DE1800448C3 - Schaltungsanordnung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremse, mit einem elektronischen Meßfühler, der ein der Radgeschwindigkeit proportionales Signal erzeugt, und einem Differentiator, dessen Ausgangssignal der Radverzögerung oder -beschleunigung entspricht und dazu verwendet wird, einem Verstärker ein Steuersignal zuzuführen, der eine Betätigungseinheit speist, um den Bremsdruck in den Radbremszylindern zu vermindern, solange das Steuersignal andauert.

Bei dieser, einem älteren Vorschlag (DE-AS 17 55 775) entsprechenden Schaltungsanordnung gelangt das Ausgangssignal des Differentiators auf zwei Stromkreise, wobei der erste Stromkreis aus einem Schwellenwertschalter (Schmitt-Trigger), einem zweiten Differentiator, einer Abkappdiode und der zweite Stromkreis aus einem Beschleunigungsumformer, einem dritten Differentiator sowie einer zweiten Abkappdiode besteht. Die aus den beiden Stromkreisen kommenden Signale wirken auf einen Steuersignalgenerator so ein, daß das Eingangssignal aus dem ersten Stromkreis ein Ausgangssignal erzeugt, und das Eingangssignal aus dem zweiten Stromkreis das Ausgangssignal wieder löscht.

Es ist bereits bekannt, innerhalb einer Steuerschaltung eines Blockierschutzsystems eine Schwellenwerteinrichtung vorzusehen, hei deren Überschreitung oder Unterschreitung ein Steuersignal ausgelöst wird, durch welches der Bremsdruck gemindert oder aufgehoben wird. Dabei kann jedoch das Steuersignal nur während der Verzögerungsphase erzeugt werden, d. h. die Bremse kann unmittelbar nach Durchlaufen der Verzögerungsphase des Rades wieder in Tätigkeit treten, und es sind keine Maßnahmen getroffen, um ein erneutes Einsetzen der Bremsung nach Durcheilen der Verzögerungsphase des Rades zu verhindern, was

jedoch bekanntlich für eine sichere schleuderfreie Abbremsung des Fahrzeugs erforderlich ist (DE-AS 1179 241).

Aus der DE-AS 1170 994 ist auch bereits eine Einrichtung zum Erfassen des Schleuderns oder Gleitens von angetriebenen bzw. gebremsten Achsen in Schienentriebfahrzeugen mit wenigstens halbautomatischer Steuerung bekannt, wobei mit jeder der zu überwachenden Achsen eine Tachomaschine gekuppelt ist, von deren differenzierter Klemmenspannung eine Meldung oder ein Steuerkommando abgeleitet wird. Diese bekannte Einrichtung umfaßt eine Schaltungsanordnung mit einer Gleichstromtachomaschine, deren Spannung durch einen Kondensator differenziert wird. Diese differenzierte Spannung bzw. der erste Differentialquotient der Tachospannung wird einer ersten Wicklung eines Relais zugeführt, welches Relais bei seinem Ansprechen ein Zurückschalten der Steuerung und damit eine Verringerung der zwischen Rad und Schiene wirkenden Kräfte auslöst Auf der Relaiswirkung ist noch eine weitere Wicklung angeordnet, die von einer der Brems- oder Antriebsleistung proportionalen Spannung erregt wird, wodurch für das Ansprechen des Relais ein gleitender Grenzwert vorgegeben wird. Wenn also dieser gleitende Grenzwert einen bestimmten Wert überschreitet bzw. die differenzierte Spannung des Gleichstromtachogeneralors einen bestimmten Wert überschreitet, spricht das Relais an, und es wird dadurch letzten Endes die Bremskraft verringert. Um ein erneutes Einsetzen der Bremsung während der Beschleunigungsphase des gebremsten Rades zu verhindern, wird gemäß dieser bekannten Ausführung der zweite Differentialquotient der Tachomaschinenspannung verwendet. Dieser zweite Differentialquotient wird durch nochmaliges Differenzieren des ersten Differentialquotienten mit Hilfe eines weiteren /?C-Gliedes erhalten. Der zweite Differentialquotient wird dann einem weiteren Relais zugeführt, welches bei Erregung eine Hilfsstromquelle an den Steuerkreis anschließt, wodurch das vorzeitige Aufschalten nach Wegfall des Zurückschaltsignals bis zur Beendigung des Gleit- oder Schleudervorgangs verhindert wird. Der unterschiedliche Verlauf der Bremskurve in Abhängigkeit von der jeweiligen Ausgangsgeschwindigkeit des Fahrzeugs drückt sich in der Steilheit und der zeitlichen Lage der Kurve entsprechend dem zweiten Differentialquotienten aus, so daß bei dieser bekannten Einrichtung Maßnahmen getroffen werden müssen, um diesen unterschiedlichen Verlauf des zweiten Differentialquolienten zu kompensieren. Wird jedoch die Kompensationseinrichtung beispielsweise in Form eines Zeitgliedes für die Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeugs ausgelegt, so ergibt sich ein nahezu idealer kurzer Bremsweg, wenn das Fahrzeug von seiner Maximalgeschwindigkeit aus bis zum Stillstand abgebremst wird. Wird jedoch das Fahrzeug unter dieser Voraussetzung von einer mittleren Geschwindigkeit aus abgebremst, so stimmt die Zeitkonstante des Zeitgliedes für diese mittlere Geschwindigkeit nicht mehr, d. h., sie müßte nachgestellt werden, was praktisch jedoch unmöglich ist.

