Противоблокировочное устройство для тормозной системы транспортного средства Советский патент 1978 года по МПК B60T8/06 

1 Изобретение относитея к облает транепортной техники, в частиоети к протнвоблокировочпым уетронетвам тормозных еиетем транепортных ередетв, например, автомрбилей.

Извеетно противоблокировочное уетройетво д.1я тормозной еиетелия транепортного средства, содержащее датчик гмовой скорости колеса, соединенный через дифференциатор с одними из входов двух компараторов, другие входы которых соединены с Ieнераторами постоянных напряжений, а выходы через элемент И - с лектромагнитным клапаном сброса тормозного давления 1.

Недостаток этого устройства заключается в невозможности регулировки скорости нарастания и сброса тормозного давления, что снижает эффективность торможения.

Наиболее близким к изобретению но технической суниюсти и достигаемому результату является противоблокировочное устройство для тормозной системы транспортного средства, содержащее датчик угловой скорое:; колеса, дифференциатор, соединенный с датчиком угловой скорости колеса, комиаратор), один из входов каждого из которых соединен с выходом дифференциатора, а другой - е генератором постоянного напряжения, элементы ИЛИ и И, один и другой входы одного из которых соединены непосредственно и через инвертор соответственно с выходом одного и другого компараторов,, генератор им1 ульсов, один из входов которого через усилитель соединен с выходом дифференциатора, а выход - с одним из входов второго элемента И, выход которого соединен с обмоткой электромагнитного клапана сброса тормозного давления 2.

Недостатком этого устройства является независимость скорости уменьшения тормозного давления от величины углового замедления колеса, что снижает эффективность торможения.

Цель изобретения - повышение эффективности торможения.

