Способ повышения эксплуатационной надёжности термически нагруженных функциональных элементов тормозного механизма транспортного средства
Способ повышения эксплуатационной надёжности термически нагруженного функционального элемента тормозного механизма транспортного средства, в частности грузового транспортного средства и/или прицепа, и/или снижения износа тормозного механизма и/или приводной энергии. Способ включает в себя следующие этапы: считывание температурного сигнала тормозного механизма, который представляет собой зарегистрированное датчиком значение температуры тормозного механизма и/или функционального элемента тормозного механизма, и считывание сигнала запроса к тормозной системе и/или сигнала давления в тормозной системе для тормозного механизма; определение термически обусловленного случая отказа с использованием температурного сигнала и сигнала запроса к тормозной системе и/или сигнала давления в тормозной системе и генерирование согласованного сигнала запроса к тормозной системе и/или согласованного сигнала давления в тормозной системе с использованием определённого термически обусловленного случая отказа. Технический результат - повышение эксплуатационной надёжности термически нагруженного функционального элемента тормозного механизма и/или снижение износа тормозного механизма. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к способу повышения эксплуатационной надёжности термически нагруженных функциональных элементов тормозного механизма транспортного средства в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы изобретения. Изобретение относится также к соответствующему устройству управления.
В соответствии с эксплуатационными условиями ряд, в частности, важных с точки зрения безопасности функциональных элементов тормозных механизмов подвергается термической нагрузке, которая возникает при фрикционном прилегании тормозных накладок к тормозному диску. Это может быть вызвано, в частности, также возникающими обычно в режиме движения переменами температур.
Эти термические нагрузки могут приводить к механическим и/или химическим изменениям материалов функциональных элементов, причём, к примеру, так называемое остекленение фрикционных обшивок тормозных накладок может приводить к потере коэффициента трения на их фрикционной поверхности.
Термическая перегрузка соответствующих функциональных элементов может выявляться также при так называемой работе с перегревом. При этом отсутствует какое-либо умышленное торможение, а работа с перегревом имеет место за счёт лёгкого прилегания тормозных накладок, что в долгосрочной перспективе может приводить к термически обусловленным повреждениям тормозных накладок и механических элементов дискового тормозного механизма, таких на направляющие, уплотнения или проч.
Критичным в плане термической перегрузки следует рассматривать также длительное использование тормозного механизма при движении под уклон, что также может приводить к повреждению соответствующих конструктивных элементов, как то небольшое заедание органов управления, к примеру, зажимного устройства, вследствие чего формируется нежелательный остаточный скользящий момент, следствием которого является слишком высокая температура в течение длительного времени.
Для определения температуры в зоне дискового тормозного механизма, к примеру, в DE 102 43 127 А1 предлагается использовать индуктивный генератор сигнала в качестве мультифункционального элемента, посредством которого могут генерироваться, в частности, зависящие от температуры сигналы, которые в блоке оценки результатов сравниваются с заданным значением, при превышении которого подаётся, к примеру, акустический сигнал.
Документ DE 44 31 045 С2 описывает сенсорное устройство для совместного измерения двух величин, к примеру, числа оборотов имеющего тормозной механизм колеса безрельсового транспортного средства и температуры тормозного механизма, посредством индуктивного датчика.
Как следствие, используемые до этого соответствующие конструктивные элементы непосредственно заменяются, для чего необходим, по меньшей мере, останов транспортного средства, что, соответственно, связано со значительными расходами, в частности, являющимися результатом периода простоя транспортного средства, а также, в случае необходимости, закупки запасных частей и проведения работ по монтажу и демонтажу.
В основе изобретения лежит задача создания способа увеличения срока службы дискового тормозного механизма и оптимизации его эксплуатационной надёжности.
Эта задача решается посредством признаков независимых пунктов формулы изобретения.
Способ в соответствии с изобретением для повышения эксплуатационной надёжности, по меньшей мере, одного термически нагруженного функционального элемента, по меньшей мере, одного тормозного механизма транспортного средства, в частности, грузового транспортного средства и/или прицепа, и/или для снижения износа тормозного механизма и/или приводной энергии, причём способ включает в себя следующие этапы:
- считывание температурного сигнала, по меньшей мере, одного тормозного механизма, который представляет собой, по меньшей мере, одно зарегистрированное, по меньшей мере, одним датчиком значение температуры тормозного механизма и/или функционального элемента тормозного механизма, и считывание сигнала запроса к тормозной системе и/или сигнала давления в тормозной системе для, по меньшей мере, одного тормозного механизма,
- определение термически обусловленного случая отказа, с использованием температурного сигнала и сигнала запроса к тормозной системе, и/или сигнала давления в тормозной системе; и
- генерирование согласованного сигнала запроса к тормозной системе и/или согласованного сигнала давления в тормозной системе, с использованием определённого термически обусловленного случая отказа, для повышения эксплуатационной надёжности, по меньшей мере, одного термически нагруженного функционального элемента, по меньшей мере, одного тормозного механизма, и/или снижения износа тормозного механизма и/или приводной энергии.
Способ в соответствии с изобретением представляет собой, другими словами, термическую систему управления, которая не только посредством датчиков регистрирует температуры в соответствии с эксплуатационными условиями, предоставляет и производит оценку температуры в соответствии с эксплуатационными условиями в качестве отображающего температуру температурного сигнала, но и, в случае необходимости, дополнительно регулирует функциональные элементы, насколько это возможно. Так при использовании температурного сигнала генерируется регулировочный сигнал, который представляет собой управляющий параметр для, по меньшей мере, одного функционального элемента. При этом дополнительная регулировка осуществляется с управлением от компьютера. Способ может быть осуществлён на одном тормозном механизме или в тормозной системе. При этом под тормозным механизмом может пониматься, к примеру, дисковый тормозной механизм или барабанный тормозной механизм.
