Устройство указания задаваемого водителем торможения для тяжелого транспортного средства
Устройство указания задаваемого водителем торможения содержит тормозную педаль, клапан ножного тормоза, внешнее устройство (электронный контроллер, контроллер тормозной системы, контроллер стоп-сигнала, контроллер трансмиссии), датчик хода плунжера в клапане ножного тормоза, датчик линии подачи давления, контроллер. Датчик хода плунжера выдает в контроллер первый сигнал, датчик линии подачи давления выдает в контроллер второй сигнал давления в линии подачи давления. Контроллер вычисляет сигнал задаваемого водителем торможения на основании первого сигнала, когда определено, что величина хода плунжера равна или меньше заданного порогового значения, и вычисляет сигнал задаваемого водителем торможения на основании второго сигнала, когда определено, что величина хода плунжера больше заданного порогового значения. Предложены также устройство указания задаваемого водителем торможения и компьютер. Достигается то, что индикатор задаваемого водителем торможения остается достоверным в течение долгого времени, даже если такие части, как резиновая калибрующая пружина, портятся. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.
Настоящая заявка относится к торможению тяжелого транспортного средства и в частности относится к устройству указания задаваемого водителем торможения для тяжелого транспортного средства, такого как грузовой автомобиль.
Известный способ указания задаваемого водителем торможения определяет ход плунжера клапана ножного тормоза грузового автомобиля. Когда водитель намерен привести в действие основные тормоза транспортного средства, водитель устанавливает ногу на педаль тормоза, что, в свою очередь, вызывает перемещение плунжера. Недостаток использования способа с определением хода плунжера состоит в том, что чувствительность клапана ножного тормоза (то есть давления подачи/хода) значительно увеличивается при высоких уровнях задаваемого водителем торможения. Эта высокая чувствительность затрудняет определение предполагаемого водителем задаваемого торможения с использованием только данных о ходе плунжера. Другой недостаток использования способа на основе определения хода плунжера состоит в необходимости дополнительных механических компонентов. В противном случае эти механические компоненты не были бы необходимы в типичном клапане ножного тормоза.
Другой известный способ указания задаваемого водителем торможения предусматривает определение давления подачи в тормозном контуре клапана ножного тормоза грузового автомобиля. Недостатком при использовании способа с определением давления подачи в клапане является отсутствие или недостаточность информации о намерении водителя замедлить движение грузового автомобиля во время начальных стадий перемещения педали. Это вызвано тем, что должно иметь место по меньшей мере некоторое перемещение тормозной педали и по меньшей мере некоторое перемещение плунжера перед тем, как давление в клапан будет фактически подано. Желательно создание устройства и способа указания задаваемого водителем торможения, который преодолевает недостатки известных способов указания задаваемого водителем торможения.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно одному варианту осуществления изобретения предложено устройство указания задаваемого водителем торможения для тяжелого транспортного средства, имеющего подвижный элемент для осуществления торможения и по меньшей мере одно внешнее устройство, которое может обрабатывать сигнал задаваемого водителем торможения. Устройство указания задаваемого водителем торможения содержит тормозной клапан, включающий в себя (i) элемент тормозного клапана, выполненный с возможностью перемещения в ответ на перемещение водителем транспортного средства элемента для осуществления торможения, и (ii) линию подачи давления для управления основным тормозным контуром транспортного средства. Устройство также содержит датчик хода, выполненный с возможностью (i) обнаружения перемещения элемента тормозного клапана в тормозном клапане и (ii) выдачи первого сигнала, указывающего величину хода элемента тормозного клапана, когда обнаружено перемещение элемента тормозного клапана. Устройство также содержит датчик линии подачи давления, выполненный с возможностью (i) обнаружения давления в линии подачи давления для тормозного клапана, и (ii) выдачи второго сигнала, указывающего давление в линии подачи давления. Устройство также содержит контроллер, выполненный с возможностью обработки первого и второго сигналов для выдачи сигнала задаваемого водителем торможения по меньшей мере для одного внешнего устройства.
