Устройство для предотвращения проскальзывания для системы торможения автомобиля Советский патент 1980 года по МПК G05D13/00 

которого соединен с исполнительным органом.

Нафиг. 1 изображена блок-схема устройства для предотвращения проскальзывания для системы торможе ия автомобиля; на фиг, 2,3 к 4 пред- с ставлены кривые, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит преобразователь напряжения 1 , фазовый коМпаратор 2, интегратор 3, генера- .Q тор импульсов 4, делитель частоты 5, счетчик 6, элемент памяти 7,первый дешифратор 8, ключ 9, первый одновибратор 10, второй одновибрат.ор 11, третий одновибратор 12, второй дешифратор 13, исполнительный орган 14, датчик минимальной скорости 15,

На вход преобразователя йапряжения 1 подается сигнал переменной частоты от датчика скорости (не показан). Датчик скорости.связан с ко- 20 лесом автомобиля с любой другой вращающейс я деталью, соединенной вращательным движением с колесом йвтомобиля (например ведущий или.ведомый вал дифференциала), и , такйМ образом, 25 вырабатывает сигнал, частота которого пропорционсшьна скорости вращения колёса или вращающейся детали. Сигнал скорости на выходе блока 1 имеет прямоугольную форму с частотой, ра1вной п частоте входного сигнала.

Таким образом, на пёрййй вход фа-: зового компаратора поступает сигнал, пропорциональный скорости колеса, с преобразователя напряжения, Фазовый 35 компаратор формирует сигнал положительного, нулевого или отрицательного уровня, в зависимости от резуль тата фазового сравнения. Выходной сигнал компаратора затем подаётся на линейный интегратор, котЬр ый в срЬт- ветствии с уровнем сигнал с крмпа- . .

paTblsa, вырабатывает возрй &тающий, . постоянный или уменьшающййсй сйгнал, . Выход интегратора соединен ;совХбдом генератора импульсов, управляемого 45 напряжением.Компаратор/инрегратор и. генератор импу:1:ьсрв являются состав йайи ёлёмёнтами схёмй, над1йв аемой в послёдуйщём схемой фазовой обратной связи. Между выходом генератора им- 50 пульсов и вторым входом компара тора включен делитель частоты с пбстоянн{лм коэффици ентйм деления. Сигнал с выхода управляемого напряжением . х енератора импульсов подается на - jj Лход сче,т.чика 6, Хотя коэффициент деления частоты делителя; 5 мозкет быть каким угод;но, для описываемого примера примем его равным 10. В установившемся режиме частота выходного си гн ал а с бл о к а 4 в 10 р аз бол ьше 0 частоты сигнала скорости. В результате число, запоминаемое элементом Пакшти всегда равно, 10. Если частота сигнала скорости измеряется,то блоки 2,3,4 работают таким образом, что- 65

бы подцержать отношение между частотами входного и выходного сигналов, равным коэффициенту умножения (10 в данном примере). Поэтому можно утверждать, что частота выходного сигнала зависит от частоты входного. Однако блоки 2,3,4 медленно реагируют на изменение частоты входного сигнала и отношение между частотами выходного сигнсша с генератора импульсов и сигнала скорости отличается от 10 в течение переходного режима до появления Тенденции к йосстановлению своего прежнего значения, кбгда скорость снова стабилизируется. Следовательно, счетчик 6 будет выдавать последовательность цифровых данных, отличающихся от величины 10, но с тенденцией постепенного возвращения к этой величине. Цифровой счетчик 6 подсчитывает количество периодов выходного сигнала с генератора.импульсов 4 в течение определенного периода. Количество разрядор счетчика 6 может быть выбрано различным, в зависимости от требований, предъявляемых к устройству. В данном устройстве примем, что счетчик 6 выдает 4-х битовый сигнал. Выходы счетчика 6 присоединены к соответствующим входам элемента памяти 7, емкость которого соответстззует емкости счетчика 6 (4 бит). Вход элемента памяти, связанный с выходом второго одновибратор а, служит для получения сигнала, разрешающего запись содержимого счетчика 6, Счетчик б имеет установочный вход, который соединен с выходом третьего бдновибратора и при подаче сигнала управления, на который он может быть установлен в.исходное состояние, после чего счетчик снова начинает считать число периодов сигнал la с генератора импульсов до тех iiop, пока не появится следующий управляющий фронт сигнала с блока 1, В этот момент содержимое счетчика б,переносится в элемент памяти в виде числа, соответствующег количеству периодов сигнёша с выхода генератора импульсов за время одного периода сигнала скорости,

Одновибратор 12 управляется положительным фронтом, соответствукяцим окончанию отрицательного импульса Ьдновибратора 11 и вырабатывает отрицательный импульс, поступающий на установочный вход счетчика 6,

Предположим, чтЬ окружная скорост колеса или вращающейся детали, связанной с колесом автомобиля, постоянна.

