(54)., ПРОТИВОБЛОКИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО
для ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
1
Изобретение относится к области транспортной техники, в частности к противоблокировочным устройствам Rnf{ тормозной системы транспортного средства.
Известно противоблокировочное устройство для тормозной системы транспортного средства, содержащее датчик сигнала угловой скорости колеса и частотно-амплитудный преобразователь, соединенные последовательно, компаратор, выполненный на транзисторе, эмиттер которого заземлен, коллектор соединен с выходом компарат -ра непосредственно и через резистор - с источником питания, а база - через резистор соединена с первьом входом компаратора, который через конденсатор соединен со вторым входом компаратора, соединенным с выходом частотно-амплитудного преобразователя, соленоидный возбудитель , вход которого соединен с выходом компаратора, а выход - с модулятором тормозного давления, реле времени возврата, вход которого соединен с выходом .соленоидного возбудителя, и блок эталонного сигнала ускорения, имеющий 1енератор тока, выход
;кЪторого соединен с первым входом компаратора i .
Известное устройство мало эффективно при торможении.
.Цель изобретения - повышение эффективности торможения.
Эта цель достигается тем, что блок эталонного сигнала ускорения содержит дополнительно генераторы тока, одновибратор, инвертор и элемент ИЛИ, причем вход одного из дополнительных генераторов тока через инвер:тор соединен с выходом компаратора, а выход с первым входом компаратора, 5 соединенным с выходом другого дополнительного генератора тока, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, один из входов которого, подключен к выходу реле времени возвра|Та, а второй - к выходу одновибратора, соединенного входом е выходом компаратора.
На фиг. 1 изображена функциональная схема противоблокировочного
устройства; на фиг, 2 - принципиальная схема компаратора , на фиг. 3 - Gкривые скорости колеса, эталонного сигнала и выходного сигнала при различных условиях движения.
На противоблокировочное устройство поступает по проводу 1 сигнал от датчика угловой скорости, имеющий частоту, пропорциональную числу оборотов левого колеса (переднего или заднего) транспортного средства, по проводу 2 - сигнал, имеющий частоту, пропорциональную числу оборотов правого колеса (переднего или заднего) транспортного средства. Сигналы, поступающие по проводам 1 и 2, с помощью частотно-амплитудных преобразователей 3 и 4 преобразуются в сигналы постоянного тока, имеющие величины, представляющие числа оборотов соответствующих колес. С частотно-амплитудных преобразователей сигналы подаются на блок 5 выбора колеса, имеющего низкое число оборотов, и колеса, имеющего высокое число оборотов, чтобы подать сигнал, представляющий скорость колеса, имеющего низкое число оборотов, в провод С, а скорость колеса, имеющего высокое число оборотов, j3 провод 7. Сигнал, представляющий скорость колеса, имеющего низкую скорость, по проводу 6 подается на компаратор 8 скорости колеса. От блока 9 эталонного сигнала на компаратор 8 скорости колеса по проводу 10 поступает опорный ток.
Блок 9 имеет первый генератор 11, который генерирует ток, представляющий очень малое снижение скорости колеса, например 0,3 1,8 м/с, с. предпочтительным снижением, равным 1,5 м/с. Блок 9 включает в себя также второй генератор 12, обеспечивающий совместно с первым ток, представляющий снижение скорости колеса, которое получиться во время или непосредственно перед начинакицимся состоянием скольжения, например 5,1 - 6,7.м/с , с предпочтительным снижением, равным 5,1 м/с, обеспечивающим совместно с первым генератором ток, представляющий снижение скорости, равное 6,7 м/с. Блок 9 дополнительно включает в себя третий генератор 13, который обеспечивает ток, представлякиций очень высокое снижение скорости колеса, намного больше, чем максимальное снижение скорости нескользящего колеса, например 33,4 - 41 м/с, с предпочтительньйм снижением, равным 36 м/с . Второй генератор 12 управляется сигнлом с инвертора 14, который подсо диняется TCIK, что на него по проводу 15 поступает выходной сигнал компаратора 8. Третий генератор 13 управляется сигналам одновибрато ра 16, который также подсоединяется таким образом, что на него по проводу. 15 поступает выходной сигнал копаратора В. агкодной импульс одновибратора 16 имеет период бр - 90 мс с предпочтительным периодом, равным 60 мс. Между одновибратором 16 и
третьим генератором 13 включается логический элемент ИЛИ 17.
