СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНОЙ ТОРМОЗНОГО УСИЛИЯ НА ЗАДНИХ КОЛЕСАХ АВТОМОБИЛЯ ВО ВРЕМЯ ЕГО ТОРМОЖЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B60T8/32 

Изобретение относится к схеме, предусмотренной для тормозного устройства автомобиля с электронной защитной регулировкой блокировки и для управления ростом тормозного усилия на задних колесах во время регулируемого процесса торможения и с помощью которой путем логической подачи сигналов, которые передают режим вращения отдельных колес автомобиля и/или ходовые качества автомобиля, постоянно определяется коэффициент трения, а также регулируется тормозное усилие на задних колесах в "нормальных условиях" соответственно select-low (нижне-выбранному) принципу регулирования.

Точность регулирования тормозного усилия в зависимости от режима вращения колес и ходовых качеств автомобиля во время регулируемого процесса торможения определяет качество и эффективность противоблокировочной системы. Время и уровень высоты управления тормозного усилия должны быть выбраны таким образом, чтобы, с одной стороны, не причинялось вреда стабильности хода и управляемости автомобиля в какой-либо отрезок времени, что, в первую очередь, может быть достигнуто посредством ограничения тормозного усилия, и чтобы, с другой стороны, достигался по возможности небольшой тормозной путь.

Известна схема, согласно которой рост усилия в отдельных циклах в процессе регулировки зависит от роста усилия в предыдущем цикле, при этом имеется различие между ростом при крутом и пологом перепаде, и от продолжительности предыдущего снижения усилия [1]
Тормозное усилие на передних колесах регулируется индивидуально. Для процесса регулирования тормозного усилия на задних колесах в настоящее время в большинстве случаев предпочитают select-low (нижне-выбранный) принцип регулирования. Согласно этому методу в тормозах задних колес господствует одинаковое тормозное усилие, уровень и процесс протекания которого направлены на колесо с меньшим силовым замыканием, на low (нижнее) колесо. На high (верхнем) колесе при такого рода регулировании тормозное усилие во многих случаях меньше, чем теоретически возможное, что принудительно приводит к более или менее значительному удлинению тормозного пути. Подторможенное колесо, high (верхнее) колесо, однако существенно содействует стабильности хода.

При однородном коэффициенте трения, то есть при одинаковых коэффициентах трения на правой и левой сторонах автомобиля, и при приблизительно одинаковой характеристике торможения или соответственно одинаковой зависимости тормозного действия обоих задних колес от тормозного усилия практически не возникает удлинения тормозного пути посредством применения select-low (нижне-выбранного) регулирования. При наличии дисковых тормозов характеристики достаточно одинаковы и линейны, однако не для барабанных тормозов. У автомобилей с различным уровнем усилия блокировки на задней оси обусловлено, например, посредством применения барабанных тормозов с различным усилием приложения, посредством различных коэффициентов трения тормозных колодок. Это действительно также и для дисковых тормозов и т.д. что в конце концов при одинаковом тормозном усилии приводит к различным тормозным моментам колес; посредством применения select-low (нижне-выбранного) регулирования достигается только на одном колесе теоретически возможное тормозное действие или, соответственно, использование тормозного усилия. Другое колесо содействует намного меньше торможению. Это является недостатком и неприемлемо, особенно в таких ситуациях, когда составляющая тормозного усилия задних колес по сравнению с индивидуально регулируемыми передними колесами выше или могла бы быть выше; это прежде всего имеет отношение к автобанам с низким коэффициентом трения.

Согласно [2] предлагается у автомобиля с select-low (нижне-выбранной) регулировкой на задней оси сравнивать режим вращения задних колес в процессе регулирования и при знании критериев, которые являются типичными для постоянного различия моментов торможения на задних колесах, осуществлять корректировку тормозного усилия и моментов торможения.

Задача изобретения создать схему, которая и при применении тормозов задних колес с очень различными характеристиками, как, например, барабанных тормозов, при различных коэффициентах трения и подобных ситуациях допускает соблюдение преимущественного для стабильности езды select- low принципа регулирования и одновременно в широких приделах использует теоретически возможный вклад задних колес в тормозное действие.

