СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ АВТОМОБИЛЬНОЙ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ И С РЕГУЛЯТОРОМ ТОРМОЗНЫХ СИЛ
CONTROL OVER OPERATION OF AUTOMOTIVE FLUID-DRIVEN BRAKE SYSTEM WITH BRAKING SYSTEM

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к способу управления работой автомобильной тормозной системы с гидравлическим приводом, имеющей главный тормозной цилиндр с управляемым усилителем тормозного привода, согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Подобная автомобильная тормозная система с гидравлическим приводом известна из DE 10327553 А1 и за исключением усилителя тормозного привода имеет традиционную конструкцию. Такая тормозная система имеет двухкамерный главный тормозной цилиндр, к которому подсоединены четыре распределенных по двум контурам тормозной системы колесных тормоза. Выполнение тормозной системы двухконтурной является для изобретения столь же малообязательным, как и наличие нескольких колесных тормозов. Помимо этого известная тормозная система имеет регулятор тормозных сил, назначение которого состоит в предупреждении скольжения или буксования колес и для обозначения которого общеупотребительны такие названия, как антиблокировочная система, противобуксовочная система и/или система стабилизации курсовой устойчивости, а также соответствующие им сокращенные обозначения АБС (ABS), ПБС (ASR), ССКУ (ESP). Гидравлическая часть регулятора тормозных сил имеет по одному на каждый колесный тормоз клапану создания тормозного давления и клапану сброса тормозного давления, а также по одному в каждом контуре тормозной системы гидронасосу, разобщительному клапану, позволяющему гидравлически отсоединять соответствующий контур тормозной системы от главного тормозного цилиндра, и впускному клапану, позволяющему соединять главный тормозной цилиндр со всасывающей стороной гидронасоса в целях быстрого создания тормозного давления. Подобные регуляторы тормозных сил и принцип их работы достаточно хорошо известны и поэтому в настоящем описании более подробно не рассматриваются.
Вместо вакуумного усилителя тормозного привода известная тормозная система с гидравлическим приводом имеет электромеханический усилитель тормозного привода с электродвигателем, вал которого выполнен полым и на роторе которого установлена гайка винтовой передачи, которая преобразует вращательное приводное движение вала электродвигателя в поступательное движение для приведения в действие главного тормозного цилиндра. Настоящее изобретение применимо также к электромеханическим усилителям тормозного привода иных конструкций, например, к усилителям тормозного привода, которые для преобразования вращательного приводного движения электродвигателя в поступательное движение для приведения в действие главного тормозного цилиндра могут иметь реечную передачу, возможно с винтом для привода зубчатой рейки. Помимо этого предлагаемый в изобретении способ может использоваться для управления работой тормозных систем, оснащенных электромеханическим усилителем тормозного привода с линейным электродвигателем, электромагнитом или пьезоэлементом. Указанный выше перечень возможных вариантов не является исчерпывающим.
Автомобильная тормозная система с гидравлическим приводом представляет собой тормозную систему с усилителем тормозного привода, т.е. приводное усилие для приведения в действие главного тормозного цилиндра частично в виде мускульного усилия прикладывает водитель, а в остальном в виде постороннего или дополнительного усилия развивает электромеханический усилитель тормозного привода. Тормозная система может быть также выполнена в виде тормозной системы, в которой водитель не является источником энергии для создания тормозной силы, т.е. в виде тормозной системы, в которой приводное усилие создается исключительно в виде постороннего усилия усилителем тормозного привода, а создаваемое водителем для приведения в действие тормозной системы мускульное усилие или же выполняемое водителем приводное перемещение педали тормоза или иного аналогичного органа управления используется в качестве задаваемого значения для управления усилием, создаваемым усилителем тормозного привода и называемым посторонним усилием, или для регулирования такого усилия.
