Способ определения момента достижения тормозящим колесом критических условий по сцеплению с дорожным покрытием и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автомобилестроению. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит по меньшей мере один изнашиваемый быстродействующий термопреобразователь 1, встроенный во фрикционный материал тормозной накладки 6, чувствительный к температуре элемент термопреобразователя, размещенный по всей толщине накладки 6, причем рабочая часть термопреобразователя 1 выполнена в одном уровне с ее рабочей поверхностью. Электроды термопреобразователя 1 выполнены из полосок фольги металлических сплавов, разделенных слоем диэлектрика и запрессованных во фрикционную накладку тормозного механизма. Преобразователь 1 и датчик 2 давления подключены к электронному блоку 3, соединенному регистрирующим элементом 4. 2 с. и 2 з.п., ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 В 60 Т 8/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4447551/25-11 (22) 04.01.88 (46) 15.10.90. Бюл. № 38 (71) Камское объединение по производству большегрузных автомобилей (72) Л. М. Аникии, И. Ф. Борисевич, И. П. Гурьянов и Ю. А. Крутяев (53) 629.113-59 (088.8) (56) Заявка ФРГ № 3502050, кл. В 60 Т 8/00, !986.

„„Я0„„1599253 А 1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА ДОСТИЖЕНИЯ ТОРМОЗЯЩИ М КОЛЕСОМ КРИТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПО

СЦЕПЛЕНИЮ С ДОРОЖНЫМ ПОКРЫТИЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛ ЕНИЯ (57) Изобретение относится к автомобилестроению. Цель изобретения — повышение точности. Устройство содержит по меньшей мере один изнашиваемый быстродействующий термопреобразователь 1, встроенный во фрикционный материал тормозной накладки

6, чувствительный к температуре элемент термопреобразователя, размещенный по всей толщине накладки 6, причем рабочая часть термопреобразователя 1 выполнена в одном уровне с ее рабочей поверхностью. Электроды термопреобразователя 1 выполнены из полосок фольги металлических сплавов, разделенных слоем диэлектрика и запрессованных во фрикнионную накладку тормозного механизма. Преобразователь 1 и датчик 2 давления подключены к электронному блоку 3, соединенному регистрирующим элементом 4. 2 с,и 2 з. п. ф-лы, 6 ил.

1599253

Изобретение относится к транспортной технике, в частности к антиблокировочным тормозным системам транспортных средств.

Целью изобретения является повышение точности определения момента достижения критического состояния тормозящего колеса.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для определения блокировки тормозящего колеса транспортного средства; на фиг. 2 — конструктивное устройство термоэлектрического преобразователя; на фиг. 3— график изменения температуры t(T) трущейся поверхности тормозной накладки и давления Р(т) в приводе колесного тормозного механизма для случаев торможения до блокирования колеса; на фиг. 4 — то же, для критического предблокового режима торможения на уровне максимального сцепления; на фиг. 5 — то же, для торможения при переменном ступенчато регулируемом давлении Р(т) в приводе; на фиг. 6 — блок-схема электронного блока, показанного на фиг. 1.

Устройство, показанное на фиг. 1, содержит по меньшей мере один быстродействующий термоэлекрический преобразователь 1, датчик 2 давления рабочего тела, электронный блок 3, регистрирующий элемент 4. На тормозной колодке 5 размещен термоэлектрический преобразователь 1, встроенный в тормозную накладку 6, поверхность кото рой совместно с рабочей поверхностью барабана 7 образуют трущуюся пару колесного тормозного механизма.

Продольный и поперечный разрез быстродействующего термоэлектрического преобразователя 1 изображен на фиг. 2. Он представляет собой специальную термопару, термоэлектроды 8 и 9 которой изготовлены из полосок фольги толщиной О,1 — 0,2 мм. Материалом термоэлектродов могут быть традиционные материалы, создающие термо-ЭДС, например хромель-алюмепь, хромель-копель.

Термоэлектроды 8 и 9 изолированы между собой слоем диэлектрика 10 толщиной 0,01—

0,05 мм. В качестве диэлектрика 10 могут быть использованы слюда или слой окисной пленки, полученной на одном или обоих термоэлектродах 8 и 9 путем их отжига в среде, способствующей окислению.

Трехслойный пакет термоэлектрод 8 диэлектрик 10 — термоэлектрод 9 запрессовывается в тормозную накладку 6 по всей ее толщине перпендикулярно трущейся поверхности. Возможен вариант конструкции, где пакет запрессовывается предварительно в корпус из диэлектрика (материала тормозной накладки 6) с близким значением коэффициента температурного расширения.