Эту задачу можно решить посредством схемы названного вначале типа, особенность который состоит в том, что имеются электрические цепи, которые при низком, то есть лежащем ниже порогового значения, приблизительно одинаковом коэффициенте трения на правой и левой сторонах автомобиля индивидуально регулируют тормозное усилие на тормозах задних колес вначале процесса регулирования, которые после первого входа заднего колеса в стабильную фазу осуществляют переключение на select-low регулирование и которые в select-low фазе регулирования (если на high колесе, то есть на невыбранном заднем колесе, в период предварительно заданного промежутка времени не возникает нестабильности) повышают тормозное усилие на этом колесе на постоянную или изменяемую величину. Преимущественно коэффициент трения имеет место в качестве низкого или, соответственно, интерпретируется схемной логикой в качестве низкого, если он находится ниже предварительно заданного порогового значения между 0,2 и 0,35, в частности ниже 0,25.

Согласно преимущественному варианту конструкции схемы соответственно изобретению в фазе повторного ускорения заднего колеса осуществляется рост тормозного усилия, если скорость колеса ниже предварительного заданного порога скольжения, если одновременно действующее повторное ускорение находится выше порогового значения и если превышается последующее, выводимое из максимального значения отфильтрованного ускорения колеса, пороговое значение. Посредством зависимости от отфильтрованного порогового значения исключается ошибочная реакция на помехи, например на неровности автобана, на вибрацию осей и т.п.

Во многих случаях для регулирования является преимущественным, если выводимое из максимального значения отфильтрованного ускорения колеса пороговое значение изменяется в зависимости от скорости автомобиля. При этом с увеличением скорости автомобиля непрерывно или ступенчато уменьшается влияние отфильтрованного ускорения колеса на отклонение от чистого select-low регулирования.

Согласно другому варианту выполнения изобретения схема рассчитана таким образом, чтобы управление тормозным усилием или, соответственно, количество и продолжительность импульсов, которые определяют рост тормозного усилия, высчитывались из роста и снижения тормозного усилия в предыдущем цикле, из коэффициента трения и из других показателей измерения и предписанных величин, и чтобы управляемое в фазе повторного ускорения тормозное усилие представляло собой предпочтительную составляющую этого вычисленного тормозного усилия. При этом целесообразно, если рост тормозного усилия определяется или устанавливается посредством констатации числа и продолжительности импульсов роста усилия и если предпочтительное управление тормозного усилия выравнивается посредством отфильтровывания одного или нескольких импульсов в вычисленном импульсном растре.

Далее соответственно одному из вариантов изобретения предусмотрено предпочтительное управление тормозного усилия измерять в зависимости от предварительно заданной номинальной частоты регулирования. Увеличение предпочтительной составляющей управления тормозного усилия приводит при этом к быстрому достижению предела блокировки этого колеса и, следовательно, к увеличению частоты регулировки. Для этой цели схема соответственно изобретению может быть оснащена счетчиком, показания которого могут быть использованы для определения частоты регулирования. Счетчик регистрирует количество и/или продолжительность импульсов роста усилия, при этом уровень предпочтительного управления тормозного усилия варьируется в зависимости от регистрируемых в предыдущем цикле счетчиком импульсов роста усилия.

С помощью предлагаемой схемы достигается приблизительно синхронный ход обоих задних колес. Оба задних колеса попеременно подводятся к пределу блокировки и на них воздействует соответственно частоте регулирования оптимально управляемое тормозное усилие. При низких значениях трения существенно увеличивается доля задних колес для торможения по сравнению с обычными select-low процессами регулирования. Это характерно для дисковых тормозов, однако, в частности, и для барабанных тормозов. Типичные для применения барабанных тормозов провалы моментов торможения в период защитной регулировки блокировки существенно снижаются. В частности, при низких коэффициентах трения достигается существенное сокращение тормозного пути.

Другие признаки, преимущества и возможности применения изобретения очевидны из следующего ниже описания других деталей в зависимости от примера выполнения и диаграммы.

