Способ регулирования тормозного давления в тормозной системе транспортного средства

 

Использование: в тормозных системах с электронным антиблокировочным регулированием. Сущность изобретения: при различных коэффициентах трения (мю-сплит) варьируют градиентом снижения давления на высоком колесе в зависимости от замедления автомашины. К моменту возникновения так называемого пика разворачивающего момента, а именно непосредственно перед повторным вхождением низкого колеса в область устойчивости, снижается тормозное давление на высоком колесе на величину, зависящую от замедления автомашины и разности давлений, 8 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к тормозным системам транспортных средств с электронным противоблокировочным регулированием, со схемами для индивидуального регулирования тормозного давления в тормозах обоих колес одной оси в зависимости от измеряемого колесными датчиками поведения колес, со схемами для ограничения момента разворота вследствие разностей тормозного давления в колесах одной оси, причем допустимая разность давлений может изменяться в зависимости от различия коэффициентов трения у обоих колес.

Известен способ регулирования тормозного давления по заявке DE 3925828 A 1, где регулируется тормозное давление на обоих колесах одной оси. Для ограничения разворачивающего момента на дорогах с очень различными коэффициентами трения с правой и левой сторон, в так называемых условиях "мю-сплит", разность давлений ограничивается и при этом определяется допустимая разность давлений в зависимости от разности коэффициентов трений и от величины меньшего коэффициента трения. При превышении этой допустимой разности давлений с учетом состояния движения колеса с низкой величиной давления ("низкое колесо") снижают давление на колесе с высокой величиной давления ("высокое колесо"). Для определения допустимой разности давлений в этой известной системе противоблокировочного регулирования измеряют развиваемое водителем давление на правом и на левом колесе и всегда сравнивают задаваемое давление с фактическим. Через тормозное давление определяют коэффициент (удельного) трения. При превышении заданной разности давлений давление на высоком (т.е. имеющим более высокое давление) колесе снижают.

Расходы на индивидуальное для колес определение тормозного давления, оценку и контроль результатов измерений являются немалыми.

Поэтому задачей изобретения является разработать способ для противоблокировочного регулирования, который за счет ограничения разворачивающего момента в критических ситуациях при высокой разности коэффициентов трения с правой и левой сторон способствует поддержанию стабильных условий движения транспортного средства и при этом также одновременно обеспечивает наилучшее использование мощности тормозов для эффективного торможения с коротким тормозным путем.

Эта задача решается тем, что непрерывно из сигналов снижения давления определяют величину, отражающую разность давлений на обоих колесах одной оси, которые при различных коэффициентах трения (мю-сплит) варьируют средний градиент нарастания давления на высоком, т.е. имеющем меньшее снижение давления колесе, в зависимости от разности давлений, или воспроизводящей ее величины и от замедления автомашины, и уменьшает имеющееся к моменту возникновения так называемых пиков разворачивающего момента, а именно непосредственно перед возвращением работающего с низким коэффициентом трения колеса в область устойчивости, тормозное давление на высоком колесе на величину среди прочего зависящую от замедления автомашины и от разности давлений.

Согласно изобретению, таким образом, без использования датчиков давления, на дороге с различным коэффициентом трения на правой и левой стороне автомашины, регулируют тормозное давление и его разность таким образом, что независимо от включения противоблокировочного регулирования и хода регулирования, разворачивающий момент остается ограниченным некритичной для устойчивости управления величиной. Требуемое для этого ограничение тормозного давления или нарастания тормозного давления на стороне большего коэффициента трения сравнительно невелико, за счет чего обеспечивается короткий тормозной путь и одновременно обеспечивается высокая устойчивость управления. Это справедливо также для автомашин, которые за счет своей конструкции, т.е. геометрии автомашины, или за счет распределения веса в критических ситуациях торможения, например при смене полосы движения на участие "мю-сплит", при переходе от одинакового коэффициента трения на "мю-сплит" или наоборот, имеют тенденцию к неустойчивости вследствие разворачивающих моментов.

Согласно варианту выполнения изобретения для определения разности давления индивидуально для колес суммируют время снижения давления и определяют разность расходящихся в двух сумматорах величин. При этом целесообразно при возврате одного из обоих колес в устойчивую фазу уменьшать содержание обоих сумматоров на одинаковую максимально возможную величину, так что каждый раз содержание одного из сумматоров обнуляется, величина разности давлений при этом сохраняется.

При таком способе расчета и/или определения разности давлений в обоих колесах одной оси при аккумулировании времен снижения давления производится взвешивание, учитывающее ход определяемого тормозной системой градиента снижения давления: сначала крутое, затем менее крутое снижение давления с асимптоматическим приближением к нулю.

Согласно еще одному примеру выполнения изобретения средний градиент снижения давления на высоком колесе снижают в зависимости от замедления автомашины, причем в диапазоне критичного замедления при высокой разности коэффициентов трения снижение имеет максимальную величину. В зависимости от типа автомашины и нагрузки, область критичных замедлений находится между 0,3g и 0,8g в особенности, между 0,35g и 0,45g.

Момент возникновения пиков разворачивающего момента, которые находятся непосредственно или незадолго до возвращения колеса в фазу устойчивости, можно определять через проскальзывание и ускорение колеса. К этому моменту времени окружная скорость колеса приближается к скорости автомашины, т.е. проскальзывание колеса становится очень малым, а ускорение колеса - положительным.

Следующее выполнение изобретения состоит в том, чтобы для ограничения разворачивающего момента тормозное давление на высоком колесе снижать импульсом снижения давления непосредственно перед появлением пика разворачивающего момента, измеряемым по формуле: T_Puls-hR K·T_abb-IR·f/dDruckabb/·f[dV/dt/FZ/] причем K является константой, зависящей от градиента снижения давления системы; T_abb-IR это время снижения давления в низком колесе в каком-либо цикле регулирования; f/dDruckabb/ является функцией, определяемой через времена снижения давления разности давлений; f[dV/dt/FZ/] является коэффициентом связи, зависящим от замедления автомашины. Наконец, согласно изобретению, предусмотрено в определенных ситуациях ограничить порог срабатывания ограничения разворачивающего момента или отключение ограничения разворачивающего момента, например, по сигналу опознания кривой (поворота дороги) опознавания колебаний и т.д.

Другие признаки, преимущества и возможности применения изобретения следуют из описания примера выполнения, представленного на приложенной принципиальной схеме и диаграммах.

На фиг. 1 представлена блок-схема важнейших компонентов схемы согласно изобретению; на фиг.2 диаграммы хода тормозного давления, баланса снижения давления и разности давлений обоих колес одной оси при одинаковом коэффициенте трения; на фиг.3 те же диаграммы, что и на фиг.2, однако при различных коэффициентах трения с правой и левой стороны автомашины; на фиг.4 диаграмма снижения градиента нарастания давления в зависимости от замедления автомашины; на фиг.5 диаграмма коэффициента связи для определения импульса снижения давления для ограничения разворачивающего момента в зависимости от замедления автомашины; на фиг. 6 диаграмма хода скорости обоих передних колес, тормозного давления и хода разворачивающего момента на дороге с различными коэффициентами трения на правой и левой стороне (мю-сплит) при использовании схемы по изобретению фиг. 1.

На фиг. 1 изображена сильно упрощенная схема компонентов электронной схемы антиблокировочной тормозной системы. Вращение отдельных колес автомашины воспринимается с помощью датчиков S1 S4.

В схеме оценки 1 из сигналов датчиков определяют ход скорости отдельных колес V₁ V₄ и вырабатывается опорная скорость автомашины V_рег, которая служит сравнительной или опорной величиной для оценки и регулирования скорости отдельных колес.

Общая электронная схема 2 включает логический блок, в котором логически объединяются скоростные сигналы V₁ V₄ и V_рег оцениваются и, наконец, формируются сигналы для модуляции тормозного давления. Выходные сигналы логического блока 3 идут к так называемому управлению клапанами 4, в котором получают непосредственно используемые для управления клапанами колес RV главными или вспомогательными клапанами HV -объединенными в клапанном блоке 5. В качестве клапанов колес обычно используются управляемые электромагнитным путем гидравлические клапаны, выполненные в виде впускных или выпускных клапанов. Требующийся во многих примерах исполнения сигнал привода в действие вспомогательного источника давления, например, гидравлического насоса, для простоты на фиг.1 не изображен.

