CZ24428U1 - Elektronicky řízeny brzdový systém - Google Patents

Description

Elektronicky řízený brzdový systém

Oblast techniky

Technické řešení se týká elektronicky řízeného brzdového systému, napájeného z vozidlové rozvodné napájecí sítě a sestávajícího z brzdového kotouče spojeného se vstupní hřídelí poloosy, ke kterému jsou umístěny brzdové segmenty uložené v brzdovém třmenu.

Dosavadní stav techniky

Provozní hydraulické kotoučové brzdy jsou tvořeny brzdovým třmenem s dvěma brzdovými segmenty. K brzdovému třmenu je připevněn hydraulický válec s pístem, který vytváří potřebnou tlakovou sílu na brzdový segment. Letmým uchycením brzdového třmenu se dociluje brzdného io účinku obou brzdových segmentů. Brzdný účinek ovládá řidič tlakem nohy na brzdový pedál. Pro zvýšení brzdného účinku se využívá posilovačů. Nevýhodou tohoto řešení je nutnost rozvodu hydraulické kapaliny a omezené možnosti elektronického řízení jízdních parametrů vozidla pomocí ABS, ESP, ASR. Implementace elektronického řízení je řešena jednotkou ABS s nutným hydraulickým čerpadlem a řízením 8 až 12 hydraulickými ventily pro řízení optimálních brzdíš ných účinků jednotlivých kol.

Elektricky ovládané kotoučové brzdy se používají pouze jako parkovací brzdy. Jedno řešení využívá k vyvození brzdného účinku vícepólový elektromotor s převodovkou pohánějící Šroub, který axiálním pohybem vytváří přítlačnou sílu na brzdové segmenty. Druhým typem řešení je rozevření klínových segmentů kuželovým šroubem poháněným opět stejnosměrným motorem vyvozujícím přítlak na brzdové segmenty. Nevýhodou těchto řešení je nemožnost regulace přítlačné síly brzdy a časové zpoždění brzdného účinku řádu stovky ms. Taková řešení nejsou akceptovatelná pro provozní brzdy, kde vyžadujeme rychlou reakci brzdného účinku včetně regulace přítlačné síly nezávisle na jednotlivých kolech.

Provozní vozidlové brzdy se používají hydraulické včetně hydraulického posilovače nebo jsou známé elektrohydraulické brzdové systémy. Ve druhém případě hydraulická část brzdy kola pracuje na podobném principu jako v prvém případě hydraulické brzdy. U elektrohydraulického systému se pro tlak kapaliny vytvářející přítlačnou sílu využívá elektricky napájeného aktuátoru umístěného u brzdy a ovládajícího pouze jednu brzdu. Aktuátor vytváří tlak na píst hydraulického válce. Nízká přítlačná síla aktuátoru se zvyšuje použitím malého průměru pístu válce aktuátoru a většího průměru pístu brzdového válce. Elektrohydraulický systém neřeší požadavek odstranění hydraulické soustavy brzdového systému.

Podstata technického řešení

Nevýhody hydraulických provozních brzd a elektromechanických parkovacích brzd odstraňuje elektronicky řízený brzdový systém s krátkou časovou odezvou sestávající z brzdového třmenu, v němž jsou dva třecí segmenty spolupůsobící na brzdový kotouč, přičemž na brzdovém třmenu je upevněn aktuátor opatřený krokovým motorem s rotorovým šroubem, jehož axiální pohyb vytváří záběr jednoho z třecích segmentů, letmým uložením brzdového třmenu je vytvářen i přítlak druhého třecího segmentu.

Výhodou elektronicky řízeného brzdového systému je přímé vytváření přítlačné síly krokovým

4d elektromotorem s rotorovým šroubem, odstranění hydraulických částí brzdové soustavy běžné u stávajících brzdových systémů, podstatně jednodušší a komfortnější řízení brzdové soustavy vozidla a tím zlepšení jízdních vlastností vozidla při kritických stavech decelerace.

Příkladem možného dalšího využití, mezi jinými, je elektronicky řízený brzdový systém s krokovým motorem pro adaptivní řízení decelerace vozidla podle momentálních jízdních podmínek, ve kterých se vozidlo nalézá. Lze využít zpětnovazebního vyhodnocení údajů ze senzoru otáčení kol, akcelerometrů a senzoru rychlosti vozidla.

- 1 CZ 24428 Ul

Dalším možným využitím navrhovaného systému je zvýšení stability vozidla ve smyku, kdy účinněji řídí přibrzďování kol než systém ESP na bázi hydraulických systémů.

Další výhodou oproti standardním systémům je možnost kalibrace systému např, pri/před/po každém uvedení vozidla do chodu, kdy se řízený brzdový systém kalibruje a umožňuje optimální nastavení brzdových segmentu, a tím koriguje jejich opotřebení.

Další výhodou navrženého řešení je možnost diagnostiky stavu brzdových segmentů pomocí signálů inkrementálního čidla, které definuje absolutní polohu rotorového šroubu. Tím odstraňuje současný systém diagnostiky brzdových segmentů realizovaný vodičem implementovaným v brzdovém segmentu a sledováním přerušení tohoto vodiče při dosažení kritické tloušťky brzdoio vého segmentu. Této výhody lze například využít pro průběžnou diagnostiku opotřebení brzdových segmentů bez vizuální kontroly mechanikem.

Pomocí navrženého řešení lze ať jíž částečně, či úplně nahradit hydraulický systém brzdového systému. Navržený systém je energeticky úsporný, spotřebovává energii pouze při změně režimu brzdy. V odbrzdčném stavu krokový motor nemusí být napájen, a při konstantním brzdění může být poloha brzdových segmentů udržována samosvomostí rotorového šroubu s případným jištěním sníženým napájecím napětím krokového motoru.

Velkou výhodou navrženého řešení je krátká časová odezva, umožňující využití pro provozní brzdové systémy vozidel oproti používaným elektrickým parkovacím brzdovým systémům s dlouhou časovou konstantou.

Navržené řešení zcela odstraňuje hydraulický systém, čímž je montážně i provozně značně výhodnější. Výroba i montáž je jednodušší, což přináší nejen technické, ale i ekonomické výhody. Důležitá je i průběžná diagnostika opotřebení třecích segmentů.

Příklady uskutečnění technického řešení

Elektronicky řízený brzdový systém podle obr. 1, napájený z vozidlové rozvodné napájecí sítě, sestává z brzdového kotouče 2 spojeného se vstupní hřídelí i poloosy a jsou k němu umístěny brzdové segmenty 6 uložené v brzdovém třmenu 5 posuvném pomocí vodicích čepů 8 a příruba 3 kola. Vstupní hřídel [je uložena v unášeči 4 s ložiskem. K brzdovému třmenu 5 je pevně připojen aktuátor tvořený krokovým motorem 7 s inkrementálním čidlem, rotorový šroub krokového motoru 7 přitlačuje jeden brzdový segment 6 brzdovému kotouči 2. Inkrementální čidlo je umís30 těno na rotorovém šroubu krokového motoru 7 pro definování polohy rotorového šroubu a jeho úhlového natočení. Krokový motor 7 s rotorovým šroubem je podle obr. 2 připojen k řídicí jednotce 10, na jejíž vstupy jsou připojeny senzor Π polohy brzdového pedálu, senzory' 12 otáček kol umístěných v nábojích poloos, akcelerometr 13, senzor J4 rychlosti vozidla a senzor 15. natočení volantu.

V první fázi, po připojení napájení k řídicímu modulu krokového motoru 2, je nutné nastavit potřebnou vůli mezi brzdovými segmenty 6 a brzdovým kotoučem 2, což provede řídící jednotka 10 posunem rotorového šroubu k brzdovému segmentu 6 až do stavu, kdy řídicí jednotka 10 omezí napájecí proud krokového motoru 7 na předem danou maximální hodnotu. Tím je docíleno maximální přítlačné síly brzdy. Následně rotor reverzuje pohyb a otočí se o předem definovaný úhel, který určuje vůli mezi brzdovými segmenty 6 a brzdovým kotoučem 2. Při brzdění senzor JT polohy snímá pohyb brzdového pedálu a následně řídicí jednotka l_0 krokového motoru 7 pootočí rotorem krokového motoru 7 tak, aby brzdové segmenty 6 se přiblížily k brzdovému kotouči 2 a byl vytvořen brzdný účinek odpovídající poloze brzdového pedálu. Při změně polohy brzdového pedálu se bude otáčet rotorový Šroub krokového motoru 7, a tím se bude měnit poloha brzdových segmentů 6 i brzdný účinek až do odpojení napájení krokového motoru 7 při klidové poloze brzdového pedálu. Při zastavení vozidla elektronicky řízený brzdový systém s krokovým motorem 7 přebírá funkci parkovací brzdy a podobně jako u známé elektricky ovládané parkovací brzdy je možné před vypnutím napájení řídicí jednotky 10 sešlápnout brzdový pedál a následně vypnout napájení. Tím zůstane při vyřazení vozidla z provozu brzdový systém zabrzděn. Po uvedení vozíCZ 24428 Ul dla do chodu se cyklus bude opakovat včetně kalibrace polohy brzdových segmentů 6 k brzdovému kotouči 2.

Pohyb krokového motoru 7 řídí řídicí jednotka 10, která vyhodnocuje signály ze senzorů 12 otáčení kol, akcelerometru 13, senzoru rychlosti 14 a senzoru 15 natočení volantu. Na základě získaných údajů optimalizuje průběh brzdění jednotlivých kol tak, aby adheze všech kol byla shodná, vozidlo nevybočovalo z požadované trajektorie pohybu, případně pomocí posilovače řízení koriguje natočení řízené nápravy.

Průmyslová využitelnost

Elektronicky řízený brzdový systém, podle tohoto technického řešení, nalezne uplatnění v podstatě u všech typů vozidel.

Claims (5)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Elektronicky řízený brzdový systém, napájený z vozidlové rozvodné napájecí sítě, sestává z brzdového kotouče (2) spojeného se vstupní hřídelí (1) poloosy, ke kterému jsou umístěny brzdové segmenty (6) uložené v brzdovém třmenu (5) posuvném pomocí vodicích čepů (8), vyznačující se tím, žek brzdovému třmenu (5) je pevně připojen krokový motor (7) s inkrementálním čidlem, jehož rotorový šroub je v kontaktu s alespoň jedním brzdovým segmentem (6) pro vyvolání změny přítlačné síly brzdy.

2. Elektronicky řízený brzdový systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že na rotorovém šroubu krokového motoru (7) je umístěno inkrementální čidlo pro definování polohy rotorového šroubu a jeho úhlového natočení.

3. Elektronicky řízený brzdový systém podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že krokový motor (7) s rotorovým Šroubem je připojen k řídicí jednotce (10), ke kteréjsou připojeny vstupy od senzoru (11) polohy brzdového pedálu, alespoň jednoho senzoru (12) otáček kol, alespoň jednoho akcelerometru (13), senzoru (14) rychlosti vozidla a senzoru (15) natočení volantu.

4. Elektronicky řízený brzdový systém podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že je umístěn na každém kole vozidla pro řízení trajektorie a stability vozidla kontrolovaným nezávislým brzděním jednotlivých kol vozidla.

5. Elektronicky řízený systém podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se t í m , že je opatřen zpětnou vazbou a diagnostikou stavu brzdových segmentů (6).