В дальнейшем термоэлектрический преобразователь 1, собранный в собственном корпусе, запрессовывается в тормозную накладку 6.

Устройство, показанное на фиг. 1, функционирует следующим образом.

При торможении колодка 5, воздействуя на тормозную накладку 6, прижимает ее к тормозному барабану 7 (фиг. 2) .

С началом торможения в зоне 11 трения, заключенной между рабочими поверхностями тормозного барабана 7 и тормозной накладки 6, образованной преимущественно частицами материала тормозной накладки 6, и в меньшей степени другими продуктами абразивного разрушения, выделяется тепло и повышается температура, именуемая в дальнейшем температурой трущейся поверхности тормозной накладки 6. Ввиду ограниченной теплоемкости частиц в зоне 11 трения температура трущейся поверхности тормозной накладки 6 представляет собой быстроизменяющийся параметр, а ее текущие (мгновенные) значения находятся в закономерной связи с интенсивностью работы (мощности) силы трения и зависят от величины тормозной силы, которая, в свою очередь определяется коэффициентом сцепления тормозящего колеса с дорогой.

Текущие (мгновенные) значения температуры трущейся поверхности тормозной накладки 6 воспринимаются быстродействующим термоэлектричеким преобразователем 1, чувствительный к температуре элемент 12 которого расположен в зоне 11 трения. Взаимодействие тормозной накладки 6 и тормозного барабана 7 в процессе торможения приводит к переносу (наволакиванию) мельчайших частиц материала термоэлектрода 8 в направлении движения продуктов абразивного износа в зоне 11 трения. которое на фиг. 2 указано стрелкой. Эти частицы образуют множество электрических контактов между термоэлектродами 8 и 9, создавая таким образом непрерывно восстанавливающийся рабочий спай — чувствительный элемент 12 термоэлектрического преобразователя 1. Такая конструкция термоэлектрического преобразователя 1 позволяет ему сохранять работоспособность до полного износа тормозной накладки 6 и обеспечивать время преобразования не боле 100 мкс, ввиду того, что теплоемкость частиц, образующих чувствительный элемент 12, незначительна.

В качестве термопреобразователя 1 возможно применение других конструкций термопар.

С началом торможения давление Р(т) начинает повышаться, как изображено на фиг. 3, вследствие чего приводится в действие тормоз и повышается температура

t (т) трущейся поверхности тормозной накладки 6. Рост температуры t(T) продолжается до тех пор, пока происходит затормаживание с сохранением сцепления тормозящего колеса с дорогой.

Критический (предблоковый) режим торможения возникает при определенном уровне давления P (т) рабочего тела, именуемом далее как критический P v, в момент времени тч. Этот режим характеризуется максимальной интенсивностью работы силы тре1599253 ния. Максимальная мощность трения в колесном тормозном механизме обеспечивается при максимальном коэффициенте сцепления тормозящего. колеса с дорогой, который в определенных условиях торможения увеличивается до определенного предела в связи с ростом проскальзывания колеса, или в про-.. чих случаях сохраняет свое значение на первоначальном уровне, зависящем от дорожного покрытия и состояния шин.

Последующее возрастание давления Р (т) от уровня Р р приводит к снижению коэффициента сцепления тормозящего колеса с дорогой, к дальнейшему увеличению проскальзывания, снижению мощности силы трения, в результате чего тормозящее колесо начинает входить в блок.

Наличие закономерной связи между температурой 1(т) трущейся поверхности тормозной накладки 6 и мощностью трения в колесном тормозном механизме приводит к тому, что в момент времени т, когда наступает критическое состояние тормозящего колеса, температура t (т) достигает максимального значения t>axe и начинает снижаться при вхождении в блок.

При давлении Р(т) рабочего тела, недостаточном для блокирования колеса, как изображено на фиг. 4, температура с(т) трущейся поверхности тормозной накладки 6 прекращает свой рост в момент времени т1 одновременно с выходом давления рабочего тела на заданный уровень.

В дальнейшем до моь(ента времени Tõð температура t (т) снижается с ограниченным темпом, который зависит от замедления тормозящего колеса. Темп снижения температуры t(T) в процессе затормаживания при сохранении сцепления тормозящего колеса с дорогой не может превысить определенный уровень, ввиду того, что замедление колеса ограничено максимально достижимым значением замедления транспортного средства, которое лежит в пределах 0 5 — 0,8 g.