Цель достигается тем, что иротивоблокировочное устройствоснабжено блоками памяти, иитегратором, ключами, дополнитель ными компараторами и генераторами постоянного напряжения, триггерами, одновибраторами. делителем наиряжения, сумматором и генератором сигнала ошибки, один из входов которого через первый ключ соединен с выходом первого элемента И, второй через усилитель - с выходом дифференциатора а выход - со вторым входом генератора импульсов и одним из входов первого дополнительного компаратора, которого через первый элемент ИЛИ соединен с нуле,вым входом первого три:гера, единичный вход которого через втор (и элемент ИЛИ соединен с выходом второго подключенного к. выходу дифференциатора и третьего дополнительных компараторов, а выход - с другим входом второго элемента И н входом первого одновибратора, выxJД которого соединен с одним из входов второго ключа, другой вход которого соединен с одним из вхйдов третьего дополнительного компаратора и выходом интегратора, один и другой входы которого соединены соответственно через инвертор и третий ключ с выходом второго компаратора, соединенным доголнительно с одним из в:.одов ктвертого ключа, выходом соединенного с третьим входом генератора импульсов н с кулевым входом второго триггера, выход которого соединен через третий элемент ИЛИ с одним из входов первого блока памяти, второй вход которого соединен с одним из входов четвертого дополнительного компаратора и дятчнком угловой скорости колеса, а выход - с одним из входов делителя напряжения, соединенного вторым входом с датчиком угловой скорости колеса, а выходом через уси лители - с четвертым входом генератора импульсов и с одним из входов сумматора, другой вход которого соединен с выходом второго блока памяти, одним из входов соединенным с выходом генератора сигнала ошибки, а выход - с одним из входов пятого ключа, выход которого соединен с третьим входом генератора сигнала ошибки и выходом первого ключа, а другой вход - с выходом второго одновибратора, входом подключенного к выходу первого компаратора, а выходом дополнительно соединенного с единичным входом второго триггера и с одним из входов третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом четвертого дополнительного .компаратора, а выход через первый элемент ИЛИ - с нулевым входом первого триггера, причем другой вход каждого из дополнительных компараторов соединен с соответствующим дополнительным генератором постоянного напряжения. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 -трафик работы устройства после начала цикла адаптивного торможения; на фиг. 3 график рабочего цикла устройства; на фиг. 4 - функциональная схема генератора . импульсов; на фиг. 5 - импульсы на выходе генератора импульсов. Устройство содержит датчик I угловой скорости колеса, соединенный через дифференциатор 2 с одними из входов компараторов 3-5, другие входы которых соединены с генераторами 6-8 постоянного напряжения. Один из входов логического элемента И 9 соединен с выходом компаратора 3, другой вход через инвертор 10 - с выходом компаратора 4, а выход управляет кл Очом 11, включенным между генератором 12 Постоянного напряжения и одним из входов генератора 13 сигнала ошибки, другой вход которого через усилитель 14 соединен с выходом дифференциатора 2, я выход - с одним из входов генератора 15 импульсов. Электромагнитный клапан 16 сброса тормозного давлени,: подключен к выходу логического элемента И 17, один из входов которого соединен с выходом генератора 15 импульсов, а другой - с выходом триггера 18, единичный вход которого соединен с выходом компаратора 5, а нулевой вход - с выходом компаратора 19, один из входов которого соединен с генератором 20 постоянного напряжения, а другой - с выходом гечератора 13 сигнала ошибки. Ключ 21, управляемый компаратором 4, включен между генератором 22 постоянного аапряжет я и входом интегратора 23, выход которого соединен с одним rf3 входов компаратора 24, Р-У вход кс-орого соединен с генерагором 25 постоянного напряжения. Выход коь;-. паратора 24 через элемент ИЛИ 26 се-здинен с единичным входом триггера 18, нулевой вход которого соединен дополнительно через элемент ИЛИ 27 с выходом элемента И 28, один из входоз которого соединен с выходов компаратора 29, соединенного с выходом . атчика I угловой скорости колеса и генерато ом 30 постоянного напряжения. Другой вход элемента И 28 соединен с выходом одноЕибратО;с1 31, соединенным с одним из вхо;,ов блока 32 памяти, ключа 33, триггера 34, выход которого через элемент ИЛИ 35 со динен с блоком памяти 36. Выход блока памя и 36 соединен с одним из входов делителя 37 напряжения, выход которого через усилители 38 и 39 соединен с другим входом генератора 15 и ч-зрез усили тели 38 t40 с одним из ПХОДС9 сумматора 41. Третий вход генератора 15 импульсов соединей с выходом ключа 42, а четвертый через усилитель (не показан) - с выходом диф ференцигтора 2. Выход триггера 18 соедк иен также со входом одиовибраторз 43, соединенного выходом с одь;(м из входов ключа 44, другой вход которого соединен с выходом интегратора 23, а выход - со входом генератора 13 сигнала ошибки. Выход комтрртора 4 через инвертор 45 соединен со входом интегратора 23. Генератор 13 сигнала ошибкой представляет собой интегрирующий усилитель и вырабатывает на выходе сигнал, прюпорциональный общему времени ускорения или торможения колеса и характеризующий процесс изменения скорости колеса во времени. Генератор 15 импульсов включает в себя сумматор 46, суммирующий сигналы, постулающие на его входы а, б, в, г компаратор 47 и генератор 48 пилообразного напряжения определенной частоты, амплитуда которого равна предварительно заданной максимально возможной сумме сигналов, поступающих на сумматор 46 (на фиг. 5 показано пунктирной линией), Позициями 49 и 50 обозначены на чертеже соответственно колесо и источник эталонного напряжения.

Устройство работает следующим обрат зом.

Как показано на фиг. 2 цикл адаптивного торможения начинается в тот момент, когда замедление колеса 49 упадет ниже уровня G, соответствующего сцеплению колеса с колодками тормоза (на фиг. 2 линия 51). Адаптивное управление начинается также в том случае, когда величина замедления в течение заданного заранее промежутка времени остается в пределах G-G, (на фиг. 2 линия 52). Условия, характеризующие момент адаптивного торможения,, засылаются в генератор 13, и величина выходного сигнала генератора 15 определяется временем, в течеиие которого сигнал с выхода дифференциатора 2 остается в пределах между

0и О,. Так, например, при уменьшении ускорения по кривой 53 отрицательное ускорение колеса быстро меняется от G, до G, и при этом в генератор 15 подается сигнал, характеризующий бысфое начало процесса адаптивного торможения. Так как выходной сигнал генератора 15 зависит от величины выходного сигнала генератора 3, то электромагнитный клапан 16 будет во включенном положении в течение большей части периода выходного сигнала генератора 15 и давление в пневмокамере тормо.ча будет падать с достаточно большой скоростью. С другой стороны, изменение ускорения колеса по кривой 5i4 требует существенно большего времени изменения уровня ускорения от G до

01по сравнению с кривой 53), поэтому генератор 13 будет вырабатывать сигнал, характеризующий сравнительно медленное начало процесса эффективного торможения и клапан 16 будет находиться во включенном положении в течение сравнительно небольщой части каждого цикла, в результате чего давление в пневмокамерах тормоза будет падать с меньшей скоростью. Если же ускорение колеса меняется по кривой 55 и остается в указанном интервале в течеиие достаточно большого промежутка времени, то цикл адаптивного торможения начинается в тот момент, когда ускорение колеса упадет до точки 56, т. е. прежде, чем величина замедления станет меньшей замедления сцепления. В этом случае сигнал, поступающий на генератор 13, будет меньше сигнала, подаваемого в него при изменении ускорения по кривой 54, и поэтому клапан 16 будет находиться во включенном состоянии в течение еще меньшей части периода выходного сигнала генератора 15. При изменении ускорения по кривой 57 оно не только не падает ниже уровня G, но и остается в течение некоторого отрезка времени киже уровня G,. В этом случае процесс адаптивного торможения не начнется.

Сигнал с выхода дифференциатора 2 подается для сравнения в компараторе 4с эталонным сигналом, соответствующим уровню .G г (линия 52), и одновременно .в ком-; параторе 5 с эталонным сигналом, соответ0. ствующим уровню G (линия 51). Если этот сигнал окажется ниже уровня G, то на выходе компаратора 5 появится сигнал, запускающий через элемент ИЛИ 26 триггер 18, сигнал с выхода которого поступает на один из входов элемента И 17, на Другом

5 входе которого присутствует сигнал от генератора 15. В результате произойдет возбуждение электромагнитного клапана 16, что будет соответствовать началу цикла адаптивного торможения при изменении уровня

3 ускорения по кривым 53, 54.

Если сигнал с выхода дифференциатора 2 станет ниже уровня G (линия 52), но не упадет ниже уровня G (линия 51), то появится сигнал на выходе компаратора 4, включающий в работу интегратор 23 с помощью

5 замыкания ключа 21 (начальный уровень сигнала, выходящего из интегратора 23, определяется напряжением на его выходе от источника 50 эталонного напряжения).В результате будет происходить падение уровня

0 выходного сигнала по определенному закону, задаваемому величиной сигнала на входе ключа 2. Сигнал с выхода интегратора 23 сравнивается в компараторе 24 с эталонным от генератора 25, и если он окажется меньJ ше, то через элемент ИЛИ 26 также запустится триггер 18, т. е. триггер 18 срабатывает и в случае, если ускорение колеса меняется по кривой 55 (по сигналу с выхода компаратора 24); Сигнал триггера 18 поступает и на одновибратор 43, замыкающий ключ 44, в результате чего сигнал от интегратора 23. поступит на вход «начального уровня генератора 13 сигнала ошибки. Так как сигнал на выходе интегратора 23 зависит от времени, в течение которого ускорение колеса Остается в пределах G,-G, то и на5чальная величина сигнала на выходе генератора 13 также будет зависеть от этого промежутка времени.

Сигнал с выхода дифференциатора 2 подается на вход еще одного компаратора 3 для сравнения с эталонным сигналом от гене0ратора 6, соответствующим уровню ускорения (точка 56).

Сигнал с выхода компаратора 3 поступает на один из входов элемента И 9, на другой вход которого подается через инвер5тор 10 сигнал от компаратора 4. На выходе элемента И 9 будет присутствоЕзать сигнал в том случае, когда замедление колеса будет лежать в пределах Gi-G (линии 52 и 58). Этот сигнал будет замыкать ключ 11, через который от генератора 12 постоянного напряжения на генератор 13 сигнала ошибки будет поступать отрицательный сигнал, уменьшающий его выходной сигнал. Так как напряжение от генератора 12 сравнительно велико, 7о сигнал на выходе генератора 13 при замкнутом ключе 11 будет падать достаточно быстро.; Сигнал с выхода генератора 13 сравнивзется в компараторе 19 с эталонным сигналом от генератора постоянного напряжения 20 и, если он окажется ниже, то на триггер 18 через элемент ИЛИ 27 поступит сигнал, прекращающий его работу. Следует отметить, что сигнал от генератора 13 станет ниже сигнала от генератора 20 по истечении очень небольшого промежутка времени после запирания ключа М, поэтому окончание цикла торможения происходит достаточно быстро при условии, что сигнал замедления колеса остается в диапазоне О,-Gj. Однако величина этого сигнал а допускает прохождение его через этот диапазон во время разгона или торможения колеса без окончания цикла, для чего соответствующим образом должно регулироваться напряжение от генератора 12. При падении ускорения колеса 49 ниже уровня Qt будет запускаться и одновибратор 31, сигнал с выхода которого поступает на один из входов элемента И 28, на другой вход которого поступает сигнал от компаратора 29( сравнивающего сигнал от датчика 1 скорости с эталонным сигналом от Генератора 30 постояйного напряжения. Поэтому триггер 18 будет перебрасываться всякий раз при наличии сигнала на выходе элемента И 28 или на внходе компаратора 19, следствием чего будет исчезновение снгнала на выходе элемента И 17 и отключение клапана 16. Скольжение колеса определяется функцией I - ValVr где V. - фактическая скорость колеса, Vt - некоторая заданная йкорость, и вычисляется с помощью Шока 36 памятн, соединенного с датчиком I скорости н выходом элемента ИЛИ 35, один из входов которого соединен с выходом триггер.а 34, а другой - с нивертнрованным выходом триггера 18. Блок 36 памяти запоминает после начала цикла адаптивного торможения и при отсутствии сигнала ria выходе триггера 34 значение сигнала от датчика 1. Сигнал с выхода- этого блока делится в делителе 37 напряжения, сигнал Свыхода которого подается на усилитель 38, который вычитает его из единицы с образованием на выходе сигнала, пропорционального величине 1-Vw/Vr, т.е. скольжению колеса. Этот «йгнал, умноженный в усилителе 39, подается на вход генератора 15, и умноженный в усилителе 40 - на вход сумматора 41, соединенного с блоком 32 памяти, запоминающил сигнал ошибки от генератора 13 только при подаче на его вход сигиала от олновибратора 31, т.е. только при снижении ускорения колеса ниже уровня Gj. Одновибратор 31 замыкает также ключ 33, что приводит к тому, что при начале цикла торможения начальный уровень генератора 13 определяется сигналом от интегратора 23, а в дильнейщем он будет зависеть от суммы сиг.чалов скольжения и генератора сигнала 13 ошибки. Таким образом, начальный уровень генератора 13 сигнала ошибки будет меняться всякий раз, когда ускорение колеса становится ниже уровня G. Так как сигнал на выходе делителя 37 при подаче в блок 36 памяти информации о скорости колеса будет равен единице, то сиг-нал, характеризующий скольжение колеса, становится равным нулю сразу после того, как ускорение колеса упадет ниже уровня GJ, и останется равным нулю вплоть до вклк чения триггера 34, сигнал которого через элемент ИЛИ 35 будет поступать на вход блока 3(j памяти и обеспечивать запомина,ние данного значения скорости до того момеита, когда ускорение колеса- вновь упадет ниже уровня GI. Сигнал с выхода компаратора 4 замыкает также н ключ 42, обеспечивая, подачу сигнала от генератора 59 постоянного напря-. жения на вход генератора 15 при сннжении замедления колёса ннже уровня G,. Таким образом; выходной сигнал генератора 15 импульсое будет з.-висеть от суммы различных входных сигналов, получаемойна выходе сумматора 46 (см. фиг. 4). Если максимал.ное и мииимпльное значения сигнала на выходе генератора 4. принять равнымн соответственно +10С и --1.00, т.е. амплитуда сигнала иа выходе сумм атора 45 должна быть или -f 100 или -100, лчи лежать в интервале от 4-100 до --ШО. Если она равна +100, то клапаи 16 будет постоянно находиться во включенном состоянии и давление в пневмокамерах тормоза будет быстро падать. Если она равна - 100, то клайан будет выкдкмв и пнеатяок меры будут свободно соединяться с источником давления, и тормозное давление будет быстро возрастать. Все промежуточные значения сигиала на выходе сумматора €дут соответствовать различным соотио1Ге1 иям между положениями включеикя или полного выключения клапана. Например, если иапряжение на выходе сумматора 46 равно 70 единицам, то на выходе комп ратора 47 появится сигнал толь ко тогда, когда ам1 литзда сигнала на выходе генератора -42 станет меньше 70 единиц (точки 60, 61 на фиг. 5). В этом случае клапан больыую часть времени цикла будет выключен. Отрицательным значениям сигнала на выходе сумматора 46 соответствует более высокий уровень тормозного давления, а положительным - более низкий .