Краткое изложение сущности изобретения
Предлагаемый в изобретении способ с отличительными признаками, указанными в п.1 формулы изобретения, предусматривает уменьшение усилия, создаваемого усилителем тормозного привода и называемого в настоящих материалах посторонним усилием, в процессе регулирования тормозных сил. Предлагаемый в изобретении способ может использоваться в процессе регулирования тормозных сил во всех колесных тормозах автомобильной тормозной системы. Обычно при регулировании тормозных сил давление в колесных тормозах растормаживаемых колес снижают путем открытия клапана сброса тормозного давления. Снижать давление в колесных тормозах можно также путем модуляции уровней давления в них с помощью клапанов создания тормозного давления и клапанов сброса тормозного давления. Однако при любых условиях в том случае, когда снижают давление во всех колесных тормозах, нет необходимости поддерживать в главном тормозном цилиндре повышенное рабочее тормозное давление, преобладавшее в главном тормозном цилиндре до начала процесса регулирования тормозных сил, либо создавать с помощью главного тормозного цилиндра тормозное давление, которое преобладало бы при незадействованной функции регулирования тормозных сил. Уменьшение постороннего усилия, создаваемого усилителем тормозного привода, осуществляется прежде всего путем уменьшения его коэффициента усиления. Предлагаемый в изобретении способ позволяет снизить потребление электроэнергии электромеханическим усилителем тормозного привода и тем самым уменьшить тепловую нагрузку на него, а также токовую нагрузку на электрическую бортовую сеть автомобиля, оборудованного тормозной системой указанного выше типа. С уменьшением постороннего усилия, создаваемого усилителем тормозного привода, и тем самым давления в главном тормозном цилиндре снижается производительность или объемная подача обычно называемого возвратным насосом гидронасоса регулятора тормозных сил, поскольку гидронасосу при перекачивании им тормозной жидкости приходится преодолевать уменьшенное давление в главном тормозном цилиндре. В целом уменьшение давления в главном тормозном цилиндре, а тем самым и снижение уровня давления во всей тормозной системе позволяет также снизить нагрузку на остальные гидравлические компоненты, например, на электромагнитные клапаны регулятора тормозных сил, что положительно сказывается на сроке их службы, соответственно на их ресурсе. Помимо этого благодаря снижению уровня давления снижается и уровень шума, создаваемого регулятором тормозных сил в процессе его работы по предотвращению блокирования колес. Постороннее усилие можно уменьшать непрерывно или периодически (дискретно).
Различные предпочтительные варианты осуществления предлагаемого в изобретении способа, заявленного в п.1 формулы изобретения, представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
В принципе предлагаемый в изобретении способ применим ко всем автомобильным тормозным системам с гидравлическим приводом, которые оснащены регулятором тормозных сил или по меньшей мере одним антиблокировочным устройством и главный тормозной цилиндр которых имеет управляемый усилитель тормозного привода. Термин "управляемый" означает, что управление посторонним усилием, создаваемым усилителем тормозного привода, осуществляется не исключительно приводным мускульным усилием, прикладываемым водителем, а что управление таким посторонним усилием или его регулирование может дополнительно осуществляться, например, блоком управления. В вакуумном усилителе тормозного привода управление создаваемым им посторонним усилием может осуществляться, например, электромагнитным клапаном, через который у такого усилителя тормозного привода его вакуумная полость может сообщаться с атмосферой. Подобный электромагнитный клапан позволяет в управляемом или регулируемом режиме создавать в вакуумной полости усилителя тормозного привода противодавление по отношению к давлению в атмосферной камере усилителя тормозного привода, которая сообщается с атмосферой обычно через сервоклапан, управляемый приведением в действие усилителя тормозного привода мускульным усилием. В предпочтительном варианте осуществления изобретения предлагаемый в нем способ предусматривает использование электромеханического усилителя с электрически управляемым, соответственно регулируемым создаваемым им посторонним усилием (п.2 формулы изобретения).
Краткое описание чертежа
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на единственный прилагаемый к описанию чертеж, на котором показана гидросхема автомобильной тормозной системы с гидравлическим приводом для осуществления предлагаемого в изобретении способа.