Через элемент ИЛИ 18 по проводу 15 выходной сигнал с компаратора 8 поступает на соленоидный возбудитель 19. Соленоидный возбудитель 19 подсоединяется к модулирующему клапану, предназначенному для управления давлением на тормоза транспортного средства. Предпочтительный модулирующий клапан имеет колено в кривой увеличения тормозного давления. Вместо применения модулирующего клапана, имеющего колено в кривой увеличения тормозного давлени можно использовать детектор ускорения колеса в сочетании с импульсным модулятором, управляемым ускорением предназначенные для детектирования темпа увеличения скорости вращения колеса и для импульсной модуляции модулирующего клапана во время увеличения скорости вращения колеса, чбы при более высоких темпах увеличения скорости вращения колеса быстрее применялись тормоза.
Противоблокировочное устройство содержит блок 20 оценки превышения дифференциальной скорости колеса, который работает совместно с выходн элементом ИЛИ 18 с целью отпускания тормозов, когда дифференциальная скорость между самым,быстро вращающимся колесом и самым медленно вращающимся колесом превышает 4,6 м/с. Блок 20 содержит источник тока 21, выдающий оповный сигнал скорости колеса, равный 4,6 м/с, и дифференциальный операционнБй усилитель 22, на который поступает опорный сигнал скорости колеса и сигнал скорости колеса, имеющего высокую скорость, чтобы обеспечить выходной сигнал, представляющий скорость на 4,6 м/с Меньше, чем скорость колеса, имеюще высокую скорость.
На компаратор 23 подается выходной сигнал дифференциального операционного усилителя 22 и сигнал скорти колеса, имеющего низкую скорость с провода 6. Компаратор 23 обеспечивает выходной сигнал на выходной элемент ИЛИ 18 всякий раз,-когда скорость колеса, -имекадего низкую скорость, больше чем на 4,6 м/с меньше скорости колеса, имеющего высокую скорость, чтобы выходной элемент ИЛИ 18, в свою очередь, обепечил сигнал на соленоидный возбудитель 19 для. обеспечения опускания тормозов.
йлходной сигнал с соленоидного возбудителя 19 подается на реле 24
40 времени возврата в исходное положение, которое обеспечивает сигнал на элемент ИЛИ 17 всякий раз, когда длительность выходного сигнала соленоидного возбудителя превышает 1,5 б65 в результате этого третий генерагор 13 выоабатывает ток, представлякадий снижение скорости колеса, имеющего высокую скорость, всякий раз, когдавыходной сигнал, подаваемый на модулирующий клапан, превышает 1,5 с. Компаратор 8 скорости колеса включает в себя дифференцирующий конденсатор 25, к которому подводится представляющий скорость колеса ток, идущий по проводу 6, и который в точке соединения 26 обеспечивает ток, представляющий сниже.ние скорости колеса, К точке соединения 2G по проводу 10 подводится также опорный ток, чтобы точка соединения действовала как узел, суммирующий ток. Суммарный ток точки 26 через резистор 27 подводится к базе транзистора 28. Коллектор транзистора 28 подсоединяется к выходному прово ду 15 и через резистор 29 - к положительному полюсу источника питания тогда как эмиттер транзистора 28 заземлен. Следовательно, транзистор 28 с помощью опорного тока, идущего по проводу 10-нормально смещается в проводящее состояние, так что его выходной сигнал в проводе 15 обычно низкий. Поскольку опорным током, поступающим на базу транзистора 28 через резистор,27, транзистор 28 нормально смещается в проводящее состояние на резисторе- 27 существует падение напряжения,.которое поддерживает потенциал точки соединения 26 вьлше потенциала заземления. Прежде чем транзистор 28 запрется для того, чтобы обеспечить выходной сигнал на выходном проводе 15, потенциал точки соединения 26 должен понизиться по существу до потенциала заземлени Следовательно, до того, как транзис тор 28 запирается с целью обеспечения выходного сигнала на проводе 15 сигнал скорости колеса должен с дос таточным темпом, следовательно, в достаточной степени понизиться, что ток, представляющий снижение скорос ти колеса, подводимый к точке соеди нения 26, не только сравнялся с опо ным током в проводе 10, но и преодолел падение напряжения на резисторе 27. Падение напряжения на резисторе 27 требует, чтобы чигнал скорости колеса уменьшился на заданную величину после того, как снижение скоро ти колеса достигнет уровня, который сравняется со снижением скорости ко леса, представленным опорным током. Поскольку это требование удовлетворяется уменьшением скорости колеса заданной величины, в противоположность увеличению снижения скорости, требование может удовлетвориться избытком снижения скорости колеса большой величины в течение короткогтрезка времени или избытком снижеНия скорости колеса малой величины в течение более длительного периода времени. Таким образом, чтобы преодоеть падение напряжения на резисторе 27, интеграл снижения скорости по времени должен достигнуть значения, которое представляет заданное уменьшение скорости колеса, поэтрму компаратор 8 представляется здесь как интегрирующий. На фиг. 3 посредством кривой 30 скорости колеса иллюстрируемся возможное состояние поведения скорости колеса.. На этой же фигуре показана также кривая 31 интеграла опорного тока (эталонного сигнала) и крив.