На фиг. 1 представлен график скорости обоих задних колес и график тормозного усилия при чистом select-low регулировании; на фиг. 2 то же при наличии управления с помощью схемы соответственно изобретению; на фиг. 3 - скорость колес и усилие в соответствующем колесном тормозе при предпочтительном управлении тормозного усилия соответственно варианту выполнения изобретения; на фиг. 4 блок-схема и важнейшие компоненты схемы соответственно изобретению.

Фиг. 1 предлагает ситуацию, согласно которой заднее колесо, в данном случае заднее колесо со скоростью v₂, в нескольких следующих друг за другом циклах находится на пределе своей стабильности, в то время как второе заднее колесо со скоростью V₁ катится постоянно стабильно и, следовательно, должно быть подторможено. В данном случае речь идет о чистом select-low регулировании, при котором на оба задних колеса в зависимости от режима вращения low колеса воздействуют одинаковые тормозные усилия p₁, p₂. При низком коэффициенте трения это могло бы привести к существенному удлинению теоретически возможного тормозного пути, так как второе заднее колесо со скоростью V₁ слишком мало способствует торможению автомобиля. V_F2 является скоростью автомобиля или базовой скоростью автомобиля.

При применении схемы соответственно изобретению в подобной ситуации, которая представлена на фиг.1, на оба задних колеса воздействует наибольшее по возможности тормозное усилие. Это следует из представленных на фиг.2 графиков скоростей колес V_R1, V_R2 и графиков тормозных усилий p₁, p₂. Кривые представляют регулируемый процесс торможения при небольшом коэффициенте трения и однородных соотношениях, то есть при приблизительно одинаковых коэффициентах трения на правой и левой сторонах автомобиля. Только при этих условиях, отклоняясь от чисто select-low регулирования, в начале процесса регулирования тормозное усилие индивидуально регулируется на обоих тормозах задних колес. В предложенном примере регулирование начинается в момент времени t₁ на заднем колесе со скоростью V_R2. Рост тормозного усилия p₁ продолжается до момента времени t₂, в который также становится нестабильным второе заднее колесо. Индивидуальная регулировка обоих задних колес осуществляется только до тех пор, пока одно из двух задних колес не придет в стабильную фазу регулирования. Это происходит на примере по фиг.2 в момент времени t₃, в которой колесо со скоростью V_R2 становится стабильным. После этого до конца процесса регулирования, который в нормальных условиях слагается из нескольких циклов регулирования, имеет место select-low принцип регулирования. В представленном примере в момент времени t₃ заднее колесо со скоростью V_R1 становится ведущим колесом, режим вращения которого определяет тормозное усилие. Приблизительно к моменту времени t₅ ведущий момент может перейти на заднее колесо со скоростью V_R2.

Другой важный признак регулировки соответственно изобретению состоит в том, что после первого вступления заднего колеса в стабильную фазу, т.е. в момент времени t₃, контролируется, стало ли вновь нестабильным невыбранное колесо, им является после момента времени t₃ заднее колесо с V_R2, в пределах предварительно заданного промежутка времени T например от 100 до 140 мс. Если это не так, то соответственно изобретению на этом колесе в ближайшую фазу роста давления, которая запускается от выбранного колеса, управление тормозного усилия по сравнению с тормозным усилием p₁ ведущего колеса увеличивается на определенное, постоянное или изменяемое значение. На фиг.2 выделена область A, в которой осуществляется увеличение тормозного усилия. Например, запускаемый в момент времени t₄ импульс роста давления на колесе V_R2 удлиняется или увеличивается число импульсов. Посредством этого дополнительного управления давлением фактически к моменту времени t₅ вновь достигается предел замедления и под действием ведущего колеса опускается давление. Рассмотренные процессы повторяются. После начинающегося к моменту времени t₆ управления давлением ведущим является заднее колесо v₂, проходит вновь предварительно заданный промежуток времени T, при этом невыбранное колесо не становится нестабильным. Это влечет за собой повышение уровня управления давлением B, начиная с момента времени t₇.