Описание варианта осуществления изобретения
Показанная на чертеже автомобильная тормозная система 1 с гидравлическим приводом имеет регулятор 12 тормозных сил (антиблокировочную систему (АБС), противобуксовочную систему (ПБС), систему стабилизации курсовой устойчивости (ССКУ, ESP)). Такая тормозная система выполнена двухконтурной с двумя контурами I, II, которые подсоединены к одному главному тормозному цилиндру 2. Каждый контур I, II тормозной системы присоединен к главному тормозному цилиндру 2 через разобщительный клапан 3. Разобщительные клапаны 3 представляют собой двухлинейные двухпозиционные (2/2-) гидрораспределители с электромагнитным приводом, которые открыты в своем обесточенном основном положении. Гидравлически параллельно каждому разобщительному клапану 3 включено по обратному клапану 5, проточному в направлении от главного тормозного цилиндра 2 к колесным тормозам 4. Колесные тормоза 4 подсоединены к разобщительному клапану 3 каждого из контуров I, II тормозной системы через клапаны 6 создания тормозного давления. Клапаны 6 создания тормозного давления представляют собой 2/2-гидрораспределители с электромагнитным приводом, которые открыты в своем обесточенном основном положении. Параллельно им включены обратные клапаны 7, проточные в направлении от колесных тормозов 4 к главному тормозному цилиндру 2.
К каждому колесному тормозу 4 подсоединено по клапану 8 сброса тормозного давления, которые в каждом контуре тормозной системы совместно подсоединены к одному гидронасосу 9 с его всасывающей стороны. Клапаны 8 сброса тормозного давления представляют собой 2/2-гидрораспределители с электромагнитным приводом, которые закрыты в своем обесточенном основном положении. Со своей напорной стороны гидронасос 9 подсоединен к гидролинии в точке между клапанами 6 создания тормозного давления и разобщительным клапаном 3, т.е. соединен через клапаны 6 создания тормозного давления с колесными тормозами 4, а через соответствующий разобщительный клапан 3 с главным тормозным цилиндром 2. Клапаны 6 создания тормозного давления и клапаны 8 сброса тормозного давления в целях улучшения их управляемости и регулируемости выполнены в виде клапанов пропорционального регулирования. Гидронасосы 9 часто называют также насосами обратной подачи или возвратными насосами.
В каждом из обоих контуров I, II тормозной системы предусмотрены гидронасосы 9, совместно приводимые в действие общим электродвигателем 10. Гидронасосы 9 со своих всасывающих сторон присоединены к клапанам 8 сброса тормозного давления. На всасывающей стороне каждого из гидронасосов 9 предусмотрено по гидроаккумулятору 11 для приема и промежуточного накопления тормозной жидкости, которая при открытии клапанов 8 сброса тормозного давления в процессе регулирования тормозных сил выходит из колесных тормозов 4.
Клапаны 6 создания тормозного давления и клапаны 8 сброса тормозного давления образуют клапанные системы модуляции тормозного давления в колесных тормозах, позволяющие известным и подробно не рассматриваемым в настоящем описании способом регулировать при работающем гидронасосе 9 индивидуально для каждого колеса тормозное давление в целях регулирования тормозных сил. При регулировании тормозных сил во избежание проскальзывания или буксования колес разобщительные клапаны 3 в том случае, когда главный тормозной цилиндр 2 не задействован, при любых условиях переключаются в свое закрытое положение, т.е. гидравлически отсоединяют тормозную систему 1 от главного тормозного цилиндра 2, для возможности создания тем самым гидравлического давления гидронасосами 9, необходимого для приведения в действие колесных тормозов 4. При регулировании же тормозных сил во избежание блокирования колес, когда главный тормозной цилиндр 2 обычно задействован, а в тормозной системе 1 преобладает гидравлическое давление, разобщительные клапаны 3 обычно остаются открытыми.
