электронная тормозная система для транспортных средств

Формула изобретения

1. ЭЛЕКТРОННАЯ ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, содержащая центральные электронные модули управления модуляторами тормозного давления, подключенными к колесным тормозным цилиндрам, отличающаяся тем, что она снабжена колесными модулями с собственным интеллектом, приданными колесам и снабженными по меньшей мере одним микрокомпьютером, расположенным в пространстве вблизи колес, и подключенными по меньшей мере к одному вышестоящему центральному модулю с собственным интеллектом, снабженным по меньшей мере одним микрокомпьютером, который предпочтительно расположен в центре транспортного средства, при этом его вход соединен с выходами введенного рабочего датчика тормозных значений и тормозного механизма стояночной тормозной системы, а колесные модули соединены с центральным модулем для принятия заданного значения тормозного давления и передачи по меньшей мере одного из принятых и замеренных им значений и с сенсорами, расположенными на соответствующем колесе, тормозном цилиндре и/или модуляторе тормозного давления для принятия по меньшей мере одного измеренного значения скорости колеса и тормозного давления, при этом колесные модули конструктивно объединены с соответствующим модулятором тормозного давления для формирования электрических выходных сигналов управления, причем предусмотрена по меньшей мере одна шина данных с установленными интерфейсами для обмена информацией между центральным и колесными модулями.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в центральных модулях в соответствии с критериями нагрузки и/или в соответствии с износом накладок тормозных колодок предусмотрено средство для модификации или соответственно распределения тормозного давления.

3. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в колесных модулях введено средство для блокировочной защиты и/или защиты от заноса.

4. Система по пп. 1 3, отличающаяся тем, что в центральном модуле введено средство для образования эталонной скорости транспортного средства для блокировочной защиты.

5. Система по пп. 1 4, отличающаяся тем, что два центральных модуля соединены шиной данных со стандартным интерфейсом для обмена информацией и взаимного контроля.

6. Система по пп. 1 5, отличающаяся тем, что в введены электронный переключатель или реле, соединенные с центральным модулем для отключения питания электроэнергии колесных модулей в случае их неисправности.

7. Система по пп. 1 6, отличающаяся тем, что шины данных выполнены в виде световодов.

8. Система по пп. 1 7, отличающаяся тем, что в ней предусмотрены дополнительные входные линии, соединенные с колесными модулями для передачи информации о толщине и температуре накладок тормозных колодок.

9. Система по пп. 1 8, отличающаяся тем, что два колесных модуля объединены в осевой модуль.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электронным тормозным системам для транспортных средств.

Подобная электронная тормозная система известна из патента ФРГ N 2622746. В электронных системах торможения величина торможения, заданная водителем с помощью датчика, представляется в качестве значения электрического напряжения. Это напряжение затем может быть преобразовано с помощью электроники. Таким образом может быть, например, смоделирована желаемая характеристика зависимости между положением тормозной педали и создаваемым тормозным усилием. Также возможно учесть загрузку транспортного средства (автоматический зависящий от нагрузки тормоз АЗНТ) или предусмотреть блокировочную защиту (антиблокировочная система АБС). Затем модифицированное таким образом напряжение после усиления подводится к магнитным клапанам, приданным отдельным колесам, с помощью которых регулируется давление рабочей среды (гидравлическая среда или сжатый воздух), приводящей в действие отдельные тормоза.

Основное преимущество такой электронной системы по сравнению с обычной тормозной системой, в которой управляющая величина направляется от пневматического тормозного клапана к тормозным цилиндрам (в случае тормозной системы с пневматическим приводом из безрельсовых транспортных средствах для перевозки грузов, пассажиров и для нетранспортных работ), заключается в повышенном быстродействии и в более легкой модифицируемости электронной управляющей величины.

В случае применения электронной тормозной системы на безрельсовых транспортных средствах для перевозки грузов, пассажиров и для нетранспортных работ особое значение придается надежность системы и низким затратам. Кроме того, при дефектах в электронике неисправность должна легко локализироваться и устраняться по возможности путем простой замены компонентов.

Известные электронные тормозные системы являются центрально сконструированными, т.е. центральный управляющий блок определяет все необходимые для торможения данные, такие как положение тормозной педали, тормозное давление, тормозной момент, частоту вращения колес и т.д. Из этих данных получают регулирующие величины для тормозов и осуществляется управление соответствующими приводами. Дополнительными задачами центрального управляющего блока являются контроль всей тормозной установки, индикация режима торможения и проведения коррекции ошибок.