Система находится в установившемся состоянии, поэтому частота сигнала на втором входе фазового компаратора равна частоте входного сигнала. Частота сигнала с выхода генератора импульсов в 10 раз больше входного сигнала. На выходе фазового компаратора имеется сигнал О - уровня. В результате заряд интегратора не меняется и с его выхода ко входу управляемого частотой генератора прикладывается постоянный сигнал,ве личина которого определяет частоту сигнала на выходе генератора импульсов, которая при этом в 10 раз больше частоты входного сигнала. При уменьшении скорости колеса частота входного сигнгша фазового компаратора уменьшается. На выходе фазового компаратора при этом появляется отрицательный сигнал - Н вызывающий возрастание сигнала с выхода интегратора. Управляемый напряжением генератор устроен таким образом, что част та на выходе его уменьшается при возрастаний входного сигнала. Система при этом работает в пере ходном режиме до тех пор, пока частота сигнала на втором вхойе фэзово го компаратора не сравняется с частотой на первом входе. В этот.момен частота сигнала на вырсоде генератор импульсов снова в 10 раз больше частоты входного сигнала. При увеличении скорости колеса частота сигнал а на первом входе фаз компаратора увеличивается и на выходе фазового компаратора появляется положительный сигнал + Н,заряд интегратора уменьшается и, ьпёдовательно, частота сигнала на йыходе управляемого напряжением генератора увеличивается, стремясь достичь нового значения, в 10 раз большего новой частоты сигнала скорости.При достижении нового установившегося состояния частота сигнала на втором входе фазового компаратора равна частоте сигнала на первом входе, при этом на вьпсоде компаратора появ ляется сигнал 0-уровия, и, тайим образом, поддерживается новое значение частоты выходного сцгнала. Поскольку интегратор обладает постоянной времени, частота сигнала на втором входе фаэовохчэ компара тора не иэменяется с такой же скоростью, как частота сигнала на перв входе. Можно, следовательно,считать что частота сигнал1а на: втором входе фазового компаратора представляет величину уставки скорости, темпа увеличения и уменьшения которой ограничены определенными величинами. Если рассма:тривать частоту сигна скорости колеса как окружную скорос колеса, а частоту сигнала на втором входе фазового компаратора ка вели ну уставки, приблизительно соОтветствующую скорости автомобили, то число, записанное в элемент памяти соответствует ве ричине проскальзыва ния колеса в течение предыдущего пе риода сигнала скорости колеса. Это равно отношению между частотами выходного сигнала с генератора импульсов и сигнала скорости, т.е. другими словами, отношению частот сигналов на первом и втором входах фазового компаратора. Приведенная таблица иллюстрирует ссузтветствие между величиной А, представлянхцей отношение частот сигнашов скорости колеса и уставки, величиной В, представляющей соотношение частот сигналов с вьюсода генерат ч а имЛульсов и первого входа фазового компаратора и абсолютной величиной соответствующего проскальзывания С, выраженного в процентах. А В с По данным этой таблицы можно построить зависимость величины проскальзывания в функции числа, записанного в элемент памяти 7 (см. фиг.4). Следовательно, для любого числа, записанного в элемент памяти, может быть определена приблизительная величина проскальзывания. Эта информация вырабатывается компактной цифровой схемой (объемом 4 бит в данной конструкции), относительно простой конфигурации. Тем не менее эта схема может работать в шкроксм диапазоне скоростей (частота сигнала скорости колеса изменяется в пределах от 1500 до 100000 Гц). На фиг. 2 кривая оСпредставляет частоту сигнала скорости колеса, а кривая (Ь представляет величину сигнала уставки на втором входе фа-, зового компаратора. В начальной части, где скорость колеса постоянна, кривые с6 и. ) совпадают и число на выходе элемента памяти равно 10. Начиная с йомента времени t скорость колеса уменьшается быстрее/ чем скорость уставки, и кривая ct смещается в отрицательном направлении относительно кривой (%/ представляющей уставку скорости, определяемую интегратефом., В момент времени t, в который число, записанное в счетчике 6 в первый раз после начала падения скорости запсмнено в элементе памяти, появляется число 11, представляющее определенную величину проскальзывания колеса (см.