Eine ebenfalls bekannte Blockierschutzvorrichtung ist mit einer Einrichtung ausgestattet, die selektiv auf einen ersten Wert eines Radbeschleunigungssignals anspricht, um ein Steuersignal einzuleiten, und auf einen /weiten Wert des Radbeschleunigungssignals anspricht, um das Erzeugen des Steuersignals zu unterbrechen. Bei diesem bekannten System wird zum Erzeugen des

Steuersignals, zusätzlich zum Radbeschleunigungssignal, ein Signal verwendet, welches auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs relativ zum Boden, über den es fährt, bezogen ist, und weiter ein Signal verwendet, das korrelativ zum aufgebrachten Bremsdrehmoment des gesteuerten Rades ist Darfiber hinaus weist dieses bekannte System eine Vielzahl von elektronischen Schaltungen auf, um die gemessenen Ausgangsgrößen entsprechend auszuwerten, so daß dieses bekannte System vergleichsweise sehr kompliziert aufgebeut ist (FR-PS 14 07 168).

Schließlich ist auch ein Blockierschutzsystem bekanntgeworden, das aus einer Radblcckierabtasteinrichtung, einer elektronischen Steuerschaltung besteht, die das hydraulische Bremssystem eines Fahrzeugs steuert. Beim Auftreten einer Radblockierung liefern die Abtasteinrichtungen einen elektrischen Strom für die Steuerschaltung. Diese Steuerschaltung bewirkt nun rückwirkend ein Aufheben des Bremsdruckes, so daß das blockierte Rad oder die blockierten Räder wieder freigegeben werden. Die Funktionsweise der Steuerschaltung ist hierbei derart, daß der Druck im hydraulischen Bremssystem schrittweise oder allmählich abgebaut wird, wobei dieser schrittweise Druckabbau zeitlich nicht veränderbar ist und daher nur für eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Bremskraft ein Optimum betragen kann. Dieses bekannte System paßt sich daher nicht den unterschiedlichen Fahr- und Bremsbedingungen an und verhindert auch effektiv nicht das Blockieren der Fahrzeugräder, sondern bewirkt nur, daß einmal blockierte Räder relativ schnell wieder freigegeben werden (US-PS 30 34 836).

Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, die Schaltungsanordnung zum Regeln der Bremskraft eines Fahrzeugs der eingangs definierten Art unter Vereinfachung der Schaltungsanordnung hinsichtlich ihrer Störanfälligkeit zu verbessern.

Ausgehend von der Schaltungsanordnung der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Beschleunigungssignalgenerator aus einem Inverter zum Umkehren des Verzögerungsabschnittes und einem Verstärker zum Verstärken des Beschleunigungsabschnittes des Beschleunigungssignals besteht und daß — wie bereits bekannt — der Betätigungseinheit das Steuersignal zugeführt wird, solange im Schwellendetektor vorgegebene Schwellenwerte überschritten sind.

Erfindungsgemäß wird nach dem Verzögerungsabschnitt des überwachten Rades der darauf einsetzende Beschleunigungsabschnitt des Rades so erfaßt, daß ein erneutes Bremsen des Rades nicht während des auf den Verzögerungsabschnitt des Rades folgenden Beschleunigungsabschnitt erfolgen kann, wodurch eine Blockierung des Rades erst im wesentlichen zum Zeitpunkt des Stillstandes des Fahrzeugs eintreten kam und ein nahezu ideales Bremsverhalten erreicht wird.

