Способ торможения транспортного средства (варианты)
Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к антиблокировочным тормозным системам транспортных средств. Способ торможения транспортного средства, оснащенного антиблокировочной системой тормозов, заключается в осуществлении импульсного понижения давления в тормозных цилиндрах заблокированных колес при торможении. При торможении на прямолинейном движении осуществляют отключение антиблокировочной системы тормозов. При торможении на криволинейном движении осуществляют включение антиблокировочной системы тормозов. Согласно другому варианту осуществления способа, при торможении при прямолинейном движении осуществляют уменьшение количества импульсов понижения давления по сравнению с количеством импульсов понижения давления при криволинейном движении. Достигается повышение эффективности торможения в экстремальных условиях при прямолинейном движении. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в антиблокировочных тормозных системах (АБС) транспортных средств.
Главная задача АБС - не допустить полную блокировку колес, а следовательно, систему управляемости автомобиля при резком торможении. Блокировкой колес называется ситуация, в которой под мощным давлением со стороны тормозных механизмов колеса перестают крутиться (блокируются), а автомобиль при этом продолжает двигаться по инерции - «юзом». Заблокированные колеса в значительной мере теряют сцепление с дорогой, причем во всех направлениях. В результате автомобиль не только перестает реагировать на педаль тормоза, но зачастую вообще теряет управляемость, его может неожиданно развернуть или снести в сторону. Для предотвращения подобного рода неприятностей и обеспечения управляемости автомобиля во время торможения и служит АБС. На практике действие системы происходит следующим образом. В тормозном механизме каждого колеса каждого автомобиля присутствует специальный датчик, который определяет: вращается колесо или нет. Как только датчик АБС фиксирует приостановку вращения колеса, через электронное реле на специальный перепускной клапан поступает команда снизить давление в соответствующей тормозной магистрали. Таким образом, тормозное усилие несколько ослабевает, и колесо восстанавливает способность к вращению. Затем электроника снова позволяет колодкам сжимать тормозные диски, пока датчик АБС не подаст сигнал о начале очередной блокировки, и так может повторяться много раз в течение короткого интервала времени. Работа АБС создает в тормозных магистралях значительные импульсы давления.
Известен способ торможения автомобиля, оснащенного антиблокировочной системой тормозов, заключающийся в том, что при прямолинейном движении при торможении осуществляют импульсное повышение давления в тормозных цилиндрах колес при одновременном сравнении угловых скоростей вращения этих колес и уменьшают давление в тормозном цилиндре колеса, угловая скорость которого меньше угловой скорости других колес до выравнивания угловых скоростей всех колес (см. статью Новые электронные системы в современном автомобиле, газета «Автоомск», №2 (116) от 16.01.2001, выложена 16.01.2001 в Интернете по адресу: http://www.autoomsk.ru/info/index.php3?id=626).
Данное известное решение принято в качестве прототипа для каждого из заявленных объектов.
Однако АБС срабатывает не всегда, а только в тех случаях, когда возникает реальная угроза значительного увеличения тормозного пути и потери автомобилем управляемости вследствие блокировки колес. На самом деле АБС выполняет некую усредненную оптимизированную программу, и в некоторых ситуациях, например на сухом дорожном покрытии, торможение «юзом» может оказаться даже более эффективным. Именно по этой причине на гоночных автомобилях АБС не применяется, а опытный пилот самостоятельно рассчитывает тормозной путь и действия или приемы, с помощью которых в данной дорожной ситуации возможно торможение. Частичная или даже полная потеря сцепления колес с дорогой может происходить не только при торможении, но и при агрессивном разгоне автомобиля с той лишь разницей, что в последнем случае происходит не блокировка, а наоборот, пробуксовка колес. Длительная пробуксовка не позволяет эффективно разогнаться на прямом участке и может привести к сносу ведущих колес. Особенно это сильно проявляется на высоких скоростях передвижения.
Данные выводы подтверждаются выложенной в Интернете по адресу http://www.s-shina.ru/info/tyre/test/test-letnih-shin-14.html статьей «Тест летних шин R14», опубликованной 02.12.2004 г., в которой даны сравнительные характеристики поведения автомобиля, оснащенного шинами Goodyear UG 5, при торморжении с АБС и при отключенной АБС:
«Мокрые" возможности полигона были использованы на все сто процентов. После того, как эксперты поездили на каждом из семи комплектов шин по обычным дорогам в разных режимах движения, все Peugeot 406 отправились на политые водой спецдороги полигона. И основное внимание эксперты уделяли именно исследованию поведения шин на мокром покрытии. Сначала - торможение на мокром асфальте с 80 км/ч с отключенной АБС и... задними тормозными механизмами. Зачем выводить из игры задние тормоза? Дело в том, что при торможении с заблокированными колесами автомобиль начинает "крестить" - причиной заноса может быть уклон дороги, неравномерное срабатывание рабочих тормозных цилиндров и даже ветер. А потеря курсовой устойчивости неизбежно отражается на величине измеренного аппаратурой тормозного пути. Поэтому проще и точнее измерить тормозной путь с двумя заблокированными колесами, а потом пересчитать результат применительно к четырем. Следующий этап - торможение всеми четырьмя колесами и с работающей АБС. Думаете, рейтинг остался без изменений? Не тут-то было. Если при торможении без АБС зимним шинам Goodyear UG 5 удалось выбиться в лидеры, то срабатывание АБС переместило их на четвертое место. А худшим в первом упражнении летним покрышкам Goodyear GT2 Е АБС помогла подняться на второе место! Дело в том, что заблокированная шина скользит, а при работе АБС - катится, и передача тормозного момента в этих случаях происходит по-разному».
Таким образом видно, что на высоких скоростях передвижения использование АБС как системы контроля за торможением автомобиля и сохранением его курсовой устойчивости не всегда приводит к желательному результату. В некоторых дорожных условиях отрицательные явления типа «юза», наоборот, являются приемами, с помощь которых на высокой скорости можно удержать автомобиль в направлении требуемого курса.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению автоматического отключения АБС при прямолинейном движении.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эффективности торможения в экстремальных условиях при прямолинейном движении движения и безопасности.
Указанный технический результат для первого объекта достигается тем, что в способе торможения транспортного средства, оснащенного антиблокировочной системой тормозов, заключающемся в том, что при торможении осуществляют импульсное повышение давления в тормозных цилиндрах колес при одновременном сравнении угловых скоростей вращения этих колес и уменьшают давление в тормозном цилиндре колеса, угловая скорость которого меньше угловой скорости других колес до выравнивания угловых скоростей всех колес, при торможении при прямолинейном движении осуществляют отключение антиблокировочной системы тормозов, а при торможении на криволинейном движении осуществляют включение антиблокировочной системы тормозов.
При этом целесообразно, чтобы отключение антиблокировочной системы тормозов осуществлялось при снижении скорости движения транспортного средства до заданного порогового значения скорости движения.
Указанный технический результат для второго объекта достигается тем, что в способе торможения транспортного средства, оснащенного антиблокировочной системой тормозов, заключающемся в том, что при торможении осуществляют импульсное повышение давления в тормозных цилиндрах колес при одновременном сравнении угловых скоростей вращения этих колес и уменьшают давление в тормозном цилиндре колеса, угловая скорость которого меньше угловой скорости других колес до выравнивания угловых скоростей всех колес, при торможении при прямолинейном движении осуществляют уменьшение количества импульсов повышения давления в тормозной системе.
При этом уменьшение количества импульсов повышения давления в тормозной системе осуществляют с момента достижения транспортным средством заданного порогового значения скорости движения.
Указанные признаки для каждого из объектов являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.
На фиг.1 представлена компоновка антиблокировочной системы тормозов на автомобиле;
фиг.2 - блок-схема антиблокировочной системы тормозов автомобиля по первому варианту исполнения;
фиг.3 - блок-схема антиблокировочной системы тормозов автомобиля по второму варианту исполнения.
Согласно настоящему изобретению рассматривается два варианта исполнения способа торможения транспортного средства, оснащенного антиблокировочной системой тормозов.
Согласно первому варианту способ заключается в том, что при торможении осуществляют импульсное повышение давления в тормозных цилиндрах колес при одновременном сравнении угловых скоростей вращения этих колес и уменьшают давление в тормозном цилиндре колеса, угловая скорость которого меньше угловой скорости других колес до выравнивания угловых скоростей всех колес. При этом при торможении при прямолинейном движении осуществляют отключение антиблокировочной системы тормозов, а при торможении на криволинейном движении осуществляют включение антиблокировочной системы тормозов. Для этого способа можно рассмотреть его развитие, заключающееся в том, что отключение антиблокировочной системы тормозов осуществляют при снижении скорости движения транспортного средства до заданного порогового значения скорости движения.