То есть, в противовес известному уровню техники, при котором имеется лишь возможность для того, чтобы после регистрации значений температур и факта превышения этими температурами пороговых значений активировать сигнал, чтобы напрямую заменить соответствующие функциональные элементы, при использовании изобретения добиваются перевода этих функциональных элементов в новое, обеспечивающее эксплуатационную надёжность, состояние, без немедленной замены соответствующего конструктивного элемента. Благодаря этому, в предпочтительном варианте повышается рентабельность, так как сроки службы колёсных тормозных механизмов и, соответственно, функциональных элементов, увеличиваются.
При этом в следующем варианте осуществления передача сигнала может осуществляться беспроводным способом. Это означает, что передача сигнала от датчика к блоку оценки результатов и от него, в случае необходимости, к исполнительному органу, осуществляется беспроводным способом, то есть, по радиосвязи или проч., причём регулировка функциональных элементов осуществляется с учётом состояния дискового тормозного механизма.
Измерение температуры может производиться на различных функциональных элементах напрямую или опосредованно. Так выражающий собой, по меньшей мере, одно значение температуры, по меньшей мере, одного функционального элемента, температурный сигнал от датчика температуры, к примеру, от термоэлемента, может подаваться на термометр сопротивления или на производящий измерения бесконтактным способом термометр, к примеру, на пирометр излучения, или может быть воспроизведён на основании другого сигнала датчика. Соответствующий датчик может располагаться, к примеру, на явнополюсном роторе, на тормозном диске дискового тормозного механизма, на одной или на обеих тормозных накладках, или на элементе суппорта дискового тормозного механизма, а также на электронных конструктивных элементах, по типу отдельных или встроенных термоэлементов, которые используются для компенсации температур. В этом случае измерение температуры осуществляется на датчиках износа накладок, которые встроены в тормозные накладки.
В варианте осуществления изобретения измерение температуры может производиться с использованием явнополюсного ротора и/или датчика АБС. Таким образом, в предпочтительном варианте датчик может быть использован для двух функций. Так, амплитуда сигнала датчика явнополюсного ротора может представлять собой температуру функционального элемента, причём частота соответствует числу оборотов, а амплитуда температуре. При этом, однако, следует учесть, что при присоединении явнополюсного ротора к тормозному диску его конструкция, в зависимости от того, используется ли, к примеру, чашечный диск или другой диск, а также положение явнополюсного ротора оказывают воздействие на время прохождения температурного сигнала и на величину температуры. Способ может распознавать эти отличия посредством подтверждения правильности данных при помощи тормозной системы с электронным регулятором (EBS), причём давление в тормозной системе, длительность торможения и скорость используются для определения преобразованной энергии торможения.
В качестве бесконтактных датчиков температуры могут использоваться пирометры излучения, причём в случае дискового тормозного механизма в предпочтительном варианте на обеих сторонах тормозного диска предусмотрено, соответственно, по одному пирометру излучения.
В качестве пирометра излучения может использоваться инфракрасный термометр, к примеру, в форме пирометра узкого диапазона, с фотодиодами из германия или с фотодиодами из арсенида индия-галлия, или же пирометра излучения стандартного диапазона, также как и пирометра соотношения.
Неблагоприятные с точки зрения температурного режима состояния тормозного механизма, к примеру, дискового тормозного механизма, выявляются, к примеру, при остекленевших тормозных накладках, которые образуются вследствие слишком маленького прижимного усилия и слишком маленькой температуры на тормозных накладках, причём происходит потеря коэффициента трения тормозных накладок. Это может выявляться, к примеру, вследствие преобладающего использования вспомогательных тормозных систем, к примеру, тормозов-замедлителей и других вторичных дополнительных тормозных систем с рекуперацией энергии торможения, которые используются, к примеру, в транспортных средствах с двумя различными приводами. В данном случае в процессе торможения в тормозную систему подаётся лишь небольшое давление, и достигаются лишь небольшие значения температуры.
Вариант осуществления предусматривает, что при слишком маленьком давлении в тормозной системе и/или слишком маленькой температуре на дисковом тормозном механизме поддерживаемые тормозные механизмы, такие как тормоза-замедлители и рекуперативные тормозные механизмы, отключаются, и слишком маленькое давление в тормозной системе соответствующим образом повышается. Благодаря этому, может быть предотвращено остекленение.
В случае распознавания слишком маленького давления в тормозной системе и слишком маленькой температуры на тормозном механизме или на смежных конструктивных элементах, к примеру, на присоединённой оси, может быть востребована или инициирована компенсация нагрузки между несколькими тормозными механизмами. Так, в случае распознавания слишком маленького давления в тормозной системе и слишком маленькой температуры на тормозном механизма или на смежных конструктивных элементах, к примеру, на присоединённой оси, от устройства управления (электронный блок управления) может быть передан запрос на регулировочное устройство, чтобы в случае наличия остекленевших накладок отключить поддерживаемые тормозные механизмы, для увеличения тормозного усилия и, как следствие, температуры на тормозном механизме с остекленевшими накладками. Поддерживаемыми тормозными механизмами могут быть тормоза-замедлители или установленные на оси или на приводном механизме рекуперативные тормозные механизмы. То есть, в отдельных случаях используются рабочие тормозные механизмы перед моторным тормозным механизмом и/или тормозами-замедлителями или рекуперативными тормозными механизмами. Таким образом, на остекленевшие тормозные накладки может быть оказано бóльшее тормозное усилие, без дополнительного общего замедления транспортного средства, причём увеличенное за счёт этого тормозное усилие на остекленевшие тормозные накладки противодействует состоянию остекленения и коэффициент трения тормозных накладок снова повышается.