Согласно другому варианту осуществления изобретения предложено устройство указания задаваемого водителем торможения тяжелого транспортного средства. Устройство указания задаваемого водителем торможения содержит средство выдачи (i) первого сигнала, указывающего величину хода элемента тормозного клапана, и (ii) второго сигнала, указывающего давление в линии подачи давления, соединенной с тормозным клапаном. Устройство также содержит средство выдачи сигнала задаваемого водителем торможения в ответ на первый и второй сигналы.
Согласно другому варианту осуществления изобретения носитель для хранения программ, считываемый компьютером, имеет память. На носителе материально реализованы одна или более программ с инструкциями, выполняемыми компьютером для осуществления этапов способа обработки сигналов устройства тормозного клапана тяжелого транспортного средства. Способ содержит этапы приема первого сигнала, указывающего величину хода элемента тормозного клапана, приема второго сигнала, указывающего давление в линии подачи давления, соединенной с тормозным клапаном, формирования сигнала задаваемого водителем торможения, который изменяется в зависимости только от первого сигнала, когда первый сигнал равен первому заданному пороговому значению или меньше его, и формирования сигнала задаваемого водителем торможения, который изменяется в зависимости только от второго сигнала, когда первый сигнал равен второму заданному пороговому значению или больше его.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - схематичная блок-схема, показывающая устройство указания задаваемого водителем торможения, выполненное согласно одному варианту осуществления изобретения.
Фиг. 2 – блок-схема, изображающая способ работы устройства указания задаваемого водителем торможения, показанного на фиг. 1, согласно одному варианту осуществления изобретения.
Фиг. 3 – график, показывающий работу известного управляемого ногой тормозного клапана, который работает в соответствии со способом, показанным на фиг. 2.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как показано на фиг. 1, предусмотрено устройство 10 для использования в тяжелом транспортном средстве, таком как грузовой автомобиль. Устройство 10 выполнено согласно одному варианту осуществления изобретения. На фиг. 1 линии электрических соединений показаны сплошными линиями, линии пневматических соединений показаны штриховыми линиями, и механические соединения или физические контакты показаны светлыми широкими линиями.
Тормозная педаль 12 известным образом соединена при функционировании с клапаном 14 ножного тормоза. Педаль 12 может представлять собой тормозную педаль любого коммерчески доступного типа. Пневматическая часть клапана 14 может представлять собой клапан ножного тормоза любого коммерчески доступного типа. Педаль 12 может быть частью клапана 14 или может быть отдельной от клапана 14 и соединенной через соединения с клапаном 14.
Когда водитель транспортного средства намерен применить основные тормоза транспортного средства, водитель транспортного средства устанавливает ногу (как показано линией 11) на педаль 12 для перемещения по линии 13 плунжера (не показан) в клапане 14. Перемещение плунжера закрывает выпускное отверстие и открывает проходы в клапане 14, позволяя содержащемуся там воздуху под давлением проходить и поступать в переднюю и заднюю тормозные системы для применения основных тормозов транспортного средства для замедления и остановки транспортного средства.
Когда нога водителя транспортного средства удаляется с педали 12, внутренние возвратные пружины в клапане 14 возвращаются к своим первоначальным положениям. Это позволяет воздуху, содержащемуся в клапане 14 и линиях подачи, выходить в атмосферу через выпускное отверстие. Конструкция и действие тормозных педалей и клапанов ножного тормоза для замедления и остановки транспортного средства известны и, таким образом, не будут описаны.
Датчик 16 хода плунжера соединен при функционировании с клапаном 14 и педалью 12 для выдачи на линии 17 сигнала указывающего величину хода плунжера в клапане 14, когда нога водителя транспортного средства воздействует на педаль 12. Датчик 16 может представлять собой датчик хода любого типа, такой как устройство на эффекте Холла или линейный дифференциальный трансформатор (LVDT). Датчик 18 давления подачи соединен при функционировании по линии 15 с клапаном 14 для выдачи по линии 19 сигнала, указывающего давление во входной линии клапана 14. Датчик 18 может представлять собой коммерчески доступный датчик давления любого типа.
