Способ контроля неравномерности срабатывания тормозов автомобиля

 

Способ относится к технической диагностике, а именно к средствам диагностирования тормозов автомобиля. Техническим результатом, который может быть получен при реализации заявленного изобретения, является упрощение контроля неравномерности срабатывания тормозов. Способ заключается в том, что измеряют косвенный диагностический параметр, характеризующий процесс торможения автомобиля. В качестве диагностического параметра используют относительный коэффициент ускорения или коэффициент перераспределения вертикальных сил, определяемые по определенной формуле, а контролируемую величину определяют по корреляционной зависимости бортовой неравномерности срабатывания тормозов от измеряемого косвенного диагностического параметра, получаемую величину сравнивают с нормативной и по результату судят о техническом состоянии тормозов автомобиля. 4 ил.

Способ контроля неравномерности срабатывания тормозов относится к технической диагностике, а именно к средствам диагностирования тормозов автомобиля.

Известны способы оценки неравномерности действия тормозных механизмов, в которых замер тормозных сил осуществляется с помощью стендов силового (Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для втузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство" / Ю.П.Баринов, А.П.Болдин, В.М.Власов и др. ; Под ред. Г.В.Крамаренко. 2-е издание, переработан., и доп. - М.: Транспорт. 1983 г., стр. 140-149) или инерционного типов (Л.В.Мирошников, А. П. Болдин, В. И.Пал. Диагностирование технического состояния автомобилей на автотранспортных предприятиях. - М.: Транспорт, 1977 г., стр. 91-101). Оба эти способа основаны на замере тормозных сил и моментов, развиваемых на колесах автомобиля в стационарных условиях.

К недостаткам этих способов относится то, что в них реализуемый тормозной момент ограничен силой сцепления колеса с опорной поверхностью стенда, поэтому не всегда можно реализовать полный тормозной момент. Таким образом, параметр тормозной силы, получаемый в способе, является неинформативным для диагностирования, особенно грузовых автомобилей, поскольку из-за незначительной нагрузки на ось он отражает только текущее значение коэффициента сцепления колес с роликом. Кроме этого, условия проверки отличаются от условий экстренного торможения на дороге, в то время как нормативы ГОСТа 25478-91 установлены для экстренного режима торможения. Кроме того, к недостаткам этих способов следует отнести их большую металлоемкость и энергоемкость, причем в большинстве случаев стенд представляет собой довольно сложную конструкцию (например, силовые роликовые стенды имеют отдельный привод на каждое колесо) или занимают большую площадь (например, площадочные инерционные стенды изготавливают с учетом места, необходимого для предварительного разгона автомобиля).

Из изложенного выше следует, что существующие диагностические способы, реализуемые на стендах инерционного или силового типов не позволяют имитировать внешние силовые нагрузки, действующие на автомобиль в реальных условиях эксплуатации. Поэтому получаемые при испытаниях показатели являются относительными и не позволяют достоверно оценить поведение автомобиля на дороге. Этот недостаток относится и к способам с непосредственной передачей тормозного момента через ступицу колеса, т.е. без использования сил сцепления колеса с опорной поверхностью, что объясняется малой инерционной массой вывешенных колес (Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для втузов по спец. "Автомобили и автомобильное хозяйство /Е.С.Кузнецов, В.П.Воронов, А.П.Болдин и др.; под ред. Е.С.Кузнецова, 3-е изд., переработан., и доп. - М.: Транспорт, 1991 г., стр. 143-146).

Наиболее близким к изобретению является способ определения тормозных сил в дорожных условиях с помощью угловых замедлений колес автомобиля (А.С. N 1168454, кл. B 60 T 17/22, 27.04.84, Б 27-85 г.). В данном способе измеряют угловые замедления колес при помощи датчиков, используемых в антиблокировочной системе автомобиля. Интегрируют разность угловых замедлений колес одной оси на участке нарастания угловых замедлений колес в течение установленного времени и сравнивают полученные результаты с диагностическим нормативом неравномерности срабатывания тормозов, исходя из соблюдения автомобилем "коридора безопасности".

В качестве измерителей угловых замедлений используются датчики, применяемые в антиблокировочной системе автомобиля. Вместе с тем антиблокировочными системами оборудована сравнительно небольшая часть автомобилей, эксплуатируемых в настоящее время в нашей стране. В то же время этот способ имеет недостаточную точность замера, т.к. разница угловых замедлений колес может быть определена только в пределах эластичности колес.

Задачей изобретения является возможность осуществления контроля технического состояния автомобиля в дорожных условиях, в частности неравномерности срабатывания тормозов автомобиля.

Техническим результатом, который может быть получен при реализации заявленного изобретения, является упрощение способа контроля неравномерности срабатывания тормозов путем использования косвенных диагностических параметров, характеризующих процесс торможения автомобиля, позволяющих производить экспресс-диагностику автомобиля при сохранении достоверности полученных результатов.

Технический результат достигается за счет того, что в способе контроля неравномерности срабатывания тормозов автомобиля, при котором измеряют косвенный диагностический параметр, характеризующий процесс торможения автомобиля, в качестве диагностического параметра используют относительный коэффициент ускорения, определяемый по формуле: где j - относительный коэффициент ускорения автомобиля; j_попер - поперечное ускорение моста автомобиля; j_п - величина порогового замедления автомобиля; или коэффициент перераспределения вертикальных сил, определяемый по формуле: где K_п - коэффициент перераспределения вертикальных сил;
Z_прав - величина прогиба правого упругого элемента подвески;
Z_лев - величина прогиба левого упругого элемента подвески;
которые измеряют в момент достижения автомобилем порогового значения замедления, а контролируемую величину определяют по корреляционной зависимости бортовой неравномерности срабатывания тормозов от измеренного косвенного диагностического параметра, получаемую величину сравнивают с нормативной и по результату судят о техническом состоянии тормозов автомобиля.

Торможение автомобиля, как известно, сложный динамический процесс, при котором происходит перераспределение масс и потеря устойчивости автомобиля. Параметрами, характеризующими это явление, являются величины изменения вертикальных нагрузок при торможении и поперечное ускорение мостов автомобиля. В связи с этим, использование косвенных диагностических параметров предлагаемого способа, относительного коэффициента ускорения и коэффициента перераспределения вертикальных сил, характеризующих процесс торможения в условиях неравномерности действия тормозных механизмов, позволяет определять неравномерность действия тормозных механизмов с достаточной точностью, необходимой для получения достоверного результата, так как в этом случае исключается погрешность, связанная с диагностированием незагруженного автомобиля, на частичных, далеких от реальных нагрузочно-скоростных режимах.

Проведенный заявителями анализ техники, включающий поиск по патентным и научным источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существующим признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявляемого изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На фиг. 1 изображена схема устройства, позволяющего осуществить заявляемый способ, где в качестве диагностического параметра используют относительный коэффициент ускорения;
на фиг. 2 - схема устройства, позволяющего осуществить заявляемый способ, где в качестве диагностического параметра используют коэффициент перераспределения вертикальных сил;
на фиг. 3 изображены графики зависимости коэффициента бортовой неравномерности срабатывания тормозов автомобиля от относительного коэффициента ускорения для двух марок автомобилей;
на фиг. 4 - графики зависимости коэффициента бортовой неравномерности срабатывания тормозов от коэффициента перераспределения вертикальных сил.

Устройство, позволяющее осуществить данный способ (фиг. 1), состоит из датчика 1, например акселерометра, замеряющего замедление автомобиля; в качестве измерителя поперечного ускорения переднего моста используют индуктивный датчик 2: блока анализа информации, состоящего из устройства сопряжения 3 (временной мультиплексор), устройства опроса 4, аналого-цифрового преобразователя 5, микропроцессора 6, устройства ввода 7 и вывода 8.

Устройство сопряжения 3 поочередно включает каналы для передачи результатов измерений датчиков 1 и 2, устройство 4 сравнивает измеренные величины с опросным импульсом. Аналого-цифровой преобразователь 5 функционирует по методу последовательного счета преобразования аналоговой величины (напряжения) во временной интервал, интервал в цифровой код который поступает в интерфейс однокристального восьмиразрядного специализированного микропроцессора 6, служащего для обработки поступающей информации и определения экспериментального значения коэффициента бортовой неравномерности тормозных сил и выдающего результат вычислений в виде числового значения, устройства ввода 7, предназначенного для ввода информации о диагностируемой модели автомобиля (вводится номер модели), представляющего клавиатуру.

Способ осуществляется следующим образом. Перед проведением испытания в кабину автомобиля при помощи постоянного магнита (присоски) на приборную панель устанавливают датчик 1 - измеритель продольного замедления автомобиля, подключаемый к блоку анализа информации.

При помощи кронштейнов на середине переднего моста устанавливается датчик 2, измеряющий поперечное ускорения моста автомобиля, подключаемого к блоку анализа информации.

Водитель разгоняет диагностируемый автомобиль и производит торможение. Сигналы от датчиков 1, 2 непрерывно поступают в блок анализа информации, в котором обрабатываются. При достижении автомобилем порогового значения замедления, которое задается микропроцессором 6 и устанавливается для каждой модели автомобиля, микропроцессор 6 фиксирует значения, поступающие от датчика 1, регистрирующего поперечное ускорение моста автомобиля. Микропроцессор 6 определяет значение относительного коэффициента ускорения и по корреляционной зависимости определяет коэффициент бортовой неравномерности тормозных сил, который поступает на устройство вывода 8 в числовом значении, и сравнивается оператором с нормативным значением, принятым для данной модели автомобиля, исходя из условия соблюдения "коридора безопасности" и делается вывод о техническом состоянии тормозов автомобиля.

Устройство, позволяющее осуществить данный способ (фиг. 2), состоит из датчика 9, например акселерометра, замеряющего замедление автомобиля; индуктивных датчиков вертикальных перемещений 10 и 11, которые осуществляют замер прогибов упругих элементов подвески; блока анализа информации, состоящего из устройства сопряжения 12 (временной мультиплексор), устройства опроса 13, аналого-цифрового преобразователя 14, микропроцессора 15, устройства ввода 16 и вывода 17. При этом устройство сопряжения 12 поочередно включает каналы для передачи результатов измерений датчиков; устройство опроса 13 сравнивает величины с опросным импульсом, поступающим с мультиплексора 12. Аналого-цифровой преобразователь 14 функционирует по методу последовательного счета преобразования аналоговой величины (напряжения) во временной интервал, а затем временного интервала - в цифровой код, который поступает в интерфейс однокристального восьмиразрядного микропроцессора 15, служащего для обработки поступающей информации и определения экспериментального значения коэффициента бортовой неравномерности тормозных сил и выдающего результат вычислений в виде числового значения на устройство вывода 17. Устройство ввода 16 предназначено для ввода информации о диагностируемой модели автомобиля (вводится номер модели), представляет собой клавиатуру.

Способ осуществляется аналогично описываемому выше. Отличием является то, что датчики 10 и 11, измеряющие прогиб упругого элемента, крепятся при помощи кронштейнов на переднем мосту возле упругого элемента подвески с противоположной стороны расположения колеса.

Характеристика коэффициента бортовой неравномерности в зависимости от косвенных диагностических параметров является корреляционной.

В качестве косвенного диагностического параметра используют относительный коэффициент ускорения, представляющий собой отношение поперечного ускорения моста к величине порогового замедления автомобиля, определяемый по формуле:

и характеризующий неустойчивое движение автомобиля при торможении, т.е. его способность без участия водителя отклоняться от заданного направления под действием внешних возмущающих сил, например под действием поворачивающего момента, возникающего вследствие неравномерности распределения тормозных сил по бортам.

Кроме того, аналогично описанному выше способу, в качестве косвенного диагностического параметра используют коэффициент перераспределения вертикальных сил, представляющий собой отношение разницы прогибов упругих элементов подвески, к их сумме, определяемый по формуле:

и характеризующий относительное распределение вертикальных нагрузок, действующих на рессоры одной оси в процессе торможения автомобиля.

По измеренным косвенным диагностическим параметрам, используя корреляционную зависимость бортовой неравномерности тормозных сил K_Б от косвенных диагностических параметров, например вида:
K_Б=a+bx+cx²,
где
K_Б - коэффициент бортовой неравномерности тормозных сил;
a, b, c - коэффициенты регрессии;
x - косвенный диагностический параметр,
определяют K_Б.

Вид зависимости (крутизна наклона кривой и т.п.) определяется различиями конструктивных параметров автомобилей, например расположением центра масс, характеристикой подвески, моментом инерции вокруг вертикальной оси и др., которые учитываются при расчете коэффициентов регрессии.

Для примера рассмотрим автомобиль, который характеризуется зависимостью, изображенной на графике фиг. 4. Допустим, что коэффициент перераспределения вертикальных сил, определяемый в процессе неустановившегося замедления (динамическая стадия) в данный момент имел значение . Этому значению на кривой 1 соответствует точка A, которая расположена ниже прямой П₁П₂ ограничивающей собой снизу область (лежащую в полосе между прямыми K_Б=0 и ) допустимых значений коэффициента бортовой неравномерности тормозных сил. При этом является нормативным коэффициентом бортовой неравномерности, определяемым исходя из условия соблюдения автомобилем при экстренном торможении "коридора безопасности", ширина которого устанавливается в зависимости от габаритной ширины автомобиля.

Если точка A попадает в эту область, как в рассматриваемом случае, значит автомобиль удовлетворяет требованию критерия устойчивости (диагностическому нормативу) и считается годным к эксплуатации.

В противном случае, если допустить, что значению коэффициента перераспределения вертикальных сил соответствует значение , величина которого превышает предельное значение , соответствующее нормативу коэффициента бортовой неравномерности тормозных сил , тогда, восстанавливая перпендикуляр из точки , на оси абсцисс до пересечения с кривой 1 (точка B) на оси ординат получим значение , величина которого превышает норматив . Следовательно, значение неравномерности действия тормозных механизмов превышает допустимую величину и, в конечном итоге, поведение автомобиля на дороге будет неустойчиво.

Аналогично определяется коэффициент бортовой неравномерности с использованием относительного коэффициента ускорения, изображенной, на фиг. 2.

В качестве диагностируемого автомобиля была выбрана базовая модель ЗИЛ-431410. Перед проведением испытания на автомобиль устанавливают при помощи кронштейнов датчики вертикальных перемещений возле рессор передней подвески с противоположной стороны расположения колеса, который соединяют с блоком анализа информации, который устанавливают в кабине автомобиля. На приборной панели закрепляют с помощью магнита (присоски) измеритель продольного замедления и соединяют с входом блока анализа информации. Блок анализа информации подключают к бортовой сети автомобиля при помощи штепсельной розетки выносной лампочки и включают тумблер "сеть". Водитель разгоняет автомобиль до заданной скорости и производит торможение рабочей тормозной системой. В процессе торможения при достижении автомобилем порогового значения замедления на табло высвечивается численное значение бортовой неравномерности тормозных сил. Оператор фиксирует полученное значение испытания. Перед повторным испытанием оператор обнуляет значение, нажимая на кнопку "Сбр". Затем проводят повторное испытание аналогично предшествующему. По результатам двух испытаний оператор определяет среднее значение бортовой неравномерности тормозных сил, сравнивая его с нормативным значением, принятым для данной модели автомобиля, и делается вывод о техническом состоянии рабочей тормозной системы.

Таким образом, предлагаемый способ контроля неравномерности срабатывания тормозов позволяет непосредственно определять неравномерность действия тормозных механизмов в реальных условиях эксплуатации, что повышает объективность результатов диагностирования по сравнению с существующими средствами технической диагностики тормозов. Кроме того, использование в качестве косвенных диагностических параметров, характеризующих процесс торможения автомобиля, относительного коэффициента ускорения или коэффициента перераспределения вертикальных сил позволяет избежать громоздкого и сложного оборудования, используемого при стационарном диагностировании, поскольку устройство, позволяющее осуществить данный способ, компактно и вместе с датчиками легко монтируется на автомобиле, что позволяет проводить диагностирование тормозов автомобиля в дорожных условиях, тем самым позволяет оценить поведение автомобиля при торможении в реальных условиях эксплуатации. В качестве альтернативных косвенных параметров возможно использование ускорения подрессоренной массы автомобиля или крен кузова автомобиля.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение, при его использовании и осуществлении, предназначено для использования в технической диагностике тормозов автомобиля;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью средств и методов, описанных в заявке;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Формула изобретения

Способ контроля неравномерности срабатывания тормозов автомобиля, при котором измеряют косвенный диагностический параметр, характеризующий процесс торможения автомобиля, отличающийся тем, что в качестве диагностического параметра используют относительный коэффициент ускорения, определяемый по формуле
j = j_попер / j_п,
где j - относительный коэффициент ускорения автомобиля;
j_попер - поперечное ускорение моста автомобиля;
j_п - величина порогового замедления автомобиля,
или коэффициент перераспределения вертикальных сил, определяемый по формуле
K_п = Z_пр - Z_лев / Z_пр + Z_лев,
где K_п - коэффициент перераспределения вертикальных сил;
Z_пр - величина прогиба правого упругого элемента подвески;
Z_лев - величина прогиба левого упругого элемента подвески,
которые измеряют в момент достижения автомобилем порогового значения замедления, а контролируемую величину определяют по корреляционной зависимости бортовой неравномерности срабатывания тормозов от измеренного косвенного диагностического параметра, получаемую величину сравнивают с нормативной и по результату судят о техническом состоянии тормозов автомобиля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4