ая 32 выходного сигнгша компаратора 8, идущего по проводу 15, Однако на самом деле в схеме нет интеграла опорного тока а на фиг. 3 он изображается в качестве.иллюстрации принципов. В этом отношении следует признать, что интеграл опорного тока представляет собой гипотетический профиль скорости, который соответствует величине опорного тока и последовательности, с которой он изменяется. Этот гипотетический профиль скорости сравнивается непосредственно со скоростью колеса при помощи средства сравнения тока, представляющего снижение скорости колеса, и опорного тока. На фиг. 3 видно начало уменьшения скорости, так что в момент времени t- колесо не только не превышает исходный ток, соответствующий 6,7м/сг (сумма токов генераторов 11 и 12), но также понижает скорость на требуемую величину, установленную падением напряжения на резисторе 27, чтобы дать на проводе 15 выходной сигнал с компаратора 8. Сигнал по проводу 15 подается на одновибратор 16 и инвертор 14 с целью запирания второго генератора 12 и отпирания третьего генератора 13 для того, чтобы дать новыйопорный ток, представлякщий снижение скорости колеса, равное 31,9 м/с - (суюла токов от первого генератора 11 и от третьего генератора .13). В примере, показанном на фиг. 3, колесо не снижает скорость с темпом, большим 31,9 м/с, установленным опорным током, так что выходной сигнал в проводе 15 от компаратора 8 скорости колеса в момент .времени -Ь прерывается. За очень короткий период времени, в течение . которого в проводе 15 обеспечивается выходной сигнал, модулирующий клапаи благодаря своей собственной инерции не смог обеспечить отпускание тормозов. То, что.снижение скорости колеса может осуществляться с темпом, большим исходного, равного 7,6 м/с, в течение периода работы одновибратора 16, т. е. между моментами времени -fc и tj, , нового включения компаратора 8 не происходит, поскольку третий генератор 13 продолжает обеспечивать свой высокий уровень тока. Однако условия, наличие которых отмечает приближение возможности состояния скольжения на самом деле состоянием скольжения не проявляются. Тем не менее, противоблокировочное устройство 1 реагирует на приближение возможности состояния скольжения, чтобы снизилось время ее реакции в случае появления действительного состояния скольжения
На фиг. 4 изображается кривая поведения колеса для поверхности с низким коэффициентом сцепления. В момент времени t колесо снижает скорость с темпом, превышающим 6,7 м/с соответствующим опорному току, и снижает, соответственно, скорость до необходимой ступени, чтобы привести к обеспечению выходного сигнала в проводе 15. Поскольку колесо находится на поверхности с низким коэффициентом сцеп71ения, скорость колеса продолжает снижаться с высоким темпом, давая при этом большое отклонение скорости колеса, как это показано на фиг. 4. Третий генератор 13 возбуждается на период действия одновибратора 16, например на 60 мс, в то время как второй генератор 12 запирается, как объяснялось выше. Поле прохождения периода действия одновибратора 16, в момент времени tg, третий генератор 13 выключается, что дает в момент времени t-g низкий уровень опорного тока, который обеспечивается только первым генератором 11. Из-за сильного отклонения скорости колеса потенциал точки соединения 26 падает намного ниже потенциала заземления. В результате этот транзистор 28 не отпирается до тех пор, пока колесо в течение значительного периода времени не разовьет скорость, чтобы поднять потенциал точки соединения 26 значительно выше потенциала заземления с целью отпирания транзистора 28 в момент времени t- . В соответствии с этим состояние, показанное на фиг. 4, при котором скорость колеса вынуждается возвратиться к гипотическому наклону д ривой, представленному генератором, приближается. Следовательно, дается возможность возвратиться из состояния скольжения до того как понизится выходной сигнал в провод 15 и вновь применятся тормоз а.
