Противоблокировочное устройство для тормозной системы транспортного средства

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

<л786870 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 2406.75 (21) 2148453/27-11 (23) Приоритет — (32) 24. 06. 74 (31) 482449 (33) США

Опубликовано 0712,80.Бюллетень М 45

Дата опубликования описания 071280

Р1)М. К,.з

В 60 Т 8/08

Государственный комитет.

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 629. 113-598. 4 (088. 8) (72) Автор изобретения

Иностранец

Роджер Ли Миллер (США) Иностранная фирма

"Келси-Хайес Компани" (США) (71) Заявитель (54), ПРОТИВОБЛОКИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к области транспортной техники, в частности к противоблокировочным устройствам для тормозной системы транспортного сред5 ства.

Известно противоблокировочное устройство для тормозной системы транспортного средства, содержащее датчик сигнала угловой скорости коле- 1О са и частотно-амплитудный преобразователь, соединенные последовательно, компаратор, выполненный на транзисторе, эмиттер которого заземлен, коллектор соединен с выходом компа- 15 ,зат -,ра непосредственно и через резистор — с источником питания, а база — через резистор соединена с пер- вым входом компаратора, который через конденсатор соединен со вторым 2О входом компаратора, соединенным с выходом частотно-амплитудного преобразователя, соленоидный возбудитель, вход которого соединен с выходом компаратора, а выход — с модуля- 25 тором тормозного давления, реле времени возврата, вход которого соединен с выходом,соленоидного возбудителя, и блок эталонного сигнала ускорения, имеющий генератор тока, выход 3р которого соединен с первым входом компаратора f1) .

Известное устройство мало эффективно при торможении. .Цель изобретения — повышение эффективности торможения.

Эта цель достигается тем, что блок эталонного сигнала ускорения содержит дополнительно генераторы тока, одновибратор, инвертор и элемент

ИЛИ, причем вход одного иэ дополнительных генераторов тока через инвер тор соединен с выходом компаратора, а выход с первым входом компаратора, соединенным с выходом другого дополнительного генератора тока, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, один из входов. которого. подключен к выходу реле времени возврар а, а второй — к выходу одновибратора, соединенного входом с выходом компаратора.

На фиг. 1 изображена функциональная схема противоблокировочного устройства; на фиг. 2 — принципиальная схема компаратора, на фиг. 3 — 6кривые скорости колеса, эталонного сигнала и выходного сигнала при различных условиях движения °

786870

На противоблокировочное устройство поступает по проводу 1 сигнал от датчика угловой скорости, имеющий частоту, пропорциональную числу оборотов левого колеса (переднего или заднего) транспортного средства, по проводу 2 — сигнал, имеющий частоту, пропорциональную числу оборотов правого колеса (переднего или заднего) транспортного средства. Сигналы, поступающие по проводам 1 и 2, с помощью частотно-амплитудных преобра- 1О зователей 3 и 4 преобразуются в сигналы постоянного тока, имеющие величины, представляющие числа оборотов соответствующих колес. С частотно-амплитудных преобразователей сиг- 15 налы подаются на блок 5 выбора колеса, имеющего низкое число оборотов, и колеса, имеющего высокое число оборотов, чтобы подать сигнал, представляющий скорость колеса, имеющего низ- 20 кое число оборотов, в провод 6, а скорость колеса, имеющего высокое число оборотов, в провод 7 ° Сигнал, представляющий скорость колеса., имеющего низкую скорость, по проводу 6 подается на компаратор 8 скорости колеса. От блока 9 эталонного сигнала на компаратор 8 скорости колеса по проводу 10 поступает опорный ток.

Блок 9 имеет первый генератор 11, ЗО который генерирует ток, представляющий очень малое снижение скорости колеса, например 0,3 — 1,8 м/с, с предпочтительным снижением, равным

1,5 м/с . Блок 9 включает в себя так- З5 же второй генератор 12, обеспечивающий совместно с первым ток, представляющий снижение скорости колеса, которое может получиться во время или непосредственно перед начинающимся состоянием, скольжения, например 4О

5,1 — 6,7,м/с, с предпочтительным снижением, равным 5,1 м/с, обеспечивающим совместно с первым генератором ток, представляющий снижение скорости, равное 6,7 м/c . Блок 9 4$ дополнительно включает в себя третий генератор 13, который обеспечивает ток, представляющий очень высокое снижение скорости колеса, намного больше, чем максимальное снижение $0 скорости нескользящего колеса, например 33,4 - 41 м/с>, с предпочтительным снижением, равным 36 и/с