Благодаря этому, основная температура тормозного механизма, к примеру, дискового тормозного механизма, удерживается на определённом повышенном уровне, так что указанный холодный износ или остекленение тормозных накладок предотвращается. Предпочтительной является далее возможность для водителя транспортного средства на основании уведомления распознавать переданные сигналы при превышении заданной температуры всех дисковых тормозных механизмов и реагировать на это для предотвращения, тем самым, соответствующей длительной нагрузки на дисковые тормозные механизмы.
Незначительное постоянное повышение температуры при вращающемся колесе на тормозных накладках может указывать на временное аварийное состояние механического тормозного механизма, к примеру, направляющей тормозной накладки или направляющей суппорта тормозного механизма.
Если такое состояние распознаётся, то можно однократно при следующем торможении подать на дисковый тормозной механизм более высокое давление, чтобы добиться отпуска зажатой направляющей. В альтернативном варианте при остановленном транспортном средстве можно привести тормозной механизм в действие, чтобы добиться отпуска зажатой направляющей. Если это не приводит к устранению сбоя, то запрос на торможение к дисковому тормозному механизму может быть уменьшен, и может быть реализовано оптическое и/или акустическое предупредительное указание.
Работа тормозного механизма с перегревом может иметь место вследствие неисправного состояния, которое выявляется на основании наличия недостаточного более воздушного зазора для свободного хода тормозного диска и устанавливающегося остаточного тормозного момента. Возникновение в таком состоянии тормозного механизма тепловой энергии может приводить к самоусиливающему эффекту.
Этот остаточный тормозной момент, обусловленный термическим расширением тормозного диска и/или тормозных накладок, может быть компенсирован посредством активного отведения тормозных накладок от тормозного диска (увеличением воздушного зазора), к примеру, при помощи двунаправленного регулятора. С помощью изобретения можно инициировать это активно регулируемое увеличение воздушного зазора. Так посредством однократного обширного запроса к тормозной системе и/или посредством снижения запроса к тормозной системе можно снова перевести тормозной механизм в работоспособное состояние или предотвратить его нежелательное неправильное функционирование.
Как уже упоминалось в связи с известным уровнем техники, при продолжительном движении под уклон можно получить долговременное повышение температуры дискового тормозного механизма, что определяет ненадёжное рабочее состояние.
При использовании изобретения в данном случае, при долговременном повышении температуры в процессе торможения, имеется возможность распределять запрос к тормозной системе между назначенными соответствующим колёсам тормозными механизмами или дисковыми тормозными механизмами, таким образом, чтобы не один тормозной механизм или тормозные механизмы одной оси подвергались воздействию повышенной температуры, а все тормозные механизмы, и таким образом, чтобы температура на самом перегретом дисковом тормозном механизме снижалась. При этом запрос к тормозной системе для данного тормозного механизма уменьшается, а для других увеличивается, при одинаковом или даже усиленном замедлении транспортного средства.
Так в следующем предпочтительном варианте осуществления при распознавании постоянно повышенной температуры после торможения с повышенным давлением в тормозной системе может передаваться акустический и/или оптический сигнал. Это является предпочтительным, так как, таким образом, водитель получает предварительное предупреждение.
Следующее предупреждение в следующем варианте осуществления может иметь место при распознавании повышенной в течение длительного времени температуры, в частности, при продолжительном движении транспортного средства под уклон, за счёт генерирования предупредительного сигнала.
Оптимизация термического состояния тормозного механизма может быть достигнута за счёт того, что распределение запроса к тормозной системе осуществляется лишь в диапазоне стабильного движения, то есть, в диапазоне низких значений давления в тормозной системе и замедления. При этом выравнивание тормозной мощности осуществляется между несколькими тормозными механизмами одной оси. При этом выравнивание тормозной мощности может осуществляться между тормозными механизмами нескольких осей. Для достижения аварийного торможения и полного торможения распределение запроса к тормозной системе в диапазоне стабильного движения может применяться с ограничениями. Диапазон стабильного движения может располагаться в диапазоне низких значений давления в тормозной системе или замедления. Так оптимизация эффективности тормозного механизма может быть достигнута в зависимости от термически обусловленного рабочего состояния.
В соответствии с вышеизложенным, в предпочтительном варианте осуществления давление в тормозной системе может быть приведено в соответствие с состоянием стабильного движения транспортного средства, в частности, при низком давлении в тормозной системе и/или при низких значениях замедления, в частности, при давлении в тормозной системе менее 7 бар, в частности, менее 5 бар, в частности, менее 3 бар, в частности, при значении замедления менее 3 м/с. Таким образом, можно добиться предпочтительной согласованности.
Это происходит лишь в состоянии стабильного движения, которое характеризуется наличием низкого давления. При полном торможении / аварийном останове в действие приводятся все тормозные механизмы, без ограничения.
Если при помощи блока оценки результатов распознаётся снижение работы трения тормозного механизма, к примеру, за счёт снижения эмиссии температуры или за счёт уменьшенного эмиссионного показателя и, тем самым, уменьшенного коэффициента трения фрикционной пары, то может быть инициировано так называемое очищающее торможение. Описанное состояние может быть обусловлено наличием предшествующей высокой термической нагрузки, к примеру, у дискового тормозного механизма, в частности, с переносом материала на тормозной диск, или вследствие малого использования тормозного механизма в течение длительного времени, и это состояние известно также под названием «спящие» накладки.