Die Schaltungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung ist auch gegen Spannungsspitzen nicht störanfällig und die Schaltungsanordnung tritt auch erst dann in Tätigkeit, wenn wirklich die Gefahr einer Radblockierung auftritt, wenn also die Verzögerung des überwachten Rades eine bestimmte Größe überschreitet, die eine Blockierung der Fahrzeugräder zur Folge haben würde. Dadurch wird auch während eines normalen Bremsvorganges die Bremsstrecke nicht unnötig verlängert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Inverter und der Verstärker transistorisiert sind und der Verstarker einen hohen Verstärkungsfaktor aufweist

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Hinweis auf die Zeichnungen. In diesen zeigt

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung zum Regeln der Bremskraft eines Fahrzeugs in Blockschaltform nach der vorliegenden Erfindung;
Fig.2 ein Diagramm der Betriebsweise der Schaltungsanordnungnach Fig. 1;und

Fig.3 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer Schaltung, die zum Invertieren und Verstärken des Beschleunigungssignals dient
In den Zeichnungen ist in Fig. 1 eine Ausführungsform einer Schaltungsanordnung veranschaulicht, die einerseits aus einer abtastenden Einheit eines Geschwindigkeitssignalgenerators 10, einem Verzögerungs- (oder Beschleunigungs-Jsignalgenerator 11, einem Inverter Ha, der —y-Inverter genannt wird und für den Verzögerungsabschnitt des Beschleunigungssignals dient, einem Verstärker lib, der +γ-Verstärker genannt wird und für den Beschleunigungsabschnitt des Beschleunigungssignals dient, einem Schwellendetektor 12 zur Umformung des Beschleunigungssignals und einem Verstärker 13, und andererseits aus einer schnellarbeitenden Betätigungseinheit 14, deren Ausgang auf das Bremssystem wirkt, besteht.

Der Geschwindigkeitssignal-Generator 10 tastet die Radgeschwindigkeit ab und bildet eine Signalspannung

JO mit einer Größe, die der Radgeschwindigkeit entspricht. Der Geschwindigkeitssignal-Generator 10 kann in geeigneter Weise entweder ein tachymetrischer Generator sein, der eine Signalspannung proportional zur Radgeschwindigkeit erzeugt, oder er kann ein variabler

J5 Reluktanz-Wechselstromgenerator sein und ein Signal mit einer Frequenz erzeugen, die sich direkt mit der Radgeschwindigkeit ändert und die in einem Frequenz-Spannungsumsetzer in eine Signalspannung proportional der Radgeschwindigkeit umgewandelt wird.

Der Beschleunigungs-Signalgenerator II empfängt das Geschwindigkeitssignal und differenziert dieses, so daß eine Signalspannung vorgesehen wird, die zur Verzögerung oder Beschleunigung des Rades korrelativ ist. Der Beschleunigungssignal-Generator 11 enthält

z. B. eine Differenzierschaltung, an die sich eine oder mehrere Spannungsverstärker anschließen können.

Der -y-Inverter 11a invertiert nur den Verzögerungsabschnitt des Beschleunigungssignals, und der + γ-Verstärker 116 verstärkt nur den Beschleunigungsabschnitt des Beschleunigungssignals und hat einen hohen Verstärkungsfaktor.

Der Schwellendetektor 12 empfängt das umgeformte Beschleunigungssignal und erzeugt ein Steuersignal, sobald der Verzögerungsabschnitt des umgeformten Beschleunigungssignals einen Wert überschreitet, der einer vorherbestimmten Radverzögerungsschwelle entspricht. Der Schwellendetektor 12 kann von einem Schmitt-Trigger gebildet werden, der von seinem ' anfänglich stabilen Zustand in seinen zweiten stabilen

fao Zustand geschaltet wird, sobald das umgeformte Beschleunigungssignal einen vorher bestimmten Wert erreicht, und der erneut in seinen anfänglich stabilen Zustand geschaltet wird, wenn der Wert des umgeformten Beschleunigungssignals etwas kleiner als dieser

*>5 vorher bestimmte Wert wird. Der Schmitt-Trigger erzeugt ein Steuersignal, solange er in seinem zweiten stabilen Zustand verbleibt.

Das von dem Schwellendetektor 12 vorgesehene

Signal wird im Verstärker 13 verstärkt, der ein herkömmlicher direkt gekoppelter Verstärker sein kann, und das verstärkte Steuersignal wird dci Betätigungseinheit 14 zugeführt, so daß diese Rinhcit den Druck im Bremssystem steuert.

Ils wird nun . iif Fig. 2 in den Zeichnungen bezug genommen, um <..x Betriebsweise der oben beschriebenen Ausführungsform zu erläutern. Die Kurve V stellt das Gesehwindigkeitssignal dar. das vom Geschwindigkeitssignal-Generator 10 vorgesehen wird und der Radgeschwindigkeit entspricht. Die Kurve γ stellt das Beschleunigungssignal dar, das vom Beschleunigungssignal-Generator 11 vorgesehen wird und der Radverzögerung (-γ) und dann der Radbcschleunigung ( + )·) entspricht. Die Kurve Γ stellt das umgeformte Beschleunigungssignal dar, welches aus einer Kombination der Signale vom — y-lnverter 11a und dem + y-Verstärker 116 entsteht. Der Abschnitt —y der Kurve Γ, der zwischen din Punkten der Abszissen A und B begrenzt wird, entspricht dem invertierten Verzögerungsabschnitt des Beschleunigungssignals und der Abschnitt +γ der Kurve Γ, der zwischen den Punkten der Abszissen B und C liegt, entspricht dem verstärkten Beschleunigungsabschnitt des Beschleunigungssignals. Die Kurve /.»stellt, nach der Verstärkung, das Steuersignal d?r, das vom Schwellendetektor 12 vorgesehen wird, und die Kurve P stellt den geregelten Druck im Bremssystem dar.

Der Druck (Kurve P)im Bremssystem wird zu einem Zeitpunkt ίο aufgewendet. Einen kurzen Zeitintervall später, am Punkt A auf der Kurve 5, fängt die Radgeschwindigkeit an abzunehmen, und wenn die Bremskraftregelanlage nicht vorgesehen wäre, und wenn der Fahrzeugfahrer fortführe, den Druck im Bremssystem aufrechtzuerhalten, so nähme die Radgeschwindigkeit längs des Astes AA' ab und die Radblockierung träte bei .4'ein. Jedoch aufgrund der Bremskraftregelanlage erreicht das umgeformte Beschleunigungssignal, sobald die Radverzögerung zu einem Zeitpunkt Ii einen vorher gegebenen Schwellenwert erreicht, den Schaltpunkt des Schwellendetektors 12 (bei St auf der Kurve Γ) und dieses triggert den Schwellendetektor 12, der dann augenblicklich ein Steuersignal (Kurve D) erzeugt, das die Betätigungseinheit 14 betreibt, so daß diese Einheit den Druck im Bremssystem vermindert oder aufhebt Einmal hat die Radverzögerung einen maximalen Wert erreicht, die Radgeschwindigkeit nimmt langsamer ab; die Radverzögerung nimmt ab und durchläuft einen zweiten vorherbestimmten Schwellenwert, während das umgeformte Beschleunigungssignal dann auf den Unterbrecherwert des Schwellendetektors 12 (bei Si auf der Kurve Γ) fällt; dadurch endet das Steuersignal. Nach einem sehr kurzen Zeitintervall ε hört das Abnehmen der Radgeschwindigkeit auf (am Punkt B auf der Kurve V) und sie fängt dann an zuzunehmen, bis ein maximaler Wert erreicht ist (bei C auf der Kurve V). Die Radgeschwindigkeit nimmt für den anfänglichen Abschnitt des Astes BCder Kurve Vschnell zu, durchläuft einen maximalen Wert und nimmt dann weniger schnell für den verbleibenden Abschnitt des Astes BCτα, so daß zuerst die Radbeschleunigung zunimmt einen maximalen Wert erreicht und dann abnimmt bis sie einen 0-Wert erreicht Wenn die Radbeschleunigung zunimmt erreicht demzufolge das umgeformte Radbeschleunigungssignal erneut die Schalterschwelle des Schwellendetektors 12 (bei S\ auf der Kurve Γ) und triggert den Schwellendetektor 12. der augenblicklich erneut das Steuersignal erzeugt.

Dann, wenn die Kadbeschlcunigung abnimmt, fällt das umgeformte Beschleunigungssignal auf den Unterbrechungswert des Schwellendetektors 12 (bei S'2 auf der Kurve /') und dies unterbindet die Erzeugung des Steuersignals, so daß die Betätigungseinheit zu einem Zeitpunkt /2 den Druck im Bremssystem wieder freigibt. Sobald die Radverzögerung erneut den vorgegebenen Schwellenwert erreicht (was Si auf der Kurve —γ entspricht), beginnt ein neues Regelspiel.

