RU2264313C2 - Electronically controlled antilock antiskid brake system - Google Patents
Electronically controlled antilock antiskid brake system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2264313C2 RU2264313C2 RU2000128861/11A RU2000128861A RU2264313C2 RU 2264313 C2 RU2264313 C2 RU 2264313C2 RU 2000128861/11 A RU2000128861/11 A RU 2000128861/11A RU 2000128861 A RU2000128861 A RU 2000128861A RU 2264313 C2 RU2264313 C2 RU 2264313C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- brake
- cylinder
- piston
- control cylinder
- brake system
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Regulating Braking Force (AREA)
Abstract
Description
Устройство относится к транспортному машиностроению, а более конкретно к созданию антиблокировочных тормозных систем.The device relates to transport engineering, and more specifically to the creation of anti-lock braking systems.
Известны антиблокировочные тормозные системы, например антиблокировочная система ABS 2фирмы "Bosch", включающая в себя педаль тормоза, главный тормозной цилиндр с вакуумным усилителем, гидравлический узел, в состав которого входят гидронасос с электродвигателем, модулятор с электроклапанами, гидроаккумуляторы с демпфирующими камерами - все они включены между главным и рабочими тормозными цилиндрами колес. В систему также входят датчики угловой скорости и продольного замедления, электронный блок и другие штатные узлы и детали.Anti-lock braking systems are known, for example, Bosch
Система ABS 2 работает по принципу обратного нагнетания с трехфазным рабочим циклом.The
Регулирование тормозного момента на барабане осуществляется "импульсным" торможением. Величина импульсов достигает больших величин, и поэтому в ABS 2 в гидравлическом узле устанавливают мощные электромоторы на гидронасосах и демпфирующие камеры. Кроме того, что очень важно, импульсное торможение предусматривает торможение на каком-то среднем значении коэффициента сцепления (φх). Из технической литературы известно, что коэффициент φх составляет 75% от общего коэффициента сцепления (φ).The brake torque on the drum is controlled by "impulse" braking. The magnitude of the pulses reaches large values, and therefore in the
Отмеченные недостатки усложняют и делают конструкцию ABS сложной и дорогостоящей.The noted shortcomings complicate and make the design of ABS complex and expensive.
Мы предлагаем тормозное управление, которое позволяет целенаправленно менять величины коэффициентов сцепления в продольном (φх) и поперечном (φх) направлениях, используя при этом не "импульсный" способ торможения, а способ ограничения роста давления в тормозном приводе с последующей фиксацией и выдержкой постоянного давления.We offer brake control, which allows you to purposefully change the values of the coefficient of adhesion in the longitudinal (φ x ) and transverse (φ x ) directions, using not a "pulse" method of braking, but a way to limit the pressure increase in the brake drive with subsequent fixing and holding the constant pressure.
Для исключения блокировки колес и бокового заноса при поворотах на закруглениях дорог предлагаем автономный гидравлический цилиндр, работающий с главным тормозным цилиндром, и инерционные датчики в поперечном направлении, которые исключают боковой занос на поворотах.To prevent wheel locks and side skidding when cornering on curved roads, we offer an autonomous hydraulic cylinder working with the main brake cylinder and inertial sensors in the transverse direction, which exclude side skidding in turns.
В отличие от ранее предложенных тормозных систем с ограничением хода вспомогательного поршня в главном тормозном цилиндре управление тормозной системой возлагаем на ЭВМ или микропроцессор, работающие с использованием диаграммы φ-s, характеризующей зависимость продольного (φх) и поперечного (φу) коэффициентов сцепления от относительного скольжения в процессе торможения.In contrast to the previously proposed brake systems with a limitation of the auxiliary piston stroke in the main brake cylinder, the brake system is assigned to a computer or microprocessor operating using a φ-s diagram characterizing the dependence of the longitudinal (φ x ) and transverse (φ y ) adhesion coefficients on the relative slip during braking.