При изменении сцепных свойств дороги в процессе торможения, например, в момент времени т«р, как изображено на фиг. 4, одновременно с падением коэффициента сцепления начинает снижаться мощность силы трения, что приводит к снижению температуры t(T) трущейся поверхности тормозной накладки 6. Во всех случаях вхождения колеса в блок темп снижения температуры

1 (т) достаточно высокий и определяется в основном скоростью нарастания проскальзывания и в меньшей степени — параметрами теплопередачи продуктов абразивного разрушения находящихся в зоне трения.

Однако, только учета температуры t() трущейся поверхности тормозной накладки 6 недостаточно для определения критического (предблокового) состояния тормозящего колеса, потому что возможен случай, когда темп снижения температуры 1(т) превысит определенный порог без наличия тенденции к блоку. Это происходит в момент времени т р, как изображено на фиг. 5, при прекращении торможения путем сброса давления Р(т) рабочего тела. В данном случае темп снижения температуры 1 (т) связан с темпом снижения давления Р(т) рабочего тела и динамическими характеристиками элементов тормозного механизма.

Электрический сигнал, пропорциональный температуре трущейся поверхности тормозной накладки 6, поступает на один (или несколько) вход электронного блока 3, на другой вход которого поступает электрический сигнал с датчика 2 давления Р(т) рабочего тела. В случае возникновения критического состояния тормозящего колеса электронный блок 3 в зависимости от изменения температуры t (T) и давления P (Q формирует сигнал определенного уровня, который поступает на регистрирующий элемент 4. В качестве регистрирующего элемента 4 может быть

20 применен самописец или многоканальный светолучевой осциллограф с отметчиком времени, на другие каналы которого могут быть поданы, например, сигналы угловой скорости колеса, замедления автомобиля.

Электронный блок 3 выдает электрический сигнал, соответствующий критическому (предблоковому) состоянию тормозящего колеса, в процессе торможения при выполнении следующих основных условий:

4Р(т) с)с(т) I dt(z) dt() где — — - — производная функция температуры t(T) трущейся поверхности тор мозной накладки 6 по вре35 мени;

dP (т) — -- — производная функции давления

Р(т) рабочего тела в тормозной камере (цилиндре) по времени;

А — заданный порог допустимого

40 темпа снижения температуры.

Исходя из этих условий электронный блок определяет критическое состояние тормозящего колеса при условии возрастания давления рабочего тела или сохранения им постоянного уровня в момент времени, когда темп снижения текущих (мгновенных) значений температуры трущейся поверхности тормозной накладки превысит определенный порог.

Возможна реализация электронного блока 3. которая обеспечивает определение критического состояния тормозящего колеса при выполнении, кроме основных, дополнительных условий:

dP (т) Ж (т) — — --)О; — — -=0 дт дт

Это соответствует критическому состоянию тормозящего колеса в процессе торможения при условии возрастания давления ра1599253

7 бо lr?r о гела, когда температура TpóèreÀñ>r поверхности тормозной накладки достигает ма.:с,м, ма.

На фиг. 6 изобра?кена функциональная схема электронного блока 3.

Электронный блок 3 содержит входные фи,:итры 13 и 14, входы которых образуют входы блока 3. Ко входу фильтра 13 подсоединен выход термоэлектрического преобразователя 1, а ко входу фильтра 14 — выход датчика 2 давления. Фильтры 13 и 14 через дифференцирующие элементы 15 и 16 соответственно подключены к первым входам комиараторов 17 и 18. Ко вторым входам комиараторов 7 и !8 подсоединены соответственно источник 19 опорного напряжения и иулеяая шина. Выход компаратора 18 через иивертор 20, а выход комиаратора 17 неио"редственно подключены ко входам элемента 21 И-HE. Выход элемента 21 И-HF является выходом электронного блока 3.

1!а вход фильтра 13 подается сигнал с выходa термоэлектрического преобразователя !., соответствующий м HoaeHHhiM значениям температуры t(т) трущейся поверхноги тормозной накладки 6. Этот сигнал с помощью фильтра 13 освобождается от высокс .астотных составляющих, возникающих от вибраций фрикционной пары тормозного

>и .саиизма.

