CN105473394B - 用于重型车辆的驾驶员制动需求指标设备 - Google Patents

Abstract

一种驾驶员制动需求指标设备包括制动阀，所述制动阀包括（ⅰ）响应于驾驶员移动制动施加器构件而可移动的制动阀构件，以及（ⅱ）操作车辆行车制动器电路的输送压力线。设备还包括行进传感器，所述行进传感器被布置成（ⅰ）感测制动阀构件的运动，以及（ⅱ）在制动阀构件的运动被感测到时提供指示制动阀构件的行进的程度的第一信号。设备进一步包括输送压力线传感器，所述输送压力线传感器被布置成（ⅰ）感测制动阀的输送压力线中的压力，以及（ⅱ）提供指示输送压力线中的压力的第二信号。设备还包括控制器，所述控制器被布置成处理第一和第二信号以提供用于至少一个外部设备的驾驶员制动需求信号。

Description

用于重型车辆的驾驶员制动需求指标设备

背景技术

本申请涉及重型车辆制动，并特别地涉及用于诸如卡车的重型车辆的驾驶员制动需求指标（indicator）设备。

指示驾驶员制动需求的已知方法是确定卡车的脚制动阀的活塞的行进的程度。当驾驶员期望操作车辆行车制动器（service brake）时，驾驶员将脚施加到制动踏板，所述制动踏板继而引起活塞的行进运动。使用活塞行进方法中的缺点在于脚制动阀的灵敏度（即，输送压力/行进距离）在较高水平的驾驶员制动需求时显著地增加。该高灵敏度使得难以仅使用活塞的行进运动来确定驾驶员的预期的制动需求。使用活塞行进方法中的另一缺点在于需要附加的机械部件。在典型的脚制动阀中将不另外需要这些机械部件。

指示驾驶员制动需求的另一已知方法是确定在卡车的脚制动阀的制动电路中的阀输送压力。使用阀输送压力方法中的缺点是关于在踏板运动的初始阶段期间驾驶员意图使卡车减速的信息的缺乏或缺少。这因为在阀压力被实际输送之前存在制动踏板的至少某些运动和活塞的至少某些行进运动的需要而发生。提供克服指示驾驶员制动需求的已知方法的缺点的、指示驾驶员制动需求的设备和方法将是期望的。

发明内容

根据一个实施例，提供一种驾驶员制动需求指标设备用于重型车辆，所述重型车辆具有可移动的制动施加器（applicator）构件和可以处理驾驶员制动需求信号的至少一个外部设备。驾驶员制动需求指标设备包括制动阀，所述制动阀包括（ⅰ）响应于车辆驾驶员移动制动施加器构件而可移动的制动阀构件，以及（ⅱ）操作车辆行车制动器电路的输送压力线。设备还包括行进传感器，所述行进传感器被布置成（ⅰ）感测制动阀的制动阀构件的运动，以及（ⅱ）在制动阀构件的运动被感测到时提供指示制动阀构件的行进的程度的第一信号。设备进一步包括输送压力线传感器，其被布置成（ⅰ）感测制动阀的输送压力线中的压力，以及（ⅱ）提供指示输送压力线中的压力的第二信号。设备还包括控制器，所述控制器被布置成处理第一和第二信号以提供用于至少一个外部设备的驾驶员制动需求信号。

根据另一实施例，提供一种驾驶员制动需求指标设备用于重型车辆。驾驶员制动需求指标设备包括用于提供（ⅰ）指示制动阀的制动阀构件的行进的程度的第一信号以及（ⅱ）指示与制动阀相关联的输送压力线中的压力的第二信号的装置。设备进一步包括用于响应于第一和第二信号提供驾驶员制动需求信号的装置。

根据又一实施例，一种由计算机可读的程序存储介质具有存储器。所述介质有形地体现由计算机可执行的指令的一个或多个程序以执行用于处理重型车辆的制动阀设备的信号的方法步骤。方法包括以下步骤：接收指示制动阀的制动阀构件的行进的程度的第一信号、接收指示与制动阀相关联的输送压力线中的压力的第二信号、在第一信号处于或低于第一预定阈值时产生根据仅第一信号变化的驾驶员制动需求信号，以及在第一信号处于或高于第二预定阈值时产生根据仅第二信号变化的驾驶员制动需求信号。

附图说明

图1是示出了根据一个实施例构造的驾驶员制动需求指标设备的示意性框图。

图2是描绘了根据一个实施例的图1的驾驶员制动需求指标设备的操作的方法的流程图。

图3示出了根据图2的方法操作的已知脚制动阀的图。

具体实施方式

参考图1，提供了设备10供在诸如卡车的重型车辆中使用。根据一个实施例构造设备10。在图1中，电线连接被示出为实线，气动线连接被示出为虚线，并且机械耦合或物理接触被示出为清楚的粗线。

制动踏板12以已知的方式操作地耦合到脚制动阀14。踏板12可以包括任何类型的商业上可用的制动踏板。阀14的气动部分可以包括任何类型的商业上可用的脚制动阀。踏板12可以是阀14的部分，或可以与阀14分离并且通过连杆机构（linkage）连接到阀14。

当车辆驾驶员期望应用车辆的行车制动器（brake）时，车辆驾驶员（如由线11表示的那样）将脚施加到踏板12以经由线13移动阀14内的（未示出的）活塞。活塞的行进运动使排气口关闭并且使阀14内通路打开以允许等待在那里的气压穿过并且被输送到前后制动系统以应用车辆的行车制动器来使车辆减速和停止。

当车辆驾驶员的脚从踏板12移开时，阀14内的内部回位弹簧移回到它们的原始位置。这允许阀14和输送线中的空气通过排气口排出到大气。用以使车辆减速和停止的制动踏板和脚制动阀的结构和操作是已知的并因此将不被描述。

活塞行进传感器16被操作地连接到阀14和踏板12以在车辆驾驶员的脚施加到踏板12时在线17上提供指示阀14内的活塞的行进的程度的信号。传感器16可以包括任何类型的行进传感器，诸如霍尔效应设备或线性可变差动变压器（LVDT）传感器。输送压力传感器18经由线15操作地耦合到阀14以在线19上提供指示阀14的压力线中的压力的信号。传感器18可以包括任何类型的商业上可用的压力传感器。

电子控制器20监视来自活塞行进传感器16的线17上的信号，并且可以将信号数据存储在存储器中。控制器20还监视来自输送压力传感器18的线19上的信号，并且可以将信号数据存储在存储器中。控制器20、输送压力传感器18、活塞行进传感器16、脚制动阀14以及制动踏板12的任何组合可以包括一个或多个单个集成单元。作为示例，所有部件可以包括单个集成单元。作为另一示例，控制器20可以包括单个集成单元而剩余的部件包括分立的单个集成单元。在图2中示出的脚制动阀设备10中使用的具体部件将依赖其中安装了设备10的车辆的特定类型。

设备10的部件协作以在线21上提供驾驶员制动需求信号。线21上的信号指示当驾驶员的脚施加到踏板12时车辆驾驶员预期的制动的量。线21上的信号可以被应用到任何类型的外部设备。例如，线21上的信号可以经由诸如SAE J1939之类的串行通信链路被应用到另一电子控制器。作为其他示例，线21上的信号可以作为脉宽调制（PWM）信号应用或被直接地应用为模拟信号，以便由诸如制动系统控制器、制动灯控制器、传输控制器或其他控制器的从属系统处理。根据将在下文中描述的方法提供线21上的驾驶员制动需求指标。