При согласованном торможении менее 0,3 г торможение неравномерно, то есть, в пределах диапазона параметров стабильного движения, может быть распределено на тормозные механизмы, так что термически повреждённый тормозной механизм получает запрос на давление в тормозной системе, который обеспечивает очистку поверхности тормозной накладки. Термически ненагруженные дисковые тормозные механизмы получают уменьшенный на это значение запрос на торможение.
Для этого в следующем варианте осуществления может быть определено уменьшение работы трения дискового тормозного механизма на основании сниженной эмиссии температуры, и/или сниженного значения эмиссии, и/или при температуре ниже порогового значения температуры при давлении в тормозной системе ниже порогового значения давления в тормозной системе.
При определении согласованного торможения менее 0,3 г в следующем варианте осуществления на дисковые тормозные механизмы может быть подано различное давление.
В случае запросов к тормозной системе для аварийного останова, то есть, более 0,3 г, или в случае АБС-регулировки, не осуществляется никакого распределения запроса к тормозной системе. Компенсация запроса к тормозной системе может осуществляться, впрочем, также по диагонали, то есть, к примеру, вперёд направо и вниз налево. Так в предпочтительном варианте может сохраняться состояние стабильного движения.
Уровень температуры и процесс повышения температуры и понижения температуры во времени после осуществлённого торможения может отличаться у двух транспортных средств, ввиду различия конфигураций транспортных средств и конструкций колёсных ниш, к примеру, у автобусов и у грузовых автомобилей. Это может быть отображено в опытном образце. Чтобы в данном случае сохранять соответствующие параметры, после подачи давления в тормозную систему можно проверить в течение какого времени какая температура устанавливается.
Так в варианте осуществления во время торможения может быть проконтролировано, в диапазоне какого временного интервала и/или поданного в тормозную систему давления какие значения температуры достигаются, для определения характеристики температуры во времени и/или по характеристике давления в тормозной системе, а также для определения термически обусловленного случая отказа, с использованием температурной характеристики. При этом выявляется преимущество определения отказа, на основании которого могут быть осуществлены мероприятия для устранения этого отказа.
При этом посредством сравнения с другими колёсами или тормозными механизмами транспортного средства может быть осуществлена проверка переданного сигнала. Опытный образец может отображать теплопроводность или теплопередачу, а в дополнение или в альтернативном варианте теплоёмкость и охлаждение тормозного механизма, смежных конструктивных элементов, а также в дополнение или в альтернативном варианте и окружающей среды.
Устройство управления в соответствии с изобретением для осуществления вышеописанного способа повышения эксплуатационной надёжности, по меньшей мере, одного термически нагруженного функционального элемента, по меньшей мере, одного тормозного механизма транспортного средства, в частности, грузового транспортного средства и/или прицепа по любому из предыдущих пунктов, и/или для снижения износа тормозного механизма и/или приводной энергии, причём устройство управления включает в себя следующие устройства:
интерфейс для считывания температурного сигнала, по меньшей мере, одного тормозного механизма, который представляет собой, по меньшей мере, одно зарегистрированное, по меньшей мере, одним датчиком значение температуры тормозного механизма и/или функционального элемента тормозного механизма, и считывания сигнала запроса к тормозной системе и/или сигнала давления в тормозной системе для, по меньшей мере, одного тормозного механизма,
устройство определения для определения термически обусловленного случая отказа, с использованием температурного сигнала и сигнала запроса к тормозной системе, и/или сигнала давления в тормозной системе, и
устройство генерирования для генерирования согласованного сигнала запроса к тормозной системе и/или согласованного сигнала давления в тормозной системе, с использованием термически обусловленного случая отказа, для повышения эксплуатационной надёжности, по меньшей мере, одного термически нагруженного функционального элемента, по меньшей мере, одного тормозного механизма, и/или для снижения износа тормозного механизма и/или приводной энергии. Таким образом, вышеописанный способ может быть осуществлён предпочтительным образом.
Устройство управления может быть осуществлено таким образом, чтобы этапы варианта представленного в данном случае способа осуществлять или перераспределять на соответствующие устройства. Под устройством управления может пониматься электрический прибор или электрическая схема, к примеру, встроенная схема. Под устройством управления может пониматься также регулировочное устройство, электронный блок управления или блок управления. Устройство управления может быть частью электронной тормозной системы. Устройство управления может быть осуществлено таким образом, чтобы посредством соответствующих интерфейсов принимать и передавать сигналы. Также, за счёт применения устройства управления, лежащая в основе изобретения идея может быть посредством устройства управления эффективно преобразована.
Под устройством управления в представленном случае может пониматься электрический блок, который обрабатывает сигналы датчика и, в зависимости от сигналов датчика, генерирует сигналы управления и/или информационные сигналы. Интерфейсы устройства управления могут быть осуществлены аппаратными или с управлением от компьютера. В аппаратном варианте осуществления интерфейсы могут являться, к примеру, частью так называемой системы ASIC (специализированной интегральной схемы), которая включает в себя различные функции устройства управления. Интерфейсы могут быть осуществлены, однако, и как собственные интегральные микросхемы или, по меньшей мере, частично могут состоять из отдельных конструктивных элементов. В варианте осуществления с управлением от компьютера интерфейсы могут быть модулями программного обеспечения, которые имеются, к примеру, на микроконтроллере, наряду с другими модулями программного обеспечения.