Электронный контроллер 20 отслеживает сигнал от датчика 16 хода плунжера на линии 17 и может хранить данные сигнала в памяти. Контроллер 20 также отслеживает на линии 19 сигнал от датчика 18 линии подачи давления и может хранить данные сигнала в памяти. Любое сочетание контроллера 20, датчика 18 линии подачи давления, датчика 16 хода плунжера, клапана 14 ножного тормоза и тормозной педали 12 может содержать один или более единых интегрированных элементов. Например, все узлы могут содержать единый интегрированный узел. В качестве другого примера, контроллер 20 может содержать единый интегрированный элемент, в то время как остальные узлы содержат отдельный единый интегрированный элемент. Конкретные компоненты, используемые в устройстве 10 клапана ножного тормоза, показанном на фиг. 2, будут зависеть от конкретного типа транспортного средства, в котором установлено устройство 10.
Компоненты устройства 10 взаимодействуют для выдачи сигнала задаваемого водителем торможения на линии 21. Сигнал на линии 21 отображает силу торможения, задаваемого водителем транспортного средства, когда нога водителя воздействует на педаль 12. Сигнал на линии 21 может подаваться к внешнему устройству любого типа. Например, сигнал на линии 21 может быть подан к другому электронному контроллеру через соединение последовательной передачи, такое как SAEJ1939. В качестве других примеров, сигнал на линии 21 может быть применен как сигнал широтно-импульсной модуляции (PWM) или непосредственно как аналоговый сигнал для обработки зависимыми системами, такими как контроллер тормозной системы, контроллер стоп-сигнала, контроллер трансмиссии или другими. Индикатор задаваемого водителем торможения на линии 21 выполнен в соответствии со способом, который будет далее описан в настоящем документе.
На фиг. 2 показана блок-схема 100, изображающая работу устройства 10, показанного на фиг. 1, согласно одному варианту осуществления изобретения. Команды управляющей программы, позволяющие контроллеру 20, показанному на фиг. 1, выполнять этапы работы в соответствии с блок-схемой 100, показанной на фиг. 2, могут быть заложены в память контроллера 20. В качестве альтернативы или дополнения, команды управляющей программы могут храниться в памяти вне контроллера 20. В качестве примера, команды управляющей программы могут храниться в памяти, которая является внутренней для другого контроллера транспортного средства. Команды управляющей программы могут храниться на носителе программы любого типа, включающем в себя, не ограничиваясь, внешние жесткие диски, флэш-память и компакт-диски. Команды управляющей программы могут быть перепрограммированы в зависимости от свойств конкретного контроллера.
Нижеприведенное описание этапов, показанных в блок-схеме 100 на фиг. 2, будет выполнено со ссылкой на фиг. 3. На этапе 102 осуществляется определение того, перемещает ли водитель транспортного средства педаль 12. Если определение на этапе 102 дает отрицательный результат (то есть водитель транспортного средства не перемещает педаль 12), процесс возвращается к этапу 102 и продолжает отслеживать педаль 12 на предмет воздействия на нее ноги водителя. Однако если определение на этапе 102 является положительным (то есть водитель транспортного средства перемещает педаль 12), процесс переходит к этапу 104.
На этапе 104 осуществляется определение того, совершил ли плунжер в клапане 14 ход больше заданной пороговой величины перемещения в результате перемещения водителем транспортного средства педали 12. Пример заданного порогового значения показан как точка "A" на фиг. 3. Если определение на этапе 104 дает отрицательный результат (то есть плунжер в клапане 14 совершает ход только ниже или до заданного порогового значения), процесс переходит к этапу 110. На этапе 110 вычисляется величина задаваемого водителем торможения. Величина задаваемого водителем торможения вычисляется на основании величины хода плунжера в клапане 14. Тогда на этапе 112 на линии 21 подается электрический сигнал (фиг. 1), который указывает вычисленную величину задаваемого водителем торможения на этапе 110. Тогда сигнал на линии 21 может быть применен к внешнему устройству, как показано на этапе 130.
Однако если еще на этапе 104 определение является положительным (то есть плунжер в клапане 14 совершает ход выше заданного порогового значения), процесс переходит к этапу 120. На этапе 120 вычисляется величина задаваемого водителем торможения. Величина задаваемого водителем торможения вычисляется на основании давления в линии подачи давления клапана 14. Затем на этапе 122 на линии 21 выдается электрический сигнал, который указывает вычисленное задаваемое водителем торможение на этапе 120. Сигнал на линии 21 может быть применен к внешнему устройству, как показано на этапе 130.