Вт9рой генератор 12 управляется сигналогя с инвертора 14, который подсоединяется так, что на него по проводу 15 поступает выходной сигнал компаратора 8. Третий генератор 13 управляется сигналом одновибратора 16, который танже подсоединявтся таким образом, что на него по про- dO воду. 15 поступает выходной сигнал компаратора 8. Выходной импульс одновибратора 16 имеет период 6g — 90 мс с предпочтительным периодом, равным

60 мс. Между одновибратором 16 и 65 третьим генератором 13 включается логический элемент ИЛИ 17.

Через элемент ИЛИ 18 по проводу

15 выходной сигнал с компаратора

8 поступает на соленоидный возбудитель 19. Соленоидный возбудитель 19 подсоединяется к модулирующему клапану, предназначенному для управления давлением на тормоза транспортного средства. Предпочтительный модулирующий клапан имеет "колено" в кривой увеличения тормозного давления. Вместо применения модулирующего клапана, имеющего "колено" в кривой увеличения тормозного давления, можно использовать детектор ускорения колеса в сочетании с импульсным модулятором, управляемым ускорением, предназначенные для детектирования темпа увеличения скорости вращения колеса и для импульсной модуляции .модулирующего клапана во время увеличения скорости вращения колеса, чтобы при более высоких темпах увеличения скорости вращения колеса быстрее применялись тормоза.

Противоблокировочное устройство содержит блок 20 оценки превышения дифференциальной скорости колеса,. который работает совместно с выходным элементом ИЛИ 18 с целью отпускания " тормозов, когда дифференциальная скорость между самым быстро вращающимся колесом и самым медленно вращающимся колесом превышает 4,6 м/с.

Блок 20 содержит источник тока 21, выдающий опорный сигнал скорости колеса, равный 4,6 м/с, и дифференциальный операционный усилитель 22, на который поступает опорный сигнал скорости колеса и сигнал скорости колеса, имеющего высокую скорость, чтобы обеспечить выходной сигнал, представляющий скорость на 4,6 м/с

Меньше, чем скорость колеса, имеющего высокую скорость °

На компаратор 23 подается выходной сигнал дифференциального операционного усилителя 22 и сигнал скорости колеса, имеющего низкую скорость, с провода 6. Компаратор 23 обеспечивает выходной сигнал на выходной элемент ИЛИ 18 всякий раз, когда скорость колеса, имеющего низкую скорость, больше чем на 4,6 м/с меньше скорости колеса, имеющего высокую скорость, чтобы выходной элемент ИЛИ 18, в свою очередь, обеспечил сигнал на соленоидный возбудитель 19 для,обеспечения опускания тормозов.

Выходной сигнал с соленоидного возбудителя 19 подается на реле 24 времени возврата в исходное положение, которое обеспечивает сигнал на элемент ИЛИ,17 всякий раз, когда длительность выходного сигнала соленоидного возбудителя превышает 1,5

В результате этого третий генера786870

Падение напряжения на резисторе

27 требует, чтобы чигнал скорости колеса уменьшился на заданную величину после того, как снижение скорости колеса достигнет уровня, который сравняется со снижением скорости колеса, представленным опорным током., Поскольку это требование удовлетворяется уменьшением скорости колеса заданной величины, в противоположность увеличению снижения скорости, требование может удовлетвориться избытком снижения скорости колеса большой величины в течение короткоге-гор 13 выоабатывает ток, представляющий сни>кение скорости колеса, имеющего высокую скорость, всякий раз, когда выходной сигнал, подаваемый на модулирующий клапан, превышает 1 5 с.

Компарагор 8 скорости колеса включает в себя дифференцирующий конденсатор 25, к которому подводится представляющий скорость колеса ток, идущий по проводу 6, и который в точке соединения 26 обеспечи вает ток, представляющий снижение скорости колеса. К точке соединения

26 по проводу 10 подводится также опорный ток, чтобы точка соединения действовала как узел, суммирующий ток. Суммарный ток точки 26 через резистор 27 подводится к базе транзистора 28. Коллектор транзистора

28 подсоединяется к выходному проводу 15 и через резистор 29 — к полох<ительному полюсу источника питания, тогда как эмиттер транзистора 28 заземлен. Следовательно, транзистор

28 с помощью опорного тока, идущего по проводу 10.нормально смещается в проводящее состояние, так что его выходной сигнал в проводе 15 обычно низкий.

