专利名称：横向动稳性控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及增强的防锁制动系统，更具体地说，涉及用在气动操作的车辆制动系统中的横向动稳性控制系统。该横向动稳性控制系统使用更简单的硬件而不是更复杂的电子制动系统硬件来实施。
背景技术：
横向动稳性控制(RSC)通常仅借助电子控制制动系统(EBS)来实施。EBS涉及使用电子信号电子控制空气制动系统以允许空气进入制动气室中来操作该制动系统。EBS提供用于多种车辆控制特征的平台。RSC用于防止翻滚事故。RSC防止车辆关于纵轴的翻倒，最普通的翻滚情形。RSC可以是EBS的一部分以及拖车EBS的一部分。
在普通制动系统中或者在防锁制动系统(ABS)中，制动压力通过驾驶员操作的制动阀机械地提供。采用EBS，制动压力被电子地控制。因此，该EBS必须能够借助电操作螺线管来施加和释放制动压力。EBS需要在每个车轮使用ABS轮转速传感器(WSS)，以及压力调节继动阀(MRV)。EBS系统的螺线管和阀用于车辆的每个制动操作，包括维护操作，因此必须比ABS硬件更坚固，其仅用在ABS情况下，其相对很少发生。
除了如上所述的EBS部件之外，RSC还需要附加部件。例如，在拖车中，除了ABS轮转速传感器和压力调节继动阀之外，基于EBS的RSC还需要更多的传感器。这些附加传感器可以包括横向加速传感器、悬挂气袋传感器、控制压力侧上的压力传感器和每个控制通道的输送侧上的压力传感器。
在制动压力控制侧上，RSC需要调节阀，其被电激活以对各制动气室施加、保持和释放压力而与普通制动情形无关。对于引导控制继动阀的每个通道，这种3阶段压力控制一般可以仅用3个螺线管实现。这些螺线管包括用于从机械切换到电制动的备用螺线管、用于被保持和增大的压力的保持螺线管、和用以将制动压力排放到中继排气装置的释放螺线管。
由此，用于用在拖车中的基于EBS的RSC的压力传感器的数目达到5。此外，需要用于测量实际的横向力的横向加速传感器。图9示出用于实施RSC的一种EBS系统的实例。EBS的主要部件是压力调节继动阀(MRV)，其被设计成一个或两个通道型式(如图9所示)。两通道控制调节器包括6个螺线管、5个压力传感器、2个继动阀和ECU。2个备用的螺线管对控制压力线路进行控制。2个保持螺线管控制被保持和增大的压力。2个释放螺线管控制压力释放。ECU安装在调节器的顶部上，并包括数据处理和控制。所有螺线管是2/2设计，意思是用两个电枢位置控制的2个气动线路。
通过处理由不同传感器测量的实际数据和ECU的内建车辆参考速度，ECU自动地估计潜在的翻倒危险。如果指示翻倒的可能性，则ECU将具有低压值的制动测试脉冲提供给弯曲内轮以鉴定实际的翻滚趋势。如果翻倒危险是真实的，则ECU对弯曲外轮激活硬制动，并且通过减小车辆的速度来降低翻倒的危险。
尽管硬制动过程一般是施加到弯曲外轮的全制动，但是对弯曲内轮的测试脉冲是更敏感的操作。当施加相对低的和精确的压力测试脉冲时，只有在弯曲内轮以预定特性方式变慢时翻倒的真实可能性才是可识别的。只有通过使用连接到输出输送线路的压力传感器，EBS才能在普通制动期间和在横向动稳性情况下的测试脉冲期间保证必需的实际制动压力的精确度。
为了获得所需的制动压力值精确度，安装在拖车中的EBS需要5个压力传感器和6个螺线管来提供多个普通制动、ABS制动、和横向动稳性控制的功能。
发明内容
本发明涉及用于提供横向动稳性控制的车辆制动系统，以及用在这种系统中的方法。在一个实施例中，该系统包括与要制动的车轮相关联的制动气室。空气压力控制继动阀为制动气室提供空气压力。螺线管控制导阀对流向继动阀的控制空气进行控制。螺线管控制供应压力阀可操作用于将供给压力或驾驶员控制压力引导到导阀作为继动阀的控制空气。ECU可操作用于控制供应压力阀和导阀上的螺线管。该系统还包括用于感测车辆状况的传感器，可用于确定是否启动横向动稳性控制。ECU优选可操作用于将选择的输送压力提供给制动气室而不用测量给制动气室的输送压力。
本发明还涉及通过将空气压力施加到与车轮相关联的制动气室来控制车辆横向动稳性的方法。该方法包括以下步骤在已知压力下将供应空气提供给与制动气室相关联的第一螺线管控制阀；计算从第一个阀提供给定压力的输出而需要的该第一个阀的通电和断电的时间量；以及使第一个阀通电和断电所计算的时间，由此使得低压测试脉冲提供给制动气室。
参考附图，根据对本发明的以下描述的考虑，本发明的上述和其它特征将对本发明相关的本领域技术人员变得明显，其中图1是根据本发明的第一实施例构造的基于ABS的模块RSC系统的示意图；图2示出一张曲线图，该曲线图显示在正在对使用图1的系统的拖车进行横向动稳性控制情况下的螺线管致动、制动压力、和所得到的轮转速变化；图3示出在给定的控制压力下使占空百分比与输送压力相关的图；图4是类似于图1但是根据本发明的第二实施例构造的系统的示意图；图5是类似于图1但是根据本发明的第三实施例构造的系统的示意图；图6是类似于图1但是根据本发明的第四实施例构造的系统的示意图；图7是类似于图1但是根据本发明的第五实施例构造的系统的示意图；图8是类似于图1但是根据本发明的第六实施例构造的系统的示意图；以及图9是现有技术的基于EBS的横向动稳性控制系统的示意图。