Тормозной механизм для транспортного средства, в частности, грузового транспортного средства и/или прицепа осуществлён для выработки температурного сигнала и/или для принятия соответствующего запроса к тормозной системе для повышения эксплуатационной надёжности, по меньшей мере, одного термически нагруженного функционального элемента тормозного механизма, и/или для снижения износа тормозного механизма и/или приводной энергии.
Тормозная система для транспортного средства, в частности, грузового транспортного средства и/или прицепа, включает в себя вышеописанное устройство управления, первый вышеописанный тормозной механизм, расположенный на оси, и второй вышеописанный тормозной механизм, расположенный на оси относительно продольной оси транспортного средства на противолежащей первому тормозному механизму стороне оси, и/или на следующей оси.
Транспортное средство, в частности, грузовое транспортное средство и/или прицеп имеет вышеописанную тормозную систему.
Преимуществом является также компьютерный программный продукт с программным кодом, который может быть сохранён на пригодном для машинного считывания носителе, к примеру, полупроводниковом запоминающем устройстве, и используется для осуществления способа в соответствии с одним из вышеописанных вариантов осуществления, когда компьютерный программный продукт реализуется на устройстве управления или на блоке управления.
Впрочем, посредством коррекции программного обеспечения для электронной тормозной системы (EBS) способ в соответствии с изобретением может быть актуализирован таким образом, что в памяти сохраняются новые варианты аварийных состояний, которые определяются в ходе эксплуатации или испытаний в естественных условиях.
На основании полученной информации о температуре и об износе тормозные механизмы могут эксплуатироваться таким образом, что тормозная мощность, включая износ тормозного механизма, оптимизируются. Сроки службы, в частности, тормозных накладок отдельных, используемых на транспортном средстве, дисковых тормозных механизмов могут быть, таким образом, приведены в соответствие.
Следующее преимущество выявляется в варианте осуществления, когда информация об установленных аварийных состояниях или износе передаётся через системы бортового журнала или геолокации в ремонтные мастерские для подготовки запасных частей или планирования интервала для проведения сервисных работ. Это относится, в частности, к подготовке запасных частей, таких как тормозные накладки, запасные тормозные механизмы, а также к планированию интервалов для проведения сервисных работ, что возможно благодаря термическому распознаванию состояния дискового тормозного механизма.
Предпочтительные примеры осуществления предложенного на рассмотрение изобретения поясняются далее более детально со ссылкой на приложенные чертежи, на которых представлено следующее:
фиг.1 - схематичное изображение в виде блок-схемы транспортного средства с тормозной системой в соответствии с примером осуществления предложенного на рассмотрение изобретения,
фиг.2 - структурная схема способа в соответствии с примером осуществления предложенного на рассмотрение изобретения, и
фиг.3 - представленный в виде таблицы обзор термически обусловленных случаев отказа в соответствии с примером осуществления предложенного на рассмотрение изобретения.
В последующем описании предпочтительных примеров осуществления предложенного на рассмотрение изобретения для представленных на различных чертежах и аналогично функционирующих элементов используются одинаковые или аналогичные ссылочные позиции, причём повторное описание этих элементов опускается.
Фиг.1 демонстрирует схематичное изображение в виде блок-схемы транспортного средства 100 с тормозной системой в соответствии с примером осуществления предложенного на рассмотрение изобретения. Транспортное средство 100 включает в себя в представленном на рассмотрение примере осуществления грузовое транспортное средство 102, а также прицеп 104. Направление движения вперёд обозначено стрелкой.
Грузовое транспортное средство 102 имеет три оси 110, 120, 130, соответственно, с двумя тормозными механизмами 112, 114, 122, 124, 132, 134, причём, соответственно, тормозной механизм 112, 122, 132 располагается на правой стороне транспортного средства в направлении движения грузового транспортного средства 102, а тормозной механизм 114, 124, 134 на левой стороне транспортного средства. Далее грузовое транспортное средство 102 имеет устройство 140 управления. Тормозные механизмы осуществлены, соответственно, таким образом, чтобы генерировать, по меньшей мере, один температурный сигнал t112, t114, t122, t124, t132, t134, который по соответствующей сигнальной линии передаётся на устройство 140 управления и считывается устройством 140 управления. Устройство 140 управления осуществлено таким образом, чтобы для каждого тормозного механизма 112, 114, 122, 124, 132, 134 генерировать сигнал 142 запроса к тормозной системе. Сигнал 142 запроса к тормозной системе по соответствующей назначенной сигнальной линии передаётся на каждый тормозной механизм 112, 114, 122, 124, 132, 134.
Прицеп 104 имеет две оси 150, 160, соответственно, с двумя тормозными механизмами 152, 154, 162, 164, причём, соответственно, тормозной механизм 152, 162 располагается на правой стороне транспортного средства в направлении движения прицепа 104, а тормозной механизм 154, 164 на левой стороне транспортного средства. Далее прицеп 104 имеет устройство 170 управления прицепом. Тормозные механизмы 152, 154, 162, 164 осуществлены, соответственно, таким образом, чтобы генерировать, по меньшей мере, один температурный сигнал t152, t154, t162, t164, который по соответствующей сигнальной линии передаётся на устройство 170 управления прицепом и считывается устройством 170 управления прицепом. Устройство 170 управления прицепом осуществлено таким образом, чтобы для каждого тормозного механизма 152, 154, 162, 164 генерировать сигнал 172 запроса к тормозной системе. Сигнал 172 запроса к тормозной системе по соответствующей назначенной сигнальной линии передаётся на каждый тормозной механизм 152, 154, 162, 164.