фйг.4). Соответственно в конце каждого периода сигнала скорости в элемент па мяти переносится другая величина, причем эта величина снова будет равна 10 в момент времени Г, в который частота сигнала уставки будет равна .частоте сигнала скорости колеса. В примере, приведенном на фиг.З число, записываемое в элемент; памятй в промежуток времени от t ДО t последовательно принимает следующие значения: 11, 13, 15, 15, 15, 14, 12, 10, то есть, проскальзывание растет, а затем уменьшается вслед/зтвие уменьшения давления в тормозно системе. Начиная с момента :времени rt скорость колеса возрастает быстре чем частота сигнала уставки скорости В этом случае величина, записываемая в элемент памяти, принимает последовательно ряд измерений,, меньших 10, до момента времени t,в котором час тота сигнала уставки скорости сновэ равна частоте сигнала скорости колеса. В приведенном примере между элементами t и t элемент памяти последовательно содержит следующие величины: 10,9,8,8. С момента t4 скорость колеса снова становится постоя ной и устройство снова работает в ус тановившемся режиме. То есть, начиная с момента времени t величина сигнала, записываемая в элемент памяти, постоянно принимает значение 10. Разберем общий принцип управления предотврсццением проскальзывания, осу ществля емый элементами схемы 8,9,10 и 13. Эти элементы вырабатывают управляющий сигнал тогда, когда проскальзы:вание колеса во время торможения или разгона превысит определенное пороговое значение, то есть, когда число, записанное в счетчик б и перенесенное затем в элемент- памяти, окажется (большим или -р ЖЖнЁй 1 ггрёдв Итёйьно задагшой величине (в данном примере эта величина равна 13),которая,в свою очередь больше коэффициента деления делителя 5. Следовательно, необходимо вырабать1вать сигнал предотвращения скольже 1ия тогда, когда число, записанное в счетчик 6 и перенесенное в элемент памяти, окажется .большим или равным 13. Счетчик б имеет ограничение, при котором число, записанное в него, не может превышать величины 13, которая больше величины коэффициента умножения цепи - фазовый компаратор, интегратор, генератор импульсов, но меньше максимальной емкости счетчика. Эта особенность имеет два преимущества: исклю чается возможность переполнения сче чика б в случае быстрого торможения упрощается схема дешифратора 8, поскольку для получения сигнала предотвращения проскальзывания нет необходимости обрабатывать числа, большие 13. Особенность конструкции элементов 8,9,10 состоит также и.в том, что подача сигнала предотвращения проскальзывания запрещается в случае, если проскальзывание колеса при ускорении превысит предварительно заданную пороговую величину. В ээгом случае дешифратор 13 обеспечивает обработку любого числа, величина которого равна или меньше другой предварительно заданной величинь (8 в данном примере), которая, в свою очередь, меньше коэффициента умножения цепи - фазовый компаратор, интегратор, генератор импульсов. Дешифратор 13 вырабатывает сигнал для управления .одновибратором 10, по которому запрещается формирование сигнала предотвращения проскальзывания. Сигнал от дешифратора 8 передается на одновибратор через ключ 9. ; Рассмотрим Принцип действия первого и второго дешифраторов. При переносе в элемент памяти 7 числа 13 на входы дешифратора 8 поступают логические единицы и при всех величина, отличных от 13, на выходе дешифратора имеется сигнал логического нуля. На выходе второго дешифратора будет сигнал логического нуля тогда, когда число, записанное в элемент памяти, не равно ни одному из чисел между О и 8,, а сигнал логической единицы будет, когда величина числа, записанного в элемент памяти, находится между О и 8. Ключ .9 имеет .два входа, один из которых соединен с выходом первого дешифратора, а второй с выходом датчика минимальной скорости 15, который подробно, не рассматривается, так как в качестве него может быть использовано любое подходящее устройство. Здесь необходимо заметить, что датчик имеет на выходе сигнал логической, единицы при превышении частоты сигнала скорости с преобразователя 1 определенной минимальной величины. Рассмотрим более подробно работу элементов cxeNtJ 8,9,10,13, основные ссылки при будут делаться на фиг.