参考图2，流程图100描绘了根据一个实施例的图1的设备10的操作。用于使图1中示出的控制器20能够根据图2中示出的流程图100执行操作步骤的程序指令可以被嵌入到控制器20内部的存储器中。替代地或另外地，程序指令可以被存储在控制器20外部的存储器中。作为示例，程序指令可以被存储在车辆的不同的控制器内部的存储器中。程序指令可以被存储在包括但不限于外部硬盘驱动器、闪式驱动器和压缩盘的任何类型的程序存储介质上。可以取决于特定控制器的特征对程序指令重新编程。

在下文中描述图2的流程图100中包含的步骤时将参考图3。在步骤102中，做出关于车辆驾驶员是否正在移动踏板12的确定。如果在步骤102中的确定是否定的（即，车辆驾驶员没有在移动踏板12），则过程返回到步骤102并且针对到踏板12的脚的施加继续监视踏板12。然而，如果在步骤102中的确定是肯定的（即，车辆驾驶员正在移动踏板12），则过程进行到步骤104。

在步骤104中做出关于阀14内的活塞是否响应于车辆驾驶员移动踏板12而已经行进高于预定阈值距离值的确定。示例预定阈值被示出为图3中的点“A”。如果在步骤104中的确定是否定的（即，阀14内的活塞已经行进仅低于或直至预定阈值），则过程进行到步骤110。在步骤110中，计算驾驶员制动需求的量。基于阀14内的活塞的行进的程度来计算驾驶员制动需求的量。然后，在步骤112中，在线21（图1）上提供指示来自步骤110的计算的驾驶员制动需求的电信号。线21上的信号然后可以被应用到外部设备，如在步骤130中示出的那样。

然而，如果向后在步骤104中的确定是肯定的（即，阀14内的活塞已经行进高于预定阈值），则过程进行到步骤120。在步骤120中，计算驾驶员制动需求的量。基于阀14的输送压力线中的压力来计算驾驶员制动需求的量。然后，在步骤122中，在线21上提供指示来自步骤120的计算的驾驶员制动需求的电信号。线21上的信号然后可以被应用到外部设备，如在步骤130中示出的那样。

应该清楚，当活塞行进传感器信号处于或低于预定阈值时响应于线17上的活塞行进传感器信号产生线21上的驾驶员制动需求信号，并且当线17上的活塞行进传感器信号高于预定阈值时响应于线19上的输送压力传感器信号产生线21上的驾驶员制动需求信号。

根据在图3中示出的图也应该清楚，当驾驶员制动需求的量相对小（即，小到足以使得活塞行进的程度处于或低于预定阈值）时，在图1中示出的线21上的驾驶员制动需求信号基于阀14内的活塞的行进的程度。然而，当驾驶员制动需求的量相对大（即，大到足以使得活塞行进高于预定阈值）时，那么在图1中示出的线21上的驾驶员制动需求信号基于阀14的输送压力线中的压力。因此，线21上的驾驶员制动需求指标针对相对小的驾驶员制动需求根据活塞行进变化，并且针对相对大的驾驶员制动需求根据输送线压力变化。

还应该清楚，针对活塞行进的预定阈值是可选择的。作为示例，预定阈值可能在图3中示出的点“A”和“B”之间的活塞行进的范围中可选择。点“B”可以表示针对活塞行进的最高预定阈值。这是因为在该点处的活塞行进曲线对基于活塞行进的程度来计算和推断准确的驾驶员制动需求变得过于敏感。因而，预定阈值可能在最高值与最低值（例如，诸如在图3中示出的点“A”与“B”）之间可选择以优化线21上的驾驶员制动需求信号的灵敏度和准确度。

在另一实施例中，可想到可以使用多于一个预定阈值距离值。例如，可以在图3中示出的点“A”处定义第一预定阈值并且可以在图3中示出的点“B”处定义第二预定阈值。在该实施例中，线21（图1）上的驾驶员制动需求指标信号（ⅰ）在线17上的信号处于或低于第一预定阈值时根据仅来自行进传感器16的线17上的信号变化，（ⅱ）在线17上的信号高于第二预定阈值时根据仅来自压力传感器18的线19上的信号变化，以及（ⅲ）在线17上的信号在第一与第二预定阈值之间时根据仅线17上的信号或仅线19上的信号变化。可以对控制器20编程以在线17上的信号在第一与第二预定阈值之间时选择仅来自行进传感器16的线17上的信号或仅来自压力传感器18的线19上的信号。

通过根据上面的描述描述在线21上提供驾驶员制动需求指标产生多个优势。一个优势是线21上的驾驶员制动需求信号随着阀14的部分磨损和变得较旧而更鲁棒（即，保持驾驶员制动需求的真实指标）。例如，阀14可能具有橡胶刻度（graduation）弹簧。该弹簧的压缩具有随时间变形（set）和因此降级的趋势。该降级将使在仅踏板行进传感器系统中的线21上的驾驶员制动需求指标漂移并且不是驾驶员制动需求的真实指标。通过根据上述描述提供线21上的驾驶员制动需求指标，真实的驾驶员制动需求指标甚至在诸如橡胶刻度弹簧的部分降级时也随时间被维持。

虽然上面的描述描述了与脚制动阀14相关联的一个电子控制器（不论专用于还是不专用于脚制动阀14）的使用，但可想到可以使用任何数量的电子控制器。而且，可想到可以使用任何类型的电子控制器。供在车辆中使用的合适的电子控制器是已知的并且因此未被描述。

而且，虽然上面的描述将控制器20描述为连续地监视两个传感器信号（即，第一和第二传感器信号），但可想到这些传感器信号被周期性采样而不是被连续监视。

虽然上面的描述描述了图1中示出的脚可操作制动踏板12的形式的制动施加器构件，但可想到制动施加器构件可以是不同的形式，诸如例如手可操作制动机构。因而，虽然上面的描述描述了图1中示出的脚制动阀14的形式的制动阀，但可想到制动阀可以是不同的形式，诸如例如手制动阀。

而且，虽然上面的描述描述了图1中示出的阀14内的可移动活塞的形式的制动阀构件，但可想到例如其运动被感测的制动阀构件可以是阀14内的可移动柱塞（piston）。

进一步地，虽然上面的描述描述了设备10在诸如卡车的重型车辆中使用，但可想到可以在诸如例如公共汽车的其他类型的重型车辆中使用设备10。

虽然已经通过示例过程和系统部件的描述阐明了本发明，并且虽然已经详细地描述了各种过程和部件，但申请人不意图将所附权利要求书的范围限定或以任何方式限制于这样的细节。对本领域那些技术人员而言附加的修改也将容易地出现。因此在其最广方面中的本发明不限制于示出和描述的具体细节、实现或说明性示例。因而，可以脱离这样的细节而不脱离申请人的一般发明性概念的精神或范围。

Claims (13)

1.一种用于重型车辆的驾驶员制动需求指标设备，所述重型车辆具有可移动的制动施加器构件和可以处理驾驶员制动需求信号的至少一个外部设备，驾驶员制动需求指标设备包括：

制动阀，其包括（ⅰ）响应于车辆驾驶员移动制动施加器构件而可移动的制动阀构件，以及（ⅱ）用以操作车辆行车制动器电路的输送压力线；

行进传感器，其被布置成（ⅰ）感测制动阀的制动阀构件的运动，以及（ⅱ）在制动阀构件的运动被感测到时提供指示制动阀构件的行进的程度的第一信号；

输送压力线传感器，其被布置成（ⅰ）感测制动阀的输送压力线中的压力，以及（ⅱ）提供指示输送压力线中的压力的第二信号；以及

控制器，其被布置成处理第一和第二信号以提供用于至少一个外部设备的驾驶员制动需求信号，

其中控制器被布置成在制动阀构件行进的程度被确定成处于或低于第一预定阈值时基于第一信号来计算驾驶员制动需求信号，以及控制器被布置成在制动阀构件行进的程度被确定成高于第一预定阈值时基于第二信号来计算驾驶员制动需求信号。

2.根据权利要求1所述的驾驶员制动需求指标设备，其中控制器被布置成（ⅰ）在程度或制动阀构件行进被确定成处于或低于第一预定阈值时基于第一信号来计算驾驶员制动需求信号，以及（ⅱ）在程度或制动阀构件行进被确定成处于或高于第二预定阈值时基于第二信号来计算驾驶员制动需求信号。

3.根据权利要求2所述的驾驶员制动需求指标设备，其中控制器被布置成在制动阀构件行进的程度被确定成在第一预定阈值与第二预定阈值之间时基于仅第一信号或仅第二信号来计算驾驶员制动需求信号。

4.根据权利要求1所述的驾驶员制动需求指标设备，其中（ⅰ）可移动的制动施加器构件包括制动踏板，并且（ⅱ）制动阀包括响应于到制动踏板的车辆驾驶员的脚的施加而可操作的脚制动阀。

5.根据权利要求1所述的驾驶员制动需求指标设备，其中控制器专用于制动阀的操作。

6.一种用于重型汽车的驾驶员制动需求指标设备，所述驾驶员制动需求指标设备包括：

用于提供（ⅰ）指示制动阀的制动阀构件的行进的程度的第一信号以及（ⅱ）指示与制动阀相关联的输送压力线中的压力的第二信号的装置；以及

用于响应于第一和第二信号而提供驾驶员制动需求信号的装置，

其中用于提供驾驶员制动需求信号的装置包括用于在制动阀构件行进的程度被确定成处于或低于第一预定阈值时基于仅第一信号来计算驾驶员制动需求信号的装置，以及用于提供驾驶员制动需求信号的装置包括用于在制动阀构件行进的程度被确定成高于第一预定阈值时基于仅第二信号来计算驾驶员制动需求信号的装置。

7.根据权利要求6所述的驾驶员制动需求指标设备，其中用于提供驾驶员制动需求信号的装置包括用于（ⅰ）在制动阀构件行进的程度被确定成处于或低于第一预定阈值时基于仅第一信号来计算驾驶员制动需求信号以及（ⅱ）在制动阀构件行进的程度被确定成处于或高于第二预定阈值时基于仅第二信号来计算驾驶员制动需求信号的装置。

8.根据权利要求7所述的驾驶员制动需求指标设备，其中控制器被布置成在制动阀构件行进的程度被确定成在第一预定阈值与第二预定阈值之间时基于仅第一信号或仅第二信号来计算驾驶员制动需求信号。

9.根据权利要求6所述的驾驶员制动需求指标设备，其中（ⅰ）可移动的制动施加器构件包括制动踏板，并且（ⅱ）制动阀包括响应于到制动踏板的车辆驾驶员的脚的施加而可操作的脚制动阀。

10.一种具有存储器的由计算机可读的程序存储介质，介质有形地体现由计算机可执行的指令的一个或多个程序以执行用于处理重型车辆的制动阀设备的信号的方法步骤，方法包括以下步骤：

接收指示制动阀的制动阀构件的行进的程度的第一信号；

接收指示与制动阀相关联的输送压力线中的压力的第二信号；

在第一信号处于或低于第一预定阈值时产生根据仅第一信号变化的驾驶员制动需求信号；以及

在第一信号处于或高于第二预定阈值时产生根据仅第二信号变化的驾驶员制动需求信号。

11.根据权利要求10所述的程序存储介质，其中第一预定阈值小于第二预定阈值。

12.根据权利要求11所述的程序存储介质，其中所述方法进一步包括：

当第一信号在第一预定阈值与第二预定阈值之间时产生根据仅第一信号或仅第二信号变化的驾驶员制动需求信号。

13.根据权利要求11所述的程序存储介质，其中第一预定阈值和第二预定阈值是相同的值。