На фиг. 5 изображается кривая возможного поведения скорости колеса для -поверхности с высоким коэффициентом сцепления. В момент времени i-j колесо снижает скорость с темпом,, превышающим 6,7 м/с , установленным первым и вторым генераторами
|11 и 12, и уменьшает скорость на необходимую величину, чтобы в момент времени т обеспечить выходной сигнал в проводе 15. Следовательно, в момент времени t-7 одновибратор 16 возбуждает третий генератор 13, а выходной сигнал в проводе 15 запирает второй генератос 12, чтобы обеспечить опорный ток, представляющий гипотетический наклон кривой скорости, как показано на фиг. 5. Поскольку колесо находится на поверхности с высоким коэффициентом сцепления, его скорость быстро восстановится, так что в момент времени ig она достигнет гипотетического наклона, вызывая прерывания выходного сигнала с компаратора 8 скорости колеса в проводе 15. Фактически скорости колеса понизйло потенциал точки соединения 26 ниже потенциала заземления. После начала увеличения скорости колеса потенциал точки 26 благодаря увеличени скорости колеса в достаточной степени увеличится, чтобы снова повысить потенциал точки соединения 26 достаточно выше потенциала заземления с целью отпирания транзистора 28 в момент времени t-g . По кривой скорости колеса на фиг. 5 можно видеть, что этот цикл повторяется между моментами времени fcg и и между моментами времени -fc и .
На фиг. 6 приводится кривая возможного поведения скорости колеса для поверхности с высоким коэффициентом сцепления у транспортного средства, имеющего очень низкое нормальное усилие на во время состояния скольжения. В этом отношении при определенных состояниях скольжения на поверхностях с высоким коэффициентом сцепления задние колеса грузового автомобиля с малым расстоянием между осями при разгруженности грузового отделения будут иметь очень маленькую или нормальную нагрузку, так что задние колеса будут снижать скорость, начиная с момента времени до быстрого состояния остановки в момент времени.t как показано на фиг. 6. Видно, что скорость колеса восстанавливается до скорости транспортного средства очень медленно, начиная с момента времени t-fg . Поскольку транспортное средство находится на поверхности с высоким коэффициентом сцепления, снижение его скорости будет происходить с таким темпом, что она действительно упадет ниже гипотетического наклона, так что медленно увеличивающееся чисЛО оборотов колеса никогда не достигнет гипотетического наклона. Следовательно, тормоза останутся отпущенными. Чтобы избежать этого возможного состояния непрерывного отпускания тормозов даЖе после того, как колесо достигнет скорости, синхронной со скоростью транспортного средства, использует.ся реле 24 времени возврата в исходное состояние. Это реле предназначено для измерения длительности выходного сигнала с соленоидного возбудителя 19. Когда длительность выходного сигнала с соленоидного возбудителя 19 достигнет 1,5 с в момент времени -Ь , реле 24 времени возврата в исходное состояние выработает импульс для подачи на элемент ИЛИ 17 который, в свою очередь, обеспечит выходной сигнал, чтобы возбудить третий генератор 13. Последний выдаёт сравнительно высокий уровень тока для подачи на компаратор 8, способный поднять потенциал в точке соединения 26 до уровня, необходимог для отпирания транзистора 28 в момен времени f прерывая тем самым выходной сигнал на модулирующий клапан и вызывая новое использование тормозов. Фактически это возбуждение генератора 13 вызывает резкое опускание гипотетического, наклона кривой вниз, пока он не достигнет скорости транспортного средства в момен времени t-(7 , чтобы вновь вызвать применение тормозов. После того, как тормоза снова.начнут действовать торможения могут циклически повторятся в соответствии с поведением скорости колеса на поверхности с высоким коэффициентом сцепления, как описывалось в отношении фиг. 5 и как . показано также в правой части кривой скорости колеса на фиг. 6.