(тормозное давление падает, когда электромагнит клаnarfa включен, и возрастает, когда он вы-, ключей). Процесс адаптивного торможения более подробно иллюстрируется с помощью фиг. 3, где момент включения. тОрМоза обозначен, как Т, этом точкамн д, е, з, и, обозначены моменты, когда замедления колеса становятся равными соответственно О; (на выходе компаратора 4), G (на выходе компаратора 5), GI и Ga на выходе компаратора 3 If -трчкой к момент, когда при работе устройства в течение определенного коли.чества циклов торможение колеса, .в конечном счете регулируется так, чтобы оно в дальнейшем все время оставалось в пределах от G до G а, если за это время не произойдет полной остаиовки транспортного средства.....-.. . -. ;.- Начиная с точки к, элемеит И 9 замыкает ключ 11, что сопровождается падением сигнала ошибки, и на выходе компаратора 19 сформируется сигнал, прекращающий с помощью триггера 18 цикл адаптивиого торможения. Это произойдет и в том случае, когда сигнал, пропорциоиальный ускорению колеса, станет таким, что сигнал с выхода генератора 13 будет меиьще напряжеиия от геиератора 20 иа входе компарат(фа 19. , При чпадении ускорения колеса до уровня О сигнал с выхода компаратора 4 гамыкает ключ 42, и иа вход а геиератора 15 подается снгиал определенного уровня. В результате этого всякий раз, когда тopiidжеиие колеса стаиовиТси меньшим уровня О , происходит соответствующее измеиеиме сигнала с выхода геиератора 15. Очевидио, если замедление колеса превысит уровеиьО ключ 42 сиова разомкнется, и на вход геиератора 15 сигнал поступать ие будет. Формула изобретения ; Противоблокировочиое устройство дЛя тормозиой системы траиспортного средства, содержащее датчик угловой скорости колеса, дифференциатор, соединенный с датчиком угловой скорости колеса, компараторы, одйи из входов каждого из которых соединен с выходом дифференциатора, а другой - с генератором постоянного напряжения, элемёнты ИЛИ и И, один и другой входы одного из которых соединены непосредственно н через инвертор соответствеино с выходом одного и другого компараторов, генератор импульсов, один из входов которого через усилитель соединен с выходом дифференциатора, а выход - с одним из входов бторого элемента И, выход которого соединен с обмоткой электромагнитного клапана сброса тормозного давления, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности торможения, оно снабжено блоками памяти, интегратором, ключами, дополнительными компараторами и генераторами постоянного напряження, трнггердмй, одновибраторами делителем напряжения, сумматором н генератором сигнала ошибки, одни из бходов которого через гпервкй ключ соединен с выходом первого элемента И, второй через усили тель - с выходом дифференциатора, а выход - со вторым входом генератора импульсов и одним из входов первого дополнитель ного компаратора, выход которого через первый элемент ИЛИ соединеи с иулевым входом первого триггера, едииичиый вход которого через второй элемент ИЛИ соединен с выходом второго подключеииого к выходу дифференциатЬра и третьего дополнительных компараторов, а выход - с другим входом второго элемента И и входом первого одновибратора, выход которого соединеи с одиим из входов второго ключа, другой вход которого соединеи с ходиим из входов третьего дополнительного компаратора и выходом интегратора, оди и и другой входы которого соедииеиы соответствеино через инвертор и третий ключ, с выходом второго компаратора, соединенным допЬлиительио с одиим из входов четвертого ключа, выходом соедииеииого с третьим входом геиератора импульсов и с иулевым входом второго три г гера, выход которого соедйиеи через третий элемент ИЛИ с одиим из входов первого блока памяти, второй вход которого соедииеи с одиим из входов четвертого дополиительноГо компаратора и датчиком угловой скорости колеса, а выход - с одиим из входов делителя иапряжеиия, соединенного ъВТорык входом с датчиком угловой скорости колеса, а выходом через усилители - с четвертым входом генератора импульсов и с одним из входов сумматора, другой вход которого соединен с выходом второго блока памяти, одиим из входов соеднненным с выходом геиератора сигнала ошибки, а выход - с из входов пятого ключа, ВЬ1ХОД КОторого соединен с третьим входом генератора сигиала ошибки и выходом первого ключа, а другой вход -- с выходом второго одно&ибратора, входом подключенного к выходу первого компаратора, а выходом дополнительно соедииеииого с единичным входом второго триггера и с одним из входов третьего элемента И, второй вход которого соедйиеи с выходом четвертого дополнительиого компаратора, а выход через первый элемент ИЛИ - с нулевым входом первого трнггера, прнчеМ другой вход дополнительных компараторов соединен с соответствующим дополнительным генератором постоянного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:. i; Патент США № 3612620, кл. 303-21, 12.10.71. 2. Патент США № 3637246, кл. 303- 2J, 25.01.72.

«5

t.f,

59

+ в.

-«.

-t

-s

т-о