Antiblockierregelsystem für druckmittelbetätigte Fahrzeugbremsen Es sind sogenannte Dreipunkt-Antiblockierregelsy- steme für druckmittelbetätigte Fahrzeugbremsen be kannt, bei denen von der Drehverzögerung und von der Drehbeschleunigung der Räder abhängige Schaltvorrich tungen über einzeln ansteuerbare Magnetventile den Bremsdruck beeinflussen. Dabei sind, wie der Name andeutet, drei Stellungskombinationen des Ein- und Auslassventils möglich.
In der ersten Kombination ist das Einlassventil geschlossen und das Auslassventil ge öffnet, so dass der Bremsdruck absinkt. In der zweiten Kombination sind beide Ventile geschlossen, so dass der Bremsdruck im wesentlichen konstant bleibt. Unter konstant ist hierbei auch der Fall zu verstehen, dass der Druck sehr langsam anwächst, weil nämlich aus be sonderen Erwägungen, die hier im einzelnen nicht inter essieren, das Einlassventil durch eine Drosselstelle über brückt ist.
Der Druckanstieg ist dann jedenfalls um ein Vielfaches geringer als bei geöffnetem Einlassventil. In der dritten und im folgenden als normal bezeichneten Stellungskombination ist das Einlassventil geöffnet und das Auslassventil geschlossen. Hierbei steigt der Brems druck an und kann, wenn diese Stellungskombination eine ausreichend lange Zeit aufrechterhalten wird, den vom Fahrer bestimmten sogenannten Vordruck errei chen.
Bei einem solchen System wurde schon vorgeschla gen, den Bremsdruck während der hohen Drehverzöge rungen des Rades abzusenken und dann eine von der Beschleunigung abhängige Zeit lang konstant zu halten. Die Zwischenphase, in der der Verzögerungsschalter schon wieder aus-, der Beschleunigungsschalter aber noch nicht eingeschaltet hat, wurde durch eine Kurz zeit-Haltevorrichtung überbrückt, welche den Brems druck auch hier schon konstant hielt.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass dieses System bei sehr geringem Reibbeiwert zwischen Rad und Fahr bahn, also z. B. bei Glatteis, nicht befriedigt, und zwar vor allem dann nicht, wenn es auf trockener Strasse besonders gut funktioniert und dort das Blockieren bis kurz vor dem Stillstand des Fahrzeuges verhindert wird und sich ein kürzerer Bremsweg ergibt als bei blockier ten Rädern.
Um die Ursache dieser Erscheinung zu verstehen, muss man sich vor Augen halten, dass ja in Wirklichkeit die Druckabsenkung nicht genau beim Unterschreiten der festgelegten Drehverzögerungs-Ansprechgrenze en det, sondern etwas später. Einmal braucht die Dreh masse des Sensors Zeit, um sich zurückzubewegen und den betreffenden Kontakt zu öffnen. Aber auch wenn kein mechanisch arbeitender Sensor vorhanden ist, ver bleibt immer noch die Zeit von einigen wenigen Milii- sekunden, die zur Änderung des Magnetfeldes und zur Bewegung des Ankers im Magnetventil erforderlich ist.
Ferner bewirkt die Massenträgheit des ausfliessenden Druckmittels eine noch weitergehende Druckabsenkung im Radbremszylinder. Alle diese einzelnen Einflüsse können für diese Betrachtung zusammengefasst und als Totzeit bezeichnet werden. Die Totzeit ist praktisch eine Konstante des Systems. Sie bewirkt eine Verlänge rung der Druckabsenkung im Anschluss an die Verzöge rungsphase.
Es sind nun zwei Glatteisbetriebsfälle mit jeweils verschiedener Ursache für das mangelhafte Arbeiten des bisherigen Systems zu unterscheiden. Zunächst der Fall des abrupten Übergangs auf Glatteis. Hier muss der Bremsdruck entsprechend der besonders grossen Reib beiwertänderung auch nach der Verzögerungsphase noch besonders weit abgesenkt werden. Dazu reicht aber die Totzeit nicht aus, da sie nach den Erfordernissen bei Fahrbetrieb auf normaler Strasse mit geringeren Reib beiwertschwankungen eingestellt ist.
Wenn der Bremsvorgang auf einer weithin vereisten Strasse erst eingeleitet wird, sind dagegen keine beson ders grossen Druckabsenkungen nötig. Hier ist jedoch der sogenannte Ausgangsdruck, also der Bremsdruck, von dem aus abgesenkt wird, verhältnismässig gering und deshalb ergibt sich aus dem folgenden Grund ebenfalls eine zu geringe Absenkung. Bekanntlich müssen Anti- blockierregelsysteme in einem verhältnismässig grossen Druckbereich arbeiten. Bei Personenkraftwagen mit hy- draulischen Bremsanlagen bewegt sich der Ausgangs druck z. B. zwischen 15 und 160 atü.
Die Kurve des Bremsdruckabfalls über der Zeit bei geöffnetem Auslass- ventil, beginnend beim höchsten Druck, ist nun aber stark gekrümmt und ausserdem von vielerlei Betriebs veränderlichen, insbesondere von der Temperatur, ab hängig. Grundsätzlich verläuft sie im oberen Teil sehr steil und im unteren Teil flacher. Während der Totzeit ist die Absenkung daher bei hohem Ausgangsdruck wesentlich grösser als bei niedrigem. Das System ist bei hohen Ausgangsdrücken grundsätzlich empfindlicher , d. h. es reagiert schneller und nachhaltiger als bei niedri gen Ausgangsdrücken. Durch andere Einstellung der Totzeit kann man allenfalls einen verhältnismässig gün stigen Kompromiss erzielen.
