходных сигналов дифференциатора 4, которая соответствует реальному ускорению колеса, и блока сравнения сигналов производной скорости колеса и сигнала на выходе пикового детектора. На выходе блока сравнения также включен формирователь импульсов, формирующий импульсы нормированной длительности при прохождении ускорением колеса своего максимального значения.
Блок 6 управления выполнен в виде источника опорного напряжения, величина напряжения которого переключается в зависимости от фазы работы противоблокировочного устройства с помощью ключа, управляемого выходным сигналом первого блока 2 сравнения.
Исполнительный блок 7 состоит из схемы совпадения И, объединяющей выходы блоков 2 и 8 сравнения, первого усилителя мощности, подключенного к выходу первого блока 2 сравнения, второго усилителя мощности, подключенного к выходу схемы совпадения И и двух модуляторов, модулятора сброса тормозного давления, подключенного к выходу первого усилителя мощности, и модулятора выдержки тормозного давления, подключвнного к выходу второго усилителя мощности.
Первый и второй блоки 2 и 8 сравнения выполнены на операционных усилителях, Формирователь 9 опорного напряжения представляет собой каскад, задающий опорное напряжение для второго блока 8 сравнения. Он представляет собой, напри5 мер, резистивный делитель напряжения, подключенный к источнику напряжения питания (в частном случае величина этого опорного напряжения может быть равна нулю). Вентили 11 и 12 могут быть выполнены
10 на полупроводниковых диодах, как показано на фиг.1.
Противоблокировочное устройство работает следующим образом, При движении автомобиля на выходе
15 формирователя 1 сигнала скорости колеса формируется аналоговый сигнал с амплитудой, прямо пропорциональной скорости колеса. Этот сигнал запаздывает по отношению к реальной скорости (окружной
20 скорости) колеса из-за наличия фильтрующих элементов в формирователе 1. На фиг.2а реальная окружная скорость колеса
Ч, изображена пунктирной линией, а измеряемая окружная скорость колеса Чк, сфор25 мированная с помощью формирователя 1,— сплошной линией, причем для удобства анализа эти скорости приведены к одному масштабу, как и представленная некоторая оптимальная скорость колеса V,> n при дви30 жении с которой колесо имеет оптимальный коэффициент сцепления, а также прогнозируемая скорость Vnp, формируемая с помощью блока 3 прогнозирования скорости.
Выходной сигнал формирователя 1 подает35 ся на дифференциатор 4, где подвергается операции дифференцирования со сглаживанием. Образующийся на выходе этого дифференциатора 4 инвертированный сигнал производной скорости колеса, значение
40 которого — V приведено на фиг.2б, еще больше запаздывает по времени по сравнениюс реальной производной скорости колеса. Эти два сигнала (сигналы скорости и ее производной по времени) являются
45 информационными и определяют всю работу противоблокировочного устройства.
Противоблокировочное устройство должно привести скорость колеса в соответствие с оптимальной скоростью колеса, r.е, такой
50 скоростью, при движении с которой колесо находится в оптимальных по сцеплению .условиях, а следовательно,.автомобиль в этом случае тормозитгч с наибольшей эффективностью. Таким образом.
55 назначение противоблокировочного устройства состоит в тогл, что необход мо определить значение такой onlèë àëüíoé скорости, а также, управляя процессом торможения колеса с помощью изменения тормозного гломенга, подведенного к колесу, 1662884 привести скорость колеса в соответствие с оптимальным значением. Оптимальное значение скорости колеса находится в диапазоне, примерно 0,7 — 0,9 скорости автомобиля, причем как ее величина, так и интенсивность изменения зависят оТ многих факторов процесса торможения.
В предлагаемом устройстве осуществ ляется кусочно-линейная аппроксимация оптимальной скорости колеса с помощью ., блока 3 прогнозирования скорости. В фазе
, затормаживания на вход интегратора этого блока подается с выхода блока 6 управления
,постоянное напряжение, определяющее ! интенсивность уменьшения выходного на1
I пряжения 3 прогнозирования скорости, Эту интенсивность изменения прогноэируемой, скорости Члр (фиг.2а) выбираются из расчеI та торможения колеса на поверхности с вы соким коэффициентом сцепления (около 0,8— 0,9), а начальную величину прогнозируемой скорости задают: в начальный момент иэ: менения как некоторую часть скорости автомобиля (примерно 0,7 — 0,8), Сигналы, прогнозируемой скорости с выхода блока 3, и инвертированный сигнал производной
, скорости колеса с выхода дифференциатора 4 подаются на сумматор 10, в котором про, исходит суммирование этих сигналов, т.е, практически получается корректирующий сигнал (Чкор=Чпр-эЧ», причем благодаря вентилям 11 и 12 коэффи, циент э может иметь разное значение при различной полярности сигнала дифферен, циатора 4, т.е. различен для ускорения и замедления колеса, Это расширяет возмож ности определения оптимальной коррекции величины прогнозируемой скорости. Выходной сигнал сумматора 10 подается в блок
2 сравнения, в котором сравнивается по величине с сигналом скорости колеса V», снимаемым с выхода формирователя 1, Пока сигнал с, : рости колеса Ч, больше, чем скорректированный сигнал V«r, выходной сигнал блока 2. сравнения равен нулю, В момент времени ti указанные сигналы совпадают и далее сигнал скорости колеса Ч» становится меньше сигнала Ч»0р, зто приводит к появлению на выходе блока 2 сравнения сигнала сброса тормозного давления (сигнал "Сброс" на фиг.2в). Указанный сигнал через исполнительный блок 7 управляет модулятором сброса. в результате чего через некоторое время. определяемое инерционными свойствами канала управления, начинает уменьшаться тормозной момент
Мт, как показано на фиг.2д, Когда тормозной момент М> станет ниже момента по сцеплению Мр, начинается разгон колеса, т.е, замедление колеса переходит в ускорение. В окрестности нулевого
5 значения производной скорости колеса, определяемого формирователем 9 опорного напряжения, сигнал производной скорос-и колеса сравнивается со значением опорного напряжения формирователя 9, 10 вследствие чего на выходе второго блока 8 сравнения появляется сигнал, поступающий на другой вход исполнительного блока
7 и приводящий к выдержке тормозного давления и момента (сигнал "Выдержка" на
15 фиг.2г) через некоторое время запаздывания, Выдержка тормозного момента уменьшает расход тормозного вещества. Окончание цикла работы противоблокировочного
20 устройства происходит по окончании сигнала "Сброс" на выходе первого блока 2 сравнения, Этот момент тш определяется совпадением прогнозируемой скорости, скорректированной с учетом величины ус25 корения колеса (составляющая a2V»lil на фиг.2а), с измеряемой скоростью колеса V».