Die eben beschriebene Betriebsweise bedarf dreier Punkte,die anzuführen sind.

a) Da der Schwellendetektor 12 entsprechend seiner Bestimmung nur auf das einseitig gerichtete Signal anspricht, sie!!·, dies den Grund dafür dar, warum der Verzögerungsabschnitt ( — γ) des Beschleunigungssignals in dem —y-lnverter Wa invertiert wurde. In diesem Sinn weisen der Verzögerungsund der Beschleunigungsabschnitt des umgeformten Beschleunigungssignals dieselbe Polarität auf.

b) Durch die hohe Verstärkung in dem -γ- Verstärker 11 b, die vorher erwähnt wurde, wird der Beschleunigungsabschnitt (+y) des Beschleunigungssignals als Beschleunigungsabschnitt des umgeformten Beschleunigungssignals in einer Wellenform mit extrem steilen Anstiegs- und Abfallflanken erhalten, die aus diesem Grund praktisch bei den Werten der Schwellenwerte S"\ und S'2 mit den vertikalen Linien, die jeweils von den Punkten B und C ausgehen, verwechselt werden. Entsprechend dieser Tatsache, erscheint das Steuersignal wieder, wenn die Radgeschwindigkeit aufhört abzunehmen (bei B auf der Kurve V) und es wird unterbrochen,

,- wenn die Radgeschwindigkeit einen maximalen

Wert (bei Cauf der Kurve ^erreicht hat

c) Da das Wiedererscheinen des Steuersignals praktisch stattfindet, wenn die Radgeschwindigkeit aufhört abzunehmen (bei ßauf der Kurve V^ ist der

_4(| Zeitintervall ε der Unterbrechung des Steuersignals äußerst kurz (in Wirklichkeit kürzer als dies aus der Zeichnung hervorgeht die aufgrund einer klaren Darstellung den Unterbrechungsabschnitt nicht maßstabsgetreu zeigt) und kleiner als die Ansprechzeit der Betätigungseinheit 14, für diese ist das Steuersignal deshalb durchgehend. Die Freigabe des Bremsdrucks erfolgt erst wenn das Rad seine maximale Geschwindigkeit erreicht hat (Punkt Cauf der Kurve V)

Da das Zeitintervall zwischen den Punkten A und C eine Funktion der Radanhaftung auf der Straßenoberfläche ist ist die Zeit der Betätigungseinneit i4, während der der Druck im Bremssystem herabgesetzt oder aufgehoben wird, daher veränderlich und den Straßcn- Oberflächenbedingungen proportionaL In dieser Weise ermöglicht diese Ausführungsform die Wirkung des Bremssystems optimal zu gestalten.

Eine Ausführungsform des —y-Inverters Ha und des +γ-Verstärkers 116 ist in Fig.3 gezeigt Das Beschleunigungssignal wird der Eingangselektrode E zugeführt und gelangt einerseits zur Basiselektrode eines Transistors Γι vom PNP-Typ, der nut ihn umgebenden Komponenten den —^-Inverter Ha darstellt, und andererseits der Basiselektrode des Transistors T₂ eines NPN-Typs, der mit einem PNP-Transistor T₃ und dazugehörigen Komponenten den +y-Verstärker llö bildet Der Transistor T₁ spricht nur auf negative Eingangssignale an, während der

Transistor Ti nur auf positive Eingangssignale anspricht. Die Kollcktorelektroden der Transistoren Ti und 7"isind /usamincngeschaltet und das umgeformte Beschleunigungssignal, das an der Ausgangselektrodc S erscheint, wird von einem Potentiometer P abgegriffen, welches im Kollcktorkreis des Transistors Ti liegt. Das Potentiometer P dient zur Einstellung des Pegels des umgeformten Beschleunigungssignals und damit zum Auswählen des optimalen Betriebswertes, der den besten Schaltpunkt für den Schwellendetektor darstellt. Zusätzlich zu den zwei Schaltungen, wie sie eben im wesentlichen beschrieben wurden, sind alle Teile der abtastenden Einheit, die in Fig. 1 versinnbildlicht ist. transistorisiert. Diese Einheit verbraucht daher wenig Energie und sie kann in Form eines kompakten Aufbaus hergestellt werden, die an jedem geeigneten Platz vorgesehen sein kann.

Es ist aus der obigen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform ersichtlich, daß eine derartige Ausführung für jedes gebremste Rad oder jede Fahrzeugachse vorgesehen werden kann, wie r