Тормозная система с интегрированным электронным регулятором и функцией "упреждающего повышения давления в тормозной системе", а также способ электронного регулирования торможения
Изобретение относится к тормозным системам транспортных средств. Система содержит блок педали тормоза и усилителя, гидравлический блок с интегрированным электронным регулятором, колесный тормоз, электронный гидравлический блок, переключающее устройство. Способ заключается в том, что предварительно заполняют тормозной цилиндр колесного тормоза в соответствии с функцией «упреждающего повышения давления в тормозной системе». Функцию «упреждающего повышения давления в тормозной системе» активируют или отключают, предпочтительно автоматически, в зависимости от выбранного рабочего режима. Технический результат заключается в повышении активной безопасности водителя. 2 н. и 10 з.п. ф-лы.
Данное изобретение относится к тормозной системе, содержащей педаль тормоза или блок педали тормоза и усилителя, гидравлический блок с интегрированным электронным регулятором и гидравлически приводимый в действие колесный тормоз для каждого колеса согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также к способу электронного регулирования торможения согласно ограничительной части пункта 2 формулы изобретения.
Из практики известны так называемые обычные тормозные системы. Они имеют, как правило, педаль тормоза или блок педали тормоза и усилителя. Кроме того, известные тормозные системы имеют центральный гидравлический блок с интегрированным электронным регулятором, при этом гидравлический блок имеет насос для создания в определенных случаях активного, независящего от водителя тормозного давления. Наконец, такие тормозные системы имеют предназначенный для каждого колеса, приводимый в действие гидравлически колесный тормоз, который предпочтительно имеет тормозной диск и фрикционные накладки тормозных колодок. За счет приложения создаваемого насосом тормозного давления накладки тормозных колодок преодолевают воздушный зазор и приходят в соприкосновение с тормозным диском; тормоз «схватывает» и может начинаться процесс торможения, пока тормоз не будет снова отпущен.
При этом колесные тормоза, а также блок педали тормоза и усилителя гидравлически соединены с электронным гидравлическим блоком через соответствующие гидравлические трубопроводы. Датчики скорости вращения колес измеряют скорость вращения колес. Датчики угла поворота рулевого колеса измеряют угол поворота рулевого управления. Часто расположенный в средней зоне пола автомобиля так называемый «кластер датчиков» измеряет различные специфичные для автомобиля данные, такие как, например, степень рыскания или поперечные ускорения. При этом электронные конструктивные элементы соединены друг с другом через сигнальные и/или энергетические сети.
Исходя из таких обычных тормозных систем, стали известны модификации. В так называемых электрогидравлических тормозах гидравлическое соединение между педалью тормоза и центральным, создающим тормозное давление, гидравлическим блоком в нормальных рабочих условиях отсутствует. Вместо этого приведение в действие педали тормоза контролируется электроникой; преобразованное в цифровую форму желание водителя затормозить передается по линии передачи данных в центральный блок гидравлического блока, и в зависимости от сигналов педали тормоза соответствующим образом включается и активируется гидравлический блок. При этом гидравлический блок в таких современных электрогидравлических тормозных системах имеет дополнительный гидроаккумулятор. С его помощью можно внезапно создавать требуемое водителем давление торможения, поскольку оно уже имеется в гидроаккумуляторе, и нет необходимости пережидать разгон насоса. С помощью таких систем электрогидравлического торможения можно снизить время реакции торможения практически до нуля. За счет быстрого нарастания давления можно сократить путь торможения. Кроме того, обеспечивается повышенная комфортность и более приятное чувство педали тормоза, поскольку на него больше не оказывает воздействия гидравлическая обратная связь, что отражается в часто применяемом для систем электрогидравлического торможения выражении «электрическое управление тормозной системой».