Со своей всасывающей стороны гидронасос 9 может соединяться с главным тормозным цилиндром 2 через впускной клапан 19 в каждом контуре I, II тормозной системы. Такие впускные клапаны 19 представляют собой 2/2-гидрораспределители с электромагнитным приводом, которые закрыты в своем обесточенном основном положении. При открытии впускных клапанов гидронасос 9 всасывает тормозную жидкость непосредственно из главного тормозного цилиндра 2 и благодаря этому при незадействованном главном тормозном цилиндре 2, соответственно при отсутствии давления в тормозной системе 1 позволяет быстрее создавать тормозное давление.
Главный тормозной цилиндр 2 снабжен электромеханическим усилителем 13 тормозного привода, создающим с помощью электродвигателя 14 усилие, которое ниже обозначается как постороннее усилие и которое совместно с мускульным усилием, прикладываемым водителем к педали 15 тормоза, приводит в действие главный тормозной цилиндр 2. Условно показанный на чертеже электродвигатель 14 интегрирован в усилитель 13 тормозного привода. Электродвигатель 14 может представлять собой вращательный двигатель, частота вращения вала которого понижается соответствующим редуктором и вращательное движение вала которого преобразуется в поступательное движение для приведения в действие главного тормозного цилиндра 2. Возможен также вариант выполнения усилителя 13 тормозного привода с линейным электродвигателем или с электромагнитом. Указанный выше перечень возможных вариантов не является исчерпывающим.
Для управления гидравлической тормозной системой 1, включая усилитель 13 тормозного привода, или для ее регулирования предусмотрен электронный блок 16 управления. В этот блок управления поступает информация о приложенном к педали 15 тормоза усилии, которое измеряется датчиком 17 силы, и информация о положении педали 15 тормоза, которое определяется датчиком 18 положения.
Согласно изобретению постороннее усилие, с которым усилитель 13 тормозного привода воздействует на главный тормозной цилиндр 2, снижается при регулировании тормозных сил (АБС). При этом уменьшается коэффициент усиления усилителя 13 тормозного привода. По завершении процесса регулирования тормозных сил управление усилителем 13 тормозного привода, соответственно его регулирование вновь осуществляется в предусмотренном режиме. Предлагаемый в изобретении способ применяется при регулировании тормозных сил, когда при приведении в действие тормозной системы 1 колеса автомобиля проявляют склонность к блокированию, прежде всего, когда все заторможенные колеса при приведении в действие тормозной системы проявляют склонность к блокированию и происходит регулирование тормозных сил, прикладываемых к колесам во избежание их скольжения.
При закрытии разобщительных клапанов 3 в целях регулирования тормозных сил постороннее усилие, создаваемое усилителем 13 тормозного привода, можно значительно уменьшать и даже можно уменьшать до нуля. Постороннее усилие, создаваемое усилителем 13 тормозного привода, можно также при регулировании тормозных сил уменьшать на некоторую эмпирическую величину, т.е. на некоторую заданную или задаваемую величину, которой обычно достаточно для приведения в действие тормозной системы при регулировании тормозных сил. При регулировании тормозных сил усилителем 13 тормозного привода можно управлять, соответственно усилитель 13 тормозного привода можно регулировать таким образом, чтобы давление в главном тормозном цилиндре 2 достигало по меньшей мере того же уровня, что и максимальное давление в колесных тормозах 4. В создании более высокого давления в главном тормозном цилиндре 2 нет необходимости. Помимо этого существует также возможность заблаговременного создания увеличенного на некоторый коэффициент или на некоторую величину давления в главном тормозном цилиндре путем управления усилителем 13 тормозного привода, соответственно регулирования усилителя 13 тормозного привода. Еще одна возможность состоит в управлении усилителем 13 тормозного привода, соответственно в регулировании усилителя 13 тормозного привода в процессе регулирования тормозных сил таким образом, чтобы давление в главном тормозном цилиндре 2 поддерживалось не ниже блокировочного давления в колесных тормозах 4. Блокировочное давление представляет собой давление, которого достаточно для блокирования заторможенных колес автомобиля. В этом случае также можно путем управления, соответственно регулирования создавать в главном тормозном цилиндре увеличенное на некоторый коэффициент или на некоторую величину давление.