Согласно второму варианту способ заключается в том, что при торможении осуществляют импульсное повышение давления в тормозных цилиндрах колес при одновременном сравнении угловых скоростей вращения этих колес и уменьшают давление в тормозном цилиндре колеса, угловая скорость которого меньше угловой скорости других колес до выравнивания угловых скоростей всех колес. При этом при торможении при прямолинейном движении осуществляют уменьшение количества импульсов повышения давления в тормозной системе. При этом уменьшение количества импульсов повышения давления в тормозной системе осуществляют с момента достижения транспортным средством заданного порогового значения скорости движения.
Реализацию данных способов рассмотрим на конкретном примере, например на автомобиле, оснащенном АБС фирмы Teves (вариант Mk II, представлена в мануале на сайте http://volkswagen.msk.ru), усовершенствованной для возможности реализации настоящего способа.
На фиг.1, 2 показана функциональная схема АБС и компоновка ее элементов на автомобиле. АБС включает в себя электронасос 1 и аккумулятор давления 2: эти узлы необходимы, чтобы электронный блок управления 3 (ЭБУ) мог управлять тормозным усилием независимо от реакции водителя (напомним - в аварийной ситуации он, как правило, просто давит на педаль "до упора"). Кроме того, ЭБУ 3 надо "знать", вращаются ли в данный момент колеса и с какой скоростью. Эту информацию выдают датчики 4 угловой скорости, контролирующие каждое колесо. Ведь может возникнуть ситуация, когда скользкое дорожное покрытие под одним из колес провоцирует его раннее блокирование. Тогда ЭБУ 3 по сигналу от этого колеса выдает команду ослабить тормозное усилие, предотвращая занос и разворот автомобиля. Правда, при этом тормозной путь будет таким, как если бы все колеса оказались на скользкой дороге, но в любом случае сохраняется управляемость и возможность маневрирования. При этом достигается максимально эффективное торможение при степени проскальзывания колеса в 10-15%.
Последний из узлов АБС - блок электромагнитных клапанов 5, которые, собственно, и управляют давлением жидкости. В каждом из контуров тормозной системы предусмотрено два клапана - впускной, который открывает путь жидкости из аккумулятора давления к рабочему цилиндру, когда надо увеличить тормозное усилие, и выпускной, позволяющий жидкости уйти обратно в бачок, когда давление надо ослабить. Эти клапаны АБС либо открываются поочередно, либо закрыты, если давление в контуре должно сохраняться неизменным. Соленоидный электромагнитный клапан отсекает на доли секунды давление тормозной жидкости и дает возможность гидронасосу откачать часть уже сжатой до того жидкости в гидроаккумулятор из-под поршня, воздействующего на колодки. Колесо вновь продолжает вращение, и датчик на ступице опять позволяет блоку управления пропустить сжатую в главном тормозном цилиндре жидкость для колесного тормозного механизма. Цикл повторяется 10-15 раз в секунду.
Таким образом, АБС за счет выравнивания угловых скоростей вращения колес автомобиля обеспечивает курсовую устойчивость автомобиля в режиме торможения. А так же регулирует процесс торможения в соответствии с заданным алгоритмом, определяющим степень замедления.
АБС дополнительно включает в себя датчик 6 скорости и датчик 7 углового положения поворотных колес или рулевого колеса. Датчик 6 скорости настроен на выдачу сигналов, соответствующих движению автомобиля на высоких скоростях, например на скорости свыше 120 км/ч. Датчик 6 скорости и датчик 7 углового положения поворотных колес или рулевого колеса подключены к коммутационному блоку 8, выполненному с функцией подачи управляющего напряжения на блок включателей 9, представляющий собой для каждого датчика 4 угловой скорости колеса соединитель датчика с ЭБУ 3. Таким образом, при высоких скоростях движения сигнал с датчика 6 скорости поступает в коммутационный блок 8, который сохраняет связь ЭБУ 3 с датчиками 4 угловой скорости колес автомобиля.