Кроме того, стали известными электромеханические тормозные системы. Электромеханический тормоз является так называемым чистым видом техники «электрического управления тормозной системой». При этом можно полностью отказаться от тормозной жидкости и гидравлических шлангов. Мощные электродвигатели создают усилия торможения непосредственно на колесах. Управление ими осуществляется с помощью электронного блока регулирования. Приведение в действие осуществляется через электронную педаль торможения с модулятором ощущения педали и датчиками для распознавания желания водителя.
Однако при электромеханических системах торможения ставятся высокие требования к электрической системе автомобиля, в частности, к готовности бортовой сети и к снабжению электрической энергией.
В соответствии с этим существует желание перенести ставшие известными из систем электрического управления тормозной системой улучшения и дополнительные функции в обычные тормозные системы, предпочтительно в сочетании со стандартными применяемыми электронными программами стабилизации, предпочтительно без больших затрат с помощью при необходимости дополнительного программного обеспечения и датчиков. При этом в электронных программах стабилизации предпочтительно должны сохраняться известные из электрогидравлического торможения дополнительные функции для улучшения активной безопасности водителя и комфортности. Из-за различной конструкции обычных тормозных систем и системы электрического управления тормозной системой это связано с недостатками.
Одной из этих известных функций является функция так называемого «упреждающего повышения давления в тормозной системе». Под функцией «упреждающего повышения давления в тормозной системе» понимается предварительное заполнение колесных тормозов с низким давлением, прежде чем водитель активно приводит в действие педаль тормоза. За счет этого должен преодолеваться воздушный зазор перед торможением, так что накладка тормозной колодки уже перед приведением в действие педали тормоза прилегает к тормозному диску, чтобы при торможении терять меньше времени на ход тормоза и, тем самым, на нарастание эффективного усилия торможения.
Эта функция «упреждающего повышения давления в тормозной системе» успешно применяется серийно в электрогидравлических тормозах. Причем при быстром и, соответственно, резком отпускании педали акселератора колесный тормоз на определенное время готовности предварительно заполняется с низким давлением и, тем самым, снижает до нуля необходимое остаточное время для прилегания накладок тормозных колодок, поскольку ожидается аварийное торможение. При этом период времени готовности колесного тормоза, который таким образом подготовлен к аварийному торможению, охватывает по существу время от внезапного отпускания педали акселератора до сильного нажатия на педаль тормоза. При этом в системе электрогидравлического торможения используется то преимущество, что необходимое давление обеспечивается гидроаккумулятором, а не должно создаваться насосом. Это обстоятельство препятствует переносу функции «упреждающего повышения давления в тормозной системе» на обычные тормозные системы, поскольку там нет таких аккумуляторов давления. Однако это означает, что необходимо активировать насос уже перед отпусканием педали акселератора.
Поскольку при электрогидравлическом тормозе речь идет о системе электрического управления тормозной системой, то функция «упреждающего повышения давления в тормозной системе» не оказывает никакого влияния на ощущение педали. Вместо этого оно имитируется искусственно, и его можно свободно выбирать с учетом функции восстановления предшествующего состояния. Возникающий дополнительный расход топлива вследствие прилегания накладок тормозных колодок к тормозному диску не имеет сколько-нибудь значимого влияния из-за обычно короткого периода времени.
За счет имеющейся в обычных тормозах чисто гидравлической связи между приведением в действие тормозной педали и колесным тормозом, при обычных тормозах функция «упреждающего повышения давления в тормозной системе» оказывает влияние на ощущение педали. Чтобы с помощью этой функции улучшить ощущение педали, необходимо при обычных тормозах неограниченно прикладывать давление торможения при отпускании педали акселератора, что приводит к недостаткам расхода топлива и износа тормозов.
В соответствии с этим задачей данного изобретения является такое улучшение обычной тормозной системы с исключением указанных выше недостатков, что сокращается время срабатывания колесных тормозов и уменьшается путь торможения.
Другим аспектом является улучшение ощущения педали в снабженном ей автомобиле без заметного дополнительного расхода топлива и износа тормозов.
Еще одним аспектом изобретения является создание подходящего способа электронного регулирования торможения.
Эта задача решается с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения, а в отношении способа - с помощью признаков пункта 2 формулы изобретения.
При этом предлагается тормозная система, содержащая педаль тормоза и/или блок педали тормоза и усилителя, гидравлический блок с интегрированным электронным регулятором и связанный с каждым колесом, приводимый в действие гидравлически колесный тормоз, при этом колесные тормоза, а также педаль тормоза или блок педали тормоза и усилителя гидравлически соединены с электронным гидравлическим блоком через соответствующие трубопроводы, с помощью которых тормозной цилиндр колесного тормоза можно предварительно заполнять в соответствии с функцией «упреждающего повышения давления в тормозной системе», по меньшей мере, для частичного уменьшения воздушного зазора.
При этом впервые предлагается, что тормозная система дополнительно имеет переключающее устройство, с помощью которого можно включать и выключать, предпочтительно автоматически, функцию «упреждающего повышения давления в тормозной системе» в зависимости от выбираемого рабочего режима.
Кроме того, предлагается способ электронного регулирования торможения с помощью тормозной системы, содержащей педаль тормоза и/или блок педали тормоза и усилителя, гидравлический блок с интегрированным электронным регулятором и связанный с каждым колесом, приводимый в действие гидравлически колесный тормоз, предпочтительно с тормозным диском и накладками тормозных колодок, причем колесные тормоза, а также блок педали тормоза и усилителя гидравлически соединены с электронным гидравлическим блоком, с помощью которого тормозной цилиндр колесного тормоза предварительно заполняют в соответствии с функцией «упреждающего повышения давления в тормозной системе» для уменьшения воздушного зазора.
При этом впервые предлагается включать или выключать, предпочтительно автоматически, функцию «упреждающего повышения давления в тормозной системе» в зависимости от выбираемого рабочего режима.
За счет избирательного и, соответственно, целенаправленного активирования функции «упреждающего повышения давления в тормозной системе» при определенных применениях можно решить проблему зависимости между: а) улучшенным ощущением педали и связанного с ним повышенного расхода топлива при слегка увеличенном моменте трения тормоза именно при прилегающих к диску без остаточного воздушного зазора накладках тормозных колодок и b) низким остаточным моментом трения, важным для измерения расхода топлива, при этом ощущение педали соответствует уровню техники.
Колесные тормоза можно дополнительно оптимизировать относительно их остаточных моментов трения для уменьшения расхода топлива и можно исключить или активировать влияние на ощущение педали в одном или другом положении переключателя.
Таким образом, известные для электрогидравлических тормозов преимущества «упреждающего повышения давления в тормозной системе» являются доступными также в обычных тормозных системах без опасности каких-либо недостатков, как этот было до настоящего времени.
При этом применение функции «упреждающего повышения давления в тормозной системе» можно отключать и, соответственно, активировать с помощью соответствующего, предпочтительно автоматически регулируемого включения или отключения, например, с помощью комфортного и/или спортивного переключателя. В первом положении, например комфортном положении, функция остается либо полностью отключенной и применяется автоматически лишь при ожидаемом торможении до полной остановки, либо осуществляется предварительное заполнение с соответственно низким давлением без увеличения при этом момента трения колесного тормоза. При этом предпочтительно уменьшается воздушный зазор лишь настолько, что не оказывается влияния на расход топлива. Лишь при быстром отпускании педали акселератора колесный тормоз предварительно заполняется для дополнительного уменьшения времени реакции тормоза и, тем самым, дополнительного сокращения пути торможения.
За счет этого обеспечивается, что при выборе комфортного положения переключателя, в котором функция «упреждающего повышения давления в тормозной системе» имеется ограниченно в распоряжении лишь в аварийных случаях, то есть при резком отпускании педали акселератора и последующем сильном нажатии на педаль тормоза период времени, который требуется водителю для снятия ноги с педали акселератора и постановки на педаль тормоза, уже перекрывается и, соответственно, используется для полного упреждающего повышения давления в тормозной системе колесных тормозов, так что колесные тормоза уже находятся в состоянии быстрого срабатывания, когда происходит нажатие на педаль тормоза.