Для учета постоянно меняющихся величин опорных реакций на колесах, соответственно, координат центра тяжести АТС и перемещений поршней на задней оси установлены датчики (индукционный, деформаций, перемещений и других конструкций), протарированные по весу (массе). Показания этих датчиков используются в программах ЭВМ, составленных на основе известных зависимостей для опорных реакций, координат центра тяжести и перемещений поршней.To account for the constantly changing values of the support reactions on the wheels, respectively, the coordinates of the center of gravity of the ATS and the displacements of the pistons on the rear axle, sensors (induction, deformation, displacements, and other structures) are mounted, weighted (mass). The readings of these sensors are used in computer programs compiled on the basis of well-known dependencies for support reactions, coordinates of the center of gravity and piston movements.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
Фиг.1 - главный тормозной цилиндр с системой управления.Figure 1 - the main brake cylinder with a control system.
Фиг.2 - запорный клапан.Figure 2 - shutoff valve.
Фиг.3 - инерционные клапаны.Figure 3 - inertial valves.
Фиг.4 - педаль тормоза с профилированными рычагами.Figure 4 - brake pedal with profiled levers.
Фиг.5 - диаграмма зависимости коэффициента сцепления (φ) от коэффициента скольжения (S).5 is a diagram of the adhesion coefficient (φ) versus slip coefficient (S).
Фиг.6 - схема алгоритма.6 is a diagram of the algorithm.
Фиг.7 - структурная схема управления.7 is a structural diagram of the control.
В указанных чертежах порядковые номера связаны с названиями следующих деталей: 1 - емкость с жидкостью; 2 - клапан запорный; 3 - корпус главного тормозного цилиндра; 4 - компенсационное отверстие; 5 - основной поршень главного тормозного цилиндра; 6 - манжета уплотнительная; 7 - пружина; 8 - поршень вспомогательный; 9 - автономный гидроцилиндр механизма управления с емкостью; 10 - шток поршня в главном цилиндре; 11 - шток автономного цилиндра управления; 12 - стержень упорный; 13 - втулка направляющая; 14 - поршень-упор подвижный; 15 - манжета уплотнительная; 16 - пружина; 17 - клапан для замыкания объема в автономном цилиндре управления; 18 - емкость для жидкости; 19 - составной корпус запорного клапана; 20 - шайба запорная; 21 - штифт ограничительный; 22 - электрический провод низкого напряжения в батарейном зажигании; 23 - пружина инерционного клапана; 24 - массы инерционного клапана; 25 - клапаны; 26 - педаль тормоза; 27 и 29 - профилированные рычаги; 28 - вал педали тормоза; F - усилие на педали; Р - усилие на штоке; R - реакция на внешние воздействия; Руд - удельное давление жидкости; К - контакты электрические клапана 17.In these drawings, serial numbers are associated with the names of the following parts: 1 - a container with a liquid; 2 - shutoff valve; 3 - the case of the main brake cylinder; 4 - compensation hole; 5 - the main piston of the brake master cylinder; 6 - sealing cuff; 7 - spring; 8 - auxiliary piston; 9 - autonomous hydraulic cylinder of the control mechanism with capacity; 10 - piston rod in the master cylinder; 11 - rod autonomous control cylinder; 12 - thrust rod; 13 - guide sleeve; 14 - movable piston-stop; 15 - sealing cuff; 16 - spring; 17 - valve for closing the volume in an autonomous control cylinder; 18 - capacity for liquid; 19 is a composite valve body; 20 - locking washer; 21 - restrictive pin; 22 - electric wire low voltage in the battery ignition; 23 - spring inertial valve; 24 - mass of the inertial valve; 25 - valves; 26 - a brake pedal; 27 and 29 - profiled levers; 28 - a shaft of a brake pedal; F - effort on the pedals; P is the force on the stock; R - reaction to external influences; P beats is the specific pressure of the liquid; K - electrical valve contacts 17.
Связь между штоком 11 и поршнем-упором 14 контактная.The connection between the rod 11 and the piston-stop 14 contact.
Суть изобретения в том, что антиблокировочная, антизаносная тормозная система с ограничением хода вспомогательного поршня в главном тормозном цилиндре отличается тем, что в механизме управления системы имеется ЭВМ, клапаны с инерционными массами, датчик опорных реакций, связанный с ЭВМ, автономный цилиндр с емкостью, снаружи которого установлен клапан для замыкания и размыкания объема жидкости в нем, также связанный с ЭВМ, а внутри его расположены втулка направляющая неподвижная, подвижный упор с уплотнением, связь которого со штоком и пружиной контактная. Кроме того, в главном тормозном цилиндре расположены основной и вспомогательный поршни, между которыми стоит упругий элемент постоянной или переменной жесткости, при этом на упор в цилиндре управления и вспомогательный поршень главного цилиндра передается движение на педали тормоза через штоки и рычаги специального профиля, указанная система работает с использованием диаграммы φ-s.The essence of the invention is that an anti-lock, anti-skid brake system with a limited stroke of the auxiliary piston in the main brake cylinder is characterized in that the control mechanism of the system has a computer, valves with inertial masses, a support reaction sensor connected to the computer, an autonomous cylinder with a tank, outside which has a valve for closing and opening the volume of liquid in it, also connected to a computer, and inside it there is a fixed guide sleeve, a movable stop with a seal, the connection of which with the rod and Ruzyne contact. In addition, the main and auxiliary pistons are located in the main brake cylinder, between which there is an elastic element of constant or variable stiffness, while movement to the brake pedals through the rods and levers of a special profile is transmitted to the stop in the control cylinder and the auxiliary piston of the main cylinder, the specified system works using the φ-s diagram.
Наличие пружины 7 между поршнями 5 и 8 позволяет при замкнутом объеме передаточного механизма изменять удельное давление в нем и в его исполнительном органе. При этом меняются приводные силы в тормозных механизмах колес, которые, в конечном счете, определяют величины моментов на барабане и колесе.The presence of a spring 7 between the
Для того чтобы менять удельное давление в передаточном механизме, надо менять силу упругости пружины (Рпр), она равняется Рпр=с·х, где с - жесткость пружины, х - перемещение ее. Приняв жесткость пружины постоянной величиной, получим линейную зависимость силы упругости пружины от перемещения.In order to change the specific pressure in the transmission mechanism, it is necessary to change the spring force (P CR ), it equals P CR = s · x, where c is the spring stiffness, x is its displacement. Having adopted the spring stiffness as a constant value, we obtain a linear dependence of the spring force of the spring on displacement.
Следовательно, надо научиться определять величину перемещения вспомогательного поршня 8. С этой целью были определены математические модели для передних и задних колес АТС, находящегося в тормозном режиме.Therefore, we must learn to determine the amount of movement of the
X1 и Х2 - перемещение вспомогательных поршней в главном цилиндре соответственно для контура передних и задних колес (в см); φх - текущая величина коэффициента сцепления в продольном направлении, принята равной для передних и задних колес; Ga - полная масса автомобиля; а - координата центра тяжести АТС от передних колес; b - координата центра тяжести АТС от задних колес; hg - вертикальная координата центра тяжести; rст - радиус колес статический - одинаковый для всех колес; rI б и rII б - радиус барабана соответственно для передних и задних колес; SI гл и SII гл - площади поршней главных тормозных цилиндров соответственно для передних и задних колес; SI n и SII n - площади поршней рабочих тормозных цилиндров колес; к - коэффициент трения контртел; l - внутреннее передаточное число тормозного механизма.X 1 and X 2 - the movement of auxiliary pistons in the master cylinder, respectively, for the contour of the front and rear wheels (in cm); φ x - the current value of the coefficient of adhesion in the longitudinal direction, taken equal to the front and rear wheels; G a - gross vehicle weight; a - coordinate of the center of gravity of the vehicle from the front wheels; b - coordinate of the center of gravity of the vehicle from the rear wheels; h g is the vertical coordinate of the center of gravity; r article - the radius of the wheels is static - the same for all wheels; r I b and r II b - the radius of the drum, respectively, for the front and rear wheels; S I hl and S II hl - the area of the pistons of the main brake cylinders, respectively, for the front and rear wheels; S I n and S II n - the area of the pistons of the working brake cylinders of the wheels; k is the coefficient of friction of the counterbody; l is the internal gear ratio of the brake mechanism.
Зависимость математической модели от коэффициента сцепления колеса с опорой, можно легко перевести в зависимость от замедления при торможении АТС, используя равенство, 
В конечном счете, применительно к автомобилю ГАЗ - 53 А были получены зависимостиUltimately, with respect to the GAZ-53 A car, dependencies were obtained
при следующих значениях параметров Ga=7400 кг, j=6,82 м/с2 были получены конкретные величины перемещения поршней 8 при аварийном торможении: Х1=12 см, X2=11,8 см.with the following parameter values G a = 7400 kg, j = 6.82 m / s 2 , specific values for the displacement of the
При этом все постоянные конструктивные параметры учтены множителем после скобок. Параметр перевода килограммов в ньютоны и база автомобиля оказали влияние на цифры в скобках (это уже не параметры центра тяжести автомобиля), и они изменяются при изменении загрузки АТС, коэффициента сцепления φх, координат центра тяжести.Moreover, all constant design parameters are taken into account by the factor after the brackets. The parameter of converting kilograms to Newtons and the vehicle’s base had an impact on the numbers in brackets (these are not the parameters of the vehicle’s center of gravity), and they change with a change in the vehicle load, grip coefficient φ x , and coordinates of the center of gravity.
Такие зависимости легко решаются, если знаешь загруженность АТС и изменяющиеся при этом параметры центра тяжести и тормозная система снабжена штатным акселерометром.Such dependencies are easily solved if you know the load on the ATC and the parameters of the center of gravity changing while the brake system is equipped with a standard accelerometer.
Для этого надо на осях колес установить датчики веса, которые должны постоянно подавать в ЭВМ изменяющиеся параметры реакций на колесах. В ее память можно заложить программы формул координат центра тяжести, и с учетом поступивших данных от датчиков веса она будет определять значение этих параметров и подавать их в программы формул (3) и (4).To do this, it is necessary to install weight sensors on the axles of the wheels, which must constantly supply the computer with changing reaction parameters on the wheels. In her memory, it is possible to put programs of the formulas for the coordinates of the center of gravity, and taking into account the data received from the weight sensors, she will determine the value of these parameters and submit them to the programs of formulas (3) and (4).
Как только начнется торможение и акселерометр подаст конкретные значения замедлений в программы для формул (3) и (4), ЭВМ будет выдавать расчетные значения X1расч и Х2расч. Идет торможение АТС.As soon as braking starts and the accelerometer submits specific deceleration values to the programs for formulas (3) and (4), the computer will output the calculated values of X1calc and X2calc . ATS is braking.
Работа предлагаемой тормозной системы.The work of the proposed brake system.
При движении с малыми скоростями по двору гаража на погрузочно-разгрузочных площадках и т.п. ЭВМ можно отключать. При этом клапан 17 будет обесточен, и проход жидкости из цилиндра 9 в емкость 18 будет обеспечен.When driving at low speeds in the yard of the garage at loading and unloading sites, etc. Computers can be turned off. In this case, the valve 17 will be de-energized, and the passage of fluid from the
При больших скоростях движения ЭВМ должна быть включена.At high speeds, the computer must be turned on.
а) Служебное торможениеa) Service braking
При таком торможении усилие на педали и темп его нарастания не высокий. Штатный акселерометр фиксирует возникшее замедление, и величина его поступает в ЭВМ. Начинается работа ЭВМ. При малом замедлении коэффициент скольжения S и соответствующий ему коэффициент сцепления мал и будет изменяться в пределах от нуля до величин, соответственных зоне перегиба по кривой диаграммы φ-s, меньших φmax с определенной погрешностью.With this braking force on the pedals and the rate of increase is not high. A standard accelerometer detects the resulting deceleration, and its value enters the computer. The work of the computer begins. With small deceleration, the slip coefficient S and the corresponding coefficient of adhesion are small and will vary from zero to values corresponding to the inflection zone along the curve of the diagram φ-s, smaller than φ max with a certain error.
Для удобства, будем рассматривать колеса одной оси, например передней оси.For convenience, we will consider the wheels of one axle, for example, the front axle.
На возникающие величины замедления при торможении ЭВМ будет выдавать расчетные значения Х1расч=М и фиксировать в памяти. При поступлении других возросших значений Х2расч ЭВМ должна сравнить их по зависимости X2расч М≥0 и пока будет выдерживаться это неравенство ЭВМ команды на закрытие клапана 17 подавать не будет. Идет служебное торможение.The computer will give the calculated values of X 1calc = M to the arising retardation values during braking and record it in the memory. Upon receipt of other increased values of X2Rasch, the computer must compare them according to the dependence of X2Rasch M≥0 and until this inequality is maintained, the computer will not give commands to close valve 17. Service braking in progress.
Дальше наступит такой момент, когда коэффициент сцепления φх достигнет почти максимальной величины (точка перегиба кривой φ по диаграмме φ-s) и соответственно линейное замедление (j) достигнет максимума. Начнется экстренное (аварийное) торможение.Then comes the moment when the adhesion coefficient φ x reaches almost the maximum value (the inflection point of the curve φ according to the diagram φ-s) and, accordingly, the linear deceleration (j) reaches a maximum. Emergency (emergency) braking will begin.
б) Экстренное (аварийное) торможение.b) Emergency (emergency) braking.
При достижении равенства с некоторой погрешностью Х1расч М≥0 ЭВМ подаст команду на замыкание контактов клапана 17. Клапан перекроет проход жидкости из цилиндра 9 в емкость 18. Объем жидкости в цилиндре замкнется, и штоки 10 и 11 остановятся. Торможение будет идти при максимально допустимом замедлении или до полной остановки АТС или с каким-то замедлением для служебного торможения.When equality is reached with some error X 1calc M≥0, the computer will command to close the contacts of the valve 17. The valve will block the passage of fluid from the
При аварийном торможении, когда величины Храсч и Руд достигли экстремальных значений, возможна блокировка колес, так как торможение идет на грани блокирования колес. Этого допускать нельзя. Для этого в процессе теоретических расчетов следует предусмотреть в тормозном механизме уменьшенные размеры радиусов барабанов колес или диаметров рабочих цилиндров. Эти величины входят в значения тормозного момента на барабане и позволяют выполнить неравенство Мб<Мк и таким образом исключить блокировку колес. При этом можно задаться допустимыми величинами φх и φу.During emergency braking, when the values of X calc and P beats have reached extreme values, wheel lock is possible, since braking is on the verge of blocking the wheels. This must not be allowed. For this, in the process of theoretical calculations, it is necessary to provide in the brake mechanism reduced sizes of the radii of the wheel drums or the diameters of the working cylinders. These values are included in the values of the braking torque on the drum and allow the inequality M b <M k to be fulfilled and thus eliminate wheel lock. In this case, one can set admissible values of φ x and φ y .