Поскольку опорным током, поступающим на базу транзистора 28 через резистор, 27, транзистор 28 нормально.смещается в проводящее состояние, на резисторе. 27 существует падение напряжения, которое поддерживает потенциал точки соединения 26 выше потенциала заземления. Прежде чем транзистор 28 запрется для того, чтобы обеспечить выходной сигнал на выходном проводе 15, потенциал точки соединения 26 долх<ен понизиться по существу до потенциала заземления.

Следовательно, до того, как транзистор 28 запирается с целью обеспечения выходного сигнала на проводе 15, сигнал скорости колеса дол>хен с достаточным темпом, следовательно, в достаточной степени йонизиться, чтобы ток, представляющий сни>хение скорости колеса, подводимый к точке соединения 26, не только сравнялся с опорным током в проводе 10, но и преодолел падение напряжения на резисторе 27.

d0

65,отрезка времени или избытком снижения скорости колеса малой величины в течение более длительного периода времени. Таким образом, чтобы преодолеть Падение напряжения на реэисторе 27, интеграл снижения скорости по времени должен достигнуть значения, которое представляет заданное уменьшение скорости колеса, поэтому компаратор 8 представляется здесь как интегрирующий.

На фиг. 3 посредством кривой 30 скорости колеса иллюстрируется возмо>хное состояние поведения скорости колеса. На этой же фигуре показана также кривая 31 интеграла опорного тока (эталонного сигнала) и кривая 32 выходного сигнала компаратора 8, идущего по проводу 15. Однако на самом деле в схеме нет интеграла опорного тока, а на фиг. 3 он изображается в качестве иллюстрации принципов. В этом отношении следует признать, что интеграл опорного тока представляет собой гипотетический профиль скорости, который соответствует величине опорного тока и последовательности, с которой он изменяется. Этот гипотетический профиль скорости сравнивается непосредственно со скоростью колеса при помощи средства сравнения тока, представляющего снижение скорости колеса и опорного тока.

На фиг. 3 видно начало уменьшения скорости, так что в момент времени колесо. не только не превышает исходный ток, соответствующий 6,7м/с (сумма токов генераторов 11 и 12), но также понижает скорость на требуемую величину, установленную падением напряжения на резисторе 27, чтобы дать на проводе 15 выходной сигнал с компаратора 8. Сигнал по проводу 15 подается на одновибратор

16 и инвертор 14 с целью запирания второго генератора 12 и отпирания третьегО генератора 13 для того, чтобы дать новый опорный ток, представляющий снижение скорости колеса, равное 31,9 м/с (cy a токов от первого генератора 11 и от третьего генератора 13). В примере, показанном на фиг. 3, колесо не снижает скорость с темпом, большим 31,9 м/с, установленным опорным током, так что выходной сигнал в проводе 15 от компаратора 8 скорости колеса в момент .времени >1 прерывается. Эа очень короткий период времени, в течение . которого в проводе 15 обеспечивается выходной сигнал, модулирующий клапан благодаря своей собственной инерции не смог обеспечить отпускание тормозов. То, что,снижение скорости колеса может осуществляться с темпом, большим исходного, равного

7,6 м/с1, в течение периода работы одновибратора 16, т. е. между мо786870 ментами времени 1„ и С, нового включения компаратора 8 не происходит, поскольку третий генератор 13 продолжает обеспечивать свой высокий уровень тока. Однако условия, наличие которых отмечает приближение возможности состояния скольжения, на самом деле состоянием скольжения не проявляются. Тем не менее, противоблокировочное устройство 1 реагирует на приближение воэможности состояния скольжения, чтобы снизилось вре- О мя ее реакции в случае появления действительного состояния скольжения.