Устройства 140, 170 управления предназначены для того, чтобы осуществлять, соответственно, описанный на фиг.2 способ. В первом примере осуществления устройство 140 управления осуществлено в грузовом транспортном средстве для того, чтобы осуществлять способ торможения грузового транспортного средства 102, а также торможения прицепа 104. В альтернативном примере осуществления устройство 170 управления прицепом 104 осуществлено для того, чтобы осуществлять способ торможения прицепа, вне зависимости от грузового транспортного средства 102.
Способ применяется в случае аварийной остановки / полного торможения или при состоянии потери транспортным средством 102, 104 состояния стабильного движения. Компенсация запроса к тормозным механизмам осуществляется в пределах одной оси, между двумя осями, по диагонали (к примеру: вперёд вправо / назад влево) на транспортном средстве 100, 102, 104 или между грузовым транспортным средством 102 и прицепом 104.
Большинство торможений в случае обычных конфигураций транспортных средств происходит в нижнем диапазоне давления в тормозной системе или замедления. Для поддержания эффективности функционирования при аварийном торможении или полном торможении, распределение запроса к тормозным механизмам применяется лишь в диапазоне стабильного движения, который располагается в диапазоне низкого давления в тормозной системе или замедления.
Устройства 140, 170 управления осуществлены для того, чтобы осуществлять контроль состояний тормозных механизмов транспортных средств 102, 104. Благодаря информации об их соответствующей температуре и их соответствующем износе, тормозные механизмы могут эксплуатироваться таким образом, что тормозная мощность и износ на транспортном средстве 100 оптимизируются и износ накладок, а соответственно, и сроки службы накладок внутри транспортного средства / прицепа, компенсируются. Запрос к тормозному механизму может быть, таким образом, с изменениями в зависимости от результатов контроля состояния, направлен на отдельные тормозные механизмы. Фиг.3 поясняет различные термически обусловленные случаи отказов и возможности их устранения в зависимости от обстоятельств, или же передачи соответствующего предупреждения. Благодаря сохранению информации о распознанных термически обусловленных случаях отказов, может быть запланировано упреждающее техническое обслуживание.
Устройство 140 управления включает в себя в данном примере следующие устройства: интерфейс 144 для считывания температурного сигнала, по меньшей мере, одного тормозного механизма, который представляет собой зарегистрированное, по меньшей мере, одним датчиком значение температуры тормозного механизма и/или функционального элемента тормозного механизма, и считывание сигнала запроса к тормозной системе и/или сигнала давления в тормозной системе, по меньшей мере, одного тормозного привода; устройство 146 определения для определения термически обусловленного случая отказа, с использованием температурного сигнала, и сигнала запроса к тормозной системе, и/или сигнала давления в тормозной системе; а также устройство 148 генерирования для генерирования согласованного сигнала запроса к тормозной системе и/или согласованного сигнала давления в тормозной системе, с использованием термически обусловленного случая отказа, для достижения эксплуатационной надёжности, по меньшей мере, одного термически нагруженного функционального элемента, по меньшей мере, одного тормозного механизма, и/или для снижения износа тормозного механизма и/или приводной энергии.
Устройство 170 управления прицепом может быть осуществлено таким же образом.
В не представленном примере осуществления устройство 140 управления грузовым транспортным средством 102 и устройство 170 управления прицепом 104 соединены друг с другом. Таким образом, при наступлении и распознавании термически обусловленного отказа запрос к тормозной системе может быть распределён между прицепом 104 и грузовым транспортным средством 102. В другом примере осуществления оба устройства 140, 170 управления работают независимо друг от друга. В следующем примере осуществления транспортное средство 100 включает в себя устройство 140 управления, которое распределяет запрос к тормозной системе при распознанном термически обусловленном отказе на оси 110, 120, 130 грузового транспортного средства 102, а также на оси 150, 160 прицепа 104.
Фиг.2 демонстрирует способ 200 в соответствии с примером осуществления предложенного на рассмотрение изобретения. Способ 200 для повышения эксплуатационной надёжности, по меньшей мере, одного термически нагруженного функционального элемента, по меньшей мере, одного тормозного механизма для транспортного средства, и в дополнение или в альтернативном варианте для снижения износа тормозного механизма, и в дополнение или в альтернативном варианте для снижения приводной энергии, включает в себя этап 210 считывания, этап 220 определения, а также этап 230 генерирования. Под транспортным средством может пониматься вариант представленного на фиг.1 примера осуществления транспортного средства 100.
На этапе 210 считывания считывается температурный сигнал, по меньшей мере, одного тормозного механизма 112, 114, 122, 124, 132, 134, 152, 154, 162, 164 транспортного средства 100, который представляет собой, по меньшей мере, одно зарегистрированное, по меньшей мере, одним датчиком значение температуры тормозного механизма 112, 114, 122, 124, 132, 134, 152, 154, 162, 164 транспортного средства 100 и/или функционального элемента тормозного механизма 112, 114, 122, 124, 132, 134, 152, 154, 162, 164 транспортного средства 100, а также сигнал запроса к тормозной системе, и в дополнение или в альтернативном варианте сигнал давления в тормозной системе для, по меньшей мере, одного тормозного механизма 112, 114, 122, 124, 132, 134, 152, 154, 162, 164 транспортного средства 100. На этапе 220 определения определяется термически обусловленный случай отказа, с использованием температурного сигнала, и сигнала запроса к тормозной системе, и/или сигнала давления в тормозной системе. На этапе 230 генерирования генерируется согласованный сигнал запроса к тормозной системе и/или согласованный сигнал давления в тормозной системе, с использование информации о термически обусловленном случае отказа, для повышения эксплуатационной надёжности, по меньшей мере, одного термически нагруженного функционального элемента, по меньшей мере, одного тормозного механизма 112, 114, 122, 124, 132, 134, 152, 154, 162, 164 транспортного средства 100, и/или для снижения износа тормозного механизма и/или приводной энергии.
