CN102422139A - 用于测试车辆的一个或多个制动元件的制动能力的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于测试车辆的一个或多个制动元件的制动能力的方法和系统，其中该车辆(10)包括：动力源(70)，该动力源(70)用于推进该车辆；和至少一个接地元件(100a、102a、104a)，该至少一个接地元件(100a、102a、104a)由所述动力源驱动；以及至少一个制动元件(118)，所述至少一个制动元件布置为通过作用在所述车辆的旋转部件上来制动该车辆。通过施加预定的制动力(F)来自动激活至少一个制动元件(118)，且通过动力源(70)向所述旋转部件施加预定的决定扭矩水平(Φd)，其中，该决定扭矩水平(Φd)指示了当施加所述预定的制动力(F)时、所述至少一个制动元件(118)的制动能力。当施加该决定扭矩水平(Φd)时，确定车辆(10)和/或所述至少一个接地元件(100a、102a、104a)是否移动，以判定所述至少一个制动元件(118)的制动能力。

Description

用于测试车辆的一个或多个制动元件的制动能力的方法和系统

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的、用于测试车辆的一个或多个制动元件的制动能力的方法。本发明也涉及根据权利要求12的前序部分所述的、用于测试车辆的一个或多个制动元件的制动能力的系统。

虽然本发明能应用于设有制动器的许多不同的车辆，但本发明尤其可用于工程机械，例如车架转向的铰接式翻斗车和轮式装载机。在下文的描述中，本发明将以车架转向的铰接式翻斗车为例进行阐述。

背景技术

术语“工程机械”包括不同类型的物料搬运车辆。这样的工程机械设有铲斗、车斗或其他类型的用于提升、载运和/或运送载荷的工具。工程机械可在无道路的区域中在大型和重的载荷下工作，例如与道路或隧道修筑、沙坑、矿山和类似的环境有关的运输。工程机械因此针对崎岖不平的越野环境而设计并在越野环境中使用。对于下坡行驶或带有满载荷的工程机械来说，尤其是在例如50km/h的高速下行驶时，需要有高效率的制动。

对于制动测试的需求越来越大。当前的制动测试规定了车辆以预定的速度在道路上行驶。刚好在车辆越过道路上的第一线时施加制动，且车辆应在越过第二线之前停止。该过程本身不精确，因为操作者在认为车辆已越过第一线时开始制动，这可能与车辆实际上越过第一线的时刻不同。

发明内容

本发明的目的是提供在本文的技术领域部分中提及的那种类型的制动测试方法，该方法相对于现有技术的制动测试方法具有提高的精度，在现有技术的制动测试方法中，通过从预定的速度时制动车辆来使该车辆停止。

通过根据权利要求1所述的方法实现了上述目的。

通过根据本发明的方法，将能够提高可靠性和安全性。该制动测试是在工程机械静止时完成的，这意味着操作者不需要在越线时施加任何制动。事实上，操作者根本不需要施加任何制动，因为通过施加预定的制动力而自动激活制动元件。这优选通过控制单元来完成。因此，能够使用很好地限定的制动力。此制动力对应于一定的制动力矩，而该制动力矩又取决于制动元件的当前状况。通过增加来自动力源的扭矩，能够检测出很好地限定的极限，在所述极限处，达到了制动元件的最大制动扭矩。

虽然本发明将通过描述布置在工程机械车轮处的制动元件作为示例来进行阐述，所述制动元件作用在车轮上或作用在与车轮一起旋转的部件比如制动盘上，但应强调的是，也可针对布置在该工程机械的传动系的其他位置处的受到制动的旋转部件来执行该测试。