На фиг. 4 изобра>кается кривая поведения колеса для поверхности с низким коэффициентом сцепления. В 15 момент времени t колесо сних<ает скорость с темпом, превышающим 6,7 м/с, 2 соответствующим опорному току, и снижает, соответственно, скорость до необходимой ступени, чтобы привести к обеспечению выходного сигнала в проводе 15. Поскольку колесо находится на поверхности с низким коэффициентом сцепления, скорость колеса продолжает сних<аться с высоким темпом, давая при этом большое отклонение скорости колеса, как это показано на фиг. 4. Третий генератор 13 возбух<дается на период действия одновибратора 16, например на 60 мс, в то время как второй генератор 12 30 запирается, как объяснялось выше. Ilocле прохождения периода действия одновибратора 16, в момент времени б, третий генератор 13 выключается, что дает в момент времени t низкий уро- 35 вень опорного тока, который обеспечивается только первым генератором

11. Из-за сильного отклонения скорости колеса потенциал точки соединения 26 падает намного ниже потен- gg циала заземления. В результате этот транзистор 28 не отпирается до тех пор, пока колесо в течение значительного периода времени не разовьет скорость, чтобы поднять потенциал точки соединения 26 значительно выше потенциала заземления с целью отпирания транзистора 28 в момент времени . Ь6 . В соответствии с этим состояние, показанное на фиг. 4, при котором скорость колеса вынуждается возвратиться к гипотическому наклону игривой, представленному генератором, приближается. Следовательно, колесу дается воэможность возвратитьсяФиз состояния скольжения до того; 55 как понизится выходной сигнал в проводе 15 и вновь применятся тормоза.

На фиг. 5 изобра><ается кривая возможного поведения скорости колеса 40 для поверхности с высоким коэффициЕнтом сцепления. В момент времени колесо снижает скорость с темпом,. превышающим 6,7 м/с, установленным первым и вторым генераторами 65

11 и 12, и уменьшает скорость на необходимую величину, чтобы в момент времени > обеспечить выходной сигнал в проводе 15. Следовательно, в момент времени ь> одновибратор 16 возбуждает третий генератор 13, а выходной сигнал в проводе 15 запирает второй генератОб 12, чтобы обеспечить опорный ток, представляющий гипотетический наклон кривой скорости, как показано на фиг. 5.

Поскольку колесо находится на поверхности с высоким коэффициентом сцепления, его скорость быстро восстановится, так что в момент времени она достигнет гипотетического наклона, вызывая прерывания выходного сигнала с компаратора 8 скорости колеса в проводе 15. Фактически сних<ение скорости колеса понизило потенциал точки соединения 26 ниже потенциала заземления. После начала увеличения скорости колеса потенциал точки 26 благодаря увеличению скорости колеса в достаточной степени увеличится, чтобы снова повысить потенциал точки соединения 26 достаточно выше потенциала заземления с целью отпирания транзистора 28 в момент времени tg . По кривой скорости колеса на фиг. 5 можно видеть, что этот цикл повторяется между моментами времени Ь<> и Ъ<о и между моментами времени .<< и Ь .

На фиг. 6 приводится кривая возможного поведения скорости колеса для поверхности с высоким коэффицйентом сцепления у транспортного средства, имеющего очень низкое нормальное усилие на колесо во время состояния скольжения. В этом отношении при определенных состояниях скольжения на поверхностях с высоким коэффициентом сцепления задние колеса грузового автомобиля с малым расстоянием между осями при разгруженности грузового отделения будут иметь очень маленькую или нормальную нагрузку, так что задние колеса будут снижать скорость, начиная с момента времени до быстрого состояния остановки в момент времени.t 4 как показано на фиг. 6. Видно, что скорость колеса восстанавливается до скорости транспортного средства очень медленно, начиная с момента времени t<5 . Поскольку транспортное средство находится на поверхности с высоким коэффициентом сцепления, снижение его скорости будет происходить с таким темпом, что она действительно упадет ниже гипотетического наклона, так что медленно увеличивающееся чис><о оборотов колеса никогда не достигнет гипотетического наклона. Следовательно, тормоза останутся отпущенными. Чтобы избежать этого возможного состояния непрерывного отпускания тормозов да786870