Кроме того, обеспечивается, что в комфортном положении функция «упреждающего повышения давления в тормозной системе» при нормальном поднимании или отпускании педали акселератора и/или при слабом нажатии на педаль тормоза не активируется, так что не возникает никакого повышенного расхода топлива вследствие преждевременно повышенного момента трения тормоза, и нет опасности дополнительного износа тормозов. Тем самым сохраняется максимальный комфорт при спокойном движении автомобиля или при поездке в потоке автомобилей в предсказуемой обстановке.
В противоположность этому во втором положении, например, в так называемом спортивном положении функция «упреждающего повышения давления в тормозной системе» может быть включена постоянно. При этом давление может дополнительно увеличиваться избирательно, предпочтительно автоматически. Тем самым обеспечивается, что тормоза в каждом процессе торможения тотчас обеспечивают быстрое срабатывание, так что спортивная езда поддерживается также характеристиками педали тормоза.
За счет избирательного отключения или активирования функции «упреждающего повышения давления в тормозной системе» можно применять преимущества этой функции «упреждающего повышения давления в тормозной системе» без одновременного действия известных из уровня техники недостатков.
В комфортном положении, в котором выполняются, например, испытания на движение накатом при измерении расхода топлива или т.п., остаточные моменты трения тормоза относительно отпущенного тормоза не увеличиваются, поскольку функция «упреждающего повышения давления в тормозной системе» еще не активирована, или же хотя и активирована, но еще не создает полное давление, которое бы уже приводило к прилеганию накладки тормозной колодки к тормозному диску. Однако в спортивном положении функция «упреждающего повышения давления в тормозной системе» включается так, и при необходимости давление дополнительно увеличивается так, что наряду с улучшенным ощущением педали, которая в этом случае ощущается так сказать «жестче» и, соответственно, «более упруго», за счет исключения воздушного зазора до прилегания накладок тормозных колодок к тормозным дискам обеспечивается максимально быстрое схватывание тормозов. В соответствии с выбранными водителем или автоматически установленными системой положениями переключения педаль тормоза имеет различные характеристики торможения. При этом применение функции «упреждающего повышения давления в тормозной системе» при быстром отпускании педали акселератора в возникающем временном окне не зависит от положения переключателя и, тем самым, применяется автоматически без участия водителя.
Предпочтительные модификации изобретения следуют из признаков зависимых пунктов формулы изобретения.
Так в одном предпочтительном варианте выполнения способа предусмотрено, что в качестве рабочего режима выбирают комфортный или спортивный режим. Кроме того, можно устанавливать так называемый оптимальный по потреблению топлива режим или режим поездки на дальнее расстояние. При этом можно в зависимости от случая применения и выбранного режима так выбирать и, соответственно, устанавливать при необходимости полностью автоматически создаваемое тормозной системой давление в цилиндрах колесных тормозов, что, с одной стороны, уменьшается воздушный зазор и, с другой стороны, он, однако, уменьшается не настолько, что он становится равным нулю, а остается совсем небольшой остаточный воздушный зазор между накладкой тормозной колодки и диском. Причем это согласуется так, что остаточный, подлежащий преодолению ход тормоза относительно временного окна соответствует требуемому времени, которое необходимо для среднего водителя для снятия ноги с педали акселератора и постановки на педаль тормоза. Таким образом, в каждом случае применения для аварийного торможения сразу имеется в распоряжении готовая к использованию тормозная система. Задержки времени реакции сокращаются, и минимизируется путь торможения.