Контактная связь между поршнем-упором 14, пружиной 16 и штоком 11 делает механизм управления предлагаемой тормозной системы таким, что при любой неисправности в электронном блоке тормозная система способна обеспечивать процесс торможения обычным способом. Кроме того, предлагаемая тормозная система позволяет максимально использовать коэффициент сцепления, будь он большим или малым.The contact between the piston-
Как известно, коэффициент продольного сцепления φх меняется от покрытий, его состояния, от изношенности протектора шин, от скорости движения, от толщины водяной пленки в контакте колеса, от различных углов бокового увода, но характерной чертой этих зависимостей является то, что максимум их значений приходится на величину коэффициента скольжения (S) в зоне S=0,15÷0,25. Эта особенность делает предлагаемую тормозную систему максимально универсальной.As is known, the longitudinal adhesion coefficient φ x varies with the coatings, its condition, with the wear of the tire tread, with the speed of movement, with the thickness of the water film in the wheel contact, with different lateral angles, but a characteristic feature of these dependencies is that their maximum values falls on the value of the slip coefficient (S) in the zone S = 0.15 ÷ 0.25. This feature makes the proposed brake system as versatile as possible.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000128861/11A RU2264313C2 (en) | 2000-11-17 | 2000-11-17 | Electronically controlled antilock antiskid brake system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000128861/11A RU2264313C2 (en) | 2000-11-17 | 2000-11-17 | Electronically controlled antilock antiskid brake system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000128861A RU2000128861A (en) | 2002-10-20 |
| RU2264313C2 true RU2264313C2 (en) | 2005-11-20 |
Family
ID=35867286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000128861/11A RU2264313C2 (en) | 2000-11-17 | 2000-11-17 | Electronically controlled antilock antiskid brake system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2264313C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107444615A (en) * | 2017-04-25 | 2017-12-08 | 西安航空学院 | A kind of combined elastic adaptive wing becomes sweepback mechanism and control method |
| RU2777503C1 (en) * | 2021-11-30 | 2022-08-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" ФГУП "ВНИИА" | Hydraulic closing sensor |
-
2000
- 2000-11-17 RU RU2000128861/11A patent/RU2264313C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107444615A (en) * | 2017-04-25 | 2017-12-08 | 西安航空学院 | A kind of combined elastic adaptive wing becomes sweepback mechanism and control method |
| CN107444615B (en) * | 2017-04-25 | 2019-12-20 | 西安航空学院 | Combined elastic self-adaptive wing sweepback changing mechanism and control method |
| RU2777503C1 (en) * | 2021-11-30 | 2022-08-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" ФГУП "ВНИИА" | Hydraulic closing sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9566971B2 (en) | Hydraulic-pressure producing device and hydraulic brake system | |
| US4824186A (en) | Hydraulic dual-circuit brake system | |
| CN102056779B (en) | Automotive braking device | |
| AU2014244937B2 (en) | Vehicular brake system | |
| CN100372712C (en) | Vehicular turning control apparatus and method | |
| JP5367916B2 (en) | Brake system and brake control method | |
| US20050012501A1 (en) | Device for detecting force acting on a tire | |
| US20030038541A1 (en) | Electronic brake system without pump unit | |
| JP6485418B2 (en) | Brake control device | |
| EP2668077B1 (en) | Brake fade determination device, brake fade determination method and braking system | |
| AU1243788A (en) | Brake vacuum modulator traction control with pressure source variable as function of engine load during incipient wheel spin conditions | |
| US9150204B2 (en) | Braking force control device | |
| US11440614B2 (en) | Motorcycle | |
| CN200971099Y (en) | Vehicle electronic stability control system | |
| CN109572658A (en) | Brake control and brake control method | |
| CN2794950Y (en) | Automobile electric braker with ABS function | |
| KR20080112196A (en) | Brake control device and method for two-wheeled motor vehicle | |
| CN101795920A (en) | Vehicle control device and method of controlling vehicle | |
| US20090195056A1 (en) | Brake Controller, Brake System Provided with the Same, and Vehicle Provided with the Same Brake System | |
| RU2264313C2 (en) | Electronically controlled antilock antiskid brake system | |
| US4824185A (en) | Hydraulic dual-circuit braking system | |
| IT201800009105A1 (en) | Method of controlling a vehicle brake system and its system | |
| US20230103320A1 (en) | Hydraulic brake system | |
| CN105073522A (en) | Vehicle brake fluid pressure control device | |
| RU2221715C2 (en) | Antilock-antiskid brake system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051118 |