Im Grunde bringt aber jede Verbesserung des Regelverhaltens auf Glatteis, die auf diesem Wege erzielt wird, eine Verschlechterung des Verhaltens auf trockener Strasse mit sich und umge kehrt.
Das den Gegenstand vorliegender Erfindung bil dende Antiblockierregelsystem für druckmittelbetätigte Fahrzeugbremsen, mit einem Einlass- und einem Aus lassventil, die einzeln elektrisch betätigbar sind und in einer Stellungskombination, in der das Einlassventil ge schlossen und das Auslassventil geöffnet ist, den Brems druck absinken lassen, besitzt demgegenüber eine bi- stabile Schaltvorrichtung, welche bei Auftreten einer Drehverzögerung des Rades in einen Schaltzustand kippt, der diese Ventilstellungskombination (Druck ab senken)
hervorruft und erst bei Auftreten einer bestimm ten Drehbeschleunigung in den normalen Schaltzustand zurückkippt.
Der Bremsdruck wird also im Anschluss an die Ver zögerungsphase nicht um eine feste Zeit länger abge senkt, sondern gerade so lange, bis am Rad eine be stimmte Drehbeschleunigung erstmals wieder auftritt. Da mit ist nämlich die Gewissheit gegeben, dass die Druck absenkung ausreichend war. Selbst wenn das Rad z. B. beim Übergang von trockener Strasse auf Glatteis tat sächlich einmal zum Stillstand kommen sollte, so hält die Druckabsenkung so lange vor, bis das Rad auch bei dem äusserst geringen Reibbeiwert wieder mitgenom men wird. Bisher musste ein blockiertes. Rad dagegen weiter blockiert bleiben.
Nach der Druckabsenkung wurde der Druck ent sprechend den früheren Vorschlägen bis zum Ende der Beschleunigungsphase konstant gehalten. Vorzugsweise ist auch beim Regelsystem nach der Erfindung eine Drehbeschleunigungs-Schaltvorrichtung vorhanden, die spätestens beim Zurückkippen der bistabilen Schaltvor richtung in den normalen Zustand Kontakt gibt und die einleitend beschriebene zweite Ventilstellungskombina- tion (Druck halten) hervorruft.
Eine äusserst vorteilhafte Weiterbildung der Dreh beschleunigungs-Schaltvorrichtung besteht darin, dass sie oberhalb eines oberen Drehbeschleunigungs-Grenzwertes wieder öffnet und damit die einleitend beschriebene normale Ventilstellungs-Kombination hervorruft, welche den Bremsdruck wieder ansteigen lässt. Sehr hohe Rad beschleunigung ist ja ein Zeichen dafür, dass der Brems druck zu niedrig war. Er wird deshalb noch etwas nachgeschoben , so dass das Rad ohne überschwingen die Drehgeschwindigkeit annimmt, bei der die höchste Bremskraft auftritt.
Bei einer mechanischen Drehver- zögerungs-Schaltvorrichtung mit einer Drehmasse und von ihr betätigten Kontakten wird dieser Gedanke z. B. dadurch verwirklicht, dass zwei tangential aneinander vorbei streichende Reibkontakte vorgesehen sind, die sich nur innerhalb eines bestimmten Schaltwinkelbe- reichs berühren (Wischkontakt).
Die bistabile Schaltvorrichtung lässt sich z. B. durch einen mit der Drehmasse zusammenwirkenden Kipp- hebel verwirklichen, der durch Haltekräfte in seinen beiden stabilen Lagen gehalten wird und der in der einen Lage elektrische Kontakte betätigt. Der Kipphebel wird zweckmässig von zwei Mitnehmern bewegt, die zu seinen beiden Seiten in einem Abstand an der Dreh masse befestigt sind.
Der Kipphebel darf jedoch nicht die Möglichkeit haben, in seiner labilen Mittelstellung zu verbleiben, was z. B. vorkommen könnte, wenn sich die Drehmasse nur eben in die Mittelstellung und dann wieder zurück bewegt. Das hätte zur Folge, dass der Kipphebel bei einer Erschütterung infolge seiner eigenen Massenträg heit kippen könnte und dann der Druck abgesenkt würde.
Ausserdem könnte - eine verhältnismässig grosse Bemessung des Kipphebeldrehmomentes bezüglich des Drehmassen-Fesselmomentes vorausgesetzt - der Kipp- vorgang bei einer nachfolgenden schwachen Drehver zögerung, die weit unterhalb der beabsichtigten An sprechgrenze liegt, durch die Drehmasse zu Ende ge bracht werden. In beiden Fällen würde also die Druck absenkung zu einem völlig falschen Zeitpunkt einge leitet werden. Es wird deshalb eine elastische Verbin dung zwischen dem Kipphebel und der Drehmasse vor geschlagen, die dies verhindert.
Ferner kann als bistabile Schaltvorrichtung ein Zwei- wicklungs-Relais folgender Art verwendet werden. Wenn die eine, sogenannte Haltewicklung erregt ist, hält das Relais sich über einen zugehörigen Selbsthaltekontakt und der Druck wird abgesenkt. Sobald jedoch die zweite, sogenannte Rückstellwicklung erregt wird, wird das Relais entgegen den Haltekräften der anderen Wicklung zurückgestellt und verbleibt dann in dieser Normal stellung.