В описанном предпочтительном примере изобретения на компаратор 8 скорости колеса подается самая низкая скорость пары колес, но система может также применяться, используя среднюю или самую высокую скорость пары колес. Если используется средняя скорость колеса, тормоза будут отпускаться тогда, когда скользит колесо, имеющее среднюю скорость скольжения или одно из колес вступило в тяжелое состояние сколь-, жения, в то время, как второе колесо не начало скользить. Если используется скорость колеса, имеющего высокую скорость, тормоза не будут отпускаться до тех пор, пока последнее из двух колес не вступит в сос.тояниё скольжения.
Важной особенностью противоблокировочного устройства является его способность предчувствовать состояние скольжения благодаря обнаружению состояния, которое представляет приближающееся скольжение или приблихсакщуюся возможность состояния скольжения. Это выполняется посредством обеспечения сигнала на модулирукиций клапан торможения под влиянием снижения скорости колеса
сравнительно низкой величины, кото; рый сам не показывает, что колесо скользит, е только показывает, что колесо очень близко к состоянию скольжения, вызывая при этом условия для отпускания тормозов. Устройство имеет замедлитель, который предотвращает фактическое действие сигнала, подаваемого на тормозной модулирующий клапан с целью отпускания тормозов, поскольку
замедлитель работает так, чтобы
снять сигнал до того, как тормозной модулирующий клапан получит благо- приятную возможность действительно выполнить команду отпускания тормозов. Таким образом, время срабатыва-. ния устройства на действительное состояние скольжения снижается.
Заслу хивакадей внимания особенностью устройства является то,что его можно
0 конструиоовать.применяя обычные операционные усилители,которые имеют массовое производство в больших количествах для различных целей, недорого стоят. Следовательно, значительно снижается стоимость изготовления противоблокировочного устройства.
Формула изобретения
0 Противоблокировочное устройство для тормозной системы транспортного средства, содержащее датчик сигнала угловой скорости колеса и частотноамплитудный преобразователь, соедиc ненные последовательно, компаратор выполненный на транзисторе, эмиттер которого заземлен, коллектор соединен с выходом компаратора непосредственно и через резистор - с источником питания, а база через резистор
0 соединена с первым входом компаратора, который через конденсатор соединен со вторым входом компаратора, . соединенным с выходом частотно-амплитудного преобразователя, соленоидный возбудитель, вход которого соединен с выходом компаратора, а выход - с модулятором тормозного давления, реле времени возврата, вход которого соединен с выходом соленоидного возбудителя, и блок эталонного сигнсша ускорения, имеющий генератор тока, выход которого соединен с первым входом компаратора, отличающееся тем, что, е С целью повышения эффективности торможения, блок эталонного сигнала ускорения содержит дополнительно генераторы тока, одновибратор, инвертор и элемент ИЛИ, причем вход одного из дополнительных генераторов тока через инвертор соединен с выходом компаратора, а выход - с первым входом компаратора, соединенным с выходом другого дополнительного генератора тока, вход которого соединен
5 с выходом элемента ИЛИ, один из входов которого подключен к выходу реле времени возврата, а второй - к выходу одновибратора, соединенного входом с выходом компаратора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США 3604762, кл. 303-21 BE, 14,09.71 (прототип).