В том случае, когда в процессе регулирования тормозных сил гидронасосы 9 работают, создаваемый ими напор, при условии, что разобщительные клапаны 3 открыты, повышает давление в главном тормозном цилиндре и/или в результате увеличения объема тормозной жидкости, нагнетаемой возвратными гидронасосами 9 в главный тормозной цилиндр 2, педаль 15 тормоза перемещается назад. В любом случае водитель ощущает на педали 15 тормоза обратную связь, которую он обычно воспринимает как мешающий фактор и которая может вызвать в нем чувство неуверенности. Поэтому в одном из вариантов осуществления предлагаемого в изобретении способа предусмотрено управление усилителем 13 тормозного привода или регулирование усилителя 13 тормозного привода по его положению, т.е. управление перемещением или регулирование перемещения поршня или поршней главного тормозного цилиндра. Подобное управление, соответственно регулирование может предусматривать сохранение неизменным положения задействованного усилителя 13 тормозного привода или же подобное управление, соответственно регулирование возможно, например, в зависимости от информации, поступающей от датчика 18 положения и/или от датчика 17 силы. Другая возможность заключается в регулировании вращающего момента электродвигателя 14 усилителя 13 тормозного привода. В целом же можно говорить о регулировании некоторого параметра или управлении некоторым параметром усилителя 13 тормозного привода, при этом такой выбранный параметр должен обеспечивать возможность по меньшей мере частичной компенсации воздействия создаваемого гидронасосами 9 напора на главный тормозной цилиндр 2. В рассмотренных возможных вариантах управления, соответственно регулирования коэффициент усиления усилителя 13 тормозного привода повышают с тем, чтобы прикладываемое водителем к педали 15 тормоза мускульное усилие не изменялось под действием напора, создаваемого гидронасосами 9 при их работе в процессе регулирования тормозных сил.
Другой подход заключается в повышении давления в главном тормозном цилиндре 2 путем повышения постороннего усилия, создаваемого усилителем 13 тормозного привода, без увеличения при этом приложенного к педали 15 тормоза мускульного усилия. Иными словами, в процессе регулирования тормозных сил давление в главном тормозном цилиндре, снизившееся в результате уменьшения постороннего усилия, создаваемого усилителем 13 тормозного привода, при работающих гидронасосах 9 повышают. При этом, однако, постороннее усилие, создаваемое усилителем 13 тормозного привода, остается ниже того, которого бы оно достигало при данном приведении в действие тормозной системы без регулирования тормозных сил. Напор, создаваемый гидронасосами 9 и повышающий давление в главном тормозном цилиндре, по меньшей мере частично компенсируется путем повышения постороннего усилия, создаваемого усилителем 13 тормозного привода, прежде всего путем повышения его коэффициента усиления. Несмотря на это давление в главном тормозном цилиндре остается ниже того, которого бы оно достигало без регулирования тормозных сил. В целях пояснения подобного подхода создаваемый гидронасосами 9 напор можно с точки зрения автоматического регулирования рассматривать как возмущающее воздействие, которое изменяет, прежде всего повышает, давление в главном тормозном цилиндре. Постороннее усилие, создаваемое усилителем 13 тормозного привода, т.е. его коэффициент усиления, увеличивают с целью по меньшей мере частично скомпенсировать напор, создаваемый гидронасосами 9. Таким образом, давление в главном тормозном цилиндре повышают, например, на некоторую эмпирическую величину и путем управления усилителем 13 тормозного привода, соответственно путем регулирования усилителя 13 тормозного привода поддерживают это повышенное давление в главном тормозном цилиндре при работе гидронасосов 9 в процессе регулирования тормозных сил. Таким путем по меньшей мере частично компенсируют обратное воздействие гидронасосов 9 на главный тормозной цилиндр 2 и через него - на педаль 15 тормоза.