СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ С ПНЕВМАТИЧЕСКИМ ТОРМОЗНЫМ ПРИВОДОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Название	СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ С ПНЕВМАТИЧЕСКИМ ТОРМОЗНЫМ ПРИВОДОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Разработчик (Авторы)	Федотов А.И., Смолин А.А., Григорьев И.М., Ткачев В.Ю.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2345915
Дата регистрации	16.10.2007
Правообладатель	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет"
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Группа изобретений относится к дифференциальному диагностированию тормозных систем автотранспортных средств с пневматическим тормозным приводом.

Известен способ контроля тормозных систем автотранспортных средств (патент №2299141, МПК В60Т 17/22, опубликован 20.05.2007), при котором к испытуемому колесу вдоль плоскости его вращения жестко крепится рычаг, имеющий измерительную шкалу, при этом свободная часть указанного рычага в рабочем положении находится в силовом взаимодействии с находящейся под ним передвижной опорой. Контроль тормозных систем транспортных средств осуществляется путем приложения к испытуемому колесу контрольного крутящего момента. Контрольный момент образуют за счет веса транспортного средства, действующего на испытуемое колесо, и реакции опоры, полностью воспринимающей указанный вес через измерительный рычаг. Рычаг перед контролем одним концом жестко закрепляют на этом колесе вдоль плоскости его вращения, а свободную часть рычага располагают на опоре, которую смещают от оси вращения колеса на заданное расстояние. Контрольный момент прикладывают к вывешенному на нормативную высоту колесу, находящемуся в заторможенном состоянии.

Общим признаком данного способа с заявляемым является определение тормозного момента, создаваемого тормозным механизмом.

Недостатками данного способа являются большая трудоемкость, так как требуется вывешивание каждого колеса автомобиля при диагностировании, а также низкая информативность и достоверность, поскольку диагноз ставится оператором-диагностом, а постоянная установка оборудования на автомобиль будет существенно влиять на погрешность измерений. Кроме этого недостатком способа является то, что он не позволяет определить причины неисправности тормозных систем в случае несоответствия их параметров требованиям стандарта.

Известен способ диагностирования тормозных систем автомобилей («Способы диагностирования тормозной системы автомобиля, оборудованного антиблокировочной системой (вариант 5 по ф.и.), способ диагностирования тормозной системы автомобиля и устройство для осуществления способов», патент №2297932, МПК В60Т 17/22, опубликован 27.04.2007), заключающийся в диагностировании тормозных систем автомобилей с установкой на ролики стенда и последовательным испытанием колес каждой оси, при этом достигается максимальное приближение условий стендовых испытаний тормозных систем к реальным условиям торможения колес при дорожных испытаниях, а также повышение качества определения диагностических параметров различных тормозных систем.

Общими признаками данного способа с заявляемым являются: последовательная установка колес каждой оси автомобиля на ролики стенда, измерение тормозного момента и угловых скоростей вращения колес.

Несмотря на максимальное приближение условий стендовых испытаний тормозных систем к реальным условиям торможения колес при дорожных испытаниях, недостатком данного способа является довольно большая трудоемкость и низкая информативность, вследствие невозможности выявления причин неисправностей тормозных систем, при несоответствии их параметров требованиям безопасности ГОСТ Р 51709-2001, предъявляемым к тормозной эффективности и устойчивости при торможении.

Наиболее близким по технической сущности, принятым за прототип является Способ диагностирования и регулирования регуляторов тормозных сил автомобилей с пневматическим тормозным приводом (патент №2278362, МПК G01L 5/28, опубликован 20.06.2006). При реализации способа к рычагу регулятора тормозных сил прикладывают знакопеременное усилие, рычаг перемещается из одного крайнего положения в другое, через кран подвода рабочего тела на вход регулятора тормозных сил подают давление, на входе и выходе измеряют давление с помощью датчиков, измеряют угол поворота рычага регулятора тормозных сил с помощью датчика угла поворота, измеренные параметры передают в электронно-вычислительную машину для регистрации положения рычага регулятора тормозных сил. Неисправность регулятора тормозных сил определяют по форме фазовых динамических характеристик, представляющих собой зависимости давления на выходе из регулятора тормозных сил от угла поворота рычага регулятора тормозных сил.