可实现根据本发明的方法，以测量车辆的整个制动系统的制动性能以及作用在各个车轮上的单独的制动元件的制动性能。

特别地，单独的制动元件性能测试在当前车轮被单独驱动时是有利的，例如通过电动轮毂马达或静液装置驱动的车轮。

该制动测试也更安全，因为该测试是在工程机械静止时完成的，而且，只要工程机械开始移动，则该测试就能中断。

另外的优点是：车辆的制动系统的维修和维护变得更可预测，且可减少对意外维修的需要。本发明可实现耗时更少的制动测试。此外，例如在制动和在车间内维修车辆期间，能够收集与制动性能状态有关的数据并将该数据提供给诊断系统。

车辆的操作者能够通过操作诸如开关等的致动器来启动测试程序。也可以在车辆起动时或根据车辆的使用时间由车辆控制系统提出制动测试。如果操作者确认开始该制动测试，则可以开始该制动测试。

虽然该方法可以包括：工程机械的操作者在该测试程序期间压下加速器以增加动力源的扭矩，但根据本发明的另一实施例，该方法包括如下步骤：在施加预定的制动力之后，自动驱动该动力源以实现决定扭矩水平。这优选通过控制单元来完成。在此，该测试甚至将更独立于由操作者做出的任何动作。例如，该扭矩可随着同一速度的增加而增加，和/或根据预定的模式和/或根据不同的预定水平等而增加。当然，在此情况中，所使用的系统将优选具有任何的安全功能，从而如果该工程机械开始加速，则能够自动中止和/或由操作者中断该测试。例如，尽管来自动力源的扭矩的增加受到自动控制，但只要操作者激活了加速器，就能够完成该测试，并且/或，如果操作者激活了制动踏板，则该测试能够中断。

优选地，当未检测到移动时，将所述测试程序评定为通过，而当检测到移动时，将所述测试程序评定为失败。优选地，“检测到移动”是指：当执行该测试程序时，存在该车辆或至少一个接地元件移动的任何指示。

该测试可以从动力源处于静止、怠速运行、或在具有比测试期间施加的预定的扭矩水平低的输出扭矩的运行状态下开始。

该动力源可以是为车辆提供推进能量的任何装置，例如内燃机、电动马达等、或它们的任何组合。也可单独驱动这些接地元件。

一般地，术语“接地元件”可包括车轮、履带等。

所述决定扭矩水平可优选限定为使得该车辆满足被限定为良好的制动性能。方便地，所述决定扭矩水平能够选择成略低于该制动系统在最佳条件的测试下能够实现的最大标称性能，例如比此最大标称值低5％至40％，或优选低20％至25％。

所述至少一个制动元件能够是诸如车轮制动器等的行车制动器，或者是驻车制动器。“制动力”对应于静止部件与受到制动的旋转部件之间的接触力。所述力能够以机械方式施加或通过制动流体来施加，或根据受到测试的当前制动器的类型而以任何其他方式来施加。制动元件能够布置在工程机械的传动系的任何合适的位置，即不必靠近车轮。因此，“制动力”是指示了制动器被激活到何种程度且指示了制动器的期望的制动力矩的值。

所述至少一个制动元件例如能够是湿式制动系统或干式制动系统的一部分。在湿式制动系统中，当受到制动力时，静止盘和旋转盘通常彼此压靠以制动车轮。这样的设备布置在填充有液体比如油的封闭环境中。在干式制动系统中，作用在制动盘上的制动钳和制动垫被空气包围。

另外优选的方法步骤包括：在施加所述决定扭矩水平之前，施加比所述决定扭矩水平小的中等扭矩水平；当施加该中等扭矩水平时，确定所述车辆的和/或至少一个接地元件是否移动；当未检测到移动时，将所述测试程序评定为通过，而当检测到移动时，将所述测试程序评定为失败；仅当该测试程序被评定为通过时，才施加所述决定扭矩。

所述中等扭矩水平可限定为确保该车辆安全运行且制动性能出于满足预定要求的限定裕量内，比如满足认证要求。所述决定扭矩水平可优选限定为使得车辆该满足被限定为良好的制动性能。方便地，所述决定扭矩水平可选择为略低于该制动系统在最佳条件的测试下能够实现的最大标称性能。这种两级制动测试考虑了制动性能可能在车辆使用期间降低但仍保持在容许的范围内。

进一步有利的方法步骤包括：对于车辆的每个制动元件执行所述测试程序；基于对每个制动元件的测试程序的结果来计算总体制动性能。这在如下情况下是有利的：即，如果车辆装配有ABS系统(ABS＝防抱死制动系统)，其中每个单独的制动元件能够受到单独控制。例如可检测出特定的制动元件是否比其他制动元件受到更强的磨损，且因此将比其他制动元件具有更快降低的性能。

进一步优选的方法步骤包括：收集所述测试程序的结果以提供性能结果，用于监测所述至少一个制动元件的老化，和/或用于向维护单元提供性能结果。该制动系统的性能能够作为时间的函数而进行监测。可根据实际需要来调整和规划维修间隔。能够避免不必要的耗时的维修，且在相同情况下，能够在检测到一个或多个制动元件的性能开始劣化时进行维修。所述制动测试产生了与制动元件性能和/或制动系统性能有关的高质量数据，这些数据能够在车辆维护期间使用。

另外优选的方法步骤包括：基于对每个制动元件的测试程序的结果向操作者展示性能状态。操作者能够接收到与车辆的制动系统的状态有关的实际信息。例如，如果执行两级制动测试并且使用所述中等扭矩水平进行的测试通过但使用所述决定扭矩水平进行的测试失败，则操作者可接收到如下的视觉信息和/或听觉信息：车辆安全使用但在特定日期之前需要维修。如果使用所述中等扭矩水平和所述决定扭矩水平进行的测试都能通过，则操作者可接收到如下信息：该制动系统具有性能良好。如果执行仅使用所述决定扭矩水平进行的单级测试，那么，如果该测试失败，则操作者可接收到“制动系统需要维修”的信息，或如果该测试成功，则操作者可接收到“制动系统具有良好性能”的信息。

本发明也涉及根据权利要求12所述的系统。

在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的其他优点和有利特征。

附图说明

参考附图，下面将给出作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。

在附图中：

图1是设有根据本发明的系统的、铰接式翻斗车形式的工程机械的侧视图；

图2是根据本发明的系统的示意性图示；

图4是根据本发明的方法的步骤的流程图；

图5是图示了测试程序期间的不同扭矩水平的曲线图；并且

图6是根据本发明的方法的另一实施例的步骤的流程图。

具体实施方式

图1描绘了车架转向的铰接式翻斗车形式的车辆10的侧视图，根据本发明的方法能实施到此车辆以测试制动系统。

在附图中，相同或类似的元件由相同的附图标记指示。附图仅是示意性表示，并非旨在展示本发明的具体参数。此外，这些附图仅旨在展示本发明的典型实施例，因此不视为限制本发明的范围。

被实施为车架转向的铰接式翻斗车的车辆10包括前车辆部分12，该前车辆部分12包括前车架14、前车桥16、和用于驾驶员的驾驶室18。车辆10也包括后车辆部分20，该后车辆部分20包括后车架22、前车桥24、后车桥26、以及可倾斜车斗28。

后车辆部分20的前车桥24和后车桥26经由转向架设备(未示出)连接到后车架22，在下文中，将把前车桥24和后车桥26称为前转向架车桥24和后转向架车桥26。

前车桥16、前转向架车桥24和后转向架车桥26中的每一个均可包括成对的左右接地元件，例如车轮形式的接地元件。图中仅描绘了左接地元件100a、102a、104a。一般地，术语“接地元件”包括车轮、履带等。作为示例，这些接地元件被称为车轮，且在实施例中由相同的附图标记指示。

前车架14经由第一旋转接头46连接到后车架22，该第一旋转接头46允许前车架14和后车架22围绕竖直轴线60相对于彼此转动，以使车辆10转向(转动)。在旋转接头46的两侧布置有一对液压缸52，以使车辆10转向。这些液压缸由车辆驾驶员通过方向盘和/或操纵杆(未示出)来控制。

还采用了第二旋转接头54，以允许前车架14和后车架22绕纵向轴线相对于彼此旋转，也就是说，围绕在车辆10的纵向方向上延伸的轴线旋转。

车斗28经由后车架22的后部上的铰接件(未示出)连接到后车架22。一对倾斜缸56的第一端连接到后车架22，而第二端连接到车斗28。被实施为车架转向的铰接式翻斗车的车辆10在其纵向方向上的中心轴线的每一侧各设有一个倾斜缸56。因此，当倾斜缸56被致动时，车斗28相对于后车架22倾斜。

图2是用于测试根据本发明的车辆的一个或多个制动元件的制动能力的系统150的示意性图示。此系统能够布置在图1中描绘的车辆10内。系统150能够用于完成根据本发明的用于测试一个或多个制动元件118的制动能力的方法。作为示例，示意性地图示了布置成用于对车轮100a形式的旋转部件进行制动的制动元件118。

系统150包括控制单元130，以通过施加预定的制动力F来激活所述至少一个制动元件118。在该系统被激活之后，自动施加该预定的制动力F，即，此工程机械的操作者不需要压下制动踏板来施加所要求的制动力。系统150优选包括致动器138，用于激活系统150。该系统还包括检测装置34，以在动力源70提供了决定扭矩水平(Φd)、即该决定扭矩水平(Φd)被施加到旋转部件时，确定该车辆10和/或所述至少一个接地元件100a是否移动。该决定扭矩水平(Φd)应指示出当施加所述预定的制动力F时、所述至少一个制动元件118的制动能力。

除了控制该制动力之外，控制单元130优选布置为控制所述动力源70，以实现所要求的扭矩。车辆10的移动由箭头122表示。该系统还能够包括显示单元136，以基于被测试的制动元件118的测试程序的结果来向操作者显示其性能状态。该显示单元能够是显示屏和/或扬声器系统等。而且，还能够布置有监测单元32，用于存储该制动测试的性能数据，以使这些数据可用于维护和维修。

在启动该测试之前，动力源70优选处于怠速或停止状态，且车辆10静止。当操作者通过操作所述致动器138而激活系统150时，该制动测试开始，所述致动器138例如为按钮、杆、开关等。另外，动力源70的主变速器30的传动装置必须处于已接合的运行状态，以将扭矩提供给车轮100a。

系统150能够激活一个或多个制动元件118以制动所述车辆，从而防止该车辆移动。然后，动力源70被驱动以提供所要求的输出扭矩，且动力源70例如通过由操作者操作的加速器142而受到控制。在另一个实施例中，动力源70由控制单元130自动控制到所要求的扭矩，而不需要来自操作者的任何动作例如压下加速器142。

在第一替代方案中，动力源70被驱动以实现决定扭矩水平Φd。该扭矩水平被选择为指示在施加当前的制动力F时的制动性能。替代地，系统150能够在第一步骤中驱动该动力源70，以实现比决定扭矩水平Φd低的中等扭矩水平Φi，并在随后的步骤中实现更高的决定扭矩水平Φd。

只要车辆10表现出任何移动的迹象，该测试程序就中止。此系统还能够设计为：如果操作者释放对加速器142的压力和/或操作所述制动踏板144和/或关闭系统150，则允许该测试程序中止。

图4中的流程图200描绘了用于例如在图1和图2中描绘的车辆10的、根据本发明的制动测试方法的第一替代方案。当操作者通过操作所述致动器138而激活系统150时，系统150在步骤202中通过施加预定的制动力来激活受到测试的制动元件118。动力源70优选怠速运行或停止，且车辆10和接地元件100a、102a、104a处于静止状态。

然后在步骤204中，动力源70被驱动以实现与施加到车轮上的决定扭矩水平Φd相对应的、预定的扭矩水平。该决定扭矩水平Φd优选略低于制动元件118在最佳条件下预计能够提供的制动力矩。

在步骤206中，当该决定扭矩水平Φd施加到接地元件100a时，确定车辆10和/或带有受到测试的制动元件118的接地元件100a是否发生移动。如果未检测到车辆10和/或接地元件100a的移动(在该流程图中为“否”)，则根据步骤210确定该受到测试的制动元件118的性能良好且在所期望的极限内。如果检测到车辆10和/或接地元件100a发生移动(在该流程图中为”是”)，则制动元件118在步骤208中未通过测试且该测试程序中止。

在图5和图6中描绘了根据本发明的方法的替代方案。如图5可见，扭矩Φ被图示为时间t的函数。在较高的决定扭矩水平(决定扭矩Φd)施加到车轮之前，可由动力源70提供较低的中等扭矩水平(中等扭矩Φi)。动力源70优选由系统150控制。该中等扭矩Φi可接近于所述决定扭矩Φd，例如大于Φd的50％或者大于Φd的另外的适当百分比，这取决于特定的车辆应用要求。

如图6的流程图300中描述的，当操作者通过操作所述致动器138而激活系统150时，系统150在步骤302中利用制动力F来激活制动元件118。同样见图2。最初，动力源70的输出扭矩对应于施加到车轮100a的、低于预定的扭矩水平Φi的扭矩，且车辆10和接地元件100a处于静止状态。然后，来自该动力源的扭矩增加了。

在步骤304中，动力源70被驱动以实现施加在车轮100a上的预定的扭矩水平，这表示为中等扭矩水平Φi，该扭矩水平指示了受到测试的制动元件118的制动性能。中等扭矩水平Φi低于制动元件118在最佳条件下能够提供的标称扭矩水平Φd。如果该制动元件可提供中等扭矩水平Φi，则该中等扭矩水平Φi优选受到限定以确保车辆10安全运行且制动性能在满足要求的预定裕量内。

在步骤306中，当把该中等扭矩水平Φi施加于受到测试的接地元件100a时，确定所述车辆10和/或接地元件100a是否发生移动。如果检测到车辆10和/或接地元件100a已经移动(在该流程图中为”是”)，则制动元件118测试失败(步骤308)且该测试中止。如果车辆10和/或接地元件100a没有移动(在该流程图中为”否”)，则确定受到测试的制动元件118的性能良好且在中等扭矩水平Φi的期望极限内，且该测试程序继续进行到步骤310。

在步骤310中，动力源70由系统150驱动以实现施加在车轮100a上的更高的、预定的决定扭矩水平Φd。此扭矩水平指示了制动元件118在最佳条件下的性能。

在步骤312中，当该决定扭矩水平Φd施加到带有受到测试的制动元件118的接地元件100a时，确定车辆10和/或接地元件100a是否发生移动。如果车辆10和/或接地元件100a已经移动(在该流程图中为”是”)，则根据步骤314，该制动元件118测试失败并且该测试中止。如果车辆10和/或接地元件100a没有移动(在该流程图中为”否”)，则确定受到测试的制动元件118的性能足够良好且在所述决定扭矩水平Φd的期望极限内。

如果该制动测试成功且制动元件118已通过测试，则图2中图示的系统150的显示单元136向操作者指示该结果。如果使用所述中等扭矩水平Φi进行的测试阶段通过但使用所述决定扭矩水平Φd进行的测试阶段失败，则系统150指明该车辆10是安全的，但需要在一定时间之后进行制动器维护，这可根据例如车辆10的历史来更详细地给出。

如果使用所述中等扭矩水平Φi和所述决定扭矩水平Φd进行的两个测试阶段都已通过，则系统150能够指明该制动系统具有良好的性能。

如果该测试仅包括使用所述决定扭矩水平Φd进行的一个测试阶段，则系统150可根据测试结果来指明该制动系统正常或不正常。

上述制动测试方法和系统150能够用于测试车辆10的整个制动系统或测试接地元件的单独的制动元件118，例如单独的车轮制动器。系统150然后能够计算该制动系统的总体性能和/或替代地指明最终的劣化或制动系统失效。

应当理解，本发明不限于上文描述和在附图中示出的实施例；而是，本领域的技术人员将会认识到，可在所附权利要求的范围内进行许多改变和修改。

Claims (15)

1.一种用于测试车辆的一个或多个制动元件的制动能力的方法，所述车辆(10)包括：动力源(70)，所述动力源(70)用于推进所述车辆；和至少一个接地元件(100a、102a、104a)，所述至少一个接地元件(100a、102a、104a)由所述动力源驱动；以及至少一个制动元件(118)，所述至少一个制动元件(118)布置为通过作用在所述车辆的旋转部件上来制动所述车辆，其特征在于，

-通过自动施加预定的制动力(F)来激活所述至少一个制动元件(118)；

-通过所述动力源(70)向所述旋转部件施加预定的决定扭矩水平(Φd)，其中，所述决定扭矩水平(Φd)指示了当施加所述预定的制动力(F)时、所述至少一个制动元件(118)的制动能力；

-当施加所述决定扭矩水平(Φd)时，确定所述车辆(10)和/或所述至少一个接地元件(100a、102a、104a)是否移动；

-判定所述至少一个制动元件(118)的制动能力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当未检测到移动时，将上述测试程序评定为通过，而当检测到移动时，将所述测试程序评定为失败。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在施加所述预定的制动力(F)之后，自动驱动所述动力源(70)以实现所述决定扭矩水平(Φd)。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在施加所述决定扭矩水平(Φd)之前，先施加中等扭矩水平(Φi)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当施加所述中等扭矩水平(Φi)时，确定所述车辆(10)和/或所述至少一个接地元件(100a、102a、104a)是否移动。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当未检测到移动时，将所述测试程序评定为通过，而当检测到移动时，将所述测试程序评定为失败。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，仅当所述测试程序在所述中等扭矩水平(Φi)的情况下被评定为通过时，才施加所述决定扭矩水平(Φd)。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，对布置成用于对所述车辆(10)的驱动接地元件(100a、102a、104a)进行制动的每个制动元件(118)执行所述测试程序。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，基于对每个制动元件(118)进行的所述测试程序的结果来计算所述车辆(10)的总体制动性能。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，收集所述测试程序的结果，以提供用于监测所述至少一个制动元件(118)的老化的性能结果，和/或向维护单元提供性能结果。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，基于对每个制动元件(118)进行的所述测试程序的结果，向操作者展示性能状态。

12.一种用于测试车辆的一个或多个制动元件的制动能力的系统，所述车辆(10)包括：动力源(70)，所述动力源(70)用于推进所述车辆；和至少一个接地元件(100a、102a、104a)，所述至少一个接地元件(100a、102a、104a)由所述动力源驱动；以及至少一个制动元件(118)，所述至少一个制动元件(118)布置为通过作用在所述车辆的旋转部件上来制动所述车辆，其特征在于，所述系统包括：控制单元，所述控制单元通过施加预定的制动力(F)来激活所述至少一个制动元件(118)；和检测装置，所述检测装置用于在通过所述动力源向所述旋转部件施加预定的决定扭矩水平(Φd)时确定所述车辆(10)和/或所述至少一个接地元件(100a、102a、104a)是否移动，所述决定扭矩水平(Φd)指示了当施加所述预定的制动力(F)时、所述至少一个制动元件(118)的制动能力。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述控制单元布置为自动控制所述动力源(70)，以施加所述决定扭矩水平(Φd)。

14.一种包括程序代码的计算机程序，当所述程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行权利要求1至11的任一项中的所有步骤。

15.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质包括根据权利要求14所述的计算机程序。

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