Очевидно, что сигнал задаваемого водителем торможения на линии 21 формируется в ответ на сигнал датчика хода плунжера на линии 17, когда сигнал датчика хода плунжера равен или меньше заданного порогового значения, и что сигнал задаваемого водителем торможения на линии 21 формируется в ответ на сигнал датчика давления подачи на линии 19, когда сигнал датчика хода плунжера на линии 17 больше заданного порогового значения.
Согласно графику, показанному на фиг. 3, должно быть очевидно, что сигнал задаваемого водителем торможения на линии 21, показанной на фиг. 1, основан на величине хода плунжера в клапане 14, когда величина задаваемого водителем торможения относительно мала (то есть достаточно мала, таким образом, что величина хода плунжера находится в пределах или ниже заданного порогового значения). Однако когда величина задаваемого водителем торможения относительно велика (то есть достаточно велика для того, чтобы ход плунжера превышал заданное пороговое значение), то сигнал задаваемого водителем торможения на линии 21, показанной на фиг. 1, основан на давлении в линии подачи давления клапана 14. Таким образом, индикатор задаваемого водителем торможения на линии 21 изменяется в зависимости от хода плунжера для относительно малого задаваемого водителем торможения, и изменяется в зависимости от давления в линии подачи для относительно большого задаваемого водителем торможения.
Также должно быть очевидно, что заданное пороговое значение хода плунжера является выбираемым. В качестве примера, заданное пороговое значение может быть выбираемым в диапазоне хода плунжера между точками "A" и "B", показанными на фиг. 3. Точка "B" может представлять самое высокое заданное пороговое значение хода плунжера. Это вызвано тем, что кривая хода плунжера в этой точке становится слишком чувствительной для вычисления и выведения точного задаваемого водителем торможения на основании величины хода плунжера. Соответственно, заданное пороговое значение может быть выбираемым между самой высокой величиной и самой низкой величиной (такими как точки "А" и "B", показанные на фиг. 3 для примера) для оптимизации чувствительности и точности сигнала задаваемого водителем торможения на линии 21.
В другом варианте осуществления изобретения возможно использование более одной заданной пороговой величины расстояния. Например, первое заданное пороговое значение может быть определено в точке "A", и второе заданное пороговое значение может быть определено в точке "B", показанных на фиг. 3. В этом варианте осуществления изобретения сигнал указания задаваемого водителем торможения на линии 21 (фиг. 1) изменяется в зависимости (i) только от сигнала на линии 17 от датчика 16 хода, когда сигнал на линии 17 равен или меньше первого заданного порогового значения, (ii), только от сигнала на линии 19 от датчика 18 давления, когда сигнал на линии 17 выше второго заданного порогового значения, и (iii) либо только от сигнала на линии 17, либо только от сигнала на линии 19, когда сигнал на линии 17 находится между первым и вторым заданными пороговыми значениями. Контроллер 20 может быть запрограммирован для выбора либо только сигнала на линии 17 от датчика 16 хода, либо только сигнала на линии 19 от датчика 18 давления, когда сигнал на линии 17 находится между первым и вторым заданными пороговыми значениями.
Посредством применения индикатора задаваемого водителем торможения на линии 21 в соответствии с приведенным выше описанием получено много преимуществ. Одно преимущество состоит в том, что сигнал задаваемого водителем торможения на линии 21 является более устойчивым к ошибкам (то есть остается истинным индикатором задаваемого водителем торможения), когда части клапана 14 изнашиваются и стареют. Например, клапан 14 может иметь калибрующую резиновую пружину. Сжатие этой пружины создает тенденцию усадки и, таким образом, порчи со временем. Это ухудшение характеристик может вызывать уход индикатора задаваемого водителем торможения на линии 21 в датчике перемещения педали и то, что он не будет достоверным индикатором задаваемого водителем торможения. Посредством применения индикатора задаваемого водителем торможения на линии 21 в соответствии с приведенным выше описанием индикатор задаваемого водителем торможения остается достоверным в течение долгого времени, даже если такие части, как резиновая калибрующая пружина, портятся.