Общими признаками заявляемого способа с прототипом является получение фазовых динамических характеристик, по результатам анализа форм которых можно получить информацию о техническом состоянии объекта диагностирования.

Недостатком этого способа является высокая трудоемкость и низкая информативность, так как он может быть применен только для дифференциального диагностирования отдельно взятого пневмоаппарата и не позволяет диагностировать всю тормозную систему автомобиля с пневматическим тормозным приводом в целом.

Известен испытательный стенд (патент №2276026, МПК В60Т 17/22, опубликован 10.05.2006), содержащий опорные ролики и четыре маховика, расположенные по периметру стенда, выполненный с возможностью приведения его в действие с помощью испытуемого автомобиля. Испытательный стенд содержит установленные на валах опорных роликов устройства для измерения крутящих моментов, пропорциональных тормозным силам на колесах автомобиля, устройства для измерения угловых скоростей опорных роликов, следящие ролики и выполнен с возможностью изменения расстояния между передней и задней платформами. Маховики кинематически связаны между собой посредством клиноременных передач и регулирующего вала, установленного в направляющих между парами секций, и жестко связаны с соответствующими опорными роликами, взаимодействующими с колесами автомобиля, а установленные на валах опорных роликов устройства для измерения крутящих моментов, пропорциональных тормозным силам на колесах автомобиля, расположены между опорными роликами и соответствующими им маховиками.

Общими признаками данного устройства с заявляемым являются: наличие компьютера датчиков тормозного момента, датчиков угловых скоростей, датчика усилия на падали тормоза, ролика следящего действия и тормозных барабанов.

Недостатками данного устройства являются высокая трудоемкость и низкая информативность, вследствие невозможности выявления причин технических неисправностей тормозных систем автотранспортных средств, при несоответствии их параметров требованиям безопасности ГОСТ Р 51709-2001, предъявляемым к эффективности и устойчивости автотранспортных средств при торможении.

Известен тормозной стенд (Стенды тормозные универсальные СТМ-8000. Руководство по эксплуатации М 141.000.00.00. РЭ, издание научно-производственной фирмы «МЕТА»), предназначенный для контроля эффективности тормозных систем легковых, грузовых автомобилей, автобусов, а также многоосных и полноприводных автомобилей. Данный стенд позволяет измерять и контролировать параметры тормозной эффективности и устойчивости автотранспортных средств, регламентируемые ГОСТ Р 51709-2001, а также по результатам проведенного диагностирования ставить диагноз: удовлетворяют или не удовлетворяют требованиям стандарта измеренные показатели тормозной эффективности и устойчивости автотранспортного средства при торможении.

Недостатком данного устройства является низкая информативность и достоверность, поскольку с использованием данного устройства невозможно определять причины технической неисправности тормозных систем автотранспортных средств в случае несоответствия параметров тормозной эффективности и устойчивости автотранспортных средств при торможении требованиям ГОСТ Р 51709-2001, а также высокая трудоемкость, так как поиск неисправностей занимает продолжительное время.

Известен стенд для диагностики тормозных систем (Стенды тормозные силовые «Универсальный стенд контроля тормозных систем СТС-10У-СП-11». Руководство по эксплуатации СТС10У.11.00.00.000 РЭ, издание закрытого акционерного общества «НовГАРО»), позволяющий определять параметры эффективности тормозных систем и устойчивости при торможении автотранспортных средств, состоящий из левого и правого блока роликов, стойки управления, силового и приборного шкафа.

Недостатком данного стенда является низкая информативность и достоверность, а также высокая трудоемкость, поскольку он не позволяет определять причины неисправностей тормозных систем автотранспортных средств, при несоответствии их параметров требованиям безопасности ГОСТ Р 51709-2001, предъявляемым к тормозной эффективности и устойчивости автотранспортных средств при торможении.

Известен тормозной стенд барабанного типа СК2-К267 (Стенд комбинированный для контроля тормозов и тяговых качеств автомобилей модели СК2 К267, Паспорт-инструкция СК2.00.00.00 ПС, издание конструкторско-технического бюро Южно-Уральского ТТУ, 1982 г., с.2-7, приложение №27 "Альбом чертежей" СК2.00.00.00 ОП), принятый за прототип, как наиболее близкий по технической сущности к заявляемому устройству. Стенд состоит из двух секций: левой и правой, каждая из которых имеет раму, на которой расположены ведущий и ведомый барабаны одинакового диаметра, соединенные цепной передачей. Приводное устройство состоит из редуктора и электродвигателя. Пульт, на котором находятся измерительные приборы и органы управления стендом, общий на две секции. Оценка технического состояния тормозной системы автотранспортного средства на стенде осуществляется по величине тормозного усилия и времени срабатывания привода тормозов каждого из колес.

