регулятор скорости колеса транспортной машины
Классы МПК: | B60T8/66 в которых тормозное усилие зависит от разницы между расчетной или другой теоретической скоростью транспортного средства и действительной скоростью его колеса B60K31/00 Устройства на транспортных средствах для автоматического управления скоростью, |
Автор(ы): | Науменко Б.С. |
Патентообладатель(и): | Ставропольский политехнический институт |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-07-06 публикация патента:
20.08.1996 |
Использование: в автотракторостроении, а именно в системах автоматического регулирования скорости транспортных машин. Сущность изобретения: регулятор скорости колеса транспортной машины включает в себя датчики угловой скорости колес, датчики положений органа управления двигателем и органа управления торможением, пропорциональный клапан давления в тормозном приводе колеса, механизм управления двигателем, электронный блок управления, рабочий цилиндр тормозного механизма колеса. Регулятор скорости отличается тем, что содержит дифференциал, одна из приводных шестерен которого связана с задающим электродвигателем, подключенным к управляющему устройству электронного блока управления, вторая приводная шестерня - с приводом колеса транспортной машины, а суммирующий вал - с регулирующим органом, воздействующим на пружину пропорционального клапана давления тормозного привода колеса, выход регулируемого давления которого через клапан с электромагнитным управлением связан с рабочим цилиндром тормозного механизма колеса. 6 з.п.ф-лы, 6 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
Формула изобретения
1. Регулятор скорости колеса транспортной машины, содержащий задатчик скорости транспортной машины, связанный с педалью управления торможением и с датчиком исходного положения педали, задатчик угловой скорости вала двигателя, связанный с педалью управления двигателем, механизм управления двигателем, задатчик стабилизатора скорости транспортной машины, датчики скорости ведомых колес транспортной машины, датчик угловой скорости вала двигателя, связанный с управляющим устройством, пропорциональный клапан давления тормозного привода, рабочий цилиндр тормозного механизма колеса, отличающийся тем, что он снабжен дифференциалом, одна из приводных шестерен которого связана с задающим электродвигателем, с датчиком угловой скорости, подключенными к управляющему устройству, вторая приводная шестерня с приводом колеса транспортной машины, а суммирующий вал с регулирующим органом, воздействующим на пружину пропорционального клапана давления тормозного привода колеса, выход регулируемого давления которого через клапан с электромагнитным управлением связан с рабочим цилиндром тормозного механизма колеса. 2. Регулятор скорости по п.1, отличающийся тем, что он содержит датчик угла поворота суммирующего вала дифференциала, связанный с управляющим устройством. 3. Регулятор скорости по пп.1 и 2, отличающийся тем, что его управляющее устройство содержит следящую систему управления задающим электродвигателем с коммутационным устройством на входе, через нормально разомкнутые контакты которого на входе следящей системы подключены датчик скорости ведомого колеса, задатчик скорости колеса при торможении и задатчик стабилизатора скорости транспортной машины и коммутационное устройство, через нормально разомкнутые контакты которого электромагнит клапана регулятора связан с источником электропитания транспортной машины. 4. Регулятор скорости по пп. 1 3, отличающийся тем, что задатчик скорости колеса при торможении содержит коммутационное устройство, связанное выходом с входом коммутационного устройства следящей системы управления задающим электродвигателем, а входами с суммирующим устройством и устройством выборки-хранения, входы суммирующего устройства связаны напрямую и через дифференциатор с задатчиком скорости транспортной машины при торможении, информационный вход устройства выборки-хранения связан с датчиком угловой скорости задающего электродвигателя, а управляющий вход через детектор максимума с датчиком угла поворота суммирующего вала дифференциала, выход детектора максимума связан также с управляющим входом коммутационного устройства. 5. Регулятор скорости по пп. 1 3, отличающийся тем, что его управляющее устройство содержит первый элемент сравнения, один вход которого связан с датчиком скорости ведомого колеса, второй с вычислителем скорости ведущего колеса, вход которого связан с датчиком угловой скорости вала двигателя, выход элемента сравнения связан с релейным элементом, управляющим контактом коммутационного устройства следящей системы управления задающим электродвигателем в цепи сигнала от датчика скорости ведомого колеса транспортной машины и в цепи электропитания электромагнитного клапана регулятора, а также содержит элемент И, подключенный входами к упомянутому релейному элементу каждого ведомого колеса, а выходом к релейному элементу, управляющему контактом коммутационного устройства в цепи сигнала от задатчика угловой скорости вала двигателя. 6. Регулятор скорости по пп. 1 3, отличающийся тем, что его управляющее устройство содержит второй элемент сравнения, один вход которого связан с вычислителем средней скорости ведомых колес транспортной машины, второй с задатчиком стабилизатора скорости, а выход с пороговым элементом, связанным напрямую и через элемент задержки с элементом И, причем с выходом элемента И связан релейный элемент, управляющий контактами коммутационного устройства следящей системы управления задающим электродвигателем в цепи сигнала от задатчика стабилизатора скорости и в цепи электропитания электромагнитного клапана регулятора, а с выходом порогового элемента связан релейной элемент, управляющий исполнительным приводом моторного тормоза двигателя. 7. Регулятор скорости по пп. 1 3, отличающийся тем, что его управляющее устройство содержит третий элемент сравнения, один вход которого связан с задатчиком скорости транспортной машины при торможении, второй с вычислителем средней скорости ведомых колес транспортной машины, а выход с релейным элементом, управляющим контактами коммутационного устройства следящей системы управления задающим электродвигателем в цепи сигнала от задатчика скорости колеса при торможении и в цепи электропитания электромагнитного клапана регулятора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к автотракторостроению, а именно к системам автоматического регулирования скорости транспортных машин. Известны комплексные антиблокировочные /АБС/-противобуксовочные /ПВС/ системы автотранспортных средств, например, фирм Wabco и Bosh [1] принципиально не отличающиеся в способе регулирования скорости ведущих колес при разгонах и торможениях транспортного средства и конструктивном исполнении систем регулирования. В качестве прототипа выбрана система БС-ПБС фирмы Bosh [1]Система регулирования содержит датчики угловой скорости ведущих и ведомых колес транспортного средства, датчики положения органов управления двигателем и тормозом, пропорциональный клапан давления тормозного привода /тормозной кран/, механизм управления двигателем, электронный блок управления, модуляторы давления АБС, двухмагистральные клапаны с электромагнитным управлением ПБС, рабочие цилиндры тормозных механизмов колес. Применяемые для регулирования давления модуляторы и клапаны выполняются по двухкаскадной схеме усиления с релейным режимом работы клапанов с электромагнитным управлением в первом каскаде усиления. При таком исполнении из-за запаздываний в срабатывании и отпускании электромагнитов имеют место перерегулирования по давлению в тормозном приводе колес и, как следствие, большие отклонения регулируемого параметра /скорости колеса/ от оптимального значения, при котором обеспечивается реализация наибольший тяговый или тормозной силы. Циклические изменения скорости колес приводят к колебаниям продольного ускорения или замедления транспортного средства, которые могут достигать больших значений, что отражается на комфортабельности транспортного средства и ресурсе его работы. Целью изобретения является повышение качества процесса регулирования скорости ведущего колеса транспортной машины на тяговых и тормозных режимах при одновременном упрощении регулятора скорости. Указанная цель достигается за счет того, что вместо модулятора давления, двухмагистрального клапана, клапана с электромагнитным управлением и датчика скорости, регулятор скорости ведущего колеса транспортной машины содержит дифференциал, одна из приводных шестерен которого связана с задающим электродвигателем, подключенным к управляющему устройству электронного блока, вторая приводная шестерня с приводом ведущего колеса транспортной машины, а суммирующий вал с регулирующим органом, воздействующим на пружину пропорционального клапана давления тормозного привода колеса, выход регулируемого давления которого через клапан с электромагнитным управлением связан с рабочим цилиндром тормозного механизма ведущего колеса. Известно использование дифференциального механизма с задающим электродвигателем в регуляторе частоты вращения вала теплового двигателя /авторское свидетельство СССР N 217218, F 02 D 31/00, G 05 D 13/62, 1968, БИ N 15 и N 1455024А1, F 02 D 31/00, 1989, БИ N 4/. Однако в известном виде регулятор не обеспечивает достижения поставленной выше цели. В предлагаемом регуляторе скорости колеса транспортной машины одна из приводных шестерен дифференциала связана с приводом колеса транспортной машины, а регулирующий орган с пружиной пропорционального клапана давления тормозного привода колеса, что является существенными отличительными признаками, отсутствующими в прототипе, известных аналогах и в известных регуляторах частоты вращения вала двигателя. Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показана принципиальная схема регулятора скорости. На фиг. 2 график, поясняющий рабочий процесс регулятора скорости колеса на различных режимах управления скоростью транспортной машины. На фиг.3, 4, 5 показаны элементы управляющего устройства. Регулятор скорости колеса транспортной машины включает в себя /см. фиг. 1/ задающий электродвигатель 1 с датчиком скорости 2, дифференциал 3, приводная шестерня 4 которого связана с полуосью ведущего колеса 5 транспортной машины, а приводная шестерня 6 с задающим электродвигателем 1. Суммирующий вал 7 дифференциала через передачу гайка-винт связан с регулирующим органом 8, имеющим фиксатор 9, исключающий поворот регулирующего органа относительно оси. Регулирующий орган 8 воздействует на пружину 10 пропорционального клапана давления 11 тормозного привода ведущего колеса. Выход регулируемого давления пропорционального клапана 11 через клапан 12 с электромагнитным управлением связан с рабочим цилиндром 13 тормозного механизма колеса 14 транспортной машины. Управление задающим электродвигателем 1 осуществляется от электронного блока 15, включающего в себя задатчик скорости 16, связанный с тормозной педалью 17, с датчиком скорости 21 ведомого колеса машины и датчиком исходного положения педали 18. Выход задатчика скорости 16 связан с управляющим устройством 19, связанным с датчиком скорости 2 задающего электродвигателя 1; с датчиком угла поворота 20 суммирующего вала 7 дифференциала 3, с датчиком скорости 21 ведомого колеса, с датчиком скорости 22 вала двигателя, с задатчиком 23 стабилизатора скорости транспортной машины. Управляющее устройство 19 связано также через коммутационное устройство 24 с задатчиком 25 угловой скорости вала двигателя, который связан с педалью 26 управления двигателем и механизмом управления двигателем 27. Управляющее устройство 19 включает в себя следящую систему управления задающим электродвигателем, функциональная схема которой показана на фиг.3 и которая включает в себя элемент сравнения 27 и управляющее устройство 28 задающего электродвигателя 1 с датчиком 2 угловой скорости электродвигателя. На вход следящей системы через нормально разомкнутые контакты коммутационного устройства 29 подключены датчик скорости ведомого колеса 21, задатчик стабилизатора скорости 23 и задатчик скорости колеса при торможении 30. Функциональная схема задатчика 30 скорости колеса при торможении показана на фиг.4. Он включает в себя элемент сравнения 31, связанный напрямую и через дифференциатор 32 с выходом задатчика 16 скорости транспортной машины при торможении, устройство выборки-хранения 33, связанное информационным входом с датчиком 2 угловой скорости задающего электродвигателя, а управляющим входом с детектором максимума 34, связанным с датчиком 20 угла поворота суммирующего вала дифференциала 3. Выходы элемента сравнения 31 и устройства выборки-хранения 33 связаны с коммутационным устройством, управляемым по сигналу с выхода детектора максимума 34. Задатчик 16 скорости транспортной машины при торможении включает в себя коммутационное устройство 36, замкнутое в исходном положении педали торможения 17 и размыкаемое вначале перемещения педали по сигналу с датчика 18. Коммутационное устройство 36 связано с устройством выборки-хранения 37, которое связано с корректирующим устройством 38, связанным с педалью торможения 17. На вход коммутационного устройства 36 поступает сигнал с выхода вычислителя средней скорости ведомых колес транспортной машины 39. Вычислитель 39 связан с датчиками 21 ведомых колес. На фиг.4 показано также устройство управления контактом коммутационного устройства 29. Оно содержит элемент сравнения 40, связанный входами с выходом вычислителя 39 средней скорости ведомых колес и с выходом задатчика 16 скорости транспортной машины при торможении, а также релейный элемент 41, управляющий соответствующим контактом коммутационного устройства 29. Элемент сравнения 40 связан с анализатором процесса торможения 42, который управляет коммутационным устройством 43. На фиг. 5 показаны функциональные схемы устройств управления контактами коммутационных устройств 29 и 24. Они содержат элемент сравнения 44, элемент И 45 и релейные элементы 45 и 47, управляющие соответствующими контактами коммутационных устройств 29 и 24. На входы элемента сравнения 44 подаются сигналы с вычислителя скорости ведущего колеса 48 и с датчика скорости ведомого колеса 21. На вход вычислителя скорости 46 подается сигнал с датчика угловой скорости вала двигателя 22. На входы элемента И подаются сигналы с релейных элементов 46 устройства управления для каждого ведомого колеса. На фиг. 6 показана функциональная схема устройства управления моторным тормозом двигателя и контактом коммутационного устройства 29. Устройство содержит элемент сравнения 49, на входы которого подаются сигналы с вычислителя 39 средней скорости ведомых колес и с задатчика 23 стабилизатора скорости. Выход элемента сравнения связан с пороговым элементом 50, от которого включается релейный элемент 51. Выход порогового элемента 50 связан напрямую и через элемент задержки 52 с элементом И 53, управляющим релейным элементом 54. На фиг.2 применены следующие обозначения: Vз заданная педалью торможения скорость; Vкз заданная при торможении скорость колеса; Vк скорость колеса транспортной машины; Vа скорость транспортной машины; Vст заданная на стабилизаторе скорость транспортной машины. Регулятор скорости колеса при управлении транспортной машиной работает следующим образом. Приводная шестерня 6 дифференциала 3 вращается от задающего электродвигателя 1, а приводная шестерня 4 вращается через передачу от ведущего колеса транспортной машины во встречном направлении. В регуляторе использована известная особенность дифференциального механизма, заключающаяся в том, что фазовое рассогласование между его приводными шестернями 4 и 6 определяет угловое положение суммирующего вала 7 дифференциала 3 и жестко связанной с ним гайки и, следовательно, осевое положение регулирующего органа 8, жестко связанного с винтом. Поворот регулирующего органа 8 относительно оси исключается за счет фиксатора 9, скользящего в пазу гильзы пропорционального клапана 11. При перемещении регулирующего органа 8 изменяется усилие задающей пружины 10 пропорционального клапана давления 11 тормозного привода ведущего колеса транспортной машины. На транспортных машинах с открытым гидравлическим приводом тормозов на вход пропорционального клапана давления 11 подается давление от гидросистемы трансмиссии машины, а на машинах с пневматическим тормозным приводом от ресиверов пневмосистемы транспортной машины. Давление с выхода пропорционального клапана давления 1 через клапан 12 с электромагнитным управлением подается в исполнительный цилиндр /тормозную камеру/ 13, который воздействует на тормозной механизм ведущего колеса 14 транспортной машины. При выключенном электромагните клапана 12 исполнительный цилиндр 13 соединен со сливом /атмосферой/, тормозной механизм колеса выключен. Электромагнит клапана 12 и задающий электродвигатель 1 включаются от управляющего устройства 19 электронного блока управления 15 только при необходимости торможения колеса и на период торможения. При выключенном электродвигателе и вращающемся колесе 14 транспортной машины регулирующий орган 8 регулятора смещен влево до упора в суммирующий вал 7 дифференциала 3. Шестерни 4 и 6 дифференциала вращаются в разные стороны, якорь электродвигателя вращается в холостую. Такое исполнение регулятора скорости позволяет уменьшить потребление электроэнергии от бортовой сети транспортной машины и продлить срок службы задающего электродвигателя. При трогании транспортной машины с места и при разгоне регулятор скорости работает следующим образом. Водитель воздействует на педаль 26 управления двигателем, которая связана с электрическим задатчиком угловой скорости вала двигателя 25. Сигнал с задатчика угловой скорости через нормально замкнутый контакт 47 коммутационного устройства поступает в управляющее устройство 19. В управляющем устройстве формируется управляющий сигнал на механизм управления двигателем 27, т. к. это осуществляется в известных устройствах [1, 2] В управляющее устройство 19 электронного блока 15 поступают сигналы с датчика угловой скорости вала двигателя 22 и датчика скорости ведомого колеса 21 соответствующего борта транспортной машины. Сигнал с датчика 22 поступает на вход вычислителя скорости ведущего колеса 48 /см. фиг.5/. В вычислителе скорости известным способом вводится информация о передаточном числе включенной передачи. На выходе вычислителя скорости получается сигнал скорости ведущего колеса, определенный для включенного состояния сцепления. Вычисленная скорость ведущего колеса на элементе сравнения 44 сравнивается со скоростью ведомого колеса, информация с которой поступает с датчика ведомого колеса 21. Если скорость ведущего колеса становится больше скорости ведомого колеса, что имеет место при разгоне на скользкой дороге, и разность скоростей превышает некоторую заданную уставку, то срабатывает релейный элемент 46. В коммутационном устройстве 29 следящей системы управления задающим электродвигателем и управления электромагнитным клапаном 12 регулятора /см. фиг.3/ замыкается контакт 46. На вход следящей системы управления электродвигателем подключается сигнал с датчика 21 скорости ведомого колеса, срабатывает клапан 12, задающий электродвигатель вращается со скоростью, пропорциональной скорости ведомого колеса транспортной машины. Поскольку скорость ведущего колеса транспортной машины из-за буксования на скользкой поверхности больше скорости ведомого колеса шестерни 4 и 6 дифференциала 3 получают фазовый сдвиг
![регулятор скорости колеса транспортной машины, патент № 2065367](/images/patents/407/2065020/981.gif)
![регулятор скорости колеса транспортной машины, патент № 2065367](/images/patents/407/2065020/981.gif)
![регулятор скорости колеса транспортной машины, патент № 2065367](/images/patents/407/2065020/981.gif)
![регулятор скорости колеса транспортной машины, патент № 2065367](/images/patents/407/2065020/981.gif)
При дальнейшем воздействии на педаль торможения сигнал на выходе задатчика скорости 16 с помощью корректирующего устройства 38 изменяется пропорционально ходу педали в соответствии с выражением:
![регулятор скорости колеса транспортной машины, патент № 2065367](/images/patents/407/2065367/2065367-2t.gif)
где: V3 сигнал заданной при торможении скорости транспортной машина;
Vo сигнал скорости, зафиксированный запоминающим устройством задатчика 16 в начале воздействия на тормозную педаль;
![регулятор скорости колеса транспортной машины, патент № 2065367](/images/patents/407/2065013/945.gif)
![регулятор скорости колеса транспортной машины, патент № 2065367](/images/patents/407/2065013/945.gif)
![регулятор скорости колеса транспортной машины, патент № 2065367](/images/patents/407/2065020/981.gif)
![регулятор скорости колеса транспортной машины, патент № 2065367](/images/patents/407/2065020/981.gif)
![регулятор скорости колеса транспортной машины, патент № 2065367](/images/patents/407/2065020/981.gif)
1. Современные антиблокировочные и противобуксовочные системы автомобилей, автобусов, и прицепов. Обзорная информация. М. ЦНИИТЭИавтопром, 1990, с. 43-55. 2. Регулятор скорости транспортной машины. Заявка на изобретение N 4943035/27/047919/ от 06.06.91.
Класс B60T8/66 в которых тормозное усилие зависит от разницы между расчетной или другой теоретической скоростью транспортного средства и действительной скоростью его колеса
Класс B60K31/00 Устройства на транспортных средствах для автоматического управления скоростью,