В другом предпочтительном варианте выполнения способа предусмотрено, что функцию «упреждающего повышения давления в тормозной системе» активируют с ограничением во времени. Это обеспечивает то преимущество, что мощность насоса гидравлического блока, которая в обычных тормозных системах имеется в распоряжении частично лишь ограниченно во времени, в этом варианте выполнения не востребована в течение слишком длительного промежутка времени, так что предпочтительно исключается перегрузка такого обычного гидравлического блока. При этом можно устанавливать приемлемый компромисс между возможностью использования функции «упреждающего повышения давления в тормозной системе» и нагрузкой гидравлического насоса.
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения предусмотрено, что тормозной цилиндр можно предварительно заполнять с начальным тормозным давлением, которое меньше тормозного давления, необходимого для выполнения торможения. За счет этого обеспечивается, что накладка тормозной колодки еще не полностью прилегает к тормозному диску, хотя воздушный зазор уже преодолен. За счет этого тормоз максимально готов к торможению, и одновременно все еще предотвращается нежелательный износ тормоза. Это позволяет, с одной стороны, повышать безопасность и, с другой стороны, удерживать стоимость эксплуатации в минимальных рамках.
В другом предпочтительном варианте выполнения предусмотрено, что за счет функции «упреждающего повышения давления в тормозной системе» приложенное к колесному тормозу давление предварительного упреждающего повышения давления в тормозной системе приблизительно сводит до нуля воздушный зазор между тормозным диском и накладкой тормозной колодки и создает уже совсем слабое давление на тормозной диск. Это обеспечивает, например в спортивном режиме, что при уже и без того спортивном и быстром движении, которое часто требует сильного торможения, имеются в распоряжении соответствующим образом активированные и, соответственно, готовые к работе тормоза.
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения предусмотрено, что регулирование торможения является частью регулирования динамических характеристик движения с помощью электронной программы стабилизации. Таким образом, можно использовать известные из электронной программы стабилизации преимущества синергетическим образом в обычном тормозе, который предпочтительно улучшен с помощью функции «упреждающего повышения давления в тормозной системе», так что в совокупности возникают дополнительные преимущества.
При этом предпочтительно исключается отрицательное влияние прямого гидравлического прохода при оптимизации тормоза относительно остаточных моментов трения на ощущение педали. Инициирование функции «упреждающего повышения давления в тормозной системе» может происходить с помощью отпускания педали акселератора. Таким образом, эта функция ориентируется на временное окно, которое достаточно, чтобы создавать момент трения тормоза, но еще не приводит к повышенному расходу топлива вследствие ограничения по времени и одновременно не приводит к повышенной нагрузке обычных насосов электронной системы стабилизации вследствие ограниченного во времени активирования.
При этом в комфортном положении переключателя обеспечивается, что функция «упреждающего повышения давления в тормозной системе» включается лишь при быстром отпускании педали акселератора, а в остальное время остается выключенной. Это обеспечивает преимущество сокращения пути торможения, а также небольшого остаточного тормозного момента точно тогда, когда это имеет значение, так что не возникает дополнительного расхода топлива. В противоположность этому при спортивном положении переключателя функция «упреждающего повышения давления в тормозной системе» может быть включена всегда, т.е. постоянно, также при нормальном отпускании педали акселератора, а не только при быстром отпускании этой педали. Это обеспечивает наряду с сокращением пути торможения улучшение спортивного ощущения педали, при этом при активировании спортивного положения переключателя следует ожидать повышенного расхода топлива.
Таким образом, представленное выше изобретение впервые предлагает улучшенную обычную тормозную систему, содержащую блок педали тормоза и/или усилителя, гидравлический блок с интегрированным электронным регулятором и связанный с каждым колесом, приводимый в действие гидравлически колесный тормоз, предпочтительно с тормозным диском и накладками тормозных колодок. При этом колесные тормоза, а также блок педали тормоза и усилителя соединены гидравлически с электронным гидравлическим блоком. С помощью этого блока тормозной цилиндр колесного тормоза можно предварительно заполнять в соответствии с функцией «упреждающего повышения давления в тормозной системе» с целью, по меньшей мере, частичного уменьшения воздушного зазора. При этом тормозная система впервые должна дополнительно иметь переключающее устройство, с помощью которого можно включать или выключать функцию «упреждающего повышения давления в тормозной системе» в зависимости от выбираемого рабочего режима. Кроме того, представленное выше изобретение предлагает способ электронного регулирования тормоза с помощью такой тормозной системы.
