СИСТЕМА ЭКСТРЕННОЙ ОСТАНОВКИ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
EMERGENCY STOP SYSTEM FOR VEHICLE

Известные системы для перевода частично автономных или автономных транспортных средств в безопасное состояние для этого способны к тому, чтобы останавливать транспортное средство посредством остановки привода.
Под безопасным состоянием может пониматься состояние, в котором транспортное средство, по меньшей мере, останавливается, так что опасность, которая может исходить от движения транспортного средства, устраняется. Под безопасным состоянием может пониматься также состояние, в котором от транспортного средства не исходит опасность для окружающей среды. Под безопасным состоянием может пониматься, прежде всего, состояние, в котором транспортное средство остановлено и/или дополнительно отключены потенциально опасные для привода системы. Такими потенциально опасными системами могут быть, например, гидравлическая система или вспомогательный привод.
Под частично автономным транспортным средством может пониматься транспортное средство, которое может двигаться автономно при наличии водителя. Подобный режим работы известен также как автопилот. Под автономным транспортным средством следует понимать транспортное средство, которое может двигаться полностью самостоятельно без водителя.
Принципиально, транспортное средство может быть любым средством для транспортировки людей или грузов. Транспортное средство может быть, прежде всего, сельскохозяйственной машиной, например трактором, легковым автомобилем, транспортным средством хозяйственного назначения, например грузовым автомобилем или самоходной самосвальной машиной, или строительной машиной, например колесным погрузчиком.
Система экстренной остановки предложенного типа применима для, по меньшей мере, частично автономно эксплуатируемого транспортного средства и служит для перевода транспортного средства в упомянутое в начале безопасное состояние. Под, по меньшей мере, частично автономно эксплуатируемым транспортным средством следует понимать транспортное средство, которое может приводиться в эксплуатационное состояние, в котором оно частично автономно эксплуатируется описанным выше способом, согласно которому может двигаться автономно в присутствии водителя.
Система экстренной остановки имеет исполнительное устройство, которое может в виде реакции на приведение его в действие выдавать сигнал приведения в действие. Такое исполнительное устройство может быть устройством любого типа, которое выдает сигнал, основываясь на инициирующем событии. Такое исполнительное устройство может называться также триггером. Исполнительное устройство может приводиться в действие пользователем, например обслуживающим лицом транспортного средства. Таким образом, под исполнительным устройством следует понимать устройство любого типа, которое в качестве реакции на приведение в действие пользователем вырабатывает выходной сигнал, который пригоден для дальнейшей обработки в управляющем устройстве. Такой выходной сигнал может быть специфически сгенерированным сигналом, но может быть образован также посредством простого включения и отключения электрического тока.
Помимо этого, система экстренной остановки имеет управляющее устройство, которое принимает сигнал приведения в действие и, основываясь на сигнале приведения в действие, выдает управляющий сигнал. Такой управляющий сигнал может генерироваться, прежде всего, с учетом другой системной информации и предоставляется в распоряжение для управления другими компонентами системы. Управляющее устройство может объединять несколько управляющих устройств для управления различными компонентами системы.
В дополнение к этому, система экстренной остановки имеет устройство экстренного торможения для активного торможения транспортного средства. Это устройство экстренного торможения выполнено для того, чтобы, основываясь на выданном управляющем сигнале и основываясь на заданном режиме работы, приводить в действие предусмотренную в транспортном средстве, например уже имеющуюся, тормозную систему для создания тормозной силы для замедления движения транспортного средства. Для этого управляющее устройство может иметь устройство управления торможением для выдачи управляющего сигнала.
Активное торможение означает, что в приводном механизме транспортного средства механически, прежде всего с применением тормозной системы транспортного средства, создается тормозная сила, чтобы замедлять движение транспортного средства. При этом, основываясь на выданном управляющем сигнале и основываясь на заданном режиме работы, тормозная система приводится в действие для создания тормозной силы для замедления транспортного средства. Тормозная система может быть стояночной тормозной системой, которая может называться также ручной тормозной системой или ручным тормозом.
За счет применения тормозной системы транспортного средства создается эффективная и безопасная система экстренной остановки, которая повышает безопасность транспортного средства при применении уже имеющихся компонентов транспортного средства. В отличие от простого отключения привода транспортного средства можно затормаживать транспортное средство быстрее. В дополнение к этому, можно отказаться от отключения привода транспортного средства, благодаря чему после достижения безопасного состояния привод транспортного средства и далее находится в распоряжении. Так, при экстренной остановке генератор транспортного средства может по-прежнему функционировать, благодаря чему разгружается аккумуляторная батарея транспортного средства.
Устройство экстренного торможения может иметь исполнительный орган, который выполнен для приведения в действие тормозной системы, например стояночную тормозную систему. Таким образом стояночную тормозную систему можно приводить в действие автоматизировано. Исполнительный орган может быть электромеханическим исполнительным органом. При этом исполнительный орган может иметь электродвигатель, исполнительное звено и датчик сигнала. Датчик сигнала выполнен с возможностью выдачи в качестве сигнала положения исполнительного звена и предоставления его в распоряжение для управления электродвигателем. Такой датчик сигнала может быть концевым выключателем. Однако, вместо датчика сигнала, положение исполнительного звена может определяться также с помощью измерительной системы непрерывного контроля, например по току эхоконтроля. Исполнительный орган может предусматриваться в транспортном средстве дополнительно. Если транспортное средство уже имеет электромеханический исполнительный орган для приведения в действие стояночного тормоза, то этот, уже имеющийся исполнительный орган может управляться непосредственно и тем самым рассматриваться как часть устройства экстренного торможения. Альтернативно или дополнительно, в состав стояночной тормозной системы может включаться также дополнительный стояночный запирающий механизм транспортного средства, если таковой в транспортном средстве имеется.
Для того чтобы дополнительно к созданной в тормозной системе тормозной силе создавать дополнительную тормозную силу для замедления транспортного средства, управляющее устройство может быть выполнено для того, чтобы запускать внешнее по отношению к тормозной системе устройство транспортного средства. Таким образом может достигаться особенно быстрое и эффективное торможение. Внешнее по отношению к тормозной системе устройство транспортного средства может быть приводным механизмом транспортного средства. Управляющее устройство может быть выполнено для включения приводного механизма так, чтобы в качестве дополнительной тормозной силы использовалось внутреннее сопротивление приводного механизма. Это может осуществляться, например, посредством целенаправленного управления коробкой передач или посредством соответствующего включения дифференциалов. Таким образом для дополнительного торможения могут использоваться уже имеющиеся в приводном механизме компоненты. Это может способствовать экономии затрат, так как используются уже имеющиеся компоненты транспортного средства.
Управление коробкой передач может осуществляться так, чтобы после истечения предопределенного, например свободно параметризуемого, времени коробка передач переключалась в нейтральное положение. Может быть предусмотрено также сцепление, включаемое при трогании с места, которое после истечения предопределенного времени отключается. Таким образом может разрываться силовой поток. Коробка передач может иметь находящуюся в силовом потоке муфту, которая может смыкаться активно, например, посредством подачи электрического тока. Как только подача электрического тока к такой муфте прерывается, муфта размыкается, и таким образом приводной механизм отключается на длительное время. Соответственно этому управляющее устройство может быть выполнено для того, чтобы, по меньшей мере, временно приводить в действие коробку передач так, чтобы создавалось торможение двигателем. Поэтому дополнительно созданная тормозная сила является настраиваемой, вследствие чего торможение может происходить в целом эффективнее.
Управляющее устройство может иметь управляющее устройство коробкой передач. В зависимости от типа применяемой коробки передач, оно может для создания тормозной силы переключать коробку передач на низшую передачу или задавать коробке передач меньшую заданную величину скорости. Например, коробка передач может быть автоматической коробкой передач. Для создания тормозного эффекта эта коробка передач может эпизодически переключаться на низкую заданную передачу. Коробка передач может быть также гидрообъемной передачей с разветвлением мощности. В этом случае коробке передач может задаваться заданная величина скорости, например 0 км/ч. Такое управляющее устройство коробкой передач обеспечивает возможность особенно эффективного создания тормозной силы.
Система экстренной остановки может иметь устройство настройки режима работы, которое выполнено для того, чтобы при посредстве исполнительного устройства по выбору прерывать активацию устройства экстренного торможения. Такое устройство настройки режима работы может быть переключателем, например ключевым переключателем. Он может приводиться в действие пользователем и может через электрическую схему в зависимости от положения ключевого переключателя деблокировать или блокировать различные режимы работы. Например, может быть предусмотрен двухпроводный ключевой переключатель, который может кодировать двоичным кодом в целом четыре режима. Например, активация устройства экстренного торможения может осуществляться посредством отвязки исполнительного устройства от управляющего устройства, например посредством прерывания или блокирования передачи сигнала от исполнительного устройства в управляющее устройство. Переключатель может быть стационарно закрепляемым в транспортном средстве. Это обладает преимуществом, состоящим в том, что устройство настройки режима работы не может приводиться в действие ошибочно через дистанционное срабатывание.
Устройство настройки режима работы дополнительно может быть выполнено для того, чтобы задавать устройству управления коробкой передач различные режимы работы для коробки передач. Таким образом, устройство настройки режима работы может приводить в действие, например, не только устройство управления торможением, то есть активировать или деактивировать тормоз, но и при определенных режимах работы, например при частично автономном или автономном режиме работы, может задавать ограничение скорости. Такое ограничение скорости может быть свободно параметризуемым в устройстве управления коробкой передач. Эта функция может использоваться в первой фазе возникновения продукта, например в прототипах или в первых запусках в серийное производство, пока не будет достаточного уровня доверия к функционированию продукта.
Наряду с частично автономным режимом работы и автономным режимом работы, в качестве режима работы может быть предусмотрен также режим работы «перегон». Под перегоном может пониматься состояние транспортного средства, в котором изменения в отношении управления не активны, например управляющее устройство бездействует. Это является важным, прежде всего, в прототипах транспортных средств, чтобы не потерять допуск транспортного средства к эксплуатации. Режим работы «перегон» может также переводить транспортное средство в состояние, в котором оно может эксплуатироваться с более высокой скоростью. Однако одновременно предотвращается приведение в действие устройства экстренного торможения, так как его срабатывание и связанное с этим торможение могут приводить к дестабилизации транспортного средства.
Исполнительное устройство может иметь дистанционный исполнительный блок, состоящий из передатчика и приемника. Дистанционный исполнительный блок обеспечивает возможность приведения в действие на удалении от транспортного средства. Поэтому обслуживающее лицо может приводить в действие, не находясь в транспортном средстве. Дополнительно или альтернативно исполнительное устройство может иметь связанный с транспортным средством исполнительный блок, который обеспечивает возможность приведения в действие, находясь в транспортном средстве. Такой, связанный с транспортным средством исполнительный блок может иметь один или несколько выключателей экстренной остановки, называемых также просто выключателями или кнопками, сигналы каждого из которых передаются по своему каналу. Поэтому такой тип связанного с транспортным средством исполнительного блока имеет малую подверженность сбоям. Альтернативно передача может осуществляться через шинную систему, прежде всего через шинную систему CAN.
Связанный с транспортным средством исполнительный блок может иметь, например, четыре выключателя экстренной остановки, причем в транспортном средстве может быть предусмотрено по одному выключателю экстренной остановки с каждой стороны транспортного средства. Выключатели экстренной остановки могут предусматриваться в транспортном средстве, прежде всего, так, чтобы они могли приводиться в действие пользователем, для чего он не должен отправляться в опасную зону транспортного средства или же колес. При наличии в транспортном средстве кабины транспортного средства в кабине транспортного средства может быть предусмотрен дополнительный выключатель экстренной остановки.
Дистанционный исполнительный блок может иметь несколько передатчиков и приемников, преимущественным образом по два, а связанный с транспортным средством исполнительный блок может иметь несколько выключателей или кнопок. Приемники или же выключатели и кнопки могут быть смонтированы так, что срабатывание передатчика или же выключателя или кнопки приводит к выдаче сигнала приведения в действие.
Исполнительное устройство может иметь устройство контроля окружающей среды, которое выполнено для того, чтобы выдавать сигнал приведения в действие в зависимости от зарегистрированных в окружающей среде транспортного средства объектов. Устройство контроля окружающей среды может иметь датчики для сбора сведений об окружающей среде. Принципиально могут быть предусмотрены любые датчики для сбора сведений об окружающей среде. В качестве датчика могут быть предусмотрены съемочная камера или сканирующий блок сбора и предварительной обработки информации. Альтернативно или дополнительно, в качестве датчика может быть предусмотрена тепловизионная камера, которая в качестве графической информации создает термограмму, или трехмерная камера, которая в качестве графической информации создает объемное изображение.
Может быть предусмотрено транспортное средство, которое является, по меньшей мере, частично автономно эксплуатируемым и имеет стояночную тормозную систему и систему экстренной остановки, по одному из предшествующих требований.
Система экстренной остановки может иметь передатчик и приемник, который принимает переданный передатчиком радиосигнал. Принятый сигнал может передаваться далее для обработки в управляющее устройство, прежде всего в устройство управления торможением. Управляющее устройство может генерировать сигнал для запуска исполнительного органа. Исполнительный орган может быть функционально соединен со стояночным тормозом или ручным тормозом и может приводить их в действие. Исполнительный орган может состоять из электродвигателя, зубчатых колес и механической части с ходовым винтом. Тяговый трос или тяговая штанга могут быть соединены с рычагом для активации стояночного тормоза. Этот рычаг может быть предусмотрен дополнительно к приводимому в действие вручную рычагу для активации стояночного тормоза и может воздействовать на уже имеющуюся механику стояночного тормоза. Другими компонентами стояночного тормоза могут быть тормозной вал и фрикционные диски.
Помимо этого, могут быть предусмотрены управляющее устройство коробкой передач, ключевой переключатель и несколько подсистем. В зависимости от положения ключевого переключателя и сигнала исполнительного устройства подсистемы могут быть активированы или заблокированы. Примерами подсистем являются рулевой механизм, межсетевой интерфейс транспортного средства, передний гидравлический агрегат, задний гидравлический агрегат, вспомогательный привод и проблесковый маячок. Выход приемника может быть подключен непосредственно к входу устройства управления коробкой передач. Этот вход может быть цифровым входом. Вход может уже обладать электрическим контролем, например выявлением короткого замыкания. Для этого вход может обеспечиваться, прежде всего, собственным импульсным источником напряжения. Выход приемника может непосредственно соединяться также с входом устройства управления торможением. Если на этот вход подан соответствующий сигнал, то устройство управления торможением может инициировать торможение. Сигнал может быть представлен в форме некоторого значения напряжения, и функция торможения может запускаться, если это значение напряжения выше или ниже предельного значения.
Помимо этого, система экстренной остановки может быть выполнена для того, чтобы при приведении в действие исполнительного устройства отключать все дополнительные агрегаты, которые могут управляться непосредственно через коробку передач. Например, может отключаться задний вал отбора мощности. Кроме того, система экстренной остановки может быть выполнена для того, чтобы все, введенные водителем данные за исключением относящихся к тормозу транспортного средства деактивировались. Например, могут деактивироваться введенные данные относительно педали акселератора или рычага ручного управления подачей топлива, а также круиз-контроля. Тормоз транспортного средства может быть приводимым в действие независимо от устройства экстренного торможения и вследствие этого остается доступным для водителя и далее.
Дополнительное преимущество представленной общей системы состоит в том, что поиск неисправностей может осуществляться с помощью мультиметра.
Две упомянутые выше подсистемы или более могут включаться через единственное реле, что снижает расходы на инсталляцию.
Вместо применения устройства управления торможением для управления тормозной системой и устройством управления коробкой передач функция устройства управления торможением может быть реализована также программным образом в устройстве управления коробкой передач.
Фиг. 1 показывает концептуальное изображение системы экстренной остановки согласно форме выполнения.
Фиг. 2 схематически показывает устройство экстренного торможения системы экстренной остановки из фиг. 1.
В последующем описываются формы выполнения настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.
На фиг. 1 показана форма выполнения системы 1 экстренной остановки. Система 1 экстренной остановки имеет исполнительное устройство 100, состоящее из дистанционного исполнительного блока 102 и связанного с транспортным средством исполнительного блока 108. Дистанционный исполнительный блок 102 имеет два передатчика 104 и два приемника 106, причем за каждым передатчиком 104 закреплен один приемник 106. Срабатывание передатчиков 104 беспроводным образом с помощью радио передается на приемники 106. Приемники 106 коммутированы так, что срабатывание единственного передатчика 104 уже приводит к выдаче сигнала от дистанционного исполнительного блока 102 через сигнальную линию 112. Связанный с транспортным средством исполнительный блок 108 имеет в этой форме выполнения пять выключателей 110 экстренной остановки, один из которых расположен в транспортном средстве вблизи от обслуживающего лица, и соответственно по одному выключателю 110 экстренной остановки предусмотрено на транспортном средстве снаружи с каждой стороны транспортного средства. Выключатели 110 экстренной остановки коммутированы так, что срабатывание единственного выключателя 110 приводит к выдаче сигнала от связанного с транспортным средством исполнительного блока 108 через сигнальную линию 114. Сигналы сигнальных линий 112, 114 выдаются из исполнительного устройства 100 через сигнальную линию 116.
Помимо этого, система 1 экстренной остановки имеет управляющее устройство 200, которое соединено с сигнальной линией 116 и, таким образом, может получать сигналы от исполнительного устройства 100. В этой форме выполнения управляющее устройство 200 состоит из устройства 204 управления торможением и устройства 202 управления коробкой передач.
Устройство 204 управления торможением является устройством управления ручным тормозом или же устройством управления стояночным тормозом и через сигнальную линию 212 соединено с устройством 400 экстренного торможения. Устройство 400 экстренного торможения имеет исполнительный орган 700 в виде электромеханического исполнительного органа. Исполнительный орган 700 имеет электродвигатель 702, механизм 704 передачи силы, состоящий из ходового винта и поршня, и тяговую штангу 706.
Механизм 704 передачи силы имеет в качестве датчиков сигнала концевые выключатели 705, которые тогда, когда поршень на ходовом винте находится в конечных положениях, выдают сигнал в устройство 204 управления торможением для остановки электродвигателя 702. При сработавшем тормозе поршень находится в одном конечном положении, а при полностью отпущенном тормозе поршень находится в другом конечном положении. Тяговая штанга 706 соединена с рычагом 708. Рычаг 708 соединен с тормозным валом 800, который соединен с дисковым тормозом 802. Тормозной вал 800 соединен также с другими компонентами ручного тормоза транспортного средства. Эти компоненты включают в себя рычаг 804 ручного тормоза, который через трос 806 Боудена функционально соединен с рычагом 808. Рычаг 808 соединен с тормозным валом 800. Эту структуру можно видеть на фиг. 2.
Устройство 202 управления коробкой передач соединено сигнальной линией 214 с коробкой 504 передач, которая является частью приводного механизма 502 транспортного средства и вместе с тем частью внешнего по отношению к тормозной системе устройства 500. Устройство 202 управления коробкой передач управляет коробкой 504 передач так, что при срабатывании исполнительного устройства временно создается поддерживающая тормозная сила. В этой форме выполнения коробкой передач является гидрообъемная передача с разветвлением мощности. Для создания содействующей тормозной силы устройство 202 управления коробкой передач задает коробке 504 передач заданную величину скорости 0 км/ч. После истечения заданного времени коробка 504 передач переключается в нейтральное положение, так что усилие от привода в приводной механизм не вводится.
Помимо этого, система 1 экстренной остановки имеет устройство 600 настройки режима работы в виде ключевого переключателя. В этой форме выполнения он может переключаться между режимами работы: неавтономный перегон, частично автономное движение и автономное движение. Устройство 600 для настройки вида работы соединено через сигнальную линию 602 с устройством 202 управления коробкой передач. Помимо этого, устройство 600 для настройки вида работы соединено через сигнальную линию 604 с прерывателем 118, который расположен в сигнальной линии 116 и может прерывать ее, так что через сигнальную линию 116 сигнал передаваться не может.
В режиме работы «неавтономный перегон» прерыватель 118 активен. Поэтому выработанный в исполнительном устройстве сигнал не передается в управляющее устройство 200. Иначе говоря, исполнительное устройство 100 переключено в неактивное состояние. Кроме того, передается сигнал в устройство 202 управления коробкой передач, чтобы разрешать более высокую по сравнению с другими режимами работы скорость движения.
В режиме работы «частично автономное движение» и в режиме работы «автономное движение» прерыватель 118 неактивен. Тем самым выработанный в исполнительном устройстве 100 сигнал передается в управляющее устройство 200. Следовательно, исполнительное устройство 100 переключено в активное состояние, и экстренная остановка может срабатывать.
Система 1 экстренной остановки согласно этой форме выполнения выполнена также для того, чтобы управлять подсистемами 900. Для этого управляющее устройство 200 через сигнальную линию 216 соединено с подсистемами 900. В этой форме выполнения подсистемы 900 включают в себя гидравлический агрегат 902 для дополнительного рулевого привода, межсетевой интерфейс 904, передний гидравлический агрегат 906, задний гидравлический агрегат 908, вспомогательный привод (910) (РТО). Эти подсистемы 900 в качестве реакции на срабатывание исполнительного устройства 100 отключаются с помощью реле. За счет этого дополнительно отключаются все потенциально опасные системы.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 система экстренной остановки
100 исполнительное устройство
102 дистанционный исполнительный блок
104 передатчик
106 приемник
108 связанный с транспортным средством исполнительный блок
110 выключатель экстренной остановки
112 сигнальная линия
114 сигнальная линия
116 сигнальная линия
118 прерыватель
200 управляющее устройство
202 управляющее устройство коробкой передач
204 устройство управления торможением
212 сигнальная линия
214 сигнальная линия
216 сигнальная линия
400 устройство экстренного торможения
500 внешнее по отношению к тормозной системе устройство
502 приводной механизм
504 коробка передач
600 устройство настройки режима работы
602 сигнальная линия
604 сигнальная линия
700 исполнительный орган
702 электродвигатель
704 механизм передачи силы
705 датчик сигнала/концевой выключатель
706 тяговая штанга
708 рычаг
800 тормозной вал
802 дисковый тормоз
804 рычаг ручного тормоза
806 трос Боудена
808 рычаг
900 подсистемы
902 гидравлический агрегат для дополнительного рулевого привода
904 межсетевой интерфейс
906 передний гидравлический агрегат
908 задний гидравлический агрегат
910 вспомогательный привод.