具体实施例方式
本发明涉及增强的防锁制动系统(ABS)，更具体地说，涉及用在气动操作的车辆制动系统中的横向动稳性控制(RSC)系统。本发明可应用于不同构造的各种横向动稳性控制系统。作为本发明的代表，图1示意性地示出根据本发明的第一实施例构造的系统10。
该系统10是具有ABS和RSC能力的两通道车辆制动系统的一部分。RSC能力是脱离基本的ABS能力而建立的，下面将首先描述ABS能力。系统10的一个通道12控制第一制动气室14，例如与轴上的右轮相关联的制动气室。另一通道16控制第二制动气室18，例如与轴上的左轮相关联的制动气室。
该系统10具有来自空气供给的供应空气，在所示实施例中其是空气箱或储存器20。在预定的、相对高且相对恒定的压力下供空气20，所述压力在约100psi～约120psi的范围内。系统10还包括用于两个通道的驾驶员控制压力源，在所示实施例中该压力源是到车辆的制动脚踏阀的管道连接22(未示出)。
第一通道12包括继动阀24。继动阀24具有借助线路26与供应空气源20相连的进气口。继动阀24具有在阀内部与排气装置28相连的排气口。
继动阀24具有借助输送线路32连接到通过第一通道12控制的制动气室14的输送口30。继动阀24还具有由空气线路36被提供的控制口34，用于接收压缩空气形式的控制信号、用于控制继动阀的操作。继动阀24是已知类型，其中改变控制口34处的空气压力会导致改变输送口30处的空气压力。
系统10的第二通道16类似于第一通道12。第二通道16包括与第一通道12的继动阀24相同的继动阀40。继动阀40具有借助线路44与供应空气源20相连的进气口42。继动阀40具有在阀内部与排气装置48相连的排气口46。
继动阀40具有借助输送线路52连接到制动气室18的输送口50，制动气室18受第二通道16控制。继动阀40还具有控制口54，用于经由空气线路56接收压缩空气形式的控制信号、用于控制继动阀的操作。继动阀40是已知类型，其中改变控制口54处的空气压力会导致改变输送口50处的空气压力。
系统10还包括用于控制施加到继动阀24和40的控制口的空气压力的三个螺线管控制阀60、62和64。这三个螺线管控制阀60-64都是相同的3/2设计，其意味着每个螺线管将两个电枢位置内的3个气动连接控制作为电操作的二通阀。这三个阀60-64包括供应压力阀60和两个导阀62和64。两个导阀62和64各自分别与每个通道12或16相关联；这个供应压力阀60可与两个通道12和16同时操作。
供应压力阀60具有连接到驾驶员控制压力源22的第一入口70。供应压力阀60具有连接到供应空气压力源20的第二入口72。供应压力阀60具有出气口74。供应压力阀60包括用于控制供应压力阀的位置的螺线管76。如下所述，根据螺线管76在供应压力阀60上的位置(通电或者断电)，供应压力阀的出气口74与驾驶员控制压力源22或者供应空气压力20相连。
第一导阀62具有连接到供应压力阀60的出气口74的进气口80。第一导阀62具有连接到继动阀24的控制口34的出气口82。第一导阀62还具有连接到在28的排气装置的排气口84。如下所述，根据螺线管86在第一导阀62上的位置，第一导阀的出气口82与其进气口80或者与排气装置28相连。因此，第一继动阀24与第一导阀62的进气口80相连以将空气压力施加到第一制动气室14，或者与在28的排气装置相连以释放来自第一制动气室的压力。
第二导阀64在构造和操作方面与第一导阀62相同。第二导阀64具有连接到供应压力阀60的出气口74的进气口88。第二导阀64具有连接到第二继动阀40的控制口54的出气口90。第二导阀64还具有连接到在48的排气装置的排气口92。
如下所述，根据螺线管94在第二导阀64上的位置，第二导阀64的出气口90与其进气口88或者与排气装置48相连。因此，第二继动阀40与第二导阀64的进气口88相连以将空气压力施加到第二制动气室18，或者与在48的排气装置相连以释放来自第二制动气室的压力。
供应压力阀60的出气口74分别连接到两个导阀24和40的控制口34和54。如上所述，根据螺线管76在供应压力阀60上的位置，供应压力阀的出气口74与驾驶员控制压力源22或者供应空气压力20相连。由此，供应压力阀60可选择性地操作用于将(a)来自制动脚踏阀的驾驶员控制压力22，或者(b)来自储存器的供应空气20分别引导到两个导阀62和64的进气口80和88。由此，通过其螺线管76控制供应压力阀60的位置来确定两个继动阀24和40是否接收并控制(a)在驾驶员控制下的控制压力22，或者(b)全部供给压力20。
系统10包括在100处示意性示出的电子控制器，或ECU。ECU 100与供应压力阀60上的螺线管76电连接；与第一导阀62上的螺线管86电连接；以及与第二导阀64上的螺线管94电连接。ECU 100可操作用于控制这三个阀60-64的螺线管的状态、或位置。
供应压力阀60通常处于图1所示的状态。在该状态下，螺线管76未通电，以及驾驶员控制压力22以流过的方式与出气口74相连。因此，对常用制动的驾驶员要求使得适当的控制压力通过供应压力阀60施加到导阀62和64。
导阀62和64通常也处于图1所示的状态。在该状态下，第一导阀62的螺线管86未通电，以及第一导阀的进气口80以流过(flowthrough)的方式与第一继动阀24的控制口34相连。类似地，第二导阀64的螺线管94未通电，以及第二导阀的进气口88以流过的方式与第二继动阀40的控制口54相连。
对于正常的常用制动，第一通道12的操作与第二通道16的操作相同，因此仅描述第一通道的操作。在正常的常用制动中，施加到制动脚踏阀的驾驶员要求形成驾驶员控制压力22，该驾驶员控制压力22流过供应压力阀60并流过第一导阀62而到达第一继动阀24的控制口34。这种控制空气的压力取决于由驾驶员施加到制动脚踏阀的力。驾驶员控制压力22使得第一继动阀24将来自空气箱20的供应空气引导到输送30并由此到达制动气室14。以已知方式施加该制动来减慢相关车轮的转动。
关于ABS制动，第一通道12的操作与第二通道16的操作相同，因此仅描述第一通道的操作。如果由第一制动气室14控制的车轮在被制动时易于锁住，那么与该轮相关联的轮转速传感器(未示出)向ECU 100发送适当的信号。ECU 100向第一导阀62的螺线管86发送适当的控制信号。第一导阀62上的螺线管86被通电。当上述发生时，第一导阀62移到第二状态(如第一导阀的上面部分中所示的)，其中第一导阀通过排气口84将第一继动阀24的控制口34与在28的排气装置连接，而不是利用来自脚踏阀的驾驶员控制压力22。
第一导阀62的这种致动有效地排空了与上方制动车轮相关联的制动气室14，释放了车轮处的制动。当其后车轮速度开始再次恢复到足够速度时，ECU 100响应于轮转速传感器而使第一导阀62上的螺线管86断电，使它返回其最初状态并允许再次在车轮处提供制动作用。照这样，ECU 100能够提供系统100的标准防锁制动功能。
在ABS情况下，两个导阀62和64单独地调节从制动阀到继动阀24和40的控制空气22，其中每一个导阀仅由单个螺线管来控制。借助继动阀24和40的工作原理，也单独地调节在14和18的制动气室压力。两个继动阀24和40中的每一个仅通过单个3/2螺线管控制。
系统10包括与ABS功能无关的用于促进横向动稳性控制功能的性能的附加传感器和软件。这些附加传感器之一是在102示意性示出的驾驶员控制压力传感器。驾驶员控制压力传感器102感测供应压力阀60的驾驶员控制压力上游。驾驶员控制压力传感器102的输出指示了驾驶员要求。该传感器还可以位于如在102a所示的ECU的外部。
该驾驶员控制压力传感器102的目的是保证该驾驶员总是具有优先权。在横向动稳性控制情况下，如果驾驶员控制压力22(根据驾驶员要求测量的)达到比ECU 100所需要的压力高的值，那么系统10将切换回到气动和驾驶员控制的制动(而不是电控制的制动)。
如果驾驶员的压力大于一个或两个导阀控制继动阀24和40的输送压力，那么连接到驾驶员操作的控制压力22的驾驶员要求传感器102允许驾驶员接管。或者，代替地可通过硬连线或者通过由ABS ECU和发动机之间的数据链路提供的ECU的知识来使用停车灯开关。此外，在ABS-ECU中实施适当的软件来提供电启动制动器的能力。
另一个用于横向动稳性控制功能的附加传感器是横向加速传感器104。横向加速传感器104感测车辆的横向加速，其是可用于确定翻滚事件的危害的因素。横向加速传感器还可以设置在如在104a所示的ECU 100的外部。
第三个附加传感器是气垫压力传感器106。该传感器106测量车辆的气垫108中的压力。该气垫压力传感器106的输出指示了悬挂上的负荷，由此可以得出车辆重心的高度。这是可用于确定翻滚事件的危害的因素。该气垫压力传感器也可以设置在如在106a所示的ECU 100的外部。
继动阀24和40用以提供横向动稳性控制功能的操作由ECU 100来控制。根据本发明，适当的动作是在内(弯曲的)车轮处提供低压测试脉冲(例如，12-14psi)以一个短的时间段(例如少于2秒)。这测试以看出内轮负荷有多重或多轻，这指示了车辆的横向动稳性。即，如果仅用该施加到内轮的的低压就锁住了内轮，那么它必须负荷很轻，并且车辆必须接近横向动稳性极限，为此应实现弯曲外轮的电启动制动。
提供这种测试脉冲用于该目的的概念在本领域中是已知的，例如如图5所示的美国专利No.6,553,284。然而，在现有技术中，这种在制动气室处的小压力必须被测量，以便限制压力。这需要在每个制动气室上被控制的压力传感器。对于拖车，其意味着至少两个附加传感器，以及相关布线和控制软件。如下所述，根据本发明的一个特征，这里不需要这种测量。这大大简化了执行RSC功能所需的硬件。
这里图2是示出制动车辆中的这种测试脉冲的用途的代表性示意图。图2中的曲线图示意性地示出正在进行的横向动稳性控制情况以及特性制动压力性能、图1的系统中所示的螺线管的启动、和相应轮转速(与车速相比)。
线A表示在该情况过程中的车速。线B表示在该情况过程中的内轮的轮转速。线C表示在该情况过程中的外轮的轮转速。正如可看到的，所有三条线A、B和C都开始于相同速度，并且由于该制动系统用于增强车辆的横向动稳性而因此随时间有一些变化。
线D表示供应压力阀60上的螺线管76的启动(开/关)的时间。在线D升高的地方，螺线管76被通电，并且供应空气20被提供给导阀62和64。在线D下降的地方，螺线管76未被通电，并且驾驶员控制压力22被提供给导阀62和64。
对于与内轮相关联的继动阀24，线E表示导阀62上的螺线管86的动作(开/关)的时间。在线E升高的地方，螺线管86被通电，导阀62处于释放或排气状态，零空气压力被提供给继动阀24的控制口34，以及在内轮处没有制动作用。在线E下降的地方，螺线管86未被通电，并且驾驶员控制压力22或供应空气压力20被提供给继动阀24的控制口34，允许在内轮处提供制动作用。线F表示在内轮处施加的制动压力。
对于与外轮相关联的继动阀40，线G表示导阀64上的螺线管94的动作(开/关)的时间。在线G升高的地方，螺线管94被通电，导阀64处于释放或排气状态，零空气压力被提供给继动阀40的控制口54，以及在外轮处没有制动作用。在线G下降的地方，螺线管94未被通电，并且驾驶员控制压力22或供应空气压力20被提供给继动阀40的控制口54，允许在外轮处提供制动作用。线H表示在外轮处施加的制动压力。
在图2所示的示例性情况期间，ECU 100相对实际轮转速来比较实际测量的横向减速，在非制动情形中，实际轮转速与实际车速A相同。还考虑车辆重量和重心高度，如上所述，它们是通过考虑车辆数据并利用测量的气垫压力(气垫压力与车辆重量成比例)来计算的。
当ECU 100检测临界超速曲线驾驶情形时，在内轮处提供12-14psi的测试脉冲。脉冲的持续时间可以在从约1秒到约2秒的范围内。在图2中，该脉冲在标记1和2的时间点之间持续。该脉冲通过给供给压力螺线管76通电来提供，其将供应空气引导到导阀62。
根据本发明，为了提供测试脉冲，与内轮相关联的导阀62上的螺线管86快速地循环，如在110处的方波结构所示。作为本发明的一个特征，下面详细描述这种快速循环、实现它的方式、及其随之产生的低压脉冲。
同时，与外轮相关联的导阀64上的螺线管94通电。这使得与外轮相关联的继动阀40通过该导阀64与排气装置48相连，保证在外轮处不施加制动压力。
由于这些动作，在ECU 100的控制下少量制动力施加到内轮，如线F所示，并且在外轮处不施加制动力。因此，如果内轮速度降低(如线B所示)，则这表示弯曲的内轮负荷很轻，由此几乎准备好提升离开地面。据此可推断，车辆接近横向动稳性极限并需要减慢。测试脉冲110在时间点2处终止，并且在时间点2和3之间的周期，与内轮相关联的导阀62上的螺线管86移到恒定通电状态。
在该情况中的时间点3处，外轮螺线管94(线G)断电，因此制动压力施加到外轮，如线H所示。这是因为如上所述ECU 100已经确定(在该实例中)车辆因其接近其横向动稳性极限而需要减慢。表示外轮处的制动压力的曲线H沿图2的Y轴在高度上增加，表明随着系统10将附加压力施加到与外轮相关联的制动而增加了制动力。因此，外轮速度(线C)响应于施加的制动力而降低。在全部压力施加到弯曲的外轮(其负荷相对较重)的情况下，车辆减慢并返回安全及稳定状态。在从点3到点4的该周期期间，内部螺线管(线E)保持通电，因此没有制动压力施加到内轮。
在点4，外部螺线管94再次通电，并且给外轮的制动压力停止。应当注意，在该整个过程期间，没有对被测试的轮的制动气室14处的压力进行测量。所需的低压测试脉冲以如下所述的方式输送到气室14，实际上没有测量制动气室处的压力。这消除了对用于该目的的传感器的需要，由此与包括用于该目的的这种传感器的典型EBS系统相比提供相当大的优点。
为了提供图2中所示的测试脉冲110，需要的硬件可选择性地操作用于(a)增加制动气室14处的压力；(b)使制动气室处的压力保持基本恒定；以及(c)降低制动气室处的压力。该硬件必须能够在这三个状态之间快速循环。
在现有技术中，可以这种方式操作的已知硬件相对复杂且费用高，与图1中所示的硬件相比更是这样。用于实现该功能的典型现有技术EBS硬件在图9中示意性地示出。
根据本发明，使用不太复杂且不太昂贵的不同硬件来提供测试脉冲。该硬件是以上相对于图1示出并描述的相对简单的具有传感器的ABS硬件。
采用这种ABS硬件，增加制动气室14处的压力是通过如上所述的步骤完成的，即通过使导阀62上的螺线管86通电并由此将供应空气20施加到继动阀24的控制口34来完成的。采用这种ABS硬件，降低制动气室14处的压力是通过如上所述的步骤完成的，即通过使导阀62上的螺线管86断电并由此通过继动阀24排空制动气室14直到排气装置28来完成的。
采用这种ABS硬件，在制动气室14处保持压力恒定(例如，用以提供图2的两个第二持续时间8-10psi测试脉冲)更复杂些。可能不容易看出，仅利用单螺线管控制的导阀62和继动阀24能够如何完成。尽管如此，对于翻滚控制稳定来说这仍是重要的功能，并且根据本发明其以下述方式来提供。
继动阀24用于获得需要的保持功能的控制操作通过特殊控制模式来提供。美国专利No.6,371,573中描述了这种特殊控制模式。简单地说，采用由ECU 100提供的这种特殊控制模式，每个继动阀24和40中的压力被独立控制，包括压力释放、压力保持和压力增大功能。通常仅当使用4个螺线管(两个通道的每一个的分开的保持和释放螺线管)时才可获得两个独立阀通道12和16中的这种三点压力性能，例如，如图9所示。利用本发明，该特殊控制模式能够在分别在每个继动阀24、40上仅使用一个3/2螺线管62、64的同时实现压力保持。
如果单个螺线管62、64没有通电，则压力增大，以及当这些螺线管通电时，压力释放。有效实现压力保持阶段是通过在短(暂时)释放和增大阶段在高频脉冲的调节阀62处控制继动阀单个3/2螺线管86。通过改变通电和断电阶段的占空比(即，通过改变通电和断电所花费的时间)，压力增大或释放的速率可以由快变慢，或者可以保持在用以保持压力恒定(既不增大也不释放)的水平。
这种特殊控制模式利用了在继动阀24活塞的移动中存在滞后及其相对慢的响应-即，比改变到施加到继动阀的控制口34的控制压力慢的响应。控制容积压力(在继动阀24的活塞顶部上)可以在操作的排气和增大模式之间(即没有任何持恒状态)被脉宽调制，而在制动气室14处的压力中不具有任何明显压力变化呈现，由此在制动气室14处有效地实现了“保持”状态。
总之，在该控制方法中，改变占空比来调节继动阀24的活塞顶部上的平均压力。制动气室14中的压力安置在相同的平均控制压力处而没有任何过冲。由于继动阀的慢响应，存在于提供给继动阀控制口34的空气中的高频压力波动并没有转化成气室压力波动。这是用于获得图2中所示的相对恒定的低压测试脉冲的控制方法，其用于横向动稳性控制。
另外，不必测量制动气室14处的压力，更确切地说，它可以被推断出。这消除了对轮处(制动气室14处)的压力传感器的需要。
根据传感器102、104和106的读数，ECU 100确定翻滚事件是否可能是危急的。如果是，则ECU 100使供应压力阀60上的螺线管76通电。如上所述，低压测试脉冲施加到制动气室14。
当供应压力阀60上的螺线管76通电时，供应压力阀中的用于驾驶员控制压力22的通路移到闭合位置(如供应压力阀的上面部分中所示)。因此，分别提供给继动阀24和40的控制口34和54的控制空气来自供应空气源20，而不是来自驾驶员控制压力源22。
在这种类型的制动中第一通道12的操作与第二通道16的操作相同，因此仅描述第一通道的操作。供应空气源20处于由系统储存器提供的100～125psi的恒定高压下。因此，当第一导阀62处于如图1所示的打开位置并且供应压力阀60通电时，高压空气被引导到第一继动阀24的控制口34。第一继动阀24采取一种状态，其中给第一通道制动气室14的输送压力增加并且在与该制动气室相关联的车轮处提供制动作用。
另一方面，如果当供应压力阀60通电时第一导阀62处于闭合位置(如第一导阀的上面部分中所示)，高压空气不被引导到第一继动阀24的控制口34。相反，第一继动阀24的控制口34处的压力被释放到排气装置28，并且第一继动阀也采取排气状态，或者释放状态，其中给第一通道制动气室14的输送压力降低，并且在与制动气室相关联的车轮处阻断制动作用。
根据上述美国专利No.6,371,573的教导，第一导阀62在这些打开和闭合位置之间循环(形成脉冲)，以在第一通道制动气室14处提供如低压测试脉冲所需的保持位置。根据本发明的特征，这种循环的特性，即通电和断电时间的频率、和持续时间，通过采用这里图3中所示的功能来获得。
图3中的曲线图示出对于给定的供给压力，当继动阀的控制螺线管86(在导阀62上)采用上述特殊控制模式进行控制时获得的输送压力。
图3中的水平轴是从继动阀的出气(输送)口30输送到制动气室40的压力。尽管在ABS情况下控制压力是可变的并且取决于驾驶员要求，而在正在进行的横向动稳性控制情况下，提供给继动阀24的控制口34的控制压力是从车辆供给压力20取得的。一般该供给压力20是120～125psi，但是在制动到大约100psi期间可以下降。
垂直轴示出螺线管62通电的时间百分比。当螺线管62通电时，给继动阀24的控制口34的压力降低。当螺线管62断电时，提供(增大)来自箱20的全部压力。可以看出，螺线管62通电(释放)越多，对于任何给定的供给压力20在30处所得到的输送压力越低。
如该曲线图中所示，当供给压力处于约100psi～约120psi的范围内时，通过在89％的占空比率下使相关导阀62的单个螺线管86通电，可以从继动阀24输送所需的12-14psi范围内的低压，并且精确度为2psi。由此，89％的时间，释放压力，并且仅11％的时间，增大压力。如上所述的继动阀24的滞后生效后，这导致从该继动阀提供所需的12-14psi输送压力。其它时间、百分比、压力等是可以的。
总之，如果供应空气压力20是已知的，那么控制导阀62的单个螺线管86来提供特定的占空百分比，这可以在30处提供来自继动阀24的所需的输送压力。接通和关断单个螺线管86的频率是恒定的；只有通电阶段的长度(百分比)到断电阶段的长度被改变。所需的值存储在ECU 100中，以便一旦确定了供给压力，ECU就能立即按照以上述方式提供所需低压测试脉冲所需要的来控制螺线管阀62和64。
已知(加压)供应空气压力20超过100-125psi，这是由于它受到控制。与系统压缩机相关联的控制器(未示出)控制该压缩机将何时把空气抽到系统的空气存储箱20中。当箱20中的压力升高到“切断”水平(大约125每平方英寸磅数或“psi”)时，控制器使压缩机停止抽空气。当箱压力下降到初始压力(大约100psi)时，控制器允许压缩机开始再次抽气。
在这种100psi～125psi的相对小范围内，图3的计算能够总是保证处于12-14psi范围的低压测试脉冲。这种所需的低压测试脉冲不需要测量就具有充分的精确度。这消除了对轮端(制动气室14和18)处的压力传感器的需要，其消除了相当大的费用和复杂性。
本发明的一个目的是提供使用更简单的硬件的横向动稳性控制系统。如上所述在本发明中实现了该目的。现有技术系统在轮端处需要压力传感器，用于控制ECU提供低压测试脉冲。利用本发明，在轮端处不需要压力传感器。代替地，通过计算、使用图3中图解示出的概念来获得所需的低压。已知图3的模型，可以利用ABS硬件和图1所示的附加传感器来获得图2的低压脉冲，而实际上不需要感测轮端处的压力。如果一个人正在施加所需的低输送压力，那么不用测量就可以知道。
此外，对于每个通道，现有技术系统将需要至少两个螺线管控制阀，以便在用于该通道的继动阀处获得增大-保持-释放结果。相比之下，采用本发明，对于每个通道仅需要一个螺线管控制阀。该一个阀根据上述特殊控制模式来调节以获得保持模式。
由此，对于相同的横向动稳性控制情况，基于EBS的RSC配置需要多达6个螺线管和5个压力传感器，而如本发明中所描述的基于ABS的配置仅需要3个螺线管和一个压力传感器。这种降低的螺线管数目具有的另外的优点是，需要更简单的ECU硬件和软件、更少的电和气动连接、以及更致密的单元设计。
此外，现有技术EBS系统利用持续使用(利用每个常用制动应用来致动的螺线管和阀)且因此必定是比标准制动部件更重和更耐用的硬件来获得横向动稳性控制功能。在这种具有螺线管的供应压力阀以及具有螺线管的导阀情况下，ABS/ATC硬件很少被使用且因此不必如此耐用且因此可以不太昂贵以及尺寸较小。由此，本发明消除了对仅为了在ABS/ATC顶部上获得横向动稳性控制的附加功能而使用沉重且昂贵的装置的需要。存在(以及早已期望会到来)多种应用，其中不需要EBS而需要RSC。本发明解决了那些需要和那些车辆。
由此，使用图1的相对简单的ABS硬件附加传感器来获得图2中所示的横向动稳性控制功能是本发明的一个特征。另一个特征是利用图1的硬件来实施图3的模型。图3的模型不采取压力测量，并且图1中所示的ABS/ATC硬件不具有轮端压力传感器。利用该硬件使用图3的模型使它们变为是不必要的，因此可以使用图1的更简单的硬件。
本发明的另一个特征是使用图3的模型来获得图2的低压测试脉冲，而不用测量。先前仅结合了更复杂的EBS硬件来使用该模型。该特征涉及选择所需的压力(例如，在制动气室处是12-14psi)并且通过计算螺线管应通电多久以及它应断电多久来获得并保持它。更一般地说来，使用图3的模型在制动气室处获得所需的压力而不用测量是本发明的另一个特征。
如图1-3所示的横向动稳性控制部件配置主要意在用于空气制动的拖车中。但是类似的配置也可以用于诸如卡车或牵引车之类的机动车中的横向动稳性控制。在那种情况下，由于发动机ECU将诸如发动机转矩之类的数据通过J1939提供给其它车辆安装电子系统，因此连接到气垫的压力传感器不是必需的。该数据可通过ABS-ECU用于计算车辆的质量以及用于估计重心的高度。
如果使用压力开关或制动灯开关信号，则可以除去连接到控制压力侧、用以感测驾驶员制动要求的压力传感器102。在机动车中通过J1939总线和/或经由硬连线连接该信号信息是可用的。在用于拖车中的情况下，ABS-ECU已经经由硬连线通过J560电牵引车/拖车连接接收该停止灯信息。驾驶员的优选权可以使用压力传感器或该停止灯开关信息来保证。由此，如果驾驶员在正在进行的横向动稳性控制情况期间开始制动，则系统将停止该横向动稳性控制并切换回到仅具有ABS控制的普通制动。在使用压力传感器的情况下，只有在当前输送压力下驾驶员要求是较高时系统才会切换回去。
图4-8示出本发明的其它实施例，它们都用于利用与图1的硬件有点不同(变化)的硬件来获得图2的结果。根本的概念是类似的。
图4示意性地示出类似于图1中所示的系统10的RSC部件系统10a，除了包括与供应压力阀60a及其螺线管76a一起使用的二通止回阀120之外。该系统10a的功能与图1中描述的系统10的功能相同，除了在气动操作的制动情况下，提供给导阀62a和64a的控制压力不是被供给压力螺线管单独控制。根据选择高的原理(即总是较高的压力通过)来操作止回阀120。因此，当供应压力阀60a上的螺线管76a没有通电时，(a)驾驶员要求压力和(b)供应空气压力中的较高者被提供给导阀。
在图5所示的系统10b中，用于选择控制或供给压力的3/2螺线管控制阀60b与两个继动阀配置之一集成，具体是继动阀40b和导阀64b之一。ECU 100b也是该配置的部分。在这种情况下，第二继动阀配置仅包括如所设计并用于普通ABS控制的单螺线管控制的继动阀24b和导阀62b。这里优点在于，仅需要一个继动阀配置被专门设计用于RSC功能。
在图6所示的系统10c中，提供两个可单独电启动的制动通道12c和16c。两个继动阀配置中的每一个具有它自己的3/2螺线管，用于选择气动或电操作的制动。因此，每个通道12c和16c可以被单独电制动。ECU 100c可以附着到这两个继动阀配置之一上，如图6所示，或者可以被单独安装。
图7示出具有最致密和有效的RSC部件配置的系统10d。所有用于RSC的必需的阀、螺线管和传感器被构建在一起作为一个单元。为了更加致密，两个继动阀24d和40d的轴是水平的且共轴。两个继动阀24d和40d的这种定位允许将释放的压力仅排放到一个组合的排气装置。
图8示出使用单个中继调节器的简化系统10e，该中继调节器控制仅具有两个3/2螺线管的一个拖车轴上的所有制动器。这种配置具有另外的降低电气复杂性的优点，而在车辆性能和驾驶员舒适方面有一些损失。在这种情况下，图2中描述的测试脉冲施加到内和外轮。如果内轮通过显示与外轮相比相当大的滑动来表明没有负荷，则继续RSC介入。在RSC介入期间，压力同等地施加到内轮和外轮。在这种情况下，负荷更轻的或者可能离开地面的内轮可能锁住。如果在相当大的负荷下它们完全锁住，则轮胎磨耗可能在内轮上是明显的。降低的系统复杂性和降低的成本可以调整驾驶员不舒适和轮胎磨耗的可能性。在该操作阶段期间，车辆驾驶员也可能比利用上面所示的其它系统10-10d更容易地检测到拖车测试脉冲，所述其它系统具有两个独立的压力通道。
上述描述仅是本发明的具体实施例的示例。对本发明的改进、改变、和修改旨在包括在所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于提供横向动稳性控制的车辆制动系统，包括与要制动的车轮相关联的制动气室；空气压力控制继动阀，用于为制动气室提供空气压力；螺线管控制导阀，用于对流向继动阀的控制空气进行控制；螺线管控制供应压力阀，可操作用于将供给压力或驾驶员控制压力引导到导阀作为继动阀的控制空气；ECU，可操作用于控制供应压力阀和导阀上的螺线管；以及用于感测车辆状况的传感器，可用于确定是否启动横向动稳性控制。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述传感器包括横向加速传感器和气垫压力传感器。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述ECU可操作用于控制供应压力阀和导阀上的螺线管以使继动阀为要制动的轮提供低压测试脉冲。
4.根据权利要求4所述的系统，其中所述ECU可操作用于使得在不利用要制动的轮处的输送压力的测量的情况下提供低压测试脉冲。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述ECU以快得足以利用所述继动阀的滞后而将所述继动阀置于持恒状态的速率来使所述导阀通电和断电。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述ECU根据来自所述传感器的读数来控制供应压力阀上的螺线管以将供给压力引导到导阀，所述读数指明期望横向动稳性控制的车辆状况，并且所述ECU控制导阀上的螺线管将控制空气快速地脉冲输送到继动阀。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述ECU根据对继动阀的输送压力的计算而不是对其的测量来控制导阀的通电和断电时间，以便将控制空气脉冲输送到继动阀。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述计算是基于在所述导阀处的供应空气的压力和对于为任何给定的供应空气压力提供期望的输送压力所需的导阀的通电和断电时间的确定。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述导阀螺线管以快得足以利用继动阀的滞后而将该继动阀置于持恒状态的速率而被通电和断电。
10.根据权利要求1所述的装置，进一步包括与所述供应压力阀相连并可操作用于将(a)驾驶员要求压力和(b)供应空气压力中的较高者传送到所述导阀的二通止回阀。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述供应压力阀和所述导阀以及所述继动阀集成在一个组件中。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述ECU与所述供应压力阀和所述导阀以及所述继动阀集成在所述一个组件中。
13.根据权利要求1所述的装置，其中所述制动气室和所述继动阀和所述导阀以及所述供应压力阀一起是车辆的第一制动通道的部分；所述装置进一步包括第二制动通道，其包括第二制动气室、第二继动阀、第二导阀、和第二供应压力阀；所述第二制动通道与所述第一制动通道无关，使得每个通道能被单独地电制动。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述ECU与所述第一和第二制动通道的所述继动阀之一集成。
15.根据权利要求1所述的装置，其中所述供应压力阀和所述导阀以及所述继动阀集成在一个组件中，所述装置进一步包括用于控制第二制动气室并也集成在所述一个组件中的第二继动阀和第二导阀。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述ECU集成在所述一个组件中。
17.根据权利要求1所述的装置，其中所述继动阀控制车辆的一个轴上的所有制动器。
18.一种用于提供横向动稳性控制的车辆制动系统，包括与要制动的车轮相关联的制动气室；空气压力控制继动阀，用于为制动气室提供空气压力；螺线管控制导阀，用于对流向继动阀的控制空气进行控制；螺线管控制供应压力阀，可操作用于将供给压力或驾驶员控制压力引导到导阀作为继动阀的控制空气；以及ECU，可操作用于控制供应压力阀和导阀上的螺线管，由此将选择的输送压力提供给制动气室而不用测量给制动气室的输送压力。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述ECU可操作用于对于给定的供给压力计算导阀的通电和断电时间，以将选择的输送压力提供给制动气室。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述ECU以快得足以利用所述继动阀的滞后而将所述继动阀置于持恒状态的速率来使所述导阀通电和断电。
21.根据权利要求19所述的系统，其中所计算的导阀的通电和断电时间将期望的控制压力提供给继动阀，由此将选择的输送压力提供给制动气室。
22.根据权利要求18所述的系统，其中所述ECU可操作用于控制所述导阀和所述供应压力阀的螺线管，以使得在不利用所述制动气室处的压力的测量的情况下将低压测试脉冲提供给所述制动气室。
23.根据权利要求18所述的装置，进一步包括与所述供应压力阀相连并可操作用于将(a)驾驶员要求压力和(b)供应空气压力中的较高者传送到所述导阀的二通止回阀。
24.根据权利要求18所述的装置，其中所述供应压力阀和所述导阀以及所述继动阀集成在一个组件中。
25.根据权利要求24所述的装置，其中所述ECU与所述供应压力阀和所述导阀以及所述继动阀集成在所述一个组件中。
26.根据权利要求18所述的装置，其中所述制动气室和所述继动阀和所述导阀以及所述供应压力阀一起是车辆的第一制动通道的部分；所述装置进一步包括第二制动通道，其包括第二制动气室、第二继动阀、第二导阀、和第二供应压力阀；所述第二制动通道与所述第一制动通道无关，使得每个通道能被单独地电制动。
27.根据权利要求26所述的装置，其中所述ECU与所述第一和第二制动通道的所述继动阀之一集成。
28.根据权利要求18所述的装置，其中所述供应压力阀和所述导阀以及所述继动阀集成在一个组件中，所述装置进一步包括用于控制第二制动气室并也集成在所述一个组件中的第二继动阀和第二导阀。
29.根据权利要求28所述的装置，其中所述ECU集成在所述一个组件中。
30.根据权利要求18所述的装置，其中所述继动阀控制车辆的一个轴上的所有制动器。
31.一种通过将空气压力施加到与车轮相关联的制动气室来控制车辆横向动稳性的方法，包括以下步骤在已知压力下将供应空气提供给与制动气室相关联的第一螺线管控制阀；计算从第一个阀提供给定压力的输出而需要的该第一个阀的通电和断电的时间量；以及使第一个阀通电和断电所计算的时间，由此使得低压测试脉冲提供给制动气室。
32.根据权利要求31所述的方法，进一步包括将所述第一个阀的输出引导到第二个阀作为第二个阀的控制压力的步骤。
33.根据权利要求32所述的方法，其中第一个阀是3/2螺线管控制阀以及第二个阀是导向空气压力控制继动阀。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述使第一个阀通电和断电的步骤包括以快得足以利用第二个阀的滞后而将第二个阀置于持恒状态的速率来使第一个阀通电和断电。
35.根据权利要求33所述的方法，其中所述将供应空气提供给第一螺线管控制阀的步骤包括控制第三个阀的步骤，该第三个阀是将供应空气和驾驶员要求空气两者作为输入的3/2螺线管控制阀，第三个阀的控制输出被引导到第一螺线管控制阀。
全文摘要
一种用于气动操作的车辆制动系统的横向动稳性控制系统使用更简单的ABS硬件而不是更复杂的EBS硬件来实施。对于每个制动气室(14、18)或通道(12、16)，使用两个3/2螺线管控制阀(62、64)。ECU(100)优选地可操作用于将选择的输送压力提供给制动气室而不用测量给制动气室(14、16)的输送压力。在已知压力下将供应空气(20)提供给与制动气室(14)相关联的第一螺线管控制阀(62)；计算从第一个阀(62)提供给定压力的输出而需要的该第一个阀的通电和断电的时间量；以及使第一个阀通电和断电所计算的时间，由此使得低压测试脉冲提供给制动气室。
文档编号B60T8/24GK1898113SQ200480038526
公开日2007年1月17日 申请日期2004年12月21日 优先权日2003年12月23日
发明者H·J·戈贝尔斯, R·E·拜尔, C·M·克纳克, W·P·阿马托 申请人:奔迪士商业运输系统公司