Bei Systemen mit elektronischer Signalverarbeitung ist eine transistorisierte bistabile Kippschaltung vorzu ziehen, insbesondere ein statisches Flip-Flop.
Die bei Bremsversuchen mit dem erfindungsgemässen System erhaltenen, Radgeschwindigkeitsschriebe lassen erkennen, dass der Vorgang der Wiederbeschleunigung des Rades nach dem Absenken des Bremsdruckes unter schiedlich und unter Umständen sehr ungleichmässig ver läuft. So steigt die Radgeschwindigkeit sehr oft treppen- förmig hoch, d. h. es treten Beschleunigungsschwankun gen auf. Dabei kann kurz nach der Druckabsenkung der Ansprechwert der Drehbeschleun ioungs-Schaltvorrich- tung schon wieder unterschritten werden.
Während die ser Unterschreitung öffnet jedesmal das Einlassventil und der Druck steigt stossweise an. Der treppenförmige Drehgeschwindigkeitsanstieg ist aber ein gutes Zeichen dafür, dass sich genau der richtige, d. h. reibgünstigste Bremsdruck eingestellt hat. Es ist daher anzustreben, diesen Druck nicht gleich wieder zu ändern. Aus diesem Grunde wird als Weiterbildung eine monostabile Schalt vorrichtung vorgeschlagen, welche jeweils im Anschluss an das Zurückkippen der bistabilen Schaltvorrichtung das Einlassventil unabhängig vom Verhalten des Dreh beschleunigungsschalters eine bestimmte Zeit lang, z. B. 25 Millisekunden, geschlossen hält.
Das erfindungsgemässe System mit bistabiler Schalt vorrichtung muss auch den Fällen gewachsen sein, in denen auf eine Drehverzögerung des Rades, die zum Kippen der Schaltvorrichtung in den Zustand Druck senken;> geführt hat, keine Drehbeschleunigung mehr folgt oder doch nur eine so geringe Drehbeschleunigung, dass die Schaltvorrichtung nicht mehr zurückfällt. Ins besondere am Schluss des Bremsvorganges ist dies mög lich, wenn das Rad mit einem Ruck zum Stillstand kommt.
Die beim darauffolgenden Anfahren auftre tende Drehbeschleunigung reicht normalerweise nicht aus, um die Schaltvorrichtung zurückzukippen. Ange nommen, es würde nun in voller Fahrt die Bremse be tätigt, so stünde die Schaltvorrichtung immer noch in dieser Stellung, das Einlassventil wäre geschlossen und das Auslassventil geöffnet, der Druckaufbau und<B>jeg-</B> liche Bremswirkung würden also verhindert werden.
Ausserdem muss aber auch der seltene Fall in Be tracht gezogen werden, dass während des Bremsvorgangs nach einer sehr kurzen und starken Drehverzögerung, welche die bistabile Schaltvorrichtung umgekippt hat, eine Beschleunigungsphase mit sehr geringer Drehbe schleunigung folgt, welche unterhalb der Drehbeschleu- nigungs-Ansprechgrenze liegt und die bistabile Schalt vorrichtung unbeeinflusst lässt. Das mag z. B. vorkom men, wenn der Druck zufällig so weit abgesenkt worden ist, dass das Bremsmoment und das Reibungsmoment zwischen Rad und Fahrbahn sich etwa die Waage halten, oder wenn gerade nach der Druckabsenkung sich der Reibbeiwert entsprechend ändert.
Die Radumfangsge- schwindigkeit würde also in diesem Fall - wenn auch unmerklich langsam - auf die Fahrzeuggeschwindigkeit anwachsen und der Bremsdruck würde ungewollt bis auf Null absinken.
Dieses Problem ist z. B. dadurch zu lösen, dass Vorkehrungen getroffen sind, um die bistabile Schalt vorrichtung bei fehlendem Bremsdruck in den normalen Schaltzustand zurückzukippen. Dabei ist entsprechend der einleitend gegebenen Definition unter Bremsdruck der geregelte Bremsdruck zu verstehen und nicht der vom Fahrer gesteuerte Vordruck.
Vorzugsweise erfolgt die Rückstellung der bistabilen Schaltvorrichtung im Zusammenhang mit der Abschal tung der Stromversorgung des ganzen Antiblockierregel- systems, sei es im Zeitpunkt der Ab- oder auch der Wiedereinschaltung. Es bedarf dann noch eines vom geregelten Bremsdruck beaufschlagten Druckschalters, dessen Schaltschwelle etwa in der Höhe des zum Anlegen der Bremsbacken oder Bremsblöcke erforderlichen Bremsdruckes liegt und der die Stromversorgung des Systems abschaltet, sobald der Bremsdruck unter die Schaltschwelle sinkt. Dass ein als bistabile Schaltvor richtung verwendetes Relais im stromlosen Zustand in seine Ruhestellung fällt, ist ohne weiteres klar.
Ferner sind Flip-Flops bekannt, die nach einer Stromunter brechung beim Wiedereinschalten eine definierte Schalt stellung einnehmen. Dient als bistabile Schaltvorrich tung jedoch ein Kipphebel, so wird vorgeschlagen, einen Rückstellhebel zu verwenden, welcher unter der Wir kung einer Rückstellfeder den Kipphebel in der kontakt freien Normallage hält, mittels eines Elektromagneten jedoch so weit geschwenkt werden kann, dass der Kipp- hebel frei beweglich ist.
In dieser allgemeinen Beschreibung der Erfindung klingt vielfach die Vorstellung von einem mechanischen Sensor an, bei dem mittels einer Drehmasse in Abhän gigkeit von der Drehbeschleunigung und Drehverzöge rung des Rades echte Kontakte betätigt werden. Solche Sensoren haben sich bewährt und dienen daher auch zur Erläuterung in den Ausführungsbeispielen. Die Erfindung betrifft jedoch das Regelsystem und be- schränkt sich infolged:ssen nicht auf die Verwendung eines mechanischen Sensors. Es kann vielmehr auch jede als Sensor wirkende z.
B. rein elektrische Anord nung Verwendung finden, soweit sie Schaltstrecken im weitesten Sinne in ähnlicher Abhängigkeit von der Dreh beschleunigung und Drehverzögerung des Rades steuert. Der Einfachheit halber ist jedoch der Ausdruck Kon takt beibehalten worden, er stellt keine Beschränkung auf mechanische Kontakte dar.
Im folgenden werden drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Beim ersten Beispiel nach Fig. 1 bis 6 wird mehr von den Hilfs mitteln der Mechanik Gebrauch gemacht, während das zweite Beispiel nach Fig. 7 und 8 beziehungsweise das dritte Beispiel nach Fig. 7, 9 und 10 sich mehr der Hilfsmittel der Elektrotechnik beziehungsweise Elektro nik bedient.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm des Radbewegungsverhal- tens und des Bremsdruckes während eines Regelzyklus zur Verdeutlichung des Grundgedankens der Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Sen- sors, der hier die bistabile Schaltvorrichtung mit enthält. Er befindet sich in Normalstellung.
Fig. 3 zeigt denselben Sensor bei einer Drehverzöge rung, Fig. 4 bei schwacher Drehbeschleunigung vor dem Umkippen und Fig. 5 bei starker Drehbeschleunigung.
Fig. 6 zeigt das Schaltbild des erfindungsgemässen Systems unter Verwendung des Sensors nach Fig. 2 bis 5.
Fig. 7 zeigt einen zweiten, konstruktiv wesentlich einfacheren Sensor, dessen Kontakte gemäss Fig. 8 oder 10 geschaltet sind.
Fig. 8 ist das Schaltbild eines zweiten Ausführungs beispiels mit einem Sensor nach Fig. 7 und mit einem Zweiwicklungs-Relais als bistabile Schaltvorrichtung.
Fig. 9 ist ein Signaldiagramm zur Erläuterung von Fig. 10.
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild eines dritten Ausfüh rungsbeispiels mit elektronischer Verarbeitung der Si gnale des Sensors nach Fig. 7.
Im oberen Teil der Fig. 1 ist schematisch der Ver lauf der Raddrehverzögerung -b und der Raddrehbe- schleunigung + b über der Zeit aufgetragen. Ebenso im unteren Teil der zugehörige Bremsdruck P. Ausserdem sind die Zeiträume bezeichnet, in denen das normaler weise geöffnete Einlassventil des Antiblockierregelsy- stems zu und das normalerweise geschlossene Auslass- ventil auf ist. Man sieht, dass bei Erreichen einer be stimmten erhöhten Verzögerung das Auslassventil öffnet und der Druck absinkt.
Erfindungsgemäss und im Gegen satz zu allen früheren Vorschlägen bleibt das Auslass- ventil jedoch so lange geöffnet und sinkt der Druck so lange ab, bis die Drehbeschleunigung des Rades eine bestimmte Grenze überschreitet.
Der Sensor nach den Fig. 2 bis 5 besteht aus einem Triebling 1 in Gestalt einer runden Platte, die um ihre Achse drehbar gelagert und mit einem Fahrzeugrad ge- trieblich verbunden ist. Der Triebling ist umgeben von einer koaxialen Drehmasse 2, die über Kugeln 3 bis 5 gelagert ist und- sich gegenüber dem Triebling hin und her drehen kann. Diese ausgesprochen schematische Darstellungsweise erleichtert den überblick und lässt die wirkliche konstruktive Durchbildung der Lagerung völlig frei.
An dem Triebling ist ein Kipphebel 6 gelagert. An seiner oberen Hälfte greift eine Zugfeder 8 an, die ihn nach links oder rechts zu schwenken sucht, je nach dem, ob ihre Wirkungslinie links oder rechts am Hebeldreh punkt 7 vorbei geht. An der unteren Hälfte des Kipp- hebels 6 ist eine U-förmig gebogene Blattfeder 9 be festigt, deren Bedeutung noch erläutert wird. Ihr freies Ende schliesst mit dem oberen Ende des Kipphebels 6 eine linke, nach innen weisende Nase 10 der Drehmasse ein.
Auf der anderen Seite des Kipphebels befindet sich in einem gewissen Abstand eine ähnliche rechte Nase 11 an der Drehmasse. Die Zugfeder 8 des Kipp- hebels ist so stark, dass ausschliesslich diese beiden Nasen der Drehmasse durch unmittelbare Berührung den Kipphebel umzulegen vermögen.
In der Normal stellung nach Fig. 2 liegt der Kipphebel mit seinem unteren Ende an einem Anschlag 19 an. Die Winkel stellung der Drehmasse ist durch zwei gestreckte Blatt federn 12a und 12b festgelegt, die mittels eines gemein samen Spannblocks 13 am Triebling befestigt sind. Diese Federn legen sich unter Vorspannung an einem An schlagstift 13a des Trieblings an und schliessen eine Nase 14 der Drehmasse zwischen sich ein.
In Fig. 3 sind insbesondere die elektrischen Kon taktelemente bezeichnet. An dem Kipphebel sitzt eine Kontaktperle 15, die mit einer Kontaktperle 16 an einer Kontaktfeder 17 zusammenarbeitet. Der Spann block dieser Feder 17 ist mit 18 bezeichnet und dient .als Anschlag 19 für den Kipphebel. Die Kontaktperlen 15 und 16 werden im folgenden insgesamt als zweiter Verzögerungskontakt oder V_,-Kontakt bezeichnet. Etwa diametral gegenüber befindet sich an der Drehmasse eine runde Kontaktperle 20. Diese arbeitet einerseits mit einer Kontaktperle 21 und anderseits mit einer Kontakt feder 24 zusammen.
Die Kontaktperle 21 sitzt ian einer Kontaktfeder 22 und ist mittels eines Spannblocks 23 befestigt. Die Kontaktfeder 24 ist hakenförmig gebogen und mittels eines Spannblocks 25 befestigt. Die Kontaktperlen 20 und 21 bilden den ersten Verzöge rungskontakt, den sogenannten VI-Kontakt, während die Kontaktperle 20 zusammen mit der Kontaktfeder 24, an der sie vorbeistreichen kann, den Beschleuni gungskontakt, B-Kontakt, bildet.
In Fig. 4 ist insbesondere ein Rückstellhebel 26 bezeichnet, der sich um einen Drehpunkt 27 am Trieb- ling drehen kann. Der mittlere Teil des Rückstellhebels ist als Magnetanker ausgebildet und wird von einem Ausschwenkmagnet 29, dessen Wicklung mit 28 be zeichnet ist, angezogen.
Ist die Wicklung ausgeschaltet, dann zieht eine Rückstellfeder 30 den Rückstellhebel so weit nach rechts, dass er sich am unteren Teil der U-Feder 9 anlegt und den Kipphebel 6 nach links schwenkt, wie es in Fig. 2 zu sehen ist.
Das zugehörige Schaltbild zeigt Fig. 6. Der Pluspol einer Stromquelle, normalerweise der Autobatterie, ist über einen Druckschalter DS mit den drei Kontakten V1, B und V2 des Sensors verbunden.
Der Druckschalter liegt im hydraulischen Leitungssystem hinter dem Ein lassventil und wird also von dem am Radbremszylinder wirksamen geregelten Bremsdruck beaufschlagt. Wenn nicht gebremst wird, ist kein Druck vorhanden und das System elektrisch abgeschaltet. Ebensa wenn das Aus lassventil zu lange geöffnet war und infolgedessen trotz vorhandenen Vordruckes der Bremsdruck abgesunken ist.
Die Kontakte V1 und B liegen parallel zueinander und mit dem Einlassventil E in Reihe. Der Kontakt V2 liegt mit dem Auslassventil in Reihe und ist über eine Diode 30 ausserdem mit dem Einlassventil verbunden. Eine direkte Leitung geht ferner vom Druckschalter DS über die Wicklung des Ausschwenkmagneten 29. Die Ventile und die Magnetwicklung sind auf der anderen Seite mit Masse verbunden.
Das Druckmittel-Leitungssystem und die Lage des Eimass- und Auslassventiles in diesem sind nicht eigens in einer Figur dargestellt. Kurz zusammengefasst ist folgendes festzuhalten: Das Einlassventil ist in nicht erregtem Zustand ge öffnet und lässt dabei den bei der Bremsbetätigung durch den Fahrer erzeugten Druck zu den Radbremszylindern gelangen.
Das Auslassventil ist hingegen in nicht erreg tem Zustand geschlossen und gibt bei Öffnung einen Weg vom Radbremszylinder zu einer Rücklaufleitung, einer Speicherkammer oder bei Luftdruckbremssyste- men zur Aussenluft frei.
Mit Bezug .auf Fig. 1 bis 6 ergibt sich folgende Wirkungsweise: Es wird davon ausgegangen, dass das Fahrzeug sich mit etwa gleichbleibender Geschwindig keit vorwärts bewegt und Triebling 1 und Drehmasse 2 sich gemeinsam drehen, wobei ihre Relativstellung in Fig. 2 gezeigt ist. Der Ausschwenkmagnet 29 ist strom los und der Rückstellhebel 26 hat den Kipphebel 6 nach links geschwenkt. Sämtliche Kontakte sind ge öffnet.
Wenn nun der Fahrer bremst, so steigt der Bremsdruck P gemäss Fig. 1 an. Schon bei wenigen atü schliesst dann der Druckschalter DS und setzt das Sy stem unter Spannung. Der Ausschwenkmagnet 29 zieht den Rückstellhebel 26 an und gibt den Kipphebel 6 frei. Durch die Drehverzögerung beginnt sich die Dreh masse nach rechts gegenüber dem Triebling zu ver drehen, wobei die Nase 14 die Blattfeder 12a ausbiegt und die Nase 10 den Kipphebel mitnimmt.
Zum Zeit punkt t1 ist die Drehverzögerung des betrachteten Rades so gross geworden, dass die Drehmasse sich so weit ver dreht hat, dass V1 schliesst. Dadurch schliesst das Ein lassventil und der Druck bleibt konstant. In diesem Au genblick befindet sich der Kipphebel 6 aber erst kurz vor seiner Mittelstellung. Steigt die Verzögerung nicht weiter an, neigt das Rad also nicht zum Blockieren, dann schwenkt die Drehmasse wieder zurück und das Einlassventil öffnet wieder.
Selbst wenn der Kipphebel bis zur Mittelstellung mitgenommen worden wäre, würde er dort nicht verbleiben. Denn beim Zurück gehen spannt die Nase 10 die U-Feder 9 und diese zieht den Kipphebel nach links.
Wenn das Rad zum Blockieren neigt, steigt die Drehverzögerung weiter an. Die Kontaktfeder 22 und die Blattfeder 12a werden weiter durchgebogen und die Nase 10 wirft den Kipphebel zum Zeitpunkt t2 nach rechts um. Dadurch schliesst der VZ-Kontakt (Fig. 3) und der Bremsdruck sinkt. Die Zugfeder 8 hält den Kipphebel nun in dieser Stellung, auch wenn infolge der Druckabsenkung die Verzögerung nachlässt und die Drehmasse sich unter der Wirkung insbesondere der Blattfeder 12a in die Stellung nach Fig. 2 zurück bewegt.
Wenn nun das Rad wieder beschleunigt (Fig. 4), so bewegt sich die Drehmasse in umgekehrter Richtung. Die Nase 11 kommt am Kipphebel zur Anlage und nimmt ihn entgegen seiner Zugfeder 8 mit. Die U -Feder 9, welche schon vorher durch die Nase 10 gespannt worden war, kann den Kipphebel nicht allein umwerfen, da die Spannfeder 8 stärker ist.
Wenn jedoch die Nase 11 den Kipphebel bis zur Mittelstellung geschwenkt hat, dann zieht die U-Feder, auch wenn die Drehmasse in diesem Augenblick wieder umkehren würde, den Kipphebel in die Normalstellung. Er kann also auch in diesem Fall nicht in der Mittelstellung verweilen. Bevor der V22-Kontakt wieder öffnet, schliesst der B-Kontakt. Er übernimmt die Stromversorgung des Einlassventiles, so dass dieses ununterbrochen geschlossen bleibt.
Zum Zeitpunkt t3 (Fig. 1) öffnet der VZ-Kontakt, der Kipp- hebel fällt in die Normalstellung zurück und das Aus- lassveniil schliesst. Der Druck bleibt dann noch so lange konstant, wie eine ausreichende Beschleunigung wirksam ist. Sinkt die Beschleunigung bei t1 unter die An sprechgrenze ab, dann öffnet der B-Kontakt infolge der Rückbewegung der Drehmasse in die Normalstellung. Ein neuer Bremsregelzyklus kann also beginnen.
Steigt die Beschleunigung nach dem Zeitpunkt t3 noch besonders stark an, z. B. weil der Druck zu weit abgesenkt worden ist, oder weil die Fahrbahn zufällig besonders reibgünstig wird, dann bewegt sich die Dreh masse gemäss Fig. 5 in Pfeilrichtung so weit, dass die Kontaktperle 20 an der Kontaktfeder 24 vorbeigleitet und somit der B-Kontakt kurz öffnet. Dem folgt auch das Einlassventil, so dass der Bremsdruck kurz ansteigt. Infolgedessen muss die Beschleunigung dann geringer werden. Bei der Rückbewegung wird der Druck vor übergehend noch einmal konstant gehalten.
Sodann stellt sich ebenfalls der vorher beschriebene Normalzustand gemäss Fig. 2 ein.
Ist das Rad am Ende des Bremsvorganges, also z. B. bei Vollbremsung aus hoher Geschwindigkeit in nerhalb der letzten Meter der Bremsstrecke, mit einem Ruck zum Stillstand gekommen, so bleibt der Kipp- hebel nur so lange in der zuletzt eingenommenen Stel lung, bis der Bremsdruck abgesunken ist. Dann öffnet der Druckschalter DS und die Magnetventile sowie der Ausschwenkmagnet 29 werden stromlos. Der Rückstell hebel 26 wird jetzt von seiner Feder 30 nach rechts geschwenkt. Er drückt auf die untere Hälfte der U-Feder 9 und legt den Kipphebel nach links in die Normal stellung zurück.
Der Sensor nach Fig. 7, wie er für die folgenden Ausführungsbeispiele Verwendung findet, ist wesentlich einfacher aufgebaut. Er besteht wieder aus einer Dreh masse 31, einem Triebling 32 und der durch Kugeln 33 bis 36 schematisch angedeuteten gegenseitigen Lagerung. An der Drehmasse befindet sich wieder eine Kontakt perle 37, welche bei Beschleunigung des Rades an einer Kontaktperle 38 vorbeistreicht. Letztere sitzt an einer Kontaktfeder 39, die mittels eines Spannblocks 40 am Triebling befestigt ist.
Insgesamt ist dies der sogenannte B'I-Kontakt. Bei entgegengesetzter Bewegung der Dreh masse drückt die Kontaktperle 37 auf eine Kontaktperle 41 und bei noch weiter gehender Bewegung in dieser Richtung berührt die Perle 41 eine Perle 42. Leitende Verbindung zwischen 37 und 41 heisst im folgenden Vl*-Kontakt geschlossen und leitende Verbindung zwi schen 37, 41 und 42 bedeutet V,2*-Kontakt geschlossen. Die zuletzt erwähnten Kontaktperlen sitzen auf zwei gestreckten Kontaktfedern 43 und 44, die mittels eines gemeinsamen Spannblocks 45 am Triebling befestigt sind.
Die Rückstellung der Drehmasse und die Festle gung ihrer Normalstellung übernehmen hier zwei Blatt federn 46a und 46b, die eine Nase 48 der Drehmasse zwischen sich einschliessen und mittels eines gemeinsa men Spannblocks 49 am Triebling befestigt sind. Auch diese Blattfedern liegen unter Vorspannung an einem am Triebling sitzenden Anschlagstift 47 an. Mit einem solchen Sensor kann eine Ausführungs form des Erfindungsgegenstandes z. B. nach dem in Fig. 8 gezeigten Schaltbild verwirklicht werden. Vor dieser Schaltung ist ebenfalls ein Druckschalter DS an geordnet, der demjenigen von Fig. 6 entspricht.
Der Kernpunkt der Schaltung ist ein Zweiwicklungs-Relais mit einer Haltewicklung 50, welche, wie durch einen Pfeil angezeigt, einen gemeinsamen Magnetanker 52 entgegen einer Rückstellfeder 53 nach oben bewegt, wobei ein Selbsthaltekontakt 54 schliesst. Eine Rück stellwicklung 51 ist so bemessen, dass sie in erregtem Zustand den Magnetanker entgegen der Haltewicklung 50 nach unten bewegt und den Selbsthaltekontakt öffnet. Es sind zunächst drei Parallelzweige zwischen Plus und Masse zu unterscheiden.
Im ersten Zweig liegt der Kontakt Vl* in Reihe mit dem Einlassventil E, im zwei ten Zweig liegt der Kontakt B* in Reihe mit der Rück stellwicklung 51 und im dritten Zweig liegt der Kontakt V._>* in Reihe mit der Haltewicklung 50. Parallel zur Haltewicklung liegt das Auslassventil A. Parallel zu V2* liegt der Selbsthaltekontakt 54.
Die Verbindungs leitung 56 zwischen dem Kontakt V1 * und dem Einlass- ventil und die Verbindungsleitung 57 zwischen dem Kontakt B* und der Rückstellwicklung 51 sind über eine Diode 58 miteinander verbunden. Sie ist so gepolt, dass bei geschlossenem B*-Kontakt das Einlassventil er regt ist. Die Verbindungslehung zwischen dem Kontakt V2* und dem Selbsthaltekontakt ist über zwei Dioden 59 und 60 mit der Verbindungsleitung 56 verbunden.
Der Verbindungspunkt der beiden letztgenannten Dioden ist über einen Kondensator 61 und einen Widerstand 62 mit .Masse verbunden. Diese RC-Reihenschaltung stellt eine Kurzzeit-Halteeinrichtung für das Einlassventil dar. Die Dioden 59 und 60 sind so gepolt, dass bei ge schlossenem Kontakt Vs* das Einlassventil erregt ist und gleichzeitig die Kurzzeit-Halteeinrichtung aufgeladen wird. Anderseits soll jedoch bei geschlossenem Kontakt Vl* die Halteeinrichtung nicht aufgeladen werden.
Es ergibt sich folgende Wirkungsweise der Anord nung nach Fig. 8 in Verbindung mit Fig. 7: Im Normal zustand sind alle drei Sensorkontakte und der Selbst haltekontakt 54 geöffnet. Beim Bremsen schliesst zu nächst Vl*, das Einlassventil wird geschlossen und der Druck konstant gehalten. Wächst die Drehverzögerung weiter an, so schliesst auch V_,*. Damit wird das Auslass- ventil A und die Haltewicklung 50 unter Strom gesetzt. Gleichzeitig lädt sich der Kondensator 61 über die Diode 59 auf.
Der Anker 52 bewegt sich nach oben und schliesst den Selbsthaltekontakt 54, womit dieser Schaltzustand fixiert ist, auch wenn V2* wieder öffnet. Dies ist nämlich, nachdem nun der Bremsdruck absinkt, bald der Fall. Auch wenn .anschliessend Vl* öffnet, sinkt der Bremsdruck immer noch weiter ab. Dann folgt die Beschleunigungsphase. Es schliesst B* und erregt die Rückstellwicklung 51 und im Parallelzweig über die Diode 58 auch das Einlassventil E. Der Anker 52 des Zweiwicklungs-Relais fällt dadurch ab und der Selbsthaltekontakt öffnet.
Das Auslassventil schliesst und der Druck bleibt so lange konstant, bis B* entweder durch Zurückgehen oder durch überlaufen der Dreh masse öffnet. Bei Druckabsenkung öffnet DS und neben den Ventilen wird auch die Haltewicklung 50 stromlos. Der Anker 52 wird in diesem Fall ausschliesslich von der Feder 53 in die Ausgangsstellung zurückgestellt. Die Wirkungsweise ist also im Prinzip dieselbe wie im vorhergehenden Beispiel. Der besondere Einfluss der Kurzzeit-Haltevorrichtung 61, 62 wird am Schluss des folgenden Ausführungsbeispieles und in Verbindung mit diesem erläutert.
In Fig. 9 ist nach Art eines Impulsdiagramms der jeweilige Schaltzustand einzelner Elemente des Block schaltbildes gemäss Fig. 10 über der Zeit dargestellt. Es werden daher zunächst die logischen Schaltelemente des Blockschaltbildes nach Fig. 10 im einzelnen erläu tert. Die Schaltsymbole sind der logischen Schaltungs technik entnommen. Mit 63 ist ein Flip-Flop bezeichnet, das die Eingänge 64 und 65 und einen Ausgang 66 auf weist. Es kann auch als bistabile Kippschaltung bezeich net werden.
Im einen Schaltzustand ist am Ausgang 66 Potential vorhanden und im anderen Schaltzustand nicht. Wenn ein beliebig langer Impuls oder ein dauerndes Signal auf den Eingang 65 gelangt, kippt es in den Schaltzustand, in dem am Ausgang 66 Potential vor handen ist. Weitere Impulse auf den Eingang 65 ändern daran nichts. Der erste Impuls auf den Eingang 64 kippt es dagegen in den anderen Schaltzustand. Der folgende Impuls auf den Eingang 65 legt es wieder um usw. Ein ODER-Glied 69 hat vier Eingänge 67, 68, 74 und 77. An seinem Ausgang ist Potential vorhanden, wenn an einem der Eingänge oder an mehreren Poten tial ansteht.
Ein UND-Glied 70 hat zwei Eingänge 71 und 72 und einen Ausgang 73. Hier ist die Verknüp fung so, dass am Ausgang nur dann Potential vorhanden ist, wenn dies auch für beide Eingänge gleichzeitig zu trifft. Eine monostabile Schaltung M, ein sogenanntes Mono-Flop, hat an seinem Ausgang 74 normalerweise kein Potential. Jeder gegebenenfalls auch kurze Impuls auf seinen Eingang 73, kippt es jedoch in einen Schalt zustand, in dem am Ausgang 74 Potential anliegt. Nach einer bestimmten festen Zeit, hier z. B. nach 25 Milli- sekunden, fällt es in den Ausgangsschaltzustand zurück.
Mit 75 und 76 sind zwei elektronische Verstärker be zeichnet, die dem Einlass- und dem Auslassventil vor geschaltet sind. Der Eingang 77 des ODER-Gliedes 69 ist am Ausgang 66 des Flip-Flops angeschlossen. Die drei Kontakte des Sensors gemäss Fig. 7 sind in Block form dargestellt und mit den gleichen Bezeichnungen wie in Fig. 7 versehen. Vi* liegt am Eingang 67 und B" am Eingang 68 des ODER-Gliedes. Ausserdem gehen die Signale von B" zum Eingang 64 des Flip-Flops und zum Eingang 71 des UND-Gliedes.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise in Verbindung mit F!-. 9 wird wieder vom Normalzustand ausgegan gen, in dem alle drei Sensorkontakte geöffnet sind und am Ausgang des Flip-Flops 63 kein Potential ansteht. Zunächst schliesst Vi*. Über das ODER-Glied 69 und den Verstärker 75 wird das Einlassventil erregt und schliesst. Der Druck bleibt konstant. Wenn bei stärkerer Verzögerung auch Vz* schliesst, gelangt ein Signal auf den Eingang 65 des Flip-Flops 63, so dass dieses kippt.
Das Auslassventil A wird also erregt über den Ver stärker 76 und der Druck sinkt. Gleichzeitig wird über die Leitung 77 auch das Einlassventil erregt. Wenn also Vi* und V:2"\ wieder öffnen, ändert sich daran zunächst nichts. Erst das Beschleunigungssignal, welches später folgt, gelangt auf den Eingang 64 des Flip-Flops 63 und wirft dieses in den Ausgangszustand zurück.
Damit schliesst das Auslassventil, während das Einlassventil über das ODER-Glied 69 weiter erregt und damit ge schlossen gehalten wird. Fällt das Beschleunigungssignal während einer plötzlichen überhöhten Beschleunigung aus, so öffnet das Einlassventil. Auch dies ist aus Fig. 9 zu ersehen. Gleichzeitig steigt der Druck auf eine höhere Stufe an.
Das Einlassventil wird dann noch weiter erregt, bis das Beschleunigungssignal B 1 end gültig aufhört. In der Beschreibungseinleitung wurde schon erwähnt, dass Beschleunigungsschwankungen in unmittelbarem Anschluss an die Druckabsenkung Unter brechungen des Beschleunigungssignals zur Folge haben können, die zumindest in der ersten Zeit unmittelbar nach der Druckabsenkung unerwünscht sind. In der Zeile B"\ der Fig. 9 sind zwei solche Unterbrechungen gestrichelt eingezeichnet.
Mit Hilfe des Mono-Flops M wird das Einlassventil gegenüber diesen Unterbrechun gen unempfindlich gemacht. Wenn das Beschleunigungs signal erstmals einsetzt, dann steht am Eingang 71 und vom Flip-Flop her auch am Eingang 72 des UND- Gliedes 70 Potential an. Es gelangt also ein Anstoss impuls auf das Mono-Flop M, so dass dieses während der ersten 25 Millisekunden das Einlassventil geschlossen hält, auch wenn das Signal B"' flattert.
Die Zeile M in Fig. 9 zeigt die Umschaltzeit des Mono-Flops. Ein zweites Mal kann das Mono-Flop nicht mehr ange stossen werden, da bis zur nächsten Druckabsenkung der Eingang 72 des UND-Gliedes 70 signalfrei bleibt.
Derselbe Effekt wird auch bei der Anordnung nach Fig. 8 erzielt durch die Kurzzeit-Halteeinrichtung 61, 62. Der Kondensator 61 wird, wie beschrieben, wäh rend der Druckabsenkung aufgeladen und entlädt sich dann über die Diode 60 und das Einlassventil, so dass dieser Entladestrom das Einlassventil auch dann erregt, wenn das BM-Signal Unterbrechungen zeigen sollte.
Es muss noch hinzugefügt werden, dass Fig. 9 zum grössten Teil (ausser M) auch zur Erläuterung von Fig. 8 herangezogen werden kann. In der Praxis kommen Un terbrechungen des B2-'-Signals und entsprechende stufen förmige Druckanhebungen nicht nur einmal, sondern meist häufiger, z. B. zwei- bis fünfmal innerhalb eines Regelzyklus vor.