С фильтра 13 сигнал нос суп>ает на диф,!> нцирующий элемент 15, с выхода кот.>

p: >ro иродлфференцированный и инвертирозаиный сигнал, пропорциональнь.й темпу

,скорости) изменения .емиературы t() тру. цейся поверхности тормсзной накладки 6, иост,r:.aer на вход комиаратора 17. На дру о м входе ком и аратора 17 присутствует о горный электрический сигнал иоложительи.>й полярности с выхода источника 19 опор н>го сигнала. Комиаратор 17 < раяниваст эти сигналы и, в случае превышения сигна la с дифференцируюшего элемента 15, ссг,дает на выходе уровень «!». Таким обра::(>, :;, ири превышении темис>м снижения е.>rrepaòópû !(т) заданного с помощью !стенника 17 orlop!ror î сигналы (иорога),,омиаратор 17 создает на выходе уровень «1», Во всех других случаях на яыхо;е

«омиаратора !7 присутствует уровень «О».

Электрический сигнал с выхода датчика 2, соответствующий мгновенным значениям давления Р(т) рабочего тела, поступает на вход фильтра !4, с помощью которого он освобождается от высокочастотных составляющихх, возникш и v из-за переходных процессов в тормозной камере (цилиндре). Далее отфильтрованный сигнал поступает на вход диффереициру>о|цего элемента 16, а с его вы.î la иродиффереицированный и инвертирояаиныи подается на вход компаратора 18.

На второй вход комиаратора !8 подается потенциал, равный нулю. В связи с этим ири нарастании давления Р(т) рабочего тела и ири сохраиенли им постоянного уровня выход

5О

8 комиаратора 18 всегда в состоянии «О», а при сбросе давления Р(т) выход компаратора 18 переходит в состояние «1», что соответствует растормаживанию колеса. С выхода компаратора 18 логический сигнал инвертируется инвертором 20 и поступает на вход логического элемента 2! И-НЕ, на втором входе которого присутствует логический сигнал с выхода компаратора 17. На выходе логического элемента 21 И-НЕ образуется сигнал «О», информируюгдий о моменте времени перехода тормозящего колеса в критическое состояние. Во всех других случаях процесса торможения на выходе логического элемента 21 присутствует уровень «1».

Формула изибрстения ! . Способ определения момента достижения тормозящим колесом критических условий по сцеплению с дорожным покрытием, заключающийся в измерении параметров, характеризующих статическое и динамическое состояние колеса и его тормозного механизма, в число которых входят величина приводного давления и температура, отлинаюи!ийся тем, что, с целью повышения точности, температуру измеряют в точке контакта поверхностей фрикционной пары тормозного механизма, а за момент достижения тормозящим колесом критических условий ио сцеплению принимают при возрастаюш .м приводном давлении момент достижения температурой максимальной зеличины, а при стабилизированном и риводном давлении, величина которого не равна нулю, — момент превышения темпом снижения температуры порогового значения.

2. Устройство для определения момента достижения тормозящим колесом критических условий ио сцеплению с дорожным покрытием, содержащее электронный блок, к входам которого подключены выходы датчиков температуры и приводного давления, отлинаюи(ееся тем, что электронный блок включает в себя первый фильтр, подключенный выходом через дифференцируюший элемент к одному вхо ry,>ервого комиаратора, к друтому входу ко.орого подключен источник опорного сигнала, второй фильтр, подключенный выходом через дифференцирующий элемент к входу второго комиаратора, выход которого иере:> инеертор подключен к одному входу эл мент- И-НЕ, к другому входу которого иодкл;очен выход первого комиаратора, датчик температуры и датчик приводного давления подключены соответственно к входам первого и второго фильтров, при этом датч и к температуры представляет собой термоэлектрический преобразователь, термоэлектроды которого встроены в тормозную накладку и пропущеHhl сквозь всю ее рабочую толщи у. а чувствительный элемен1- преобразователя расположен на трущейся поверхности тормозной накладки.

3. Устройство ио и. 2, отличавшееся тем, что термоэлектроды преобразователя яыпол1599253 иены в виде запрессованных в тормозную накладку полосок фольги, изолированных между собой слоем диэлектрика.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что слой диэлектрика образован окисной пленкой по меньшей мере одного термоэлектрода.

1599253

g мпк

Составитель С. Макаров

Редактор Н. Горват Техред А. Кравчук Корректор А. Осауленко

Заказ 3114 Тираж 414 . Подписное

ВНИИГГИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г KHT СССР ! 13035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 415

Г!роизводственно-издательский комбинаг «Патент», г. Ужгород, ул. Гаг рина, 101