Кроме того, общая схема 2 содержит измерительную схему 6, с помощью которых определяют меру разности давления на обоих индивидуально регулируемых колесах одной оси. К этой схеме определения разностного давления 6 подводят только лишь команды на установку клапанов на оба тормоза передних колес, потому что в предлагаемом примере исполнения, что еще будет подробнее пояснено по диаграммам, получают величину разности давления только на передних колесах из сигналов снижения давления. Эта связь показана символически обоими сигнальными проводами 7, 8, которые идут с выхода управления клапанами 4 на схему измерения 6. В схеме измерения разности давлений 6 содержатся, как далее будет пояснено по фиг.2 и 3, сумматоры, аккумулирующие взвешенные сигналы снижения давления. Добавочные схемы определяют разность давления. Выходной сигнал схемы измерения 6 идет по линии 9 к логическому блоку 3, чтобы там управлять символически отделенной пунктиром схемой 10, которая собственно, осуществляет "ограничение разворачивающего момента" (GMB).

Посредством специальных функций, таких, как опознание кривой 11 или опознавание колебаний 12, можно изменять пороги срабатывания ограничителя разворачивающих моментов 10, или на время отключать ограничение разворачивающих моментов, например, при опознании поворота дороги. Пунктирный блок схемы 13 обеспечивает, что при необходимости могут быть включены дополнительные особые функции для влияния на ограничение разворачивающих моментов 10.

Описанные по фиг.1 функции могут в принципе выполняться аппаратурно жестко смонтированными схемами, но также и программно управляемыми схемами, такими как микрокомпьютеры.

На фиг.2 показано в диаграмме регулирование тормозного давления или антиблокировочное регулирование при однородном коэффициенте трения. V_FZ скорость движения или опорную скорость автомобиля; V₁, V₂ - скорости обоих колес одной оси.

Соответствующий ход давления на колесе 1, которое движется со скоростью V₁, обозначен P₁, ход давления на втором колесе обозначен P₂. Аккумулированные времена снижения давления первого колеса обозначены PA1, а второго колеса PA2, а разность из обоих обозначена DA12.

Процессы нормирования аккумулированных сигналов давления PA1 и PA2, при которых содержимое аккумуляторов уменьшают на одинаковую максимально возможную величину, происходят в моменты времени t₁, t₂, t₃, t₄, t₅. При t₂, однако, содержимое аккумулятора PA1 колеса 1 уже равно нулю, так что содержимое аккумулятора PA2 не изменяется. Эти моменты времени t₁ t₅ представляют собой те моменты времени, в которые одно из колес снова входит в область устойчивости.

Разность давлений DA12 в показанной на фиг.2 ситуации, а именно, при одинаковом коэффициенте трения справа и слева, получается, как и ожидалось, малой, так что не возникает необходимости в ограничении, разворачивающего момента.

На фиг. 3 показаны такие же кривые, как на фиг.2, но для ситуации с различными коэффициентами трения справа и слева (мю-сплит). Колесо 1 со скоростью вращения V₁, в этом случае является высоким колесом, потому что оно находится на стороне автомобиля, движущейся по поверхности с высоким коэффициентом трения.

На стороне автомашины с меньшим коэффициентом трения и соответствующим ходом величины V₂ снижение давления начинается в момент t₆ и очень быстро приводит к практически полному снижению давления. Высокое колесо лишь к моменту t₇ вступает в регулирование.

Из диаграмм давления видно, что в такой ситуации регулирование давления низкого колеса находится на очень низком уровне, а на высоком колесе, напротив, на сравнительно высоком уровне. Высокая разность давлении приводит без мероприятий по ограничению момента разворота к высоким величинам этого момента и к опасности в смысле устойчивого управления.

