HUT69196A - Method for controlling brake pressure of vehicles - Google Patents

Description

A hagyományos gépjárműveknél a fékerőeloszlás az első és a hátsó tengely kerekeire ható fékerő arányát fejezi ki.

Ezt az eloszlást a járművezető nem tudja befolyásolni, mivel • · • · · · · • · · • · a fékpedál lenyomásával mindkét tengely kerekeit lefékezi, ezért a fékerőeloszlást a gépjármű fékrendszerének kialakításakor kell előre meghatározni.

Az ideális fékerőeloszlás meghatározásának célja egyrészt az első és a hátsó tengely kerekeinek egyenlő mértékű lefékezése (tekintettel a dinamikus tengelyterhelésekre), másrészt pedig a kanyarban való fékezés esetén a semleges menettulajdonság elérése. Ilyenkor a semleges menettulajdonság elsőbbséget élvez az egyenletes tengelyterheléssel szemben.

Az első és a hátsó tengely egyenlő mértékű lefékezése az egyenes útszakaszon biztosítható (tekintettel a dinamikus tengelyterhelésre) . Kanyarban való haladás esetén (főleg a kanyarszakasz határán) a semleges menettulajdonság érdekében a hátsó tengely lefékezését kisebbre kell választani mint az első tengely lefékezését.

Ennek oka az, hogy a tengelyterhelés eltolódása ellenére a centrifugális erő továbbra is a jármű súlypontjában hat, és ezért a dinamikus tengelyterhelésre vonatkoztatva a hátsó tengelyen nagyobb oldalirányú vezető erőt kell átvinni, mint az első tengelyen. Ez a nagyobb oldalirányú vezető erő a kisebb mértékű lefékezéssel érhető el.

Az első és a hátsó tengelyeken tehát az ideális fékerőeloszlás a következő tényezőktől függ:

- statisztikus súlyeloszlás és súlypontelhelyezkedés (az adott rakodási állapotnál),

- a jármű hosszirányú lassulása,

- a jármű keresztirányú gyorsulása,

- motor húzónyomaték, ·· · * »· ·· *···· ··· • ···« ·«· · * * *····· ·· · • ··· ·« · ·· φ _β

- emelkedő/lejtő szöge

A hagyományos fékkiegyenlitésnél a fékerőeloszlás független ezektől a tényezőktől: az első és a hátsó fékerő aránya állandó, és ez úgy van megvalósítva, hogy elöl és hátul ugyanakkora hidraulikus nyomás hat különböző méretű fékekre.

A fékerőeloszlást a törvényes előírásoknak megfelelően úgy választják meg, hogy fékezésnél a hátsó tengely lehetőleg ne blokkolódjon előbb mint az első tengely. Ennek a követelménynek az az oka, hogy túl erősen fékezett hátsó tengely esetén a jármű instabillá válik a kanyarban való fékezésnél, azaz megpördülhet.

A hagyományos fékerőeloszlás hátrányai:

- rossz fékút, amíg az első kerekek nem blokkolódnak, illetve amit az ABS-szabályozás nem lép működésbe (főleg megrakott járműnél),

- az első kerekek fékjeinek nagy terhelése (fékbevonat kopása, fékek nagyobb helyigénye),

- korlátozott kormányozhatóság az első kerekek erős fékezése következtében,

- instabil viselkedés kanyarban való fékezés esetén, amit a következő tényezők befolyásolnak:

- motor húzónyomaték,

- lejtős út,

- nagy lassulás (a hagyományos eloszlás esetén optimális metszéspont felett),

- nagy hátsótengelyfékezésre méretezett fékerőeloszlás (a törvényesen előírt eloszlás egyenes útszakaszon még teljesülhet!),

- a súrlódási tűrések a fékbevonat és a féktárcsa között, • · • · • · · • · · · · «

- a fékberendezés változásai (forró első kerékfék, fading)

Ha egy gépjárműnél az ideális fékeröeloszlás erősen függ a jármű hosszirányú lassulásától, akkor általában a hátsótengelynél ható nyomáskorlátozót vagy -csökkentőt építenek be.

Ha egy járműnél az ideális fékeröeloszlás ezenkívül még a rakodási állapottól is erősen függ, akkor a hátsó tengelynél ható terhelésfüggő nyomáskorlátozót vagy -csökkentőt építenek be.

Ezek a nyomáskorlátozók vagy -csökkentők néhány járműnél tényleg szükségesek, viszont lerontják kanyarban való fékezésnél a stabilitást (a hagyományos kötött értékű kiegyenlítéshez képest).

További problémát jelent, hogy a nyomáskorlátozók vagy -csökkentők egy hiba folytán elveszíthetik működőképességüket, anélkül, hogy a járművezető erről a hibáról tudomást szerezhetne (a működőképességet általában a szervizek sem ellenőrzik).

Egy korábbi javaslat szerint (P 40 12 388.3 sz. DE szabadalmi bejelentés) a hátsó tengelynél ható nyomást úgy szabályozzák, hogy a leglassabb hátsó kerék kissé lassabban forogjon, mint a leggyorsabb első kerék. Egyenes vonalú úton ezáltal nagymértékű fékezés biztosítható a hátsó tengelyen. Kanyarban a körkinematika és a kerékterhelés (bal - jobb) áthelyeződése következtében a hátsó tengely kisebb mértékben fékeződik le mint az első tengely. Ehhez keréksebesség- és nyomásérzékelőkre van szükség az első és a hátsó tengely kerekeinél.

A találmány szerinti féknyomásszabályozó eljárásnál az első tengely féknyomását a vezető határozza meg, a hátsó tengely féknyomását pedig úgy szabályozzuk, hogy a hátsó tengely kitérési

·« szöge lényegében megegyezik az első tengely kitérésével.

A találmány egy előnyös kiviteli változata szerint a μ csúszásgörbe meredekségét mindkét tengelynél meghatározzuk, és a hátsó tengely féknyomását úgy szabályozzuk, hogy mindkét tengelyen lényegében azonos meredekségű legyen.

A meredekség meghatározásához mindkét tengelyen mérjük a keréksebességeket és a féknyomásokat.

A találmány szerinti féknyomásszabályozó eljárás egy további előnyös kiviteli példájánál a hátsó tengely féknyomását egy, az első tengelyen mért féknyomástól függő, a teljesen megrakodott gépjárműnél az ideális fékeröeloszlásnak megfelelő felső határértékre korlátozzuk.

A találmány értelmében olyan megoldás is lehetséges, amelynél a μ csúszásgörbe meredekségét lényegében a csúszásváltozási értékekből, a nyomásváltozási értékekből, a kerékgyorsulásváltozási értékekből és a kerékre ható nyomóerőkből határozzuk meg.

A találmány szerinti féknyomásszabályozó eljárással a korábbi javaslat szerinti megoldással ellentétben elérhető, hogy ne lépjen fel a hátsó tengely kerekeinek alulfékezése a körgeometria (éles kanyar a kanyar-határsebesség alatt) következtében, a köpeny tűrései ne legyenek hatással és hogy a stabilitás szabályozó alapjelét ne kelljen vezérelni, hanem azt a semleges menettulajdonság érdekében az első kerekek határozzák meg.

A találmány szerint a rendelkezésre álló nyomásinformációkat és a megfelelő kerékreakciókat használjuk fel a fontosabb üzemi paraméterek, mint például a kerékerők (F_br, F_nor) illetve a fékcsúszás (lambda), meghatározásához. Ezáltal a találmány szerinti megoldás egy zárt megoldást ad az első és a hátsó tengely azonos szögű kitérésére, és ezzel a semleges menettulajdonság biztosítására. Ez egyaránt érvényes minden útviszony esetén, tehát éles kanyarokban is.

A semleges menettulajdonságot a közel azonos kitérési szög jellemzi az első és a hátsó tengelyen. Ezzel a kitérési szög ideális szabályozási érték.

A rendelkezésre álló érzékelőkkel (keréksebességek és nyomások) ez az érték explicit módon kifejezhető. Mivel azonban az elektromos fékeröelosztásos stabilitásszabályozásnál nem abszolút értékekre szabályozunk, hanem csak az első és a hátsó tengely azonos kitérési szöge a cél, elegendő egy megfelelő állapotjellemzőt találni, amely egyrészt a kitérési szögtől függ, másrészt pedig a rendelkezésre álló szenzorokkal érzékelhető.

Az erőzárási együttható/csúszásgörbe meredeksége a lineáris tartományban megfelel a kitérési szög mértékének és .ezért ezt választjuk a stabilitásszabályozás szabályozási jellemzőjének.

A találmány szerinti eljárás során az m meredekség meghatározásához szükséges F_Br, F_N és Ά. értékeket a fennálló keréknyomás és V

Rí keréksebesség értékekből becsüljük a következők szerint:

fékjellemzőkből meghatározzuk az F_Br fékeröket.

első kerekeknél:

^FBr,vl ^FBr,vr ^C*VA*^pva*^AK,VA*^rBr,VA^/rdyn,vorn’^VA hátsó kerekeknél:

^FBr,hl ^FBr,hr ^C*HA*^pha* ^AK, HA* ^rBr, HA^/rdyn, hint *%A ·· · · »« ·· ····· ··· * · · · · ··· · * · ······ · · · ···· ♦ · * ··

- 7 ahol

C* a fék belső áttétele (a kerületi erő és a feszítőerő aránya).

Tárcsafékeknél C* = 2/2Br, ahol ^Br a fékbevonat súrlódási együtthatója.

A_R A kerékfékhenger dugattyúfelülete ^rBr ^a hatásos súrlódó sugár ^7 hatásfok

Tj dinamikus keréksugár

2. A v_R, pva, F_Br és jármütömeg értékekből kiszámítjuk a jármű a_l lassulását:

Először egy vonali szűrővel meghatározzuk a leggyorsabb első kerék (nem hajtott kerék) lassulását; eközben a keréksebesség n pontján keresztül (az egyenes pontjai és a sebesség értékek közötti távolságnégyzetek minimumát képező) optimális egyenest fektetünk és meghatározzuk annak V_R meredekségét.

Ebből a keréklassulásból számítjuk ki a szabadon guruló kerék lassulásának közelítő értékét az a_l = V_R / (1 - X_R) képlet alapján.

Mivel a figyelembe vett fékezési résztartományban (a μ -Λ. görbe lineáris ága) a X_R kerékcsúszás jó közelítéssel egyenesen arányos a fennálló keréknyomással (függetlenül a μ értékétől), a szabadon guruló kerék lassulásának közelítő értékét az a_l = V_R / (1 - c*pva) képlet alapján számítjuk ki, ahol a c állandót egy alkalommal határozzuk meg egy standard szituáció- 8 bán (-» a szabályozás kezdeti értéke) majd pedig a szabályozás folyamán a referencia sebesség kiegyenlítési fázisában (lásd a 3. pontot) a menethelyzetnek megfelelően módosítjuk.

Annak érdekében, hogy a meghatározott referencia lassulási értékeket fizikailag elfogadható korlátok között tartsuk, az Impulzustétel alapján a legnagyobb és a legkisebb jármütömeghez tartozó kiszámított fékerőkből meghatározzuk a referencia lassulás határértékeit:

a_lmin = ^-1/m_FZ/max^F_Br (i) -£ a_lmax = ahol E biztonsági módosítóérték (pl. hegyi fékezés esetére)

3. Az a_l, v_Rad, pva értékekből megkapjuk a v_ref referenciasebességet a jármű bal és a jobb oldalára.

A referencia lassulással ellentétben, amely általában mindegyik keréksebességhez érvényes, a két járműoldalhoz (bal/jobb) saját referenciasebességet határozunk meg.

A következőkben a referenciasebesség meghatározását csak az egyik járműoldal esetében mutatjuk be, a másik járműoldalnál ezt analóg módon végezzük el.

A referenciasebesség meghatározásánál lényegében két fázist különböztetünk meg. Ezek az

- extrapolációs fázis és a

- kiegyenlítési fázis, ahol az extrapolációs fázis bizonyos időt vesz igénybe, amelyet követően egy rövid kiegyenlítési fázisban (1 ciklus) meg·· · ί • · · · · • · · * • · · ·«·· · · · · ···· ·· · .. _tt

- 9 szakítunk és ekkor korrigáljuk a referenciasebesség meredekségét és abszolútértékét.

Extrapolációs fázis:

Az előző referencia sebesség és a korábban meghatározott al keréklassulás meredekség alapján extrapoláljuk az új, aktuális referenciasebesség értéket.

Kiegyenlítési fázis:

A kiegyenlítési fázisban két értéket korrigálunk. Ezek

a) a fékcsúszás/-nyomás arányossági tényezője és

b) a referenciasebesség abszolútértéke.

Az a) érték korrekciójánál megvizsgáljuk, hogy hova esik az extrapolált referenciasebesség a hozzátartozó jármüoldal keréksebességeihez képest.

Mivel a szabadon guruló kerék sebessége a fennálló fékcsúszáson keresztül összefüggésben van a keréksebességgel, (v_ref = V_{R vorn}/(^1_A_br) várható referenciaérték) eldönthető, hogy helyesen, túl meredeken, vagy túl laposan extrapoláltunk, aminek alapján a következők szerint korrigálhatjuk az arányossági tényezőt:

túl lapos extrapoláció: c_n.„ = c_₁₄_ + c eps tűi meredek extrapoláció: c_Reu = c_alt - c_eps.

A c arányossági tényező korrekciójánál mindkét referenciaértéket kölcsönösen figyelembe vesszük, és az a járműoldal lesz a meghatározó a c arányossági tényező korrekciójánál, amelynek az extrapolált referenciaértéke kisebb mértékben tér el a várható referenciaértéktöl.

b) A referenciasebesség abszolútértékének kiegyenlítését úgy végezzük, hogy azt a kiegyenlítési fázisban a

várható referenciasebbesség értékre állítjuk. Itt is kölcsönösen függnek egymástól a referenciasebesség értékek:

Az a szabály érvényesül, hogy alapvetően az a referenciase besség a megbízhatóbb, nem annyira lefelé, hanem inkább felfelé kell korrigálni. Ennek megfelelően a referenciasebesség értékét a v_ref_erw várható referenciasebesség értékére állítjuk.

A másik járműoldal referenciasebességének korrekcióját egy PTl-szűrőn keresztül a megbízhatóbb referenciasebesség korrekciója alapján végezzük. Ezzel megakadályozzuk azt, hogy egy erősen csúszni kezdő elsökerék magával vigye a megfelelő referenciaérté ket .

A kiegyenlítési fázisra mindig akkor kerül sor, amikor

- egy meghatározott extrapolációs idő letelt, vagy

- a két referencia egyike kisebb, mint a megfelelő elsőkerék előnyomástól függő minimális csúszása.

4. A keréksebességekből és a nyomtávolságból hozzávetőlegesen meghatározható a kr kanyarodási sugár.

A V_pz járműsebesség és a kr kanyarodási sugár közelítő meghatározásához annak a tengelynek a keréksebességeit vesszük alapul, amelynél kisebb a keréksebességek közti különbség.

Ezen keréksebességekből a

Vp_Z = 0.5 * (Vj + V_r) képlet alapján határozzuk meg a járműsebességet és a kr = nyomtáv * Vp_Z/(|Vj_ - V_r |) képlet alapján határozzuk meg a kr

kanyarodási sugarat, ahol az adott tengely bal kerekének sebessége

V_r az adott tengely jobb kerekének sebessége.

5. A kr kanyarodási sugár és a Vp_Z jármüsebesség (bal/jobb) alapján meghatározzuk az a_q keresztirányú gyorsulást az a_q = F² _pz/kr képlet alapján.

6. Az a_l keréklassulás és az a_q keresztirányú gyorsulás értékeiből meghatározzuk a kerékre ható dinamikus FN nyomóerőket.

^FNhátul,kívül °·⁵*

0.5* ^FNelöl,kívül = °-⁵*<^GVA ^{+ d}^ⁿl ^{+ d}^ⁿq) ^FNelöl,belül = °-⁵*‘^GVA ^{+ d}^ⁿl ~ ^d^V (C_ha - dy_ni + dyn_q) <^gha - ^d^ⁿl - ^d^V' ^FNhátul,belül ahol ^dynl = G*a_1/bez«x₁ a összetevője, hosszirányú jármülassulás dinamikus dyn_q

G*a„ *X„ a q,bez q összetevője.

keresztirányú jármülassulás dinamikus a jármű súlya ^GVA az első tengely statikus terhelési összetevője ^gha a hátsó tengely statikus terhelési összetevője a, . vonatkoztatott

1, bez a„ vonatkoztatott q, bez ^X1 hosszirányú járműlassulás (al/g) keresztirányú jármülassulás (aq/g) kerékhelyzetre vonatkoztatott súlypontmagasság (súlypontmagasság/tengelytávolság) nyomtávolságra vonatkoztatott súlypontmagasság ^Xq e · (súlypontmagasság/nyomtávolság)

FNfc_eiüi/kí_Vüi ^a belső illetve külső kanyarodó kerékre ható nyomóerő

7. A v_Rad és v_ref értékekből meghatározzuk a λ. fékcsúszást a = 1 - (V_R/V_ref) képlet alapján.

8. Az F_Br, F_N és X értékekből meghatározzuk a csúszásgörbe m meredekségét.

A figyelembe vett fékezési résztartományban a μ -X görbék lineárisnak tekinthetők. A referencia meredekségeket ezért közelítőleg meghatározhatjuk a kiszámított fékerőkből, a kerék nyomóerőkből, valamint a fékcsúszás hozzávetőleges értékeiből a

tan -	- ü/K = FBr/(FN*X)' F
ahol	Br // = --------. fn Ha m soll = m vorn = mv és m ist = m hinten =mh, akkor az

azonos kitérési szögekre történő szabályozás lehetséges és ezzel a semleges járműviselkedés biztosítható.

A fentiekben olyan eljárást ismertettünk, amely lehetővé teszi az F_Br, F_n és 7t abszolút értékei alapján az erőzárási együtthatő/csúszásgörbe meredekségének meghatározását.

Ez a meredekség természetesen meghatározható a következő változó értékekből is tan rdyn

^PRad

*4 ahol a kerék tehetetlenségi nyomatéka

dinamikus keréksugár

V_R kerékgyorsulás változása k_Br fékjellemző ² ‘ ^Ef ^rBr ^Ak’^ ahol ^a fékbevonat súrlódási együtthatója r_Br a hatásos súrlódó sugár és a hatásfok ^PRad keréknyomás változás

Λ/ csúszásváltozás

A kiértékelésnek ez a változata azzal az előnnyel jár, hogy az ismertetett szabályozás függetlenül működik a köpenyméret esetleges szórásától.

Az 1. ábrán az látható, hogy a μ-csúszásgörbe az a kitérési szögtől függ.

A találmány egy konkrét kiviteli példáját a 2. ábrán látható blokkvázlattal ábrázolt szabályozás alapján ismertetjük.

Az első tengely féknyomását a járművezető határozza meg az 1 fékvezetékre adott pva féknyomással, amely az első tengely 2 fékeire hat. Az eközben létrehozott Mb fékezőnyomaték a 3 blokkra hat, amely az első kerekeket, a köpenyeket és az utat tartalmazza. Ebből adódóan változnak a v_vl és v_vr elsőkeréksebességek.

A 4 kapcsoló ábrázolt helyzetében a tengelynyomások szabályozása azonos kitérési szögeket biztosít. A pva első tengely nyomást, a pha hátsó tengely nyomást és a V_Ri keréksebességeket 12 számító egységbe vezetjük. A 12 számító egységben határozzuk meg az 1 - 8. pontokban ismertetett összefüggések alapján mindkét tengelyen a μ-csúszásgörbe pillanatnyi mv és mh meredekségét. Az *·· - ζ ·· *· ♦··<· · · V • · · ·· · · .:.. ·..· ··;♦ ·..· ·..·

- 14 amelybe szabályozott értékként bevezetjük a hátsó tengely mh meredekségét is.

Az m meredekség értékek különbségét lényegében PD jellegű 14 stabilitásszabályozóra vezetjük, amely psoll-korr szabályozójelet állít elő a hátsó tengely féknyomásának szabályozására. Ez a jel 6 nyomásszabályozóra kerül, amely 7 mágnesszelepre ható UK vezérlőjelet állít elő. A 7 mágnesszelep a rajzon nem ábrázolt nyomásforráshoz csatlakozik. A 7 mágnesszelep kimenetén és a 8 hátsó kerékfékekben a féknyomásnak megfelelő jelnek 9 vezetéken 10 komparátorra visszavezetésével olyan értékre szabályozzuk a féknyomást, ami megfelel az előre megadott alap féknyomásnak. Az előállított Mb fékező nyomaték itt is (a hátsó kerekeket, köpenyt és utat tartalmazó) 11 blokkon keresztül befolyásolja a hátsó kerekek vhl és vhr sebességét.

Az első kerékre ható pva féknyomás értékéből az ideális fékerőeloszlásnak megfelelően teljesen megrakodott 5 jármű esetére meghatározzuk a hátsó tengely féknyomásának psha felső határértékét.

Ha a 14 stabilitásszabályozóban előállított psoll-korr szabályozó jel túllépi ezt a határértéket, akkor a 4 kapcsoló a rajzon nem ábrázolt helyzetbe kapcsol át.

A 2. ábrán látható szabályozás az egyik járműoldalra vonatkozik. A találmány szerinti nyomásszabályozó mellé ABS (blokkolásgátló rendszer) és/vagy ASR (kerékcsúszás szabályozó) rendelhető .

Claims (5)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás járművek féknyomásának szabályozására ahol az első tengely féknyomását a vezető határozza meg, és a hátsó tengely féknyomását beállítják, azzal jellemezve, hogy a hátsó tengelyen a féknyomást úgy szabályozzuk, hogy a hátsó tengely kitérési szöge lényegében megegyezik az első tengely kitérésével.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti féknyomásszabályozó eljárás, azzal jellemezve, hogy a μ csúszásgörbe meredekségét mindkét tengelynél meghatározzuk, és a hátsó tengely féknyomását úgy szabályozzuk, hogy mindkét tengelyen lényegében azonos meredekségű legyen.
3. 3. A 2. igénypont szerinti féknyomásszabályozó eljárás, azzal jellemezve, hogy a meredekség meghatározásához mindkét tengelyen mérjük a keréksebességeket és a féknyomásokat.
4. 4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti féknyomásszabályozó eljárás, azzal jellemezve, hogy a hátsó tengely féknyomását egy, az első tengelyen mért féknyomástól függő, a teljesen megrakodott gépjárműnél az ideális fékerőeloszlásnak megfelelő felső határértékre korlátozzuk.
5. 5. A 2. igénypont szerinti féknyomásszabályozó eljárás, azzal jellemezve, hogy μ csúszásgörbe meredekségét lényegében a csúszásváltozási értékekből, a nyomásváltozási értékekből, a kerékgyorsulás-változási értékekből és a kerékre ható nyomóerőkből határozzuk meg.