Фиг.3 демонстрирует представленный в виде таблицы обзор термически обусловленных случаев отказа в соответствии с примером осуществления предложенного на рассмотрение изобретения. Каждая строка демонстрирует термически обусловленный случай отказа тормозного механизма транспортного средства. Первая строка представляет случай отказа при работе с перегревом, вторая строка представляет случай отказа при неправильной эксплуатации, к примеру, во время или после движения под уклон, третья строка представляет случай отказа при остекленении, а четвёртая строка представляет случай отказа при зажатой направляющей. Первый столбец отображает состояние давления в тормозной системе, второй столбец отображает температуру и третий столбец отображает характеристику времени.
Указывающие вправо вверх стрелки символизируют увеличение соответствующего значения зазора, а указывающие, напротив, влево вниз стрелки означают уменьшение соответствующего значения зазора.
В третьем столбце буквенное обозначение «h» представляет собой единицу времени «час», а буквенное обозначение «М» единицу времени «месяц».
Случай отказа при работе с перегревом может быть обусловлен неправильным функционированием тормозного механизма, когда, к примеру, более не может быть обеспечен достаточный воздушный зазор для свободного хода тормозного диска. Образующаяся на таком тормозном механизме тепловая энергия приводит к самоусиливающему эффекту. Случай отказа при работе с перегревом характеризуется (сильно) повышенной температурой в течение длительного времени, без инициирования запроса к тормозной системе или сигнала давления в тормозной системе. В данном случае посредством однократного увеличения запроса к тормозной системе (к примеру, давление в тормозной системе более 8 бар, по меньшей мере, более одной секунды) и/или посредством уменьшения запроса к тормозному механизму можно снова перевести тормозной механизм в работоспособное состояние или предотвратить нежелательное неправильное функционирование.
В случае отказа при неправильной эксплуатации, к примеру, вследствие продолжительного движения под уклон, может иметь место повышенная в течение длительного времени температура тормозного механизма, которая хоть и необходима, однако, отображает недопустимое рабочее состояние. В случае длительно сохраняющихся температур выше определённого порогового значения во время торможения имеется возможность распределить запрос к тормозным механизмам между колёсами / осями таким образом, чтобы нагрузка от повышенной температуры приходилась не на один тормозной механизм / одну ось, а чтобы все оси были нагружены таким образом, чтобы температура на самом горячем тормозном механизме снизилась, за счёт уменьшения запроса к этому тормозному механизму / этой оси, а запрос к другим тормозным механизмам повысился – соответственно, при одинаковом (или ускоренном) замедлении транспортного средства в целом.
Случай отказа при гололедице характеризуется повышенной температурой при низких значениях давления в тормозной системе в течение длительного времени. Вследствие слишком низкого давления прижима и слишком низкой температуры на накладках имеет место потеря коэффициента трения накладок. Это может быть решено, к примеру, за счёт преобладающего использования тормозов-замедлителей и вторичных дополнительных тормозных систем. В данном случае при торможении в тормозную систему подаётся лишь небольшое давление, и достигаются лишь небольшие значения температуры. В качестве контрмеры запрос к соответствующим тормозным системам повышается за счёт того, что другая ось в целом остаётся без торможения и, таким образом, на ось с остекленевшими накладками может быть подано большее давление, или за счёт того, что осуществляется периодическое отключение тормозов-замедлителей и вторичных дополнительных тормозных механизмов.
Случай отказа при временном механическом аварийном состоянии, к примеру, при зажатой направляющей, характеризуется повышенной температурой, без соответствующего сигнала давления в тормозной системе в течение длительного времени, к примеру, нескольких часов. Незначительное в диапазоне допусков постоянное повышение температуры на накладках при вращающемся колесе может указывать на временное аварийное состояние механического тормозного механизма, к примеру, направляющей накладок или направляющей суппорта. Когда это состояние распознаётся, то при последующем торможении на тормозной механизм/ось однократно подаётся повышенное давление, для отпуска зажатой направляющей. Если это не способствует улучшению, то запрос к тормозному механизму/оси снижается, и могут быть подключены сигнальная лампа или акустический предупредительный сигнал. В альтернативном варианте тормозной механизм при неподвижном транспортном средстве может быть, по меньшей мере, однократно или многократно запущен с давлением в системе тормозного привода вплоть до максимального. К примеру, тормозной механизм при отключённом двигателе троекратно приводится в действие с максимальным давлением в тормозной системе, соответственно, в секунду, для противодействия случаю отказа или для устранения случая отказа.
Описанные варианты осуществления выбраны лишь в качестве примеров и могут быть скомбинированы друг с другом.