При снижении скорости с порогового уровня (120 км/ч) сигнал с датчика 6 скорости прекращает поступать или снижает свой уровень мощности, что является сигналом для коммутационного блока 8, который разрывает связь ЭБУ 3 с датчиками 4 угловой скорости колес автомобиля. АБС выключается.
Если поворотные колеса или положение рулевого вала указывают на движение автомобиля в режиме поворота (криволинейное движение), то сигнал с датчика 7 поступает в коммутационный блок 8, который выдает управляющий сигнал на отключение датчика 6 скорости и соединение связи ЭБУ 3 с датчиками 4 угловой скорости колес автомобиля. В результате этого связь ЭБУ 3 с датчиками 4 угловой скорости колес автомобиля восстанавливается и торможение производится в автоматическом режиме, то есть под контролем самой АБС.
Данный способ позволяет исключить влияние АБС (точнее ее алгоритма срабатывания, определяющего скорость замедления от равенства угловых скоростей колес) и ручным образом корректировать выбранные опытным водителем режимы торможения при прямолинейном движении, в условиях внешней обстановки, когда действия водителя определены его навыками и опытом, а также дорожными условиями и другими условиями, оценить которые ЭБУ не может. Поэтому рациональное торможение с помощью АБС, определяющей темп, скорость и ускорение торможения в экстремальных условиях не может быть приемлемым. Данный способ применим для скоростных автомобилей и гоночных машин, движение которых осуществляется, как правило, на очень высоких скоростях, но которые способны и могут перемещаться в условиях уличного движения транспорта, то есть с пониженными скоростями.
Второй способ основан на принципе уменьшения количества импульсов повышения давления в тормозной системе при торможении при прямолинейном движении, который реализуется исходя из особенностей исполнения самой АБС. АБС на скоростях менее 6-7 км/час автоматически отключается, так как угловые скорости вращения колес настолько малы, что АБС в последний момент воспринимает показания датчиков угловых колес как уравненные угловых скорости всех колес и автоматически отключается. Используя данную конструктивную особенность, предлагается ввести в связь датчиков 4 угловых скоростей с ЭБУ 3 прерыватель импульсов, поступающих от датчиков в ЭБУ в виде коммутационного блока 10, связанного с датчиком 7 углового положения поворотных колес или рулевого колеса, как это показано на фиг.3. Таким образом, при прямолинейном движении от датчика 7 в коммутационный блок 10 поступает сигнал, по которому коммутационный блок 7 пропускает не все импульсы от датчиков 4 угловых скоростей колес, а, например, каждый третий или пятый. В этом случае, АБС воспринимает интервал между импульсами как сигнал о равенстве угловых скоростей колес и выключается из работы. При поступлении сигнала от датчика 7 углового положения поворотных колес или рулевого колеса о нахождении автомобиля в режиме поворота и при торможении в коммутационный блок 10 последний соединяет прямую связь датчиков 4 угловых скоростей колес с ЭБУ 3.
АБС работает в обычном режиме сравнения угловых скоростей колес и выравнивания тормозных усилий.
Настоящий способ промышленно применим, так как представляет собой усовершенствование известных систем торможения, реализуемое с использованием средств, широко применяемых при конструировании АБС для автомобилей.
1. Способ торможения транспортного средства, оснащенного антиблокировочной системой тормозов, заключающийся в том, что при торможении осуществляют импульсное понижение давления в тормозных цилиндрах заблокированных колес, отличающийся тем, что при торможении на прямолинейном движении осуществляют отключение антиблокировочной системы тормозов, а при торможении на криволинейном движении осуществляют включение антиблокировочной системы тормозов.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отключение антиблокировочной системы тормозов осуществляют с момента достижения транспортным средством заданного порогового значения скорости движения.
3. Способ торможения транспортного средства, оснащенного антиблокировочной системой тормозов, заключающийся в том, что при торможении осуществляют импульсное понижение давления в тормозных цилиндрах заблокированных колес, отличающийся тем, что при торможении при прямолинейном движении осуществляют уменьшение количества импульсов понижения давления по сравнению с количеством импульсов понижения давления при криволинейном движении,
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что уменьшение количества импульсов понижения давления в тормозной системе осуществляют с момента достижения транспортным средством заданного порогового значения скорости движения.