Фиг. 3 служит для пояснения примера выполнения изобретения, согласно которому дополнительно к рассмотренным решениям каждый раз временно "предпочитается" управление давлением в тормозах задних колес, если выполнены определенные условия. Это также служит для повышения или, соответственно, для наибольшего по возможности использования тормозного действия тормозов задних колес без нанесения вреда стабильности хода.

На фиг. 3 вновь представлены график скорости V_R заднего колеса и скорости автомобиля или боковой скорости автомобиля V_FZ. В предложенной ситуации цикл регулирования начинается в момент времени t₁₀. Приблизительно в момент времени t₁₁ колесо проходит порог скольжения S₀ и вновь попадает в стабильную фазу. В момент времени t₁₂ колесо вновь приобретает скорость автомобиля, t₁₂ является одновременно моментом времени, в который обычно давление опять становится управляемым или повышается имеющееся тормозное усилие для торможения с помощью этого колеса автомобиля. Происходит рост давления, как это можно видеть на кривой давления P_R на фиг. 3, вначале это крутой подъем давления или, соответственно, перепад роста давления, к которому примыкает область с пологим в середине перепадом роста давления. Достигается этот рост давления обычным способом вначале посредством сравнительно долгого импульса роста давления, который срабатывает в момент времени t₁₂ и к которому примыкают несколько очень кратких импульсов роста давления в моменты времени t₁₃, t₁₄, t₁₅ с относительно долгими паузами между импульсами. Этот обычный тип и способ роста давления, который начинается в момент времени t₁₂, представлен на кривой давления на фиг.3 штрихованной линией, так как соответственно изобретению посредством "предпочтительного" импульса роста давления устанавливается представленный сплошной линией график давления. Поэтому и идет речь о "предпочтительном" импульсе роста давления, так как новый рост давления начинается уже перед новым поступлением регулируемого колеса в стабильную область, перед моментом времени t₁₂.

Запуск предпочтительного импульса роста давления происходит заранее, чтобы в решающий момент времени, в данном случае в момент времени t₁₁, заднее колесо, скорость которого V_R здесь изображена, проходило под порогом скольжения S₀ и, следовательно, вновь сближалось со скоростью автомобиля V_FZ или базовой скоростью. Кроме того, в момент времени t₁₁ должна быть преодолена определенная пороговая величина повторного ускорения. И, наконец, срабатывание заранее импульса зависит еще от перехода другого порогового значения, которое выводится из максимального значения отфильтрованного ускорения колеса. Посредством этого решения возбужденные погрешностями автобана сигналы отличаются от действительных сигналов регулировки. Это пороговое значение в предложенном варианте изобретения зависит от скорости автомобиля. При небольшой скорости это пороговое значение является относительно высоким и снижается при возрастании скорости автомобиля.

Уровень предпочтительного управления давлением зависит от роста давления в предыдущем цикле, как это следует из приведенного ниже описания варианта схемы согласно фиг.4. Например, импульсы роста давления регистрируются счетчиком и в последующем цикле предпочтительное управление давлением варьируется в зависимости от данных счетчика. Если требовалось относительно большое количество импульсов роста давления до достижения границы стабильности, то в примыкающем цикле возрастало предпочтительное управление давлением для лучшего использования тормозных возможностей колеса. И наоборот, при небольшой емкости счетчика незначительно или вовсе не управлялось заранее тормозное давление.

Кроме того, из фиг.3 можно выявить, что для компенсации предпочтительного управления давлением отфильтровывается импульс (или несколько импульсов) растра роста давления, который примыкает к области крутого роста давления; на фиг.3 выпадает возрастание давления в момент времени t₁₃ по сравнению с прежним, представленным штрихованной линией растром роста.

Осуществляемое заранее управление давлением в зависимости от показаний счетчика и, при известных обстоятельствах, других величин для оптимальной установки частоты регулировки действительно для обоих заданных колес. Представленное на фиг. 2 начало управления давлением для колесного тормоза high колеса, если по истечении предварительно заданного промежутка времени T higt колесо все еще катится стабильно, может быть внесено в расчет предпочтительного импульса роста давления.

На схеме (фиг.4) согласно изобретению вверху над штрихпунктирной линией представлены уже ранее применяемые компоненты такого рода схемы регулировки. Представленные под штрихпунктирной линией компоненты необходимы в основном для модификации управления роста давления соответственно изобретению.

Представленная схема вначале состоит из цепи 1 для обработки поступающих от отдельных сенсоров от S1 до S4 колес сигналов, которые передают режим хода отдельных колес. Выходные сигналы цепи обработки 1 подводятся к логической схеме 3, которая из этих сигналов и на базовой скорости автомобиля V_REF, которая вырабатывается из сигнала скорости в цепи 2, вырабатывает собственно вентильные пусковые сигналы или предварительную ступень этих сигналов. Затем с помощью этих вентилей тормозное давление в отдельных колесных тормозах регулируется таким образом, чтобы не было процесса блокирования и торможение автомобиля достигалось по возможности при небольшом тормозном пути.

Согласно фиг.4 выход A1 логической схемы 3 через многопроводную линию 4 соединен с вентильной пусковой схемой или "пуском вентилей" 5 для передних колес, которая непосредственно управляет гидравлическими вентилями 6 для модуляции тормозного давления на передних колесах. К соответствующему выходу A5 логической схемы 3, который посылает сигналы для модуляции тормозного давления в тормозах задних колес, присоединены проводники сигналов 7, 8 для управления снижением давления и проводники сигналов 9, 10 для управления ростом давления, при этом 7, 9 относятся к правому заднему колесу, а 8, 10 к левому. Пути снижения давления 7, 8 через умножитель или переключатель 11 ведут к вентильной пусковой схеме 12 для задних колес, с помощью выходных сигналов которой непосредственно управляются тормозные вентили 13 задней оси.

Пути управления ростом давления 9, 10 через сумматор (и вычитатель) 14, 15 соединены с умножителем или переключателем 16, выходы которого ведут к вентильной пусковой схеме 12 для задних колес. Через эти умножители 11, 16 возможно либо индивидуальное управление вентилями задних колес, либо синхронное управление тормозным давлением в зависимости от мгновенно ведущего правого или левого колеса в select-low режиме.

Для управления умножителями 11, 16 и установки схемных путей предусмотрены отсюда выходы A2, A3, A4 логической схемы 3 и присоединительные проводники 17, 18, 19, через которые логическая схема 3 сообщает умножителям 11, 16, имеет ли место select-low режим (через проводник 17) или "индивидуальная регулировка" (через 18) и определен ли к началу регулирования первый вход заднего колеса в стабильную фазу (через 19).

Счетчик 20 через другой многопроводный выход A7 логической схемы 3 сбрасывает показания (PRESET), отсчитывает по верхнему (up) или нижнему (down) пределу, чтобы определить количество и при известных обстоятельствах также продолжительность импульсов роста давления для точного плавного измерения предпочтительного управления давлением в примыкающем цикле. Импульсы роста давления на задней оси фиксируются счетчиком 20 только тогда, когда устанавливается низкий коэффициент трения, например коэффициент трения ниже μ 0,25, и это сообщается счетчику 20 через выход A6. Сигнал установки в исходное положение (PRESET) запускается, например, в начале регулировки. Если частота регулировки меньше, чем предварительно заданная оптимальная величина, то отсчет идет по верхнему пределу (up), если частота регулировки больше, чем эта оптимальная величина, то отсчет идет по нижнему пределу (down).

Исходная величина CNT счетчика, которая представляет собой емкость счетчика, сообщается обоим сумматором 14, 15. Кроме того, эти сумматоры через присоединение (VAR) информируются об определенной в логической схеме 5 продолжительности стабильной фазы ведомого заднего колеса (high колеса). С помощью сумматоров 14, 15 в представленном на фиг.2 способе повышается степень управления давлением в колесном тормозе high колеса, если стабильная фаза этого колеса превысила предварительно заданную продолжительность T. Сумматор 14 выполняет эту задачу для правого заднего колеса, сумматор 15 для левого заднего колеса. Образованная в отдельных сумматорах 14, 15 сумма, которая через умножитель 16 определяется для управления ростом давления на задних колесах, слагается, следовательно, из поставленной от логической схемы 3 входной величины, VAR-составляющей и из емкости счетчика 20.

Кроме того, приведение в действие вентилей 6, 13, квитируется через многопроводный путь 21 логической схемы 3.

Другой вход A8 логической схемы 3, к которому ведет показанный в виде штрихованной линии проводник сигнала 22, служит для присоединения дополнительных сенсоров или сигналов, например сенсора ускорения автомобиля.

Принцип действия схемы, согласно фиг.4, рассматривался уже с помощью диаграмм фиг. 2 и 3. Вместо представленной схемы рассмотренные процессы могли бы быть также осуществлены посредством схемы с программным управлением, например посредством микрокомпьютера.

Изобретение относится к регулированию торможением транспортного средства. Сущность изобретения заключается в том, что при низком коэффициенте трения на обеих сторонах автомобиля индивидуально регулируют тормозное усилие на тормозах задних колес в начале процесса регулирования, которые после первого входа заднего колеса в стабильную фазу осуществляют переключение на регулирование обоих задних колес. Если на невыбранном заднем колесе в период предварительно заданного промежутка времени (T) не поступает нестабильность, увеличивают тормозное усилие на это колесо в следующей фазе роста давления на постоянную или изменяющуюся величину. Кроме того, тормозное усилие заранее управляется в колесном тормозе заднего колеса, если скорость колес проходит под порогом скольжения, если одновременно действующее поворотное ускорение находится выше пороговой величины и если превращается следующее, выводимое из максимальной величины отфильтрованного ускорения колеса значение. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ управления ростом тормозного усилия на задних колесах автомобиля во время регулирования процесса торможения, включающий измерение скоростей вращения колес и определение по ним коэффициентов трения колес и скорость автомобиля, изменение тормозного усилия на тормозах задних колес в зависимости от скорости колеса с меньшим коэффициентом трения, отличающийся тем, что при низком коэффициенте трения на обоих задних колесах, меньшем, чем заданное пороговое значение коэффициента трения, индивидуально регулируют тормозное усилие на тормозах задних колес в начале процесса регулирования, после первого по времени входа одного из задних колес в стабильную фазу по скорости вращения регулируют тормозное усилие на тормозах задних колес в зависимости от скорости колеса с меньшим коэффициентом трения, при этом, если колесо с большим коэффициентом трения в течение заданного промежутка времени Т не переходит в нестабильную фазу по скорости вращения, увеличивают тормозное усилие на тормоз этого колеса на постоянную или изменяющуюся величину. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что коэффициент К трения оценивают как низкий при 0,2 < К < 0,35, в частности при 0,2 < К < 0,25. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что заданный промежуток времени Т устанавливают в пределах 80 мс < Т < 200 мс, в частности при 100 мс < Т < 150 мс. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при ускорении заднего колеса после снижения на его тормозе тормозного усилия увеличивают тормозное усилие при условии, если разность между скоростью автомобиля и скоростью каждого колеса не превышает первого порогового значения и если величина ускорения больше второго порогового значения, и величина ускорения больше третьего порогового значения, являющегося функцией максимальной величины отфильтрованного по длительности действия значения ускорения. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что величину третьего порогового значения устанавливают в зависимости от скорости автомобиля. 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что увеличение тормозного усилия осуществляют импульсами с изменением их количества и продолжительности в зависимости от величин возрастания и снижения тормозного усилия в предыдущем цикле регулирования и коэффициента трения, причем количество и продолжительность импульсов предварительно рассчитывают. 7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что увеличение тормозного усилия осуществляют за счет подачи импульсов давления в тормоза, причем из предварительно рассчитанных импульсов используют часть импульсов. 8. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что увеличение тормозного усилия осуществляют в зависимости от предварительно заданной номинальной частоты регулирования. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что номинальную частоту регулирования определяют счетчиком. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что определяют счетчиком количество и/или продолжительность импульсов увеличения тормозного усилия и устанавливают программу увеличения тормозного усилия в текущем цикле в зависимости от показаний счетчика в предыдущем цикле увеличения тормозного усилия.