Хотя приведенное выше описание иллюстрирует использование одного электронного контроллера, связанного с клапаном 14 ножного тормоза (или специально предназначенного, или не специально предназначенного для клапана 14 ножного тормоза), предусматривается, что может использоваться любое количество электронных контроллеров. Кроме того, предусматривается, что может использоваться любой тип электронного контроллера. Электронные контроллеры, пригодные для использования в транспортных средствах, известны и поэтому не были описаны.
Кроме того, хотя приведенное выше описание иллюстрирует контроллер 20 как непрерывно отслеживающий два сигнала датчика (то есть первый и второй сигналы датчика), предусматривается, что могут выполняться периодические выборки этих сигналов датчиков вместо их непрерывного отслеживания.
Хотя приведенное выше описание иллюстрирует элемент для осуществления торможения в виде приводимой в действие ногой тормозной педали 12, показанной на фиг. 1, предполагается, что элемент для осуществления торможения может быть выполнен в другой форме, например такой, как ручной тормозной механизм. Соответственно, хотя указанное выше описание иллюстрирует тормозной клапан в форме клапана ножного тормоза 14, показанного на фиг. 1, предполагается, что тормозной клапан может быть выполнен в другой форме, например такой, как клапан ручного тормоза.
Кроме того, хотя приведенное выше описание иллюстрирует элемент тормозного клапана в виде подвижного плунжера в клапане 14, показанном на фиг. 1, предполагается, что элемент тормозного клапана, перемещение которого обнаруживается, может быть, например, подвижным поршнем в клапане 14.
Кроме того, хотя приведенное выше описание иллюстрирует устройство 10, которое используется в тяжелом транспортном средстве, таком как грузовой автомобиль, предполагается, что устройство 10 может использоваться в других типах тяжелых транспортных средств, например таких, как автобусы.
При том, что настоящее изобретение было проиллюстрировано описанием примерных процессов и компонентов системы, и при том, что были подробно описаны различные процессы и компоненты, заявитель не предусматривает любое ограничение объема приложенной формулы изобретения этими подробностями. Другие модификации также будут очевидны для специалистов в данной области техники. Изобретение согласно его самым широким аспектам, таким образом, не ограничено конкретными подробностями, вариантами выполнения или показанными и описанными иллюстративными примерами. Соответственно, могут иметь место отклонения от таких подробностей без отступления от сущности или объема общего изобретательского замысла заявителя.
1. Устройство указания задаваемого водителем торможения для тяжелого транспортного средства, имеющего подвижный элемент для осуществления торможения и по меньшей мере одно внешнее устройство, которое может обрабатывать сигнал задаваемого водителем торможения, при этом устройство указания задаваемого водителем торможения содержит:
тормозной клапан, включающий в себя (i) элемент тормозного клапана, подвижный в ответ на перемещение водителем транспортного средства элемента для осуществления торможения, и (ii) линию подачи давления для управления основным тормозным контуром транспортного средства;
датчик хода, выполненный с возможностью (i) обнаружения перемещения элемента тормозного клапана, и (ii) выдачи первого сигнала, указывающего величину хода элемента тормозного клапана, когда обнаружено перемещение элемента тормозного клапана;
датчик линии подачи давления, выполненный с возможностью (i) обнаружения давления в линии подачи давления тормозного клапана, и (ii) выдачи второго сигнала, указывающего давление в линии подачи давления; и
контроллер, выполненный с возможностью обработки первого и второго сигналов для выдачи сигнала задаваемого водителем торможения по меньшей мере для одного внешнего устройства,
причём контроллер выполнен с возможностью (i) вычисления сигнала задаваемого водителем торможения на основании первого сигнала, когда определено, что величина хода элемента тормозного клапана равна или меньше заданного порогового значения, и (ii) вычисления сигнала задаваемого водителем торможения на основании второго сигнала, когда определено, что величина хода элемента тормозного клапана больше заданного порогового значения.
2. Устройство указания задаваемого водителем торможения по п. 1, в котором контроллер выполнен с возможностью (i) вычисления сигнала задаваемого водителем торможения на основании первого сигнала, когда определено, что величина хода элемента тормозного клапана равна или меньше первого заданного порогового значения, и (ii) вычисления сигнала задаваемого водителем торможения на основании второго сигнала, когда определено, что величина хода элемента тормозного клапана равна или больше второго заданного порогового значения.