1. Тормозная система, содержащая блок педали тормоза и усилителя, гидравлический блок с интегрированным электронным регулятором и связанный с каждым колесом, гидравлически приводимый в действие колесный тормоз предпочтительно с тормозным диском и накладками тормозных колодок, причем колесные тормоза, а также блок педали тормоза и усилителя соединены гидравлически с электронным гидравлическим блоком, с помощью которого можно предварительно заполнять тормозной цилиндр колесного тормоза в соответствии с функцией «упреждающего повышения давления в тормозной системе» для, по меньшей мере, частичного уменьшения воздушного зазора, отличающаяся тем, что эта тормозная система дополнительно имеет переключающее устройство, с помощью которого обеспечивается активирование или отключение предпочтительно автоматически функции «упреждающего повышения давления в тормозной системе» в зависимости от выбираемого рабочего режима.
2. Способ электронного регулирования торможения с помощью тормозной системы, содержащей педаль тормоза и/или блок педали тормоза и усилителя, гидравлический блок с интегрированным электронным регулятором и связанный с каждым колесом, гидравлически приводимый в действие колесный тормоз предпочтительно с тормозным диском и накладками тормозных колодок, причем колесные тормоза, а также блок педали тормоза и усилителя гидравлически соединены с электронным гидравлическим блоком, с помощью которого предварительно заполняют тормозной цилиндр колесного тормоза в соответствии с функцией «упреждающего повышения давления в тормозной системе» для, по меньшей мере, частичного уменьшения воздушного зазора, отличающийся тем, что функцию «упреждающего повышения давления в тормозной системе» активируют или отключают предпочтительно автоматически в зависимости от выбранного рабочего режима.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что функцию «упреждающего повышения давления в тормозной системе» активируют ограниченно во времени.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что обеспечивают предварительное заполнение тормозных цилиндров с начальным тормозным давлением, которое меньше тормозного давления, необходимого для выполнения торможения.
5. Способ по п.3, отличающийся тем, что обеспечивают предварительное заполнение тормозных цилиндров с начальным тормозным давлением, которое меньше тормозного давления, необходимого для выполнения торможения.
6. Способ по п.2, отличающийся тем, что приложенное за счет функции «упреждающего повышения давления в тормозной системе» к колесному тормозу давление компенсирует приблизительно до нуля воздушный зазор между тормозным диском и накладками тормозных колодок.
7. Способ по п.3, отличающийся тем, что приложенное за счет функции «упреждающего повышения давления в тормозной системе» к колесному тормозу давление компенсирует приблизительно до нуля воздушный зазор между тормозным диском и накладками тормозных колодок.
8. Способ по п.4, отличающийся тем, что приложенное за счет функции «упреждающего повышения давления в тормозной системе» к колесному тормозу давление компенсирует приблизительно до нуля воздушный зазор между тормозным диском и накладками тормозных колодок.
9. Способ по п.5, отличающийся тем, что приложенное за счет функции «упреждающего повышения давления в тормозной системе» к колесному тормозу давление компенсирует приблизительно до нуля воздушный зазор между тормозным диском и накладками тормозных колодок.
10. Способ по любому из пп.2-9, отличающийся тем, что регулирование торможения является частью регулирования динамики движения с помощью электронной программы стабилизации.
11. Способ по любому из пп.2-9, отличающийся тем, что регулирование торможения является частью интегрированного регулирования ходовой части.
12. Способ по п.10, отличающийся тем, что регулирование торможения является частью интегрированного регулирования ходовой части.
