專利名稱：附著系數(shù)自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力的防抱死制動方法
附著系數(shù)自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力的防抱死制動方法
附著系數(shù)自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力的防抱死制動方法，應用于汽 車、摩托車、拖拉機、電動車等機動車的防抱死制動，進一步提高附 著系數(shù)利用率和制動穩(wěn)定性。
防抱死制動發(fā)展至今，大多數(shù)產(chǎn)品都采用以控制車輪加減速度門 限值作主控制、滑移率門限值作輔助控制，這種雙結(jié)合門限的控制法 在一定范圍對防抱死很有效，但主控制存在如下原理性缺點
在車輪進行加速度時段，必須犧牲部份附著系數(shù)利用率，否則就 無法在預定時間完成加速度達到門限值的要求，輪速波動較大。
據(jù)國防工業(yè)出版社1997年4月北京第1版(ISBN7-118-01702-7) 《汽車電子技術(shù)及控制系統(tǒng)》第84頁記載直接以滑移率作比較量 的汽車防抱制動系統(tǒng)是一個時變調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其處理難度較大，不適合 于工程應用。所以簡單有效直接控制滑移率是未突破的技術(shù)難關(guān)，所 以加減速門限值的ABS仍然是主流產(chǎn)品。
本發(fā)明提供附著系數(shù)實時變化自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力的防抱 死制動方法、簡單有效低成本直接控制滑移率的防抱死制動方法去 除存在上述缺點的主控制方法，保留、改進滑移率控制方法，使車輪 在沒有必要控制一定加減速門限值的條件下能實現(xiàn)理想滑移率無間 斷的產(chǎn)生，進一步提高附著系數(shù)利用率和制動穩(wěn)定性。
3本發(fā)明(簡稱FABS)"是這樣實現(xiàn)的各種車輛利^fl緊急制動 時，不同附著系數(shù)所產(chǎn)生的不同慣性作用于質(zhì)心前移，使前、后軸載 荷和地面反力Z,、 Z2產(chǎn)生相應的變化，與此同時，不同慣性又作用
于車身與車橋、底盤高度H值也產(chǎn)生相應的改變，該變值即是附著 系數(shù)自反應值(s)行程，(s)行程還可由制動時的慣性作用于特定 質(zhì)件的前移量來產(chǎn)生，把(s)行程通過傳動轉(zhuǎn)換為制動壓力自等壓 調(diào)壓器的調(diào)壓活塞頂緊彈簧(即調(diào)壓彈簧)的相應調(diào)壓行程(s。，
使調(diào)壓活塞兩端(其中一端是頂緊彈簧頂緊力，另一端是制動管路壓
力)壓力相等，調(diào)壓室(C)由中間管路與制動管路連接，調(diào)壓室(C) 與中間管路之間有閥門(該閥門是自等壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總閥門)，該閥 門由制動行程達到一定值直接作用于打開，也可由制動行程作用于電 磁吸力工作電路的接通由電力來打開，也可由限壓件的工作行程來打 開，也可由電子控制器依據(jù)控制滑移率達到設定值時指令電磁閥來打 開，閥門打開時，管路制動壓力即進入調(diào)壓室(C)進行等壓調(diào)節(jié)， 如管路實際壓力〉調(diào)壓室(C)的壓力時，即推動調(diào)壓活塞，向右移 與彈簧頂緊力進行等壓調(diào)節(jié)，至活塞兩端的壓力相等為止，這樣附著
系數(shù)自反應、自等壓調(diào)節(jié)制動力的機械式FABS即實現(xiàn)；調(diào)壓室(C) 與制動管路之間還有回壓管路和回油閥，作用于自等壓調(diào)節(jié)器響應制 動力的解除。