З. На фиг. .3 кривая М изображает изменение частот сигналов скорости колеса и уставки скорости, кривая N изображает сигнал с выхода дешифратора 8, кривая Р изображает сигнал с выхода дешифратора 13, а кривая -R изображает сигнал с выхода одновибратора 10. Предположим, что вначале скорость колеса постоянна. Число,записываемое в счетчик 6, в конце каждого периода сигнала скорости колеса переносится в элемент памяти,причем это число всегда равно 10. С момента времени t вследствие торможения автомобиля скорость колеса уменьшается. Частота сигнала скорости снижается быстрее, чем частота уставки. Число, записываемое в счетчик 6 и переносимое в элемент па мяти в течение нескольких следующих друг за другом периодов сигнала ско рости колеса принимает значения, большие 10.в течение первого промежутка времени от to ДР t уменьшение частоты сигнала уставки определя ется постоянной времени заряда интег ратора. Начиная с момента времени t , в который в элемент памяти перен сено число 13, на выходе первого де шифратора появляется логический сигнал 1. В случае, если скорость Koh са превышает некоторую минимальную скорость, определяемую датчиком 15, на выходе ключа 9 в момент времени появляется сигнал О. Теперь диод находится в проводящем состоянии и резистор оказывается подключенным параллельно другому резистору. При этом снижается постоянная вре мени заряда интегратора, увеличивая темп изменения сигнала уставки. В этом состоянии устройство находится до мЪмента времени t. Начиная с момента tg в который число, записы ваемое в элемент памяти, становится меньше 13, темп изменения сигнала уставки Ь изменяется. В то же время появление сигнала О на выходе ключа оказывает воздействие на состояние управлякщего одновибратора. В исходном состоянии .на выходе одновибратора имеется логический сигнал О. При появлении на выходе ключа логического сигнала О управляющий одновибратор формирует сигнал предотвращения проскальзывания, который воздействует на электромагнитный клапан. Все время, пока на выходе ключа имеется сигнал О, сигнал предотвращения проскальзывания продолжает поступать. При на выходе исчезновании сигнала ключа, то есть, при неравенстве числа, записываемого в элемент памяти числу 13 на выходе управляющего одно вибратора, может продолжать присутствовать сигнал управления предотвра щением проскальзывания в течение.некоторого времени., Начиная с момента времени t частота сигнала скорости колеса начи нает превышать частоту сигнала устав ки. Число,записываемое S счетчик б и переносимое в элемент памяти, принимает значение, меньшее 10. Когда величина этого числа достигает значения 8 или меньше, то это указывает что величина проскальзывания колеса при разгоне превысила заданный предел после которого необходимо прекращать управленне предотвращением проскадьэываг ия. в данном примере это происходит в момент времени tA начиная с которого число, записываемое в элементпамяти, принимает значение 8. Следовательно, с этого момента на выходе дешифратора 13 появляется сигнал 1, а на выходе дешифратора 10 сигнал О, при этом подача сигнала управления предотвращением проскальзывания прекращается (кривая R). Когда проскальзывание колеса при разгоне превьЕиает определенную величину, соответствующую числу 8, записываемому в накопитель, темп увеличения частоты сигнала Уставки возраст ет. На фиг. 3 это промежуток времени от до ty. После момента t, восстанавливается обычный темп нарастания сигнала уставки, что длится до момента времени , в который скорость колеса стала снова постоянной , кривые d и |Ъ снова совпадают, при этом в элемент памяти последовательно переносятся числа, величина каждого из которых равна 10. Формула изобретения Устройство для предотвращения проскальзывания системы торможения автомобиля, содержащее последовательно соединенные преобразователь напряжения, фазовый компаратор, интегратор, Генератор импульсов и делитель частоты, выход которого подключен ко второму входу фазового компаратора, а также исполнительный орган, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства, оно содержит первый дешифратор, последовательно соединенные счетчик, элемент памяти, второй дешифратор и первый одновибратор и последовательно соединенные второй и третий одновибраторы, выход которого подключен к первому входу счетчика, ко второму входу которого подключен генератор импульсов, вход второго одновибратора соединен с выходом преобразователя напряжения, а выход со вторым входом элемента памяти, второй выход которого через пе{5вый дешифратор связан со вторым входом первого одновибратора, выход которого соединен с исполнительным органом. Источники информации, принятые во внимание при, экспертизе i. Патент США 3838889, кл. вбО t 8/Оё, опубл. 1974 (прототип).