>ке после того, как колесо достигнет скорости, синхронной со скоростью транспортного средства, использует,ся рел 24 времени возврата в исходное состояние. Это реле предназначено для измерения длительности выходного сигнала с соленоидного возбудителя 19. Когда длительность выходного сигнала с соленоидного возбудителя 19 достигнет 1,5 с в момент времени <ь, реле 24 времени возврата в исходное состояние выработает импульс для подачи на элемент ИЛИ 17, который, в свою очередь, обеспечит выходной сигнал, чтобы возбудить третий генератор 13. Последний выдает сравнительно высокий уровень тока для подачи на компаратор 8, способный поднять потенциал в точке соединения 26 до уровня, необходимого для отпирания транзистора 28 в момент времени +,„, прерывая тем самым выходной сигнал на модулирующий кла.пан и вызывая новое использование тормозов ° Фактически это возбуждение генератора 13 вызывает резкое опускание гипотетического. наклона кривой вниз, пока он не достигнет скорости транспортного средства в момент времени tow, чтобы вновь вызвать применение тормозов. После того, как тормоза снова. начнут действовать, торможения могут циклически повторять ся в соответствии с поведением скорости колеса на поверхности с высоким коэффициентом сцепления, как описывалось в отношении фиг. 5 и как показано также в правой части кривой скорости колеса на фиг. б.

В описанном предпочтительном примере изобретения на компаратор 8 скорости колеса подается самая низкая скорость пары колес, но система может также применяться, используя среднюю или самую высокую скорость пары колес. Если используется средняя скорость колеса, тормоза будут отпускаться тогда, когда скользит колесо, имеющее "среднюю" скорость скольжения или одно из колес вступило в тяжелое состояние скольжения, в то время, как второе колесо не начало скользить. Если используется скорость колеса, имеющего высокую скорость, тормоза не будут отпускаться до тех пор, пока последнее из двух колес не вступит в состояние скрльжения.

Важной особенностью противоблокировочного устройства является его способность "предчувствовать" состояние скольжения благодаря обнаружению состояния, которое представляет приближающееся скольжение или приближающуюся возмо>кность состояния скольжения. Это выполняется посредством обеспечения сигнала на модулирующий клапан торможения под влиянием снижения скорости колеса сравнительно низкой величины, кото,, рый сам не показывает, что колесо скользит, а только показывает, что колесо очень близко к состоянию скольжения, вызывая при этом условия для отпускания тормозов.

Устройство имеет замедлитель, который предотвращает фактическое действие сигнала, подаваемого на тормозной модулирующий клапан с целью отпускания тормозов, поскольку замедлитель работает так, чтобы снять сигнал до того, как тормозной модулирующий клапан получит благоприятную возможность действительно выполнить команду отпускания тормозов ° Таким образом, время срабатывания устройства на действительное состояние скольжения снижается.

Заслу>кивающей внимания особенностью устройства является то,что его можно конструиоовать,применяя обычные операционные усилители, которые имеют массовое производство в больших количествах для различных целей, недорого стоят. Следовательно, значительно снижается стоимость изготовления противоблокировочного устройства.

5

Формула изобретения

Противоблокировочное устройство для тормозной системы транспортного средства, содержащее датчик сигнала угловой скорости колеса и частотноамплитудный преобразователь, соединенные последовательно, компаратор, выполненный на транзисторе, эмиттер которого заземлен, коллектор соединен с выходом компаратора непосредственно и через резистор — с источником питания, а база через резистор соединена с первым входом компаратора, который через конденсатор соединен со вторым входом компаратора, соединенным с выходом частотно-амплитудного преобразователя, соленоидный возбудитель, вход которого соединен с выходом компаратора, а выход — с модулятором тормозного давления, реле времени возврата, вход которого соединен с выходом соленоидного возбудителя, и блок эталонного сигнала ускорения, имеющий генератор тока, выход которого соединен с первым входом компаратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности торможения, блок эталонного сигнала ускорения содержит дополнительно генераторы тока, одновибратор, инвертор и элемент ИЛИ, причем вход одного из дополнительных генераторов тока через инвертор соединен с выходом компаратора, а выход - с первым входом компаратора, соединенным с выходом другого дополнительного генератора тока, вход которого соединен р выходом элемента ИЛИ, один из вхо786870

Ьг. /

J0 4

Фиг.8

Фуа 2

Л} Ц gЛ М

Фиг.5

Составитель Л. Цобан

Техред М;Кузьма

Корректор И. Муска

Редактор Е. Корина ч»

Заказ 8878/64 Тираж 763

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений .и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., )1. 4/5

Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дов которого подключен к выходу реле времени возврата, а второй — к выходу одновибратора, соединенного входом с выходом компаратора.

Фи.4 ю 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 3604762, кл. 303-21 BE, 14.09 ° 71 (прототип).