(21) Numer zgłoszenia: (54) Sposób stanowiskowej kontroli działania hamulców pojazdów samochodowych

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) IntCl6: G 01L 5/28 G01M 17/00 (54) Sposób stanowiskowej kontroli działania hamulców pojazdów samochodowych (73) Uprawniony z patentu: Politechnika Krakowska im. Tadeusza Ko- (43) Zgłoszenie ogłoszono: ściuszki, Kraków, PL BUP 19/93 (72) Twórca wynalazku: Andrzej Gajek, Kraków, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 08/95 (74) Pełnomocnik: Korzeniowski Zbigniew, Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki PL B1 (57) Sposób stanowiskowej kontroli działania hamulców pojazdów samochodowych wykonywany na stanowisku diagnostycznym zawierającym urządzenie bębnowe z masami bezwładnościowymi z napędem rozsprzęgalnym na pojedyncze koła, polegający na rozpędzeniu poprzez bębny napędowe jednocześnie obu kół badanej osi pojazdu do prędkości odpowiadającej ustalonej prędkości ruchu pojazdu na drodze, równoczesnym odłączeniu napędu i rozsprzęgleniu go na pojedyncze koła oraz uruchomieniu pedałem hamulca układu hamującego i dokonaniu ciągłych pomiarów prędkości kątowej zespołu kinematycznego, złożonego z bębna i masy bezwładnościowej oraz dokonaniu ciągłej rejestracji, korzystnie techniką komputerową, przebiegu przetworzonego sygnału opóźnienia zespołu kinematycznego, będącego pochodną prędkości kątowej tego zespołu względem czasu, znamienny tym, że diagnozuje się przebieg charakterystyki siły hamującej pojedynczego koła samochodowego w funkcji czasu od chwili rozpoczęcia hamowania do momentu zatrzymania się badanego koła, przy czym siłę hamująca wyznacza się w zależności stanowiącej iloczyn pierwszej pochodnej prędkości kątowej bębna (2) względem czasu i wartości stałej stanowiska, zaś wartość stałą określa się z zależności stanowiącej iloraz stałego momentu bezwładności zespołu kinematycznego, złożonego z bębna (2) i masy bezwładnościowej (4), do promienia (r2) bębna (2), a następnie zarejestrowane charakterystyki dla kół badanej osi porównuje się z wykresem wzorcowym dla danego typu pojazdu i danej osi, korzystnie wprowadzonym do pamięci komputera oraz wyznacza się wartości ekstremalne sił hamujących poszczególnych kół dla oceny równomierności hamowania badanych kół osi, natomiast odchylenia badanej charakterystyki od ustalonej tolerancji na wykresach wzorcowych dają pogląd na stan i jakość badanego układu hamulcowego w sprawdzanym pojeździe