滑移率的控制由于自等壓調(diào)節(jié)制動力的作用，車輛通過不同路
面的實際滑移率與期望值的差距已較小，當實際滑移率偏大或偏小超 過期望值范圍時，電子控制器即指令調(diào)壓電磁閥進行相應的小范圍的 直接增減壓來修正，直至管路壓力與設定的理想滑移率自等壓為止。為使滑移率超限得到及時的修正，如采用高頻核對來修正滑移率，有 利于更高期望值的實現(xiàn)。
調(diào)壓活塞還可采用限壓閥來實現(xiàn)氣、液壓自等壓調(diào)節(jié)制動力的防 抱死制動。如采用限壓閥經(jīng)由限壓閥流出的超壓液應回到低壓道或 儲液器，可省去調(diào)壓室(C)與制動管路之間的回油管路和回油閥。 經(jīng)由限壓閥流出的超壓氣排入大氣即可。
直接控制滑移率方法刪除角加減速度門限值的控制程序，保留 門限值A(chǔ)BS對制動初期第一次有滑移率的控制方法，此后改為由(S,) 行程實時所在點對號入座，將信號輸入控制器所設定的相應減速度程 序，控制器依據(jù)輸入的信號核對設定的相應減速度斜率計算任一時刻 車、輪速之差，算出滑移率，當實際滑移率>或<設定值時，指令調(diào) 壓電磁閥直接減或增壓來修正滑移率，這樣簡單有效低成本直接控制
設定滑移率的自等壓防抱死制動即實現(xiàn)。假設將(S。每移動l/8行
程，用電信號對號入座輸入電子控制器所設定的相應減速度控制程
序，這樣附著系數(shù)分8級直接控制滑移率的自等壓電子式FABS即實 現(xiàn)。
為方便于識別，以下機械式FABS(簡稱F1-ABS);電子式FABS (簡稱F2-ABS); F2-ABS和原ABS系統(tǒng)組合成雙保險的主、備用系 統(tǒng)(簡稱F3-ABS)。
作用于前后軸不同附著系數(shù)自等壓調(diào)節(jié)制動力的調(diào)壓彈簧，自調(diào) 壓行程(S。的調(diào)壓范圍與限值，應符合基礎(chǔ)理論式(1)、 (2)， 要求進行設計和校驗。.Z 丄 S
X產(chǎn)Zi^; X2=Z2^> (2)
式中Zi、 Z2——前、后軸的地面法向反力
a、 b——前、后輪軸心與整車質(zhì)心垂直線距離 G——整車質(zhì)量 L——前、后輪軸距
P-附著系數(shù)
hg——車輛質(zhì)心高度
Xl、 x2——前、后軸制動器應產(chǎn)生的制動力
由式(1 )給出慣性作用于質(zhì)心前移對前后軸的壓力=地面反力。 由式(2)給出(S)值即是由附著系數(shù)p自身給出的自反應信息源， 也可以是自等壓調(diào)節(jié)制動力的動力源。(S)行程應用時作用于前、后 輪(軸)的自等壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生自調(diào)壓行程(S。。前、后輪(軸)的 自等壓調(diào)節(jié)器可并聯(lián)或串聯(lián)。
假設把(S》調(diào)壓行程從小到大分8段距離測試，頂緊彈簧每段 壓縮距離的實際壓力升級=附著系數(shù)0.08~0.8相應路況的附著力升 級，各種路況的附著系數(shù)利用率就能得到接近100%或100%，即使 有差距也能由滑移率的控制來彌補，所以頂緊彈簧性能的穩(wěn)定性特別 重要。(S》行程的調(diào)壓范圍和限值應可調(diào)節(jié)。從嚴定義自調(diào)壓行 程(S!)任一點自調(diào)節(jié)制動力不能完全=附著力，所以自等壓是相對 的自等壓。依據(jù)路面制動力增加到=附著力后不再增加，車輪開始出現(xiàn)滑移
現(xiàn)象的經(jīng)典理論如選擇自等壓調(diào)節(jié)的制動力與附著力之比=0.9:1, 即實現(xiàn)車、輪等減速、無滑移率、附著系數(shù)利用率"0.9的防抱死制 動；如選擇制動力適當>附著力，即實現(xiàn)任一時刻滑移率都能處合理 狀態(tài)的附著系數(shù)能充分利用的防抱死制動。
(S)行程還可以由緊急制動慣性作用于重力件繞軸心擺動產(chǎn)生 一定行程等方法來產(chǎn)生；(S)行程可直接或通過杠桿、連桿等傳動作 用于(S。行程的相應產(chǎn)生；(S)行程還可作用于相應額定電力變量 的電路接通，轉(zhuǎn)換為由額定電力來控制自等壓調(diào)節(jié)行程(S。的相應 產(chǎn)生；(S)行程還可直接轉(zhuǎn)換為管路壓力輸出作用于自等壓調(diào)節(jié)行程 (S。的相應產(chǎn)生，(S)行程的產(chǎn)生和輸出還可由電路開關(guān)來控制。 (S)行程與(S。行程的合理比可由杠桿比來調(diào)整。 與現(xiàn)有技術(shù)對比
與現(xiàn)有技術(shù)自記式制動儀對比具有相同的慣性作用于彈簧自調(diào)
壓原理和條件，所以能具備相同的精度條件；與GB/T13594-2003對 比(S。自調(diào)壓行程等于把E.2.4的限壓閥改進為自動調(diào)壓閥，具有 B丄l.l…在無車輪抱死為前提的相同調(diào)壓條件，所以能實現(xiàn)相同于 B丄1.3最大制動強度Zmax的附著系數(shù)利用率。
對照基礎(chǔ)理論只有引出式(1)、 (2)的附著系數(shù)^實時變化自反 應自等壓調(diào)節(jié)制動力，才能具備各種路況的附著系數(shù)利用率達到〉 0.9~1最高期望值的輪速無明顯波動能較好勻減速的高性能條件，現(xiàn) 有門限值A(chǔ)BS不具備實現(xiàn)這一高期望值和高性能的條件。
本發(fā)明由以下實施例及實施例附圖作進一步說明實施例l結(jié)合圖l、圖2、圖4說明如下


圖1是慣性作用于(m)重力件在滑道上滑動作(S)行程動力
源的附著系數(shù)自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力的實施例工作原理圖。
圖2是把圖1 (S)行程轉(zhuǎn)換為附著系數(shù)自反應自等壓調(diào)節(jié)制動
力的調(diào)壓行程(s。的實施例工作原理圖。
圖4是自等壓調(diào)節(jié)制動力能實現(xiàn)車輪較好勻減速的示意圖。 圖1中的滑道(1)與車體或車橋相固定，滑道(1)上有(m)重 力件(2)在回位彈簧的作用下處左限位置，(m)重力件(2)裝配 有滑輪(3)，箭頭方向是行車前進方向，制動時慣性作用于(m)重力 件(2)產(chǎn)生(S)行程，(S)行程通過杠桿、連桿等傳動作用于圖2 (S!)行程相應產(chǎn)生，當(m)重力件的慣性力與圖2頂緊彈簧(5)的 頂緊力相等時，(S)和(S。行程即同時停止，(S》行程的任一停 止點應是制動壓力與附著力的等壓點或近等壓點，任一等壓點的頂緊 彈簧(5)的頂緊力應按式(1)、 (2)的要求進行設計和校驗，使實 際等壓值實現(xiàn)期望值，(S)最大行程有阻尼限位裝置(4)。
圖2中自等壓調(diào)節(jié)器體(1)內(nèi)有調(diào)壓室(C)和活塞(2)，調(diào) 壓室(C)通過中間管路(3)與制動管路連接，調(diào)壓室(C)與中間 管路(3)之間有電磁閥(4)，活塞(2)在頂緊彈簧(5)的作用下 處左限位置，頂緊彈簧(5)的預頂緊力(P。可由墊圈片(6)的尺 寸增減來調(diào)整或由調(diào)整螺絲正反旋來調(diào)整，各種車輛的預頂緊力(P。 "0.08的附著系數(shù)的附著力，(S。最大行程的頂緊力(P2) 附著系數(shù)的附著力，電磁閥(4)是自等壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總閥門，總閥 門由制動行程終點作用于工作電路的接通由電力來打開，或在滑移率達到設定值時由電子控制器指令其打開，總閥門(4)打開時，制動
管路的壓力即進入調(diào)節(jié)室(C)與頂緊彈簧(5)的頂緊力進行等壓 調(diào)節(jié)，至此附著系數(shù)自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力即完成，圖4輪速能較 好勻減速的高性能防抱死制動即實現(xiàn)。 實施例2結(jié)合附圖3說明如下
圖3是緊急制動，慣性作用于質(zhì)心前移，以前車身與前橋高度(H) 值的減小值作(S)行程動力源的附著系數(shù)自反應自同步自等壓調(diào)節(jié) 制動力實施例原理圖。
圖3中主滑道(1)固定在車體或車橋上，滑道(1)上有作用于 (S)值定向輸出的滑動部件(2)，滑動部件(2)內(nèi)有滑道(a)，滑 道(a)上有滑輪(6)，滑道(a)上端由銷軸(5)來固定左、右滑 軌(3)和(4)的距離與滑輪(6)的間隙，右滑軌(4)可繞銷軸(5) 轉(zhuǎn)動，滑道(a)下端有鉸接螺栓(7)，由調(diào)整螺帽(8)來控制滑道 (a)下端的距離加大或減小，在非緊急制動或未制動時滑道(a) 在彈簧(11)的作用下，上下端的距離都>滑輪(6)的直徑，(H) 值的變化通過杠桿(9)和支點(10)的傳動帶動滑輪軸(15)和滑 輪(6)在滑道(a)內(nèi)作上、下自由滑動，滑動部件(2)在彈簧(12) 的作用下處上限位置，對(H)值不起傳動作用；緊急制動由制動 初期行程作用于電磁吸力工作電路的接通，由電力帶動控制螺帽(8) 正旋一定角度，滑道(a)下端的距離即<滑輪(6)直徑，滑輪(6) 被夾緊與滑動部件(2)固定合成一體伺服于(H)值的傳動，當車 體慣性作用于(H)值產(chǎn)生一定的減小值，該減小值即通過杠桿(9)、 支點(10)帶動滑輪軸(15)、滑輪(6)和滑動部件(2) —起在主滑道(1)內(nèi)向下滑動產(chǎn)生相應的(S)行程，(S)行程再通過傳動作 用于圖2的制動壓力調(diào)壓行程(Si)相應產(chǎn)生，這樣附著系自反應自
等壓調(diào)節(jié)制動力即完成。(H)值的減少值還可直接作用于滑輪軸 (15)、滑輪(6)和滑動部件(2)產(chǎn)生相應的(S)行程。松開踏板， 滑動部件(2)、右滑軌(4)、調(diào)節(jié)螺帽(8)分別在回位彈簧的作用 下回位。對滑輪(6)的夾緊被解除，滑動部件(2)對H值的傳動 即停止，滑動部件(2)回位止點應有調(diào)節(jié)限位件(14)，鉸接螺栓(7) 由銷軸(13)來鉸接。
實施例3是F1-ABS，由以下實施例結(jié)合附圖2作進一步說明
冰路附著系數(shù)自反應自等壓自調(diào)節(jié)制動力
緊急制動由制動初期行程作用于圖2的閥門(8)關(guān)閉管路(9)， 由制動末段行程(或制動儲備行程)作用于直接打開調(diào)壓室(C)與 制動管路(3)的開關(guān)或作用于接通電磁閥(4)的工作電路，由電磁 閥(4)作用于調(diào)壓室(C)與制動管路(3)的開通，制動管路(3) 的油壓即進入(C)室推動活塞(2)向右移動直至制動管路(3)的 壓力與(S。行程調(diào)壓彈簧(5)的頂緊力相等為止，由于該等壓點 的預定值是相應于冰路的合理制動力，這樣冰路附著系數(shù)自反應自 等壓調(diào)節(jié)制動力即完成。由于冰路的制動壓力可以是(Si)行程的起 點值，(S)行程對該起點值可按起作用或不起作用進行設計，后者比 前者更實用。
冰路以上的附著系數(shù)實時變化自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力
冰路以上的各種路況任一 (S)值都應轉(zhuǎn)換為(S。值，當(S)
值轉(zhuǎn)換為(s》值后，各種附著系數(shù)實時變化自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力的F1-ABS即實現(xiàn)。F1-ABS成本低，對兩輪機動車(例.如摩托車、 電動車等)有獨到的優(yōu)勢。兩輪機動車的非制動手柄可增加第三保險 制動功能，當手柄、踏板制動失效或制動力不足時，該功能即可起到 一定的補救作用。
松開踏板，電磁閥(4)在回位彈簧(10)的作用下復位關(guān)閉(C) 室與管路(3)的通道，閥門(8)在回位彈簧的作用下復位打開(C) 室與管路(9)的通道使(C)室與管路(9)、 (3)相通，管路壓力 即全部解除。
實施例4是F2-ABS，由以下實施例結(jié)合圖2作進一步說明 以圖2自調(diào)壓行程(S。的自調(diào)節(jié)制動力為基礎(chǔ)壓力，結(jié)合門限 值A(chǔ)BS電子控制系統(tǒng)，刪除角加減速度門限值的控制程序，保留制 動初期第一次有滑移率的控制方法，總閥門(4)由電子控制器依據(jù) 滑移率達到設定值時指令其打開，此后改為由(S。行程實時所在點 對號入座將信號輸入控制器所設定的相應減速度運算程序，控制器依 據(jù)輸入的信號，核對設定的相應減速度斜率與任一時刻的輪速之差， 算出滑移率，當實際滑移率>或<期望值時，指令ABS原系統(tǒng)的壓 力調(diào)節(jié)器直接減或增壓來修正滑移率，當增壓不理想時，可指令總閥 門(4)暫短關(guān)閉來補充。這樣直接控制滑率的F2-ABS即實現(xiàn)。其 性能優(yōu)于F1-ABS。
實施例5是限壓閥自等壓定值調(diào)節(jié)制動力的實施例結(jié)合圖5說明 如下
圖5是限壓閥自等壓定值工作原理圖。
圖5中主滑道(1)固定在車體或車橋上，滑道(1)上有作用于(S)值定向輸出的滑動部件(2)，滑動部件(2)內(nèi)有滑道(a)，滑 道(a)上有滑輪(6)，滑道(a)上端由銷軸(5)來固定左、右滑 軌(3)和(4)的距離與滑輪(6)的間隙，右滑軌(4)可繞銷軸(5) 轉(zhuǎn)動，滑道(a)下端有調(diào)整螺栓(7)，由調(diào)整螺帽(8)來控制滑道
(a)下端的距離加大或減小，在非緊急制動或未制動時滑道(a) 在彈簧(11)的作用下，上下端的距離都與滑輪(6)有適當間隙，
(H)值的變化通過杠桿(9)和支點(10)的傳動帶動滑輪軸(13) 和滑輪(6)在滑道(a)內(nèi)作上、下自由滑動，滑動部件(2)在彈 簧(12)的作用下處上限位置，對(H)值不起傳動作用；緊急制動 由制動初期行程作用于電磁吸力工作電路的接通，由電力帶動控制螺 帽(8)正旋一定角度，滑道(a)下端的距離即<滑輪(6)直徑， 滑輪(6)被夾緊與滑動部件(2)固定合成一體伺服于(H)值的傳 動，當車體慣性作用于(H)值產(chǎn)生一定的減小值時，該減小值即通 過杠桿(9)、支點(10)帶動滑輪軸(13)、滑輪(6)和滑動部件(2) 一起在主滑道(1)內(nèi)向下滑動產(chǎn)生相應的(S)行程，(S)行程再通 過傳動作用于圖2的制動壓力調(diào)壓行程(S》相應產(chǎn)生，這樣采用限 壓閥自等壓定值的附著系自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力即完成。(H)值 的減少值還可直接作用于滑輪軸(13)、滑輪(6)和滑動部件(2) 產(chǎn)生相應的(S)行程。松開踏板，滑動部件(2)、右滑軌(4)、調(diào) 節(jié)螺帽(8)分別在回位彈簧(11)、 (12)的作用下回位。對滑輪(6) 的夾緊被解除，滑動部件(2)對H值的傳動即停止。其中調(diào)整螺帽
(8)也可有墊片或滑動墊片或滾珠型墊片(14)。
實施例6是F2-ABS和門限值A(chǔ)BS系統(tǒng)組合成為主、備用雙保險防抱制動系統(tǒng)實施例。
以F2-ABS作主用系統(tǒng)，門限值A(chǔ)BS系統(tǒng)作備用系統(tǒng)，電子控
制器改進為兩系統(tǒng)共用設直控滑移率的控制程序為A程序；控制
門限值的控制程序為B程序，當主用系統(tǒng)有故障時，由控制器指令 關(guān)閉A程序和總閥門(4)，與此同時起動B控制程序即可實現(xiàn)雙保 險防抱制動系統(tǒng)的安全性。
權(quán)利要求
1、附著系數(shù)自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力的防抱死制動方法，其特征在于各種車輛利用緊急制動時，由附著系數(shù)實時變化自反應值(S)通過傳動作用于制動壓力自等壓調(diào)壓器的調(diào)壓彈簧產(chǎn)生相應的自調(diào)壓行程(S1)來實現(xiàn)附著系數(shù)變化自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力的防抱死制動。
2、 按權(quán)利要求1所述的附著系數(shù)自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力的防抱死 制動方法，其特征在于調(diào)壓活塞(2)還可選用限壓閥來實現(xiàn)氣、 液壓自等壓調(diào)節(jié)制動力的防抱死制動。
3、 按權(quán)利要求1所述的附著系數(shù)自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力的防抱死 制動方法，其特征在于(S)行程可以是車身與車橋(或底盤)高 度(H)值的變量或重力件(m)在滑道上所產(chǎn)生的前移量，或重 錘繞軸心擺動一定角度來產(chǎn)生。
4、 按權(quán)利要求1所述的附著系數(shù)自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力的防抱死 制動方法，其特征在于(S)行程，還可作用于轉(zhuǎn)換為由額定電力 來控制自等壓調(diào)節(jié)行程(Si)。
5、 按權(quán)利要求1所述的附著系數(shù)自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力的防抱死 制動方法，其特征在于(S)行程，還可轉(zhuǎn)換為由管路壓力作傳動 來控制的自等壓調(diào)節(jié)行程(S》。
6、 按權(quán)利要求1所述的附著系數(shù)自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力的防抱死 制動方法，其特征在于(S)行程的變化信息還可作用于電子控制.器作為控制滑移率調(diào)節(jié)壓變的信息源。
7、 按權(quán)利要求1所述的附著系數(shù)自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力的防抱死 制動方法的F2-ABS，還可和原ABS系統(tǒng)組合成雙保險的主、備 用防抱制動系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明是附著系數(shù)自反應自等壓調(diào)節(jié)制動力的防抱死制動方法，以附著系數(shù)自反應值作調(diào)節(jié)制動力的信息源和動力源，假設以附著系數(shù)0.1～0.8分8級為例能實現(xiàn)自動對號入座分級合理調(diào)定制動力(即各種路況能自動化調(diào)定現(xiàn)行標準值的最大制動強度Z＝0.566/t)的全路候的輪速無明顯波動的防抱制動性能。當路面條件一定時，即自動保持該調(diào)定值Z定值不變來實現(xiàn)防抱制動。目的以自等壓防抱制動新理論新方法對現(xiàn)有的壓變防抱制動理論和方法進行改革。
文檔編號B60T8/17GK101480944SQ20081000256
公開日2009年7月15日 申請日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
發(fā)明者屠炳錄 申請人:屠炳錄