3. Устройство указания задаваемого водителем торможения по п. 2, в котором контроллер выполнен с возможностью вычисления сигнала задаваемого водителем торможения на основании либо только первого сигнала, либо только второго сигнала, когда определено, что величина хода элемента тормозного клапана находится между первым заданным пороговым значением и вторым заданным пороговым значением.
4. Устройство указания задаваемого водителем торможения по п. 1, в котором (i) подвижный элемент для осуществления торможения включает в себя тормозную педаль и (ii) тормозной клапан включает в себя клапан ножного тормоза, который выполнен с возможностью работы в ответ на воздействие ноги водителя транспортного средства на тормозную педаль.
5. Устройство указания задаваемого водителем торможения по п. 1, в котором контроллер специально предназначен для управления тормозным клапаном.
6. Устройство указания задаваемого водителем торможения для тяжелого транспортного средства, при этом устройство указания задаваемого водителем торможения содержит:
средство выдачи (i) первого сигнала, указывающего величину хода элемента тормозного клапана, и (ii) второго сигнала, указывающего давление в линии подачи давления, связанной с тормозным клапаном; и
средство выдачи сигнала задаваемого водителем торможения в ответ на первый и второй сигналы,
причём средство выдачи сигнала задаваемого водителем торможения включает в себя (i) средство вычисления сигнала задаваемого водителем торможения на основании только первого сигнала, когда определено, что величина хода элемента тормозного клапана равна или меньше заданного порогового значения, и (ii) средство вычисления сигнала задаваемого водителем торможения на основании только второго сигнала, когда определено, что величина хода элемента тормозного клапана больше заданного порогового значения.
7. Устройство указания задаваемого водителем торможения по п. 6, в котором средство для выдачи сигнала задаваемого водителем торможения включает в себя средство (i) вычисления сигнала задаваемого водителем торможения на основании только первого сигнала, когда определено, что величина хода элемента тормозного клапана равна или меньше первого заданного порогового значения, и (ii) вычисления сигнала задаваемого водителем торможения на основании только второго сигнала, когда определено, что величина хода элемента тормозного клапана равна или больше второго заданного порогового значения.
8. Устройство указания задаваемого водителем торможения по п. 7, в котором контроллер выполнен с возможностью вычисления сигнала задаваемого водителем торможения на основании либо только первого сигнала, либо только второго сигнала, когда определено, что величина хода элемента тормозного клапана находится между первым заданным пороговым значением и вторым заданным пороговым значением.
9. Устройство указания задаваемого водителем торможения по п. 6, в котором (i) подвижный элемент для осуществления торможения включает в себя тормозную педаль и (ii) тормозной клапан включает в себя клапан ножного тормоза, который выполнен с возможностью работы в ответ на воздействие ноги водителя транспортного средства на тормозную педаль.
10. Компьютер, запрограммированный одной или более программами с инструкциями, выполняемыми компьютером для выполнения этапов способа обработки сигналов устройства тормозного клапана тяжелого транспортного средства, при этом способ содержит этапы, на которых:
принимают первый сигнал, указывающий величину хода элемента тормозного клапана тормозного клапана;
принимают второй сигнал, указывающий давление в линии подачи давления, связанной с тормозным клапаном;
формируют сигнал задаваемого водителем торможения, который изменяется в зависимости только от первого сигнала, когда первый сигнал равен или меньше первого заданного порогового значения; и
формируют сигнал задаваемого водителем торможения, который изменяется в зависимости только от второго сигнала, когда первый сигнал равен или больше второго заданного порогового значения.
11. Компьютер по п. 10, в котором первое заданное пороговое значение меньше второго заданного порогового значения.
12. Компьютер по п. 11, в котором способ дополнительно содержит этап, на котором:
формируют сигнал задаваемого водителем торможения, который изменяется в зависимости либо только от первого сигнала, либо только от второго сигнала, когда первый сигнал находится между первым заданным пороговым значением и вторым заданным пороговым значением.
13. Компьютер по п. 11, в котором первое заданное пороговое значение и второе заданное пороговое значение представляют собой одинаковую величину.