1. Способ повышения эксплуатационной надёжности, по меньшей мере, одного термически нагруженного функционального элемента, по меньшей мере, одного тормозного механизма транспортного средства, в частности грузового транспортного средства и/или прицепа, и/или снижения износа тормозного механизма и/или приводной энергии, при котором выполняют следующие этапы:
- считывают температурный сигнал, по меньшей мере, одного тормозного механизма, который представляет собой, по меньшей мере, одно зарегистрированное, по меньшей мере, одним датчиком значение температуры тормозного механизма и/или функционального элемента тормозного механизма, и считывают сигнал запроса к тормозной системе и/или сигнал давления в тормозной системе для, по меньшей мере, одного тормозного механизма;
- определяют термически обусловленный случай отказа с использованием температурного сигнала и сигнала запроса к тормозной системе и/или сигнала давления в тормозной системе; и
- генерируют согласованный сигнал запроса к тормозной системе и/или согласованный сигнал давления в тормозной системе с использованием определённого термически обусловленного случая отказа для повышения эксплуатационной надёжности, по меньшей мере, одного термически нагруженного функционального элемента, по меньшей мере, одного тормозного механизма и/или для снижения износа тормозного механизма и/или приводной энергии, отличающийся тем, что измерение температуры осуществляют с использованием датчика явнополюсного ротора и/или датчика АБС, причём амплитуда сигнала датчика явнополюсного ротора передаёт информацию о температуре.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при определении незначительного, постоянного в диапазоне допусков, повышения температуры на тормозных накладках тормозного механизма, в частности, при вращающемся колесе однократно при последующем в соответствии с эксплуатационными условиями торможении оно осуществляется с более высоким давлением в тормозной системе, в частности, при неизменной тормозной мощности транспортного средства.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при распознавании постоянно повышенной температуры после торможения с более высоким давлением в тормозной системе подают акустический и/или оптический сигнал.
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что при распознавании повышенной в течение длительного времени температуры генерируют предупредительный сигнал.
5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что давление в тормозной системе в состоянии стабильного движения транспортного средства приводят в соответствие, в частности, при низком давлении в тормозной системе и/или низких значениях замедления, в частности, при давлении в тормозной системе менее 7 бар, в частности менее 5 бар, в частности менее 3 бар, в частности при значении замедления менее 3 м/с.
6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что уменьшение работы трения дискового тормозного механизма определяют на основании уменьшенной эмиссии температуры, и/или уменьшенного значения эмиссии, и/или при температуре ниже порогового значения температуры при давлении в тормозной системе ниже порогового значения давления в тормозной системе.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что при определении согласованного торможения менее 0,3 г на дисковые тормозные механизмы подают различное давление.
8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что во время торможения проверяют, в течение какого времени и/или при каком поданном давлении в тормозной системе какие температуры достигаются, для определения температурной характеристики по времени и/или по характеристике давления в тормозной системе и для определения термически обусловленного случая отказа с использованием температурной характеристики.
9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что поддерживаемые при слишком низкой температуре на дисковом тормозном механизме тормозные механизмы, такие как тормоза-замедлители или рекуперативные тормозные механизмы, отключаются.
10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что установленные значения в отношении аварийных состояний и износа через системы бортового журнала или геолокации передают в ремонтные мастерские для подготовки запасных деталей или планирования интервала для проведения сервисных работ.
11. Способ по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один температурный сигнал производится посредством измерения температуры непосредственно или опосредованно на тормозном диске дискового тормозного механизма, и/или на, по меньшей мере, одной тормозной накладке, и/или на конструктивных элементах корпуса.
12. Способ по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что в качестве датчика для измерения температуры, в частности, на тормозном диске используют пирометр излучения, предпочтительно в форме инфракрасного термометра, как то пирометра узкого диапазона с фотодиодами из германия или с фотодиодами из арсенида индия-галлия, или же пирометра излучения стандартного диапазона, или пирометра соотношения.
13. Способ по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что передачу сигнала осуществляют беспроводным способом.
14. Устройство (140, 170) управления для осуществления способа повышения эксплуатационной надёжности, по меньшей мере, одного термически нагруженного функционального элемента, по меньшей мере, одного тормозного механизма транспортного средства, в частности грузового транспортного средства и/или прицепа, по любому из пп. 1-13 и/или для снижения износа тормозного механизма и/или приводной энергии, причём устройство управления содержит следующие устройства:
- интерфейс (144) для считывания температурного сигнала, по меньшей мере, одного тормозного механизма, который представляет собой, по меньшей мере, одно зарегистрированное, по меньшей мере, одним датчиком значение температуры тормозного механизма и/или функционального элемента тормозного механизма, и считывания сигнала запроса к тормозной системе и/или сигнала давления в тормозной системе для, по меньшей мере, одного тормозного механизма;
- устройство (146) определения для определения термически обусловленного случая отказа, с использованием температурного сигнала, и сигнала запроса к тормозной системе, и/или сигнала давления в тормозной системе; и
- устройство (148) генерирования для генерирования согласованного сигнала запроса к тормозной системе и/или согласованного сигнала давления в тормозной системе, с использованием термически обусловленного случая отказа, для достижения эксплуатационной надёжности, по меньшей мере, одного термически нагруженного функционального элемента, по меньшей мере, одного тормозного механизма и/или снижения износа тормозного механизма и/или приводной энергии.
15. Тормозной механизм для транспортного средства, в частности грузового транспортного средства и/или прицепа, который предназначен для генерирования температурного сигнала и/или согласованного запроса к тормозному механизму, для повышения эксплуатационной надёжности, по меньшей мере, одного термически нагруженного функционального элемента тормозного механизма и/или для снижения износа тормозного механизма и/или приводной энергии, при этом измерение температуры осуществляется с использованием датчика явнополюсного ротора и/или датчика АБС, причём амплитуда сигнала датчика явнополюсного ротора передаёт информацию о температуре.
16. Тормозная система для транспортного средства, в частности грузового транспортного средства и/или прицепа, которая содержит:
- устройство управления по п.14,
- первый тормозной механизм по п.15, расположенный на оси; и
- второй тормозной механизм, который расположен на оси относительно продольной оси транспортного средства на противолежащей первому тормозному механизму стороне оси или на следующей оси.
17. Транспортное средство, в частности грузовое транспортное средство и/или прицеп, с тормозной системой по п.16.