Аккумулирование процессов снижения давления на высоком колесе показывает кривая PA1, а на низком колесе кривая PA2. Процессы нормирования, приводящие к снижению содержимого аккумулятора низкого колеса 2, происходят в моменты времени t₈, t₁₀, t₁₂, вступление низкого колеса в фазу устойчивого в момент времени t₉ и t₁₂, напротив, не сказывается на содержание аккумулятора, потому что содержимое аккумулятора PA1 к этому моменту уже нулевое. Большие разностные давления DA12 в течение всего процесса торможения, которые самое большее, к моменту возникновения пиков разворачивающего момента привели бы к опасности в смысле управления автомашины, также изображены на фиг.3.

На диаграммах фиг. 4 6 показаны другие признаки согласно изобретению.

Фиг. 6 относится к ситуации с очень сильно разнящимися коэффициентами трения с правой и левой стороны автомашины (мю-сплит) и к регулированию с помощью схемы по изобретению. В ситуации по фиг. 6 полностью проявляются преимущества ограничения разворачивающего момента по изобретению.

В условиях мю-сплит, т.е. в ситуациях, требующих ограничения разворачивающих моментов после начала регулирования (по низкому колесу) ограничивается также дальнейшее нарастание давления на высоком колесе. По фиг.6, который показывает скорости колес высокого V_hight-R, а также низкого V_low-R, далее ход давления P_hight-R на высоком колесе и P_low-R на низком колесе и наконец, ход разворачивающего момента, GM, этот момент времени начала регулирования для обоих колес обозначен t₁₃.

Из фиг.6 видно, что средний градиент нарастания давления на высоком колесе в показанной здесь ситуации при высоком различии коэффициентов трения на правой и левой сторонах автомашины сглажен ограничением разворачивающего момента. Реализуется это в данном случае увеличением временного расстояния между отдельными импульсами нарастания давления. Это особенно заметно по соседству с моментами времени t₁₄, t₁₆, t₁₇ в ходе кривой P_hight-R на фиг. 16.

Естественно, этого можно было бы достичь снижения или сглаживания градиента нарастания давления также посредством укорочения длительности импульсов при сохранении расстояния между ними или подобным образом.

Для модифицированного посредством схемы по изобретению градиента нарастания давления справедливо в принципе, выражение, модифицированный градиент нарастания давления базовый градиент *f/d снижения давления /* f[dV/dt/FZ/] Снижение давления и разность снижения давления при этом определяются описанным по фиг.3 образом. За счет зависимости от замедления автомашины, отражающегося в выражении коэффициента f(dV/dt) достигают, что ограничение разворачивающего момента по изобретению в критичном для устойчивости автомашины диапазоне реагирует существенно по другому, чем в остальном диапазоне. Критичный для устойчивости автомашины диапазон находится в зависимости от конструкции и нагрузки автомашины при чрезвычайно различных коэффициентах трения справа (слева) /0,1/0,8/ например, в области от 0,35 до 0,4g. Поэтому, по изобретению средний градиент нарастания давления в этом диапазоне существенно сильнее сглаживается, чем в остальном диапазоне. При очень малом замедлении автомашины и при величинах выше примерно 0,75g, которые могут быть достигнуты лишь при высоких коэффициентах трения с обеих сторон автомашины, модифицированный градиент нарастания давления практически соответствует базовому градиенту, сглаживания не производится.

Фиг. 4 показывает ход градиента в зависимости от замедления автомашины. Критический диапазон расположен в этом примере при замедлении автомашины от примерно 0,35g до 0,45g.

В этом диапазоне модифицированный градиент снижается до 10 15% от базового градиента. В диапазоне от 0 до 0,35g модифицированный градиент плавно снижается, выше 0,45g сглаживание становится снова меньше. Наконец, начиная с замедления примерно 0,75g и выше модифицированный градиент снова составляет 100% базового.

Из хода давления P_hight-R по высокому колесу и из хода разворачивающего момента GM на фиг.6 видно, что схема по изобретению производит снижение давления на высоком колесе и таким образом снижение разворачивающего момента непосредственно перед входом низкого колеса в область устойчивости. Этот вход в фазу устойчивости имеет место в ситуации по фиг.6 в момент времени t₁₅ и момент времени t₁₈.