2 Sposób stanowiskowej kontroli działania hamulców pojazdów samochodowych Zastrzeżenie patentowe Sposób stanowiskowej kontroli działania hamulców pojazdów samochodowych wykonywany na stanowisku diagnostycznym zawierającym urządzenie bębnowe z masami bezwładnościowymi z napędem rozsprzęgalnym na pojedyncze koła, polegający na rozpędzeniu poprzez bębny napędowe jednocześnie obu kół badanej osi pojazdu do prędkości odpowiadającej ustalonej prędkości ruchu pojazdu na drodze, równoczesnym odłączeniu napędu i roz sprzęgleniu go na pojedyncze koła oraz uruchomieniu pedałem hamulca układu hamującego i dokonaniu ciągłych pomiarów prędkości kątowej zespołu kinematycznego, złożonego z bębna i masy bezwładnościowej oraz dokonaniu ciągłej rejestracji, korzystnie techniką komputerową, przebiegu przetworzonego sygnału opóźnienia zespołu kinematycznego, będącego pochodną prędkości kątowej tego zespołu względem czasu, znamienny tym, że diagnozuje się przebieg charakterystyki siły hamującej pojedynczego koła samochodowego w funkcji czasu od chwili rozpoczęcia hamowania do momentu zatrzymania się badanego koła, przy czym siłę hamującą wyznacza się w zależności stanowiącej iloczyn pierwszej pochodnej prędkości kątowej bębna (2) względem czasu i wartości stałej stanowiska, zaś wartość stałą określa się z zależności stanowiącej iloraz stałego momentu bezwładności zespołu kinematycznego, złożonego z bębna (2) i masy bezwładnościowej (4), do promienia (r2) bębna (2), a następnie zarejestrowane charakterystyki dla kół badanej osi porównuje się z wykresem wzorcowym dla danego typu pojazdu i danej osi, korzystnie wprowadzonym do pamięci komputera oraz wyznacza się wartości ekstremalne sił hamujących poszczególnych kół dla oceny równomierności hamowania badanych kół osi, natomiast odchylenia badanej charakterystyki od ustalonej tolerancji na wykresach wzorcowych dają pogląd na stan i jakość badanego układu hamulcowego w sprawdzanym pojeździe. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób przeprowadzania stanowiskowej kontroli działania hamulców pojazdów samochodowych, zwłaszcza umożliwiający stawianie diagnozy o stanie hamulców na podstawie pomiaru i oceny siły hamującej pojazdu samochodowego wyznaczanej na urządzeniu bębnowym w warunkach imitujących ruch drogowy. Dotychczas do pomiaru sił hamujących stosowane są stanowiska rolkowe, na których pomiar sił, tzw. metodą quasistatyczną, wykonywany jest bezpośrednio - dynamometrycznie, przy stałej, małej prędkości obrotowej kół odpowiadającej prędkości pojazdu poniżej 5 km/godz. Drugą grupę stanowisk stanowią urządzenia bębnowe do kontroli hamulców przy większych prędkościach obrotowych kół. Jest to tzw. metoda kinetyczna, która jak dotychczas jest rzadko stosowana w praktyce. Samochód ustawiany jest kołami jednej osi na wirujących bębnach połączonych z masami bezwładnościowymi. Momenty bezwładnościowe bębnów i mas dobrane są tak, aby ich energia kinetyczna była równa energii jaką wytraca badany hamulec w czasie hamowania na drodze. Bębny, masy bezwładnościowe i koła samochodu rozpędzane są do odpowiedniej prędkości obrotowej, odpowiadającej prędkości ruchu pojazdu w warunkach badań drogowych, przyjmowanej w granicach 30 do 80 km/godz. Po jej osiągnięciu napęd stanowiska jest rozłączany i uruchamiany zostaje układ hamulcowy. W dotychczasowej metodyce pomiaru przyjmowano, że liczba obrotów bębna od chwili rozpoczęcia hamowania do momentu zatrzymania jest miarą długości drogi hamowania. Natomiast niekiedy wykonywany jest pomiar opóźnienia ruchu mas bezwładnościowych i traktowany jako