Далее из выкладки ФРГ N 3335932 известна электронная система транспортного средства, которая разделена на несколько функциональных модулей, например, для управления кондиционированием, блокировочной защиты и т.д. Модули, содержащие микропроцессоры, которые выполняют свои задачи в соответствии с заданной программой, также имеют собственный "интеллект". Эти модули расположены в центральном месте на транспортном средстве и в случае неисправности могут быть легко заменены по отдельности.

Через мультиплексный передатчик/приемник модули подключены к нескольким (так называемым) распределительным устройствам. Они децентрализовано расположены по углам транспортного средства, декодируют с помощью мультиплексных сигналов и проводят команды центральных модулей к подключенным конструктивным элементам, таким как лампы, приводы или клапаны. Также возможна обратная сигнализация к центральным модулям, например, с помощью сигналов подключенных сенсоров.

Хотя распределительные устройства также содержат микропроцессор, они не имеют собственного "Интеллекта", а лишь проводят через мультиплексную систему команды или измеренные значения.

Известные системы с "интеллектом", центрально расположенным на транспортном средстве, т. е. с центральной электроникой с микропроцессорами, имеют определенные недостатки. Так, например, электрические линии от электронных блоков к приводам и от сенсоров к электронным блокам являются относительно длинными и поэтому подверженными воздействию помех. Если текут токи большой величины, то эти линии, кроме того, образуют источник помех. Кроме того, центральная электроника вследствие большого количества сенсоров и приводов сконструирована очень сложно. Вследствие этого, а также вследствие большого количества линий и штеккерных соединений повышается подверженность воздействию помех. Кроме того, подсистемы, например магнитные клапаны, не могут быть заменены на другие модели, так как программное обеспечение центральной электроники согласовано с данными клапанов, в частности, со значениями времени переключения.

В основе изобретения лежит задача создания электронной тормозной системы названного в начале типа, в которой были бы устранены вышеуказанные недостатки.

Эта задача решается тем, что:

предусмотрены несколько колесных модулей 1, 2, 3, 4 (фиг. 1, 2) с собственным интеллектом, приданных колесам и снабженных по меньшей мере одним микрокомпьютером, которые и в пространстве расположены вблизи колес, и по меньшей мере один вышестоящий центральный модуль 5, 6 с собственным интеллектом, снабженный по меньшей мере одним микрокомпьютерном, который предпочтительно расположен в центральном месте транспортного средства, при этом;

вход центрального модуля 5, 6 соединен с выходами рабочего датчика 18 тормозных значений и тормозного механизма 19 стояночной тормозной системы;

колесные модули 1, 2, 3, 4 соединены с центральным модулем 5, 6 и принимают заданное значение тормозного давления;

колесные модули 1, 2, 3, 4 соединены с сенсорами 32, 33, которые расположены на соответствующем колесе 31, тормозном цилиндре 30 и/или модулятора 29 тормозного давления, и принимает по меньшей мере одно измеренное значение для скорости колеса и тормозного давления;

колесные модули 1, 2, 3, 4 соединены с центральным модулем 5, 6 и передают по меньшей мере одно из принятых ими измеренных значений, соответственно по меньшей мере одну выведенную из них информацию;

колесные модули 1, 2, 3, 4 предпочтительно конструктивно объединены соответствующим модулятором 29 тормозных сигналов для управления им;

по меньшей мере одна шина 7, 8 данных с установленными интерфейсами предусмотрена для обмена информацией между центральным модулем 5, 6 и колесными модулями 1, 2, 3, 4.

Благодаря соответствующему изобретению, децентрализованному исполнению электроники с по меньшей мере одним центральным модулем, который содержит микропроцессоры с вышеуказанным собственным интеллектом, и с несколькими колесными модулями, которые также содержат микропроцессоры с указанным собственным интеллектом, и причем, колесные модули иерархически подчинены центральным модулям, получаются различные преимущества системы.

Центральные модули системоохватывающе включены в остальную электронику транспортного средства, т.е. они принимают сигналы, такие как угол поворота, замедление транспортного средства, задаваемые водителем значения, такие как тормозное требование, тормозной механизм стояночной тормозной системы, тормоз-замедлитель и т.д. которые являются важными для всего транспортного средства.

Напротив колесные модули предназначены лишь для снабжения соответствующего колеса. Они содержат соответствующую силовую концевую ступень, с помощью которой осуществляется управление модуляторным клапаном соответствующего тормозного цилиндра. Кроме того они содержат соответствующие интеллектуальные электронные средства, такие как приданный колесу канал регулирования блокировочной защиты.

Вышестоящие части электроники блокировочной защиты, такие как, например, устройство контроля за надежностью всей системы и генератор общей эталонной скорости транспортного средства, расположены не в колесных модулях, а в центральных модулях.

Основными преимуществами соответствующей изобретению системы по сравнению с уровнем техники являются меньшие затраты на установку, меньшие конструктивные размеры управляющих блоков и меньшее количество линий, простая конструкция управляющих блоков (испытуемость), раздельные питательные и информационные ветви, селективная выключаемость подсистем в случае неисправности и простая заменяемость компонентов благодаря модульной конструкции, причем также и варианты могут быть просто осуществлены.

На фиг. 1 показана структурная схема всей электронной тормозной системы; на фиг. 2 конструкция колесного модуля.

Тормозная система состоит из двух центральных модулей 5, 6, расположенных в центральном месте на транспортном средстве, и четырех колесных модулей 1 4, расположенных вблизи колес. Центральные модули 5, 6 могут быть, например, расположены в кабине, в моторном отделении или в резервуарах, закрепленных сбоку на транспортном средстве. Центральные модули 5, 6 содержат по меньшей мере один микрокомпьютер. В качестве компьютера здесь может быть использован компьютер типа 68010 фирмы "Моторола" или другой 16-битовый микрокомпьютер.

Важнейшей входной величиной для центральных модулей 5, 6 электронной тормозной системы является заданное водителем положение (или усилие на педали) педали тормоза. Это значение считывается с электронного датчика 18 тормозного значения и подается в центральные модули 5, 6. Датчик 18 тормозного значения сконструирован двухконтурным и может, например, содержать два потенциометра для считывания положения педали тормоза. Передача измеренного значения к центральным модулям может происходить в аналоговой или цифровой форме.

Принципиально таким же образом в центральные модули 5, 6 подводится также и положение тормозного механизма 19 стояночной тормозной системы. Также и эта система выполнена двухконтурной.

По линиям 20, 21 центральные модули 5, 6 получают другие сведения от дополнительных сенсоров, и управление может осуществляться также и приводами (в отдельности не представлены). В качестве других сенсоров принимаются в соображение сенсор для замедления транспортного средства, а также сенсор для угла поворота. В качестве другого привода может быть, например, подключен магнитный клапан тормоза-замедлителя.

Оба центральных модуля 5, 6 соединены друг с другом посредством шины 9 данных. По этой шине 9 данных происходит обмен данными, например, о нагрузке на ось, об эталонной скорости транспортного средства и о тормозном значении, подаваемом датчиком 18 тормозного значения. Кроме того по линии происходит обоюдный контроль надежности обоих микрокомпьютеров.

Соединенные между центральными модулями 5, 6 и колесными модулями 1 4 происходит по двум шинам 7, 8 данных. Они снабжены определенными интерфейсами, предпочтительно стандартными интерфейсами, так что при известных условиях также центральные модули и колесные модели различных изготовителей могут быть скоммутированы друг с другом. Обмен данными предпочтительно происходит по двухпроводной линии в последовательном режиме. Благодаря соответствующему изобретению, делению на центральные и колесные модули подобное соединение является достаточным, так как происходит обмен лишь небольшого числа вышестоящих данных, в то время, как большие количества данных, например, во время регулирования блокировочной защиты, могут быть непосредственно обработаны в колесных модулях.

По другим соединительным линиям 14 17 центральные модули 5, 6 могут управлять электронными переключателями или реле 10 13. С их помощью колесные модули 1 4 в случае неисправности могут быть отключены от их источника 24, 26 электроснабжения. Переключатели соответственно реле 10 13 могут быть расположены и внутри колесных модулей 1 4.

Также возможно располагать переключатели 10 13 вблизи или внутри центральных модулей 5, 6. В этом случае электроснабжение колесных модулей 1 4 происходит по линиям 7, 8, которые для этого снабжены соответственно более толстыми проводами для передачи электрического тока.

В колесные модули 1 4 могут также подаваться по входным линиям 22, 23 сигналы от внешних сенсоров. Эти сенсоры могут, например, считывать температуру тормоза, толщину накладки, тормозное усилие и скорость колеса. Для модуля одной оси могут быть также объединены в осевой модуль.

На фиг. 2 схематично представлена внутренняя конструкция колесного модуля 1. Микрокомпьютер 28 предпочтительно того же типа, что и микрокомпьютер, содержащий в центральных модулях, снабжается посредством линии 24 и электронного переключателя 10 рабочим напряжением. Переключатель 10 приводится в действие по линии 14 от центрального модуля 5. Обмен данными между микрокомпьютером 28 и центральным модулем 5 происходит по шине 7 данных. Внешние сенсоры подключены через линию 22 к микрокомпьютеру 28. Частота вращения соответствующего колеса 31 посредством сенсора 32 по линии 34 подается в микрокомпьютер 28. Изменение тормозного давления в тормозном цилиндре 30 происходит посредством сенсора 33 давления. По тормозному трубопроводу 25 рабочая среда (сжатый воздух или масло для гидросистем), используемая для торможения, подается посредством модулятора 29 тормозного давления в тормозной цилиндр 30. Модулятор 29 может быть переключен с помощью микропроцессора 28 через усилитель 35 в положения: поддержание давления, повышение давления или понижение давления. Однако также возможно использование аналогового модулятора 29.

В случае модулей 1 6, снабженных микрокомпьютерами, ради простоты не представлены все известные специалисту необходимые дополнительные схемные части, такие как согласователи, уровни, аналого-цифровые преобразователи, запускающие устройства и т.д.

Колесные модули 1 4 могут также передавать данные, переданные от подключенных сенсоров, в центральные модули 5, 6. Это относится, в частности, к скоростям колес и к толщинам накладок тормозных колодок.

Шины 7 9 данных могут быть также выполнены в качестве световодов. Это имеет своим преимуществом большую помехозащищенность и возможность передачи большего количества данных.

Электронная тормозная система функционирует следующим образом.

Тормозное значение, заданное водителем, подается в центральные модули 5, 6 и здесь прежде всего модифицируется. Это означает, что посредством программ, содержащихся в микрокомпьютерах, заданное тормозное значение может получиться различным для отдельных колесных модулей 1 4. С помощью этой, так называемой, коррекции тормозного значения должно быть обеспечено то, что, например, толщины накладок тормозных колодок с течением времени не будут отличаться друг от друга, что перегретый тормоз будет нагружаться менее сильно и что моменты рыскания смогут быть уравновешены, и т.д.

Кроме того, в центральных модулях 5, 6 содержится АЗНТ функция (автоматический зависящий от нагрузки тормоз). Благодаря этому торможение делается зависящим от нагрузки, т.е. заданному ходу педали в датчике 18 тормозного усилия соответствует при загруженном транспортном средстве большее тормозное давление, чем при пустом транспортном средстве.

Модифицированные таким образом тормозные значения подаются в колесные модули, и с их помощью происходит управление соответствующими модуляторами 29 тормозного давления. Осуществляется регулирование заданного тормозного давления или также заданного тормозного усилия.

Если колесным сенсором 32 распознается начинающаяся блокировка колес, то тормозное давление понижается известным специалисту средством блокировочной защиты, интегрированным в колесных модулях, соответственно осуществляется регулирование до постоянного значения скольжения, равного приблизительно 20% Эталонная скорость транспортного средства, необходимая для АБС-регулирования для подсчета значений скольжения колес, образуется в центральных модулях 5, 6 и подается через шины 7, 8 данных в колесные модули.

Наряду с функцией блокировочной защиты в микрокомпьютерах колесных модулей может быть также интегрировано средство защиты от заноса, вследствие чего известным образом предотвращается прокручивание колес при трогании с места.

Если с помощью интегрированных в колесных модулях 1 4 или в центральных модулях 5, 6 предохранительных схем обнаруживается неисправность в колесных модулях 1 4, то соответствующий модуль может быть отключен посредством соответствующего переключателя 10 13. В таком случае торможение соответствующего колеса осуществить более невозможно. Однако с помощью остальных еще исправных колес обеспечивается предписанное остаточное тормозное действие. Соответствующее отключение происходит также и при дефекте в шинах 7, 8 данных.

Колесные модули 1, 2 соответственно 3, 4 могут относиться либо к одной и той же оси, либо к диагонали транспортного средства. Разделение на диагонали имеет преимущество, заключающееся в особенно хорошей силе бокового увода в случае неисправности.