Так как такая коррекция величины прогноэируемой скорости происходит при ускорении колеса, т.е. по сравнению с пред30 ыдущим случаем коррекции в момент времени tt при другой полярности выходного сигнала дифференциатора 4, то выходной сигнал дифференциатора 4 поступает на сумматор 10 через другой вентиль. Это
35 позволяет изменять степень коррекции в зависимости от фаэ работы противоблокировочного устройства, с болЬшей точностью компенсируя инерционные задержки всего тракта управления тормозным моментом, 40 что существенно улучшает приспосабливаемость устройства к изменяющимся по сцеплению условиям торможения. При переходе к фазе сброса тормозного давления после выработки сигнала "Сброс" блоком 2 сравнения происходит изменение опорного напряжения, вырабатываемого блоком 6 управления, и, следовательно, происходит изменение интенсивности уменьшения прогнозируемой скорости. Такой характер про50 гнозирования скорости колеса необходим . для того, чтобы прогнозируемая скорость, аппроксимирующая (кусочно-линейно) оптимэльную скорость колеса автомобиля при торможении, опережала по времени опти55.мальную скорость, чтобы компенсировать инерционные задержки в устройстве и тормозном приводе автомобиля.
Оптимизация на ЭЦВМ алгоритма работы устройства подтверждает правильность
1662884
10 выбора, такого характера изменения прогнозируемой скорости и ее коррекции. Таким образом, принцип формирования скорректированного сигнала можно представить следующим образом;
Bi Vg<0
VKop — — Ч,р — аЧк д = аг Vs>O
В момент тк прохождения измеряемым ускорением колеса своего максимума, что свидетельствует о прохождении коэффициентом сцепления максимального по проскальзыванию значения (как известно, в зависимости от проскальзывания колеса его коэффициент сцепления в продольном направлении имеет экстремальный характер), на выходе блока 5 определения экстремума производной скорости колеса формируется импульс нормированной длительности, который подается на управляющий вход блока 3 прогнозирования скорости и разрешает занесение в интегратор (элемент аналоговой памяти) этого блока определенной части сигнала скорости колеса Чк (в частности, примерно 0,9
\4). Последнее необходимо для амплитудной компенсации погрешностей, возникающих иэ-за инерционных временных запаздываний определения момента максимума ускорениия колеса.
Возможны упрощенные варианты предлагаемого устройства; а) с неизменной интенсивностью изменения прогнозируемой скорости и одинаковым коэффициентом а=а =ар коррекции по производной; б) с неизменной интенсивностью изменения прогнозируемой скорости, но с различными коэффициентами а Ф ар коррекции по производной; в) с одинаковыми коэффициентами
a=a>=ax коррекции по производной, но с различной в разных фазах интенсивностью уменьшения прогнозируемой скорости, Из приведенных вариантов вариант а) наименее эффективен, а вариант б) обеспечивает построение структурно наиболее простого, но работоспособного противобло5 кировочного устройства.
Таким образом, предлагаемое противоблокировочное устройство позволяет улучшить комфортабельность движения автомобиля, повысить эффективность тор10 можения, сокращая по сравнению с известными устройствами тормозной путь, улучшая устойчивость и управляемость автомобиля.
Формула изобретения
15 - Противоблокировочное устройство тормозной системы транспортного средства, содержащее последовательно соединенные формирователь сигнала скорости колеса, дифференциатор, блок определения экстре20 мума производной скорости и блок прогнозирования скорости, последовательно соединенные первый блок сравнения и исполнительный блок, последовательно соединенные формирователь опорного
25 напряжения и второй блок сравнения, выходом подключенный к второму входу исполнительного блока, блок управления, вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а выход — с вторым входом
30 блока прогнозирования скорости, причем выход дифференциатора подключен к второму входу второго блока сравнения, а вы- . ход формирователя сигналов скорости колеса соединен с третьим входом блока
35 прогнозирования скорости и первым входом первого блока сравнения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности устройства, оно содержит два вентиля и сумматор, первый и
40 второй входы которого через вентили, включенные в прямом и обратном направлениях соответственно, соединены с выходом дифференциатора, третий вход — с выходом блока прогнозирования скорости, а выход—
45 с первым входом первого блока сравнения.
1662884
Составитель Л.Птенцова
Техред M.Ìîðãåìòàë Корректор В,Гирняк
Редактор А,0rap
Заказ 2230 Тираж 359 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