Снижение давления в высоком колесе для "сглаживания" пика разворачивающего момента в примере исполнения схемы по изобретению вызывается импульсом снижения давления, который или его длительность следует из следующей зависимости: T_Puls-hR K·T_abb-IR·f/dDruckabb/·f[dV/dt/FZ/] На фиг.5 изображен ход зависящего от замедления автомашины коэффициента связи f[dV/dt/FZ/] в уравнении для определения длительности импульса T_Puls-hR в зависимости от замедления автомашины. В предложенном примере исполнения, также, как и в фиг.4, в основу положена автомашина, критичный с точки зрения устойчивости управления диапазон замедлении, которой находится в пределах примерно от 0,35g до 0,45g. В этом диапазоне коэффициент связи имеет свое максимальное значение. За пределами этого диапазона за счет меньшего коэффициента связи длительность импульса снижения давления T_Puls-hR снижается.

Посредством импульса снижения давления к моменту времени t₁₅ и t₁₈ незадолго до наступления устойчивой фазы для низкого колеса в этом критичном диапазоне средний разворачивающий момент уменьшается до величины, некритичной для устойчивости направления движения автомашины. Импульс снижения давления повышает эффективность управления высокого колеса, снижает пик разворачивающего момента и обеспечивает то, что не превосходится средняя разность давлений между обоими колесами одной оси. По сравнению с известными способами здесь может быть увеличено тормозное давление на высоком колесе, потому что опасность для устойчивости управления за счет пиков разворачивающего момента устранена, что в конечном счете, приводит и уменьшению тормозного пути.

За счет описанного согласования ограничения разворачивающего момента с замедлением автомашины, выраженного кривыми фиг.4 и 5 уменьшается воздействие ограничения разворачивающего момента за пределами опасного для устойчивого диапазона и таким образом, устраняется ненужное удлинение тормозного пути.

Формула изобретения

1. Способ регулирования тормозного давления в тормозной системе транспортного средства, заключающийся в раздельном регулировании тормозного давления обоих колес одной оси в зависимости от режима их вращения и разности тормозных давлений указанных колес, при котором ограничивают разворачивающий момент в зависимости от указанной разности давлений, изменяя ее величину в зависимости от коэффициентов трения, отличающийся тем, что в зависимости от разницы давлений и замедления транспортного средства регулируют средний градиент нарастания давления на колесе, имеющем меньшее снижение давления, путем снижения давления на указанном колесе на величину, соответствующую разности давлений при возникновении максимального разворачивающего момента.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе снижения давления определяют изменение градиентов снижения тормозного давления.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что средний градиент нарастания тормозного давления на колесе, имеющем меньшее снижение давления, уменьшают в зависимости от замедления транспортного средства, причем в определенной зоне замедления транспортного средства, которая при значительных отличиях коэффициентов трения является особо критичной для устойчивости движения транспортного средства, градиент нарастания тормозного давления уменьшают максимально.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что максимальное уменьшение градиентов нарастания давления выбирают из диапазона замедления 0,3 0,6 g.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что максимальное уменьшение градиента нарастания давления выбирают из диапазона замедления 0,34 0,45 g.

6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что при проскальзывании колеса и последующем его ускорении определяют момент времени, соответствующий возникновению максимального разворачивающего момента.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что перед возникновением максимального разворачивающего момента снижают тормозное давление на колесе, имеющем меньшее снижение давления, импульсом снижения давления, выбираемым из соотношения Т_puls-hR K·T_abb-lR·f(dD_ruckabb)·f[dW/dt|FZ| где K константа, зависящая от градиента снижения давления;
T_abb-lR время снижения давления на колесе, идущем по поверхности с меньшим коэффициентом трения в каком-либо цикле регулирования;
f(dD_ruckabb функция, определяемая через времена снижения давления разности давлений;
f[dW/dt|FZ|коэффициент связи, зависящий от замедления транспортного средства.

8. Способ по п.5 или 7, отличающийся тем, что в критическом для устойчивости движения транспортного средства диапазоне замедления 0,35 0,45 g коэффициент связи соответствует максимальному значению.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зависимости от сигналов опознания криволинейных участков пути опознания колебания ограничивают разворачивающий момент.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6