Общими признаками заявляемого устройства с прототипом является наличие левой и правой секций, состоящих из рамы, на которую установлены электродвигатель, соединенный с ведущим барабаном через редуктор, между которыми установлен датчик тормозного момента, ведомый барабан, соединенный с ведущим барабаном через цепную передачу, а также ролик следящего действия, соединенный с датчиком угловой скорости.

Недостатком данного стенда является то, что он позволяет определять только параметры тормозной эффективности и устойчивости автотранспортных средств при торможении, а в случае их несоответствия требованиям ГОСТ Р 51709-2001 не позволяет выявить причину технической неисправности тормозной системы.

Заявленная группа изобретений направлена на решение единой задачи, заключающейся в дифференциальном диагностировании тормозных систем автотранспортных средств с пневматическим тормозным приводом и выявлении конкретных причин неисправностей тормозных систем, при несоответствии их параметров требованиям ГОСТ Р 51709-2001, предъявляемым к тормозной эффективности и устойчивости автотранспортных средств при торможении.

Изобретение направлено на решение задачи повышения безопасности автотранспортных средств при торможении, снижении количества дорожно-транспортных происшествий.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение информативности и достоверности диагностирования, за счет исключения влияния человеческого фактора на результат диагностирования и снижение трудоемкости при выявлении причин неисправностей тормозных систем.

Поставленная задача достигается тем, что в способе дифференциального диагностирования тормозных систем автотранспортных средств с пневматическим тормозным приводом, заключающемся в получении и анализе форм фазовых динамических характеристик, представляющих собой зависимость величины сигнала на выходе от величины сигнала на входе в объект диагностирования, согласно изобретению, в процессе диагностирования определяют три вида фазовых динамических характеристик: зависимость тормозной силы на колесе автомобиля от давления в тормозной камере, зависимость давления в тормозной камере от давления на выходе из тормозного крана и зависимость давления на выходе из тормозного крана от усилия нажатия на педаль тормоза, а о техническом состоянии тормозной системы автотранспортных средств с пневматическим тормозным приводом судят по результатам последовательного анализа форм фазовых динамических характеристик.

Для реализации предложенного способа, устройство для дифференциального диагностирования тормозных систем автотранспортных средств с пневматическим тормозным приводом, содержащее левую и правую секции, состоящие из рамы, на которую установлены электродвигатель, соединенный с ведущим барабаном через редуктор, между которыми установлен датчик тормозного момента, ведомый барабан, соединенный с ведущим барабаном через цепную передачу, а также ролик следящего действия, соединенный с датчиком угловой скорости, согласно изобретению дополнительно содержит компьютер, аналого-цифровой преобразователь, блок преобразователей, управляющее устройство, блок управления работой электродвигателей, два датчика давления, датчик усилия на педали тормоза и устройство создания нажимного усилия на педали тормоза, при этом выходы с датчиков давления угловых скоростей, тормозного момента и усилия на педали тормоза соединены с входом блока преобразователей, выход блока преобразователей соединен с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого соединен с компьютером, управляющий выход компьютера соединен с цифровым входом аналого-цифрового преобразователя, аналоговый выход которого соединен с входом управляющего устройства, кроме этого вход управляющего устройства соединен с выходом блока преобразователей, выход управляющего устройства соединен со входом устройства создания нажимного усилия на педали тормоза и входом блока управления работой электродвигателей, выход которого соединен со входом электродвигателей.

Именно заявляемая совокупность конструктивных признаков обеспечивает согласно способу дифференциального диагностирования тормозных систем автотранспортных средств с пневматическим тормозным приводом, а именно по анализу форм фазовых динамических характеристик диагностируемой тормозной системы, получать информацию о параметрах технического состоянии тормозной системы и выявлять конкретные причины технической неисправности, при несоответствии параметров тормозной системы требованиям безопасности ГОСТ Р 51709-2001, предъявляемым к тормозной эффективности и устойчивости автотранспортных средств при торможении.

Отличительной особенностью предлагаемого способа дифференциального диагностирования тормозных систем автотранспортных средств с пневматическим тормозным приводом является:

- получение трех типов фазовых динамических характеристик;

- последовательный анализ форм фазовых динамических характеристик в случае несоответствия полученных в результате диагностирования параметров тормозной эффективности и устойчивости автотранспортных средств при торможении требованиям стандарта.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства является:

- наличие управляющего устройства, устройства создания усилия на педали тормоза, компьютера, что позволяет полностью автоматизировать процесс диагностирования и исключить влияние на получаемые результаты, как со стороны водителя, так и со стороны оператора-диагноста;

- датчики давления позволяют получать фазовые динамические характеристики, на основе анализа которых определяется причина неисправности.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявляемых объектов группы - способ дифференциального диагностирования тормозных систем автотранспортных средств с пневматическим тормозным приводом, при этом оба объекта направлены на решение одной и той же задачи - дифференциальное диагностирование тормозных систем автотранспортных средств с пневматическим тормозным приводом, что позволяет достичь нового технического результата, заключающегося в повышении безопасности движения автотранспортных средств в процессе торможения.

Отличия от способа-прототипа и устройства-прототипа доказывают новизну заявляемой группы изобретений.

Новое влияние известных признаков на достигаемый технический результат позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемой группы изобретений критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена структурная схема устройства для проведения дифференциального диагностирования; на фиг.2 - фазовые динамические характеристики, представляющие собой зависимости тормозной силы на колесе от величины давления сжатого воздуха в тормозной камере: 1 - технически исправная тормозная система; 2 - низкое давление в тормозной камере; 3 - уменьшенный зазор между фрикционными накладками тормозных колодок и тормозным барабаном; 4 - увеличенный зазор между фрикционными накладками тормозных колодок и тормозным барабаном; на фиг.3 - фазовые динамические характеристики, представляющие собой зависимость давления в тормозной камере от давления на выходе из тормозного крана: 1 - пневматический тормозной привод исправен, 2 - повышенное трение поршня регулятора тормозных сил, на фиг.4 - фазовые динамические характеристики, представляющие собой зависимость давления на выходе из тормозного крана от усилия нажатия на педаль тормоза: 1 - тормозной кран исправен, 2 - повышенное трение поршня.

Предлагаемый способ реализован в устройстве для дифференциального диагностирования тормозных систем автотранспортных средств с пневматическим тормозным приводом, которое содержит левую и правую секции, состоящие из рамы (на чертеже не указано), ведущих 1, 2 и ведомых 3, 4 барабанов одинакового диаметра, соединенных между собой цепными передачами 5, 6, датчиков тормозного момента 7, 8, роликов следящего действия 9, 10 с датчиками угловой скорости 11, 12, редукторов 13, 14 и электродвигателей 15, 16, компьютер 17, соединенный с аналого-цифровым преобразователем 18, в который через блок преобразователей 19 поступают сигналы с датчика усилия на педали тормоза 20, с датчика давления, установленного на выходе из тормозного крана 21, датчика давления, установленного на входе в тормозную камеру 22, датчиков угловых скоростей 11, 12 и датчиков тормозного момента 7, 8, а через управляющее устройство 23, связанное с блоком управления 24 работой электродвигателями и устройством создания нажимного усилия на педали тормоза 25.

Способ дифференциального диагностирования тормозных систем автотранспортных средств с пневматическим тормозным приводом осуществляется следующим образом. Автомобиль одной осью устанавливают на ролики 1, 2, 3, 4, 9, 10. На педаль тормоза монтируется устройство создания нажимного усилия 25 и датчик усилия на педали тормоза 20. На выходе из тормозного крана устанавливают датчик давления 21, а на входе в тормозные камеры датчик давления 22. На компьютере 17 запускают программу «Oscillograf», в которой устанавливают значение проскальзывания колеса относительно роликов 1, 2, 3, 4. В программе «Oscillograf» нажимают кнопку «Диагностика», после чего сигнал с компьютера 17 поступает через аналого-цифровой преобразователь 18 и управляющее устройство 23 в блок управления 24, который запускает электродвигатели 15, 16, а по истечении времени 5 секунд управляющий сигнал поступает в устройство создания нажимного усилия 25, которое приводит в действие педаль тормоза. Данные с датчиков давления 21, 22, угловых скоростей 11, 12, тормозного момента 7, 8 и усилия на педали тормоза 20 через блок преобразователей 19, аналого-цифровой преобразователь 18 поступают в компьютер 17, где обрабатываются и сохраняются. По достижении на обоих колесах автомобиля значения величины проскальзывания, равной 60%, из компьютера 17 на блок управления 24 и устройство создания нажимного усилия 25 на педали тормоза, через аналого-цифровой преобразователь 18, управляющее устройство 23 поступает управляющий сигнал, который отключает электродвигатели 15, 16 и устройство создания нажимного усилия на педали тормоза, а на экране компьютера 17 выводится информация о параметрах тормозной эффективности и устойчивости автотранспортного средства при торможении. В случае их несоответствия нормативам программа автоматически анализирует полученные в процессе диагностирования фазовые динамические характеристики и указывает конкретные причины технической неисправности тормозной системы автотранспортного средства.

Предлагаемые способ и устройство могут применяться на постах инструментального контроля, станциях диагностики, базах централизованного технического обслуживания автотранспортных средств, автотранспортных предприятиях, станциях технического обслуживания, на автосборочных заводах.

Преимущества предложенного способа дифференциального диагностирования тормозных систем автотранспортных средств с пневматическим тормозным приводом и устройства для его осуществления по сравнению с прототипом (см. патент №2278362, МПК G01L 5/28 (2006.01), Стенд комбинированный для контроля тормозов и тяговых качеств автомобилей модели СК2 К267, Паспорт-инструкция СК2.00.00.00 ПС) состоят в повышении безопасности движения автотранспортных средств при торможении, за счет повышения информативности диагностирования и выявления причин неисправностей тормозных систем при несоответствии их параметров требованиям безопасности ГОСТ Р 51709-2001, предъявляемым к техническому состоянию тормозных систем: пропуски отказов снижаются с 33 до 7%, ложная тревога с 13 до 9%, а трудоемкость на 38%, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость».

Формула изобретения

1. Способ дифференциального диагностирования тормозных систем автотранспортных средств с пневматическим тормозным приводом, заключающийся в получении и анализе форм фазовых динамических характеристик, представляющих собой зависимость величины сигнала на выходе от величины сигнала на входе в объект диагностирования, отличающийся тем, что в процессе диагностирования определяют три вида фазовых динамических характеристик: зависимость тормозной силы на колесе автомобиля от давления в тормозной камере, зависимость давления в тормозной камере от давления на выходе из тормозного крана и зависимость давления на выходе из тормозного крана от усилия нажатия на педаль тормоза, а о техническом состоянии тормозной системы автотранспортных средств с пневматическим тормозным приводом судят по результатам последовательного анализа форм фазовых динамических характеристик.

2. Устройство для проведения дифференциального диагностирования тормозных систем автотранспортных средств с пневматическим тормозным приводом, содержащее левую и правую секции, состоящие из рамы, на которую установлены электродвигатель, соединенный с ведущим барабаном через редуктор, между которыми установлен датчик тормозного момента, ведомый барабан, соединенный с ведущим барабаном через цепную передачу, а также ролик следящего действия, соединенный с датчиком угловой скорости, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит компьютер, аналого-цифровой преобразователь, блок преобразователей, управляющее устройство, блок управления работой электродвигателей, два датчика давления, датчик усилия на педали тормоза и устройство создания нажимного усилия на педали тормоза, при этом выходы с датчиков давления, угловых скоростей, тормозного момента и усилия на педали тормоза соединены с входом блока преобразователей, выход блока преобразователей соединен с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого соединен с компьютером, управляющий выход компьютера соединен с цифровым входом аналого-цифрового преобразователя, аналоговый выход которого соединен с входом управляющего устройства, кроме этого, вход управляющего устройства соединен с выходом блока преобразователей, выход управляющего устройства соединен со входом устройства создания нажимного усилия на педали тормоза и входом блока управления работой электродвигателей, выход которого соединен со входом электродвигателей.

Изобретение "СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ С ПНЕВМАТИЧЕСКИМ ТОРМОЗНЫМ ПРИВОДОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ" (Федотов А.И., Смолин А.А., Григорьев И.М., Ткачев В.Ю.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога