專利名稱：確定車輛制動系統(tǒng)是否需要保養(yǎng)的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于確定車輛制動系統(tǒng)是否需要保養(yǎng)的方法和裝置。
本專利申請以參考的形式引入了包括在美國專利申請中題為“估測車輛制動系統(tǒng)有效性的方法和裝置”的主題，后者的參考號為EAT0111PUS，有相同的發(fā)明人和受讓人，并與此同時提出。所引入的參考專利申請的主題只用于參考之目的，而并不在本質上用于支持權利要求或用于充分地揭示本專利申請。
人們采用了各種方法來確定車輛制動系統(tǒng)是否需要保養(yǎng)。一種通用的被稱作“薄記”(bookkeeping)的方法是記錄車輛從上次制動系統(tǒng)維修后所經歷的時間和行駛里程，以便在制動系統(tǒng)的效能下降到某一危險地步或下降到某一會產生額外的問題和/或開銷的地步之前，再次進行這種維修。
薄記方法的優(yōu)點是簡單而且便宜。但是，車輛在相同的期間所經歷的條件經常會有巨大差異，例如，交通的繁忙和空閑，山地和平地，高溫和低溫以及氣候的干燥和濕潤;這些懸殊的條件可能會對制動系統(tǒng)消耗的速度和方式產生相當大的影響。因此，薄記方法不能保證總是很精確，它的缺點還在于，在最好的情況下，會造成不必要的檢查和預計的維修過早，而在最壞的情況下，預計的維修被安排得太晚。
制動摩擦片的磨損并不總是以線性的速度進行的，但磨損的產生確實需要一定的時間。而制動系統(tǒng)某些其他部分，會由于關鍵部件的疲勞或損壞所造成的破裂或泄漏，而非常迅速地由完全正常的狀態(tài)變?yōu)槭У臓顟B(tài)。如果一個失效的部件只是造成制動系統(tǒng)的部分失效，那么司機可能在一段時間內注意不到由此而造成的制動效能的降低。在此期間，可能造成進一步的損壞;那么仍起作用的制動摩擦在此時很可能會比當所有制動器的效能都相同時磨損得更快。
軸上連接的某一車輪組的制動器的效能必須和其它軸上所連接的車輪組的制動器的效能進行平衡，以保證最佳的制動性能。兩個最常見的平衡問題是流體系統(tǒng)的不平衡和由于制動器相互之間的制動摩擦片摩擦力的差異及其它機械問題而引起的制動力矩不等。
盡管確定車輛制動系統(tǒng)是否需要保養(yǎng)的薄記方法有一定的功效，但是它不具備下面將詳述的本發(fā)明的改進方法和裝置所具備的優(yōu)點。
本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的方法和裝置，它根據實際的車輛制動性能來精確地確定制動系統(tǒng)是否需要保養(yǎng)，因此可根據需要進行保養(yǎng)，而不進行不必要的保養(yǎng)。
為實現上述及其它目標，本裝置的第一個實施例包括一個自動制動系統(tǒng)(ABS)控制單元，它用于確定車輪打滑量并產生代表該打滑量的車輪打滑信號。在自動制動系統(tǒng)控制單元中安裝有一個計算機。該計算機包括一個處理器和一個存儲器，所測定的車輪打滑量被存儲在存儲器中。
自動制動系統(tǒng)(ABS)控制單元提供了一種普通操作和一種自動操作的車輛制動方式。普通操作方式的例子可以是只由司機啟動和控制制動過程，而不由自動制動系統(tǒng)控制，自動制動系統(tǒng)的作用則包括當車輪打滑超過某一預定值時減小制動力以及當車輪打滑低于某一預定值時，增加制動力。
本裝置的第二個實施例，包括一個連接到自動制動系統(tǒng)控制單元上的輸出接口，用以對計算機和所存儲數據進行外部訪問。第三個實施例包括一個指示裝置，它也連接在自動制動系統(tǒng)的控制單元上，用以指示可能存在的問題。
精確地確定車輛制動系統(tǒng)是否需要保養(yǎng)的方法包括確定每個車輪的轉速和車輛的速度。從測得的車輪轉速和車輛速度就可以計算出每個車輪的打滑量。計算出的每個車輪的打滑量被累積在計算機的存儲器中。
把所累積的每個軸上連接的車輪組的左側輪的打滑量與右側輪的打滑量相比較。如果制動器工作正常，那么對于軸上所連接的各個車輪，其打滑量應基本相同。如果差值超過某一預定值，則說明與累積打滑量最小的那個車輪有關的制動器可能存在問題，于是計算機會產生一個代表該制動問題(BP)的信號。
對于某一在軸上連接的車輪組，把所累積的其打滑量與其余各軸上連接的車輪組的打滑量相比較。如上所述，當制動器工作正常時，所累積的每一軸上所連接的車輪組的打滑量應與其它各軸上連接的車輪組的打滑量基本相同。如果其差值超過某一預定值，則說明至少有一個制動器可能有問題，該制動器與累積打滑量最小的那套軸上連接的車輪組有關，并且計算機會產生一個代表該軸制動問題(ABP)的信號。
把所累積的掛車上所有車輪的打滑量與相應的拖車上的所有車輪的打滑量相比較。如前所述，當制動器工作正常時，所累積的掛車車輪的打滑量應與所累積的拖車車輪的打滑量基本相同。如果兩者之差超過某一預定值，則說明掛車和拖車之中累積打滑量最小的那個之中，至少有一個車輪的制動器可能存在問題，于是計算機會產生一個代表該拖車-掛車制動問題(TTBP)的信號。應當記住的是，這種所測定的車輪打滑量的差異也可能只是反映了車輛載荷分布的不同。
在這個用于確定車輛制動系統(tǒng)是否需要保養(yǎng)的裝置的第二個實施例中，自動制動系統(tǒng)控制單元還和輸出接口相連。輸出接口提供了對計算機和所存儲的數據的外部訪問，因此在周期性車輛保養(yǎng)時可以檢驗車輪制動數據，以決定是否需要對制動系統(tǒng)進行保養(yǎng)。
在這個用于確定車輛制動系統(tǒng)是否需要保養(yǎng)的裝置的第三個實施例中，自動制動系統(tǒng)控制單元連接三個指示裝置。每個指示裝置分別被制動問題(BP)信號，軸制動問題(ABP)信號和拖車-掛車制動問題(TTBP)信號所驅動，因此可在車輛制動系統(tǒng)需要保養(yǎng)時提供一個指示。
在下面的實現本發(fā)明的最佳方式的詳細描述及其附圖中，很容易看出本發(fā)明的目的及其它優(yōu)點。
通過參考下面的詳細描述，并參照指示出了各個方面的對應部分的附圖，可更完全地了解本發(fā)明及其所擁有的優(yōu)點。在附圖中，

圖1是本發(fā)明主要元件的框圖;
圖2是說明本發(fā)明方法的流程圖。
如圖1所示，用于估測車輛的車輪制動效能的裝置的第一個實施例總的以參考序號10來表示，它最好包括一個自動制動系統(tǒng)控制單元14，用于測定車輪打滑量。自動制動系統(tǒng)控制單元14包括一個計算機12，它由一個處理器16和一個存儲器18組成。該裝置還包括用于測定每個車輪轉速的裝置，或車輪轉速傳感器19以及用于檢測車輛速度的裝置，或車輛速度傳感器21。
自動制動系統(tǒng)(ABS)控制單元(14)提供一種普通操作的和一種自動操作的車輛制動方式。普通操作方式可以是只由司機啟動和控制制動過程，而不是由自動制動系統(tǒng)來控制，自動制動系統(tǒng)的功能包括當車輪打滑超過某一預定值時減小制動壓力以及當車輪打滑低于某一預定值時增加制動壓力。
車輪打滑量與車輪轉速和車輛速度間的差異有關。其關系通常用下列方程表示S＝1- (ωr)/(V)式中S＝車輪打滑量ω＝車輪轉速r＝車輪半徑v＝車輛速度應當注意的是，前述元件一般還包括除了與本發(fā)明有關的之外的其它功能，這些功能可能會需要特殊的聯接，這些聯接可能會與圖1所示的不同或是建立在其基礎之上的。
該裝置的第二個實施例包括一個連接在自動制動系統(tǒng)控制單元14上的輸出接口20，第三個實施例則包括三個指示裝置22，24和26，它們與自動制動系統(tǒng)控制單元14相連。在圖1中，輸出接口20，指示裝置22，24和26以及自動制動系統(tǒng)控制單元14之間的連接均以虛線表示。
圖2概括了使用裝置10來確定車輛制動系統(tǒng)是否需要保養(yǎng)的方法，參考圖1和圖2，可以理解該方法。在實際運行中，裝備了裝置10的車輛(未示出)正在制動28，使車輛減速。車輪轉速被測定30，并由車輪速度傳感器19產生出一個車輪轉速信號;車輛速度被測定32，并由車輛速度傳感器21產生出一個車輛速度信號。通過車輪和車輛速度信號的數據，每個車輪的打滑量被自動制動系統(tǒng)(ABS)控制單元14測定出來34，并且由ABS控制單元14產生出一個代表每個測定的車輪打滑量的車輪打滑信號。
在一個正常運行的自動制動系統(tǒng)中，最大車輪打滑量不應超過百分之十五或二十。這是輪胎和路面之間摩擦力最大時的車輪打滑量。
在本次及隨后的車輛制動操作過程中，所測得的每一車輪的打滑量都在36被累積在計算機12的存儲器18中。計算機12的處理器16把所累積的每一個軸上連接的車輪組的左側車輪打滑量與右側車輪的打滑量相比較38。如果制動器運行正常的話，所累積的軸上連接的車輪組中的每個車輪的打滑量應基本相同。如果差值超過某一預定值，則說明一個制動器有可能存在問題，該制動器與累積打滑量最小的車輪有關，同時計算機12在40產生一個代表該制動問題(BP)的信號。
在實際中，為了分離出車輪打滑的基本差異，通常只累積重要制動過程的打滑量，例如，只累積那些踏板力超過15磅每平方英寸(psig)的制動過程。如果只累積這樣的過程，就可能觀察到如果一個車輪的打滑量為百分之四，而另一個是百分之八時顯然這表示存在問題。
計算機12的處理器16把累積的某一個軸上連接的車輪組的打滑量與其它各個軸上連接的車輪組相比較42。如前所述，當制動器正常工作時，所累積的一個軸上連接的車輪組的車輪打滑量應與其余各個軸上連接的車輪組的打滑量基本相同。如果差值超過某一預定值，則說明至少一個制動器可能存在問題，該制動器與累積打滑量最小的軸上連接的車輪組有關，于是計算機12會產生一個代表該軸制動問題(ABP)的信號。應當說明的是，由參考號42所指明的步驟可以先于以參考號38所指明的步驟而執(zhí)行。
計算機12的處理器16把所累積的掛車上的所有車輪的打滑量與相關聯的拖車上的所有車輪相比較46。如前所述，當制動器工作正常時，所累積的掛車上車輪的打滑量應與拖車車輪的打滑量基本相同。如果差值超過某一預定值的話，則說明至少有一個制動器可能存在問題，該制動器與拖車或掛車當中累積打滑量最小那個上的車輪相連，并且計算機12在46產生出一個代表該拖車一掛車制動問題(TTBP)的信號。應當清楚，以參考號46所指明的步驟可以先于以參考號38和42所指明的兩個步驟或其中之一而執(zhí)行。
應當注意，所累積的掛車車輪的打滑量和拖車車輪打滑量的差異可能只反映了車輛載荷分布的差異。在左-右、軸-軸和拖車-掛車的車輪打滑差異這三者中，最重要的是左-右差異。實際中的大部分問題都與間隙調整不當、制動器失靈、摩擦片浸油等等有關。
在這個確定車輛制動系統(tǒng)是否需要保養(yǎng)的裝置10的第二個實施例中，自動制動系統(tǒng)控制單元14還與圖1中虛線所示的輸出接口20相連。輸出接口20提供了對計算機12及其所存儲數據的外部訪問，因而車輛的周期性保養(yǎng)可以包括測定車輛車輪制動數據，以確定是否需要保養(yǎng)制動系統(tǒng)。
車輪打滑量、車輛加速度、制動踏板力和車輛減速度這些數據也可以被復制或取出而存儲到別處，或用于性能報告，保養(yǎng)計劃以及保養(yǎng)成本預算等等。如果官方接受此數據，則它也可以在路旁檢測中得到應用。輸出接口20可以是多種已知裝置中的一種，一種最簡單的形式是一個可接收計算機12傳輸過來的數據信號的插座，它還可以插入一個外部插頭，把數據信號傳輸至外部計算機或數據存儲設備。
在裝置10的第三個實施例中，如圖1中虛線所示，自動制動系統(tǒng)控制單元14連接著三個指示裝置22，24和26。當計算機產生出一個制動問題(BP)信號或軸制動問題(ABP)信號時，其中的前兩個會分別產生車輛制動系統(tǒng)需要保養(yǎng)的指示。當計算機產生出一個拖車-掛車制動問題(TTBP)信號時，第三個裝置則會相應產生車輛制動系統(tǒng)可能需要保養(yǎng)的指示。但是，如前所述，第三個指示可能只反應了車輛載荷分布的差異。指示裝置22，24和26可以是多種已知的視覺或聽覺指示器中的一種。
上面已詳細地描述了實施本發(fā)明的最佳模式，熟悉與本發(fā)明有關領域的人員可以認識到實施由下述權利要求所規(guī)定的發(fā)明的各種不同的設計和實施例。
權利要求
1.一種用于確定輪式車輛是否需要進行制動系統(tǒng)保養(yǎng)的裝置(10)，該車輛包括可提供正常操作和自動操作制動方式的流體驅動式制動器，該裝置包括確定車輪轉速和產生代表該車輪轉速信號的裝置(19)；確定車輛速度及產生代表該車輛速度信號的裝置(21)；在車輛減速期間，根據車輪轉速信號和車輛速度信號計算每個車輪的車輪打滑量，并產生代表所測車輪打滑量的車輪打滑信號的計算裝置(12，14)；累積每個車輪的車輪打滑量的累積裝置(12，18)；以及用于比較所累積的車輪打滑量并根據其間預定最小差值產生保養(yǎng)信號以指示可能存在制動系統(tǒng)問題的比較裝置(12，16)。
2.根據權利要求1的裝置，其特征在于計算裝置(12，14)和比較裝置(12，16)包括一個計算機處理器(16)。
3.根據權利要求2的裝置，其特征在于累積裝置(12，18)包括一個計算機存儲器(18)。
4.根據權利要求3的裝置，進一步包括在自動操作制動方式下控制車輛減速的自動制動系統(tǒng)控制單元(14)，在自動制動系統(tǒng)控制單元(14)中設置的計算機處理器(16)和計算機存儲器(18)，它們互相協作成為一個計算機。
5.根據權利要求4的裝置，其特征在于計算機包括用于比較每個軸上連接車輪組的左右車輪的打滑量的裝置(12，16)，并可根據其間的預定最小差值產生一個制動問題信號，以指示出與累積打滑量最小的車輪相連的制動器可能存在問題。
6.根據權利要求5的裝置，進一步包括一個連接在計算機上并根據制動問題信號產生指示的制動問題指示裝置(22)。
7.根據權利要求4的裝置，其特征在于計算機包括把一個軸上連接的車輪組的打滑量與其它各個軸上連接的車輪組的打滑量相比較，并根據其間預定的最小差值而產生出表明至少有一個制動器可能存在問題的軸制動問題信號的裝置(12，16)，可能存在問題的制動器與累積打滑量最小那個軸上連接的車輪組有關。
8.根據權利要求7的裝置，進一步包括一個連接在計算機(12)上的軸制動問題指示裝置(24)，它根據軸制動問題信號而產生指示。
9.根據權利要求4的裝置，其特征在于處理器(16)包括比較所累積的拖車和其上的掛車的車輪打滑量的裝置(16)，并根據其間預定的最小值來產生拖車-掛車制動問題信號，以指示出至少一個制動器可能存在問題，該制動器與拖車或掛車當中累積打滑量最小的那個上的車輪有關。
10.根據權利要求9的裝置，進一步包括一個連接在計算機(12)上的拖車-掛車制動問題指示裝置(26)，它根據拖車-掛車制動問題信號而產生指示。
11.根據權利要求4的裝置，進一步包括一個連接在計算機(12)上的輸出接口(20)，它可提供對計算機及其在存儲器(18)中所存儲數據的外部訪問。
12.一種用于確定輪式車輛是否需要進行制動系統(tǒng)保養(yǎng)的方法，該車輛包括可提供正常操作和自動操作方式的流體驅動或制動器，該方法包括施加制動使車輛減速(28);確定每個車輪的轉速(30);產生代表該車輪轉速的信號(30);確定車輛速度(32);產生代表該車輛速度的信號(32);在車輛減速期間，根據車輪轉速信號和車輛速度信號所表示的數據確定每個車輪的車輪打滑量(34);產生代表所得車輪打滑量的車輪打滑信號(34);累積每個車輪的車輪打滑量(36);比較所累積的每個軸上連接車輪組的左和右側車輪的車輪打滑量(38);根據所記錄的左、右車輪的車輪打滑量之間的預定最小差值而產生制動問題信號(40)，以指示出與累積打滑量最小的那個車輪有關的制動器可能存在問題。
13.根據權利要求12的方法，其特征在于車輛包括一個制動問題指示裝置(22)，該方法還進一步包括根據制動問題信號驅動制動問題指示裝置的步驟。
14.根據權利要求12的方法，進一步包括以下步驟把所累積的一個軸上連接的車輪組的車輪打滑量與其它各個軸上連接的車輪組的車輪打滑量相比較(42);并且根據所記錄的軸上連接的車輪組之間預定的最小差值而產生一個軸制動問題信號(44)以指示至少一個制動器可能有問題，該制動器與累積打滑量最小的那個軸上連接的車輪組有關。
15.根據權利要求14的方法，其特征在于車輛包括一軸制動問題指示裝置(24)，該方法進一步包括根據軸制動問題信號驅動軸制動問題指示裝置的步驟。
16.根據權利要求12的方法，還進一步包括以下步驟把所累積的拖車車輪的車輪打滑量和與其相連的掛車車輪的打滑量相比較(46);以及根據所累積的拖車和掛車車輪之間的預定的最小差值而產生一個拖車-掛車制動問題信號(48)，以指示至少一個制動器可能存在問題，該制動器與拖車和掛車之中累積打滑量最小的那個的車輪有關。
17.根據權利要求16的方法，其特征在于車輛包括一個拖車-掛車制動問題指示裝置(26)，該方法進一步包括根據拖車-掛車制動問題信號而驅動拖車-掛車制動問題指示裝置的步驟。
18.一種用于確定輪式車輛是否需要進行制動系統(tǒng)保養(yǎng)的系統(tǒng)，該車輛包括可提供正常操作和自動操作制動方式的流體驅動式制動器，該系統(tǒng)包括施加制動以使車輛減速的裝置;確定每個車輪的車輪轉速的裝置(19);產生代表該車輪轉速信號的裝置(19);確定車輛速度的裝置(21);產生代表該車輛速度信號的裝置(21);在車輛減速期間，根據車輪速度信號和車輛速度信號所表示的數據來確定每個車輪的車輪打滑量的裝置(12，14);產生代表所測定車輪打滑量的車輪打滑信號的裝置(14);用于累積每個車輪的車輪打滑量的裝置(12，18);用于把所累積的軸上連接的車輪組的左側和右側車輪的車輪打滑量相比較的裝置(12，16);以及根據所累積的左右側車輪的車輪打滑量之間的預定最小差值而產生制動問題信號的裝置(12)，以指示出與累積打滑量最小的車輪有關的制動器可能存在問題。
19.根據權利要求18的系統(tǒng)，其特征在于車輛包括一個制動問題指示裝置(22)，該系統(tǒng)還包括根據制動問題信號驅動制動問題指示裝置的裝置。
20.根據權利要求18的系統(tǒng)進一步包括把所累積的一個軸上連接的車輪組的車輪打滑量與其它各個軸上連接的車輪組的打滑量相比較的裝置(12，16);用于根據所累積的軸上連接的車輪組之間的預定最小差值而產生軸制動問題信號的裝置(12)，以指示出至少一個制動器可能存在問題，該制動器與累積打滑量最小的那個軸上連接的車輪有關。
21.根據權利要求20的系統(tǒng)，其特征在于車輛包括一個軸制動問題指示裝置(24)，該系統(tǒng)還進一步包括根據軸制動問題信號驅動軸制動問題指示裝置的裝置。
22.根據權利要求20的系統(tǒng)進一步包括把所累積的拖車及其所拖帶的掛車的車輪的車輪打滑量相比較的裝置(12，16);以及根據所累積的拖車及掛車車輪的車輪打滑量之間的預定最小差值而產生拖車-掛車制動問題信號的裝置(12)，以指示出至少一個制動器可能存在問題，該制動器與拖車和掛車之中累積打滑量最小的那個的車輪有關。
23.根據權利要求22的系統(tǒng)，其特征在于車輛包括一個拖車-掛車制動問題指示裝置(26)，該系統(tǒng)還進一步包括根據拖車-掛車制動問題信號來驅動拖車-掛車制動問題指示裝置的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于確定車輛制動系統(tǒng)是否需要保養(yǎng)。在減速時，確定(34)車輛上每個車輪的打滑量。把測定的車輪打滑量累積起來(36)；把所累積的每個軸上連接車輪組的左、右側輪的車輪打滑量相比較(38)；把所累積的一個軸上連接的車輪組的車輪打滑量與其它各個軸上連接的車輪組的打滑量相比較(42)；把所累積的拖車車輪與掛車車輪的打滑量相比較(46)。一個車輪打滑量之間的預定最小差值表明了制動器可能存在問題，該制動器與累積打滑量最小那個車輪或車輪組中的至少一個有關。
文檔編號B60T13/66GK1089029SQ9312089
公開日1994年7月6日 申請日期1993年12月8日 優(yōu)先權日1992年12月8日
發(fā)明者L·A·卡倫, R·J·楊布拉 申請人:易通公司