3 wartość proporcjonalna do opóźnienia koła hamowanego, pośrednio do siły hamowania. Przy pomiarze tych parametrów na stanowisku wirujące masy bezwładnościowe urządzenia wpływają na pomiar opóźnienia i muszą być dobierane każdorazowo do typu badanego samochodu. Mają one bowiem podobny wpływ na przebieg procesu hamowania na stanowisku jak masa samochodu w czasie badań drogowych. Utrudnia to praktyczne stosowanie tej metody badania. Obecnie stanowiska tego typu są częścią hamowni podwoziowych. Metodę kinetyczną opisano m. in. w artykule W. Kleisorge pt. "Dynamische Prüfung von Kraftfahrzeug Bremsen" opublikowanym w niemieckim czasopiśmie ATZ-Automobilte chnische Zeitschrift nr 08/1963, w książce St. Gołębiowski i in. pt. "Badania kontrolne samochodów" WKŁ, WARSZAWA 1976, str , w książce M. Hebda i in. pt. "Podstawy diagnostyki pojazdów mechanicznych" WKŁ, WARSZAWA 1980, str oraz w artykule C. Wolff pt. "Sicherheitsgewinne erhalten durch wiederkehrende Prüfungen von automatischen Blockierverhinderem" opublikowanym w ATZ nr 05/1989, a także w patencie USA "Brake testing method". Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że diagnozuje się przebieg charakterystyki siły hamującej pojedynczego koła samochodu w funkcji czasu od chwili rozpoczęcia hamowania do momentu zatrzymania się badanego koła. Siłę hamującą wyznacza się z zależności stanowiącej iloczyn pierwszej pochodnej prędkości kątowej bębna względem czasu i wartości stałej stanowiska. Wartość stałą natomiast określa się z zależności stanowiącej iloraz stałego momentu bezwładności zespołu kinematycznego, złożonego z bębna i masy bezwładnościowej, do promienia bębna. Zarejestrowane charakterystyki dla kół badanej osi porównuje się z wykresem wzorcowym dla danego typu pojazdu i danej osi, korzystnie wprowadzonym do pamięci komputera. Wyznacza i ustala się także wartości ekstremalne sił hamujących poszczególnych kół dla oceny równomierności hamowania badanych kół osi. Odchylenia badanej charakterystyki od ustalonej eksperymentalnie dla pełnosprawnego pojazdu tolerancji na wykresach wzorcowych dają pogląd na stan i jakość badanego układu hamulcowego w sprawdzanym pojeździe. Zaletą sposobu jest to, że pomiar siły nie wymaga dokładnego dopasowywania mas bezwładnościowych dla każdego modelu pojazdu i jego osi. Sposób według wynalazku bliżej objaśniono w oparciu o rysunek przedstawiający schemat blokowy układu zawierającego jednoosiowe stanowisko bębnowe z masami bezwładnościowymi z rozsprzęgalnym napędem na pojedyncze koła samochodu. Stanowisko zbudowane jest z dwóch rolek podporowych 1 i dwóch bębnów napędowych 2 połączonych na stałe masami bezwładnościowymi 4. Bębny 2 i masy bezwładnościowe 4 napędzane są od jednego silnika elektrycznego 3 poprzez dwa sprzęgła elektromagnetyczne 5. Kierunek obrotu bębna 2 ustala się tak, by wektor jego prędkości obwodowej był skierowany w stronę rolki podporowej 1, co zapewnia dociskanie kół badanego pojazdu do rolek 1 i bębnów 2 w czasie pomiaru. Czujnik 6 współpracuje z tarczą zębatą 7 związaną z wirującym bębnem 2 i służy do pomiaru prędkości kątowej ω2 zespołu kinematycznego złożonego z bębna 2 i masy 4. Natomiast czujnik 8 współpracuje z tarczą zębatą 9 związaną z rolką podporową 1 i służy do pomiaru prędkości kątowej ω1 rolki 1. Czujniki 6 i 8 połączone są z modułem przetwarzania sygnałów 10, który w zależności od rodzaju czujnika jest przetwornikiem AC lub CC. Moduł 10 połączony jest z mikroprocesorem 11 współpracującym z blokiem pamięci 12 z bazą danych. Do mikroprocesora 11 podłączony jest zestaw sygnalizująco-rejestrujący zawierający monitor 13 i ploter 14. Pomiar przeprowadza się w ten sposób, że badane koła samochodowe ustawia się na bębnach 2 i rolkach 1, po czym rozpędza się je silnikiem 3 do prędkości początkowej hamowania. Następnie odłącza się napęd i rozłącza się sprzęgła 5 celem umożliwienia wykonania niezależnych pomiarów dla koła prawego i lewego, po czym uruchamiane są hamulce badanego pojazdu. Po naciśnięciu na pedał hamulca sygnały z czujników 6 i 8 doprowadzane są do modułu przetwarzania sygnału 10. Następnie sygnały, przy pomocy odpowiedniego programu sterującego, kierowane są do mikroprocesora 11 i bloku pamięci 12. Odpowiedni podprogram

4 uruchamia różniczkowanie sygnału prędkości kątowej ω2. Wartość pierwszej pochodnej prędkości kątowej ω2 bębna 2 względem czasu mnożona jest przez stałą stanowiska, którą wyznacza się jako stosunek momentu bezwładności J zespołu kinematycznego do promienia r2 bębna 2, a następnie zapamiętywana jest w bloku pamięci 12 jako bieżąca wartość siły hamującej H. Wartość wynikowa siły hamującej H = (J : r2) ω 2 wyświetlana jest na ekranie monitora 13 lub rejestrowana jest na ploterze 14 jako zależność siły hamującej H odpowiednio do lewego i prawego koła. Ocena polega na porównaniu zmierzonych wartości ekstremalnych siły H oraz jej przebiegów w czasie z wartościami wymaganymi dla danej osi, dla danego typu pojazdu, jak również wyznaczeniu współczynnika równomierności sił hamowania kół według zależności wymaganej przepisami prawa o ruchu drogowym. Przedstawiony na rysunku układ pozwala też, poprzez pomiar prędkości kątowej rolki podporowej 1, na wyznaczenie poślizgu koła według znanej zależności s = ω 2 r2 - ω1 r1) : ω2 r2. Mikroprocesor 11 analizuje różnicę prędkości obwodowej bębna 2, na którym występuje poślizg oraz prędkości obwodowej rolki podporowej 1 napędzanej przez badane koło, na której nie ma poślizgu. Następnie odpowiedni podprogram wykonuje obliczenie poślizgu względnego s koła na bębnie 2. Obliczone wartości dla koła prawego i lewego w badanych osiach zapamiętywane są w bloku pamięci 12 i wyświetlane na ekranie monitora 13 lub rejestrowane na ploterze 14 jako zależność poślizgu względnego s koła lewego i prawego od czasu hamowania. Przy badaniu poślizgu kół z hamulcami z układem antyblokującym korzystnym jest przeprowadzenie badania na stanowisku dwuosiowym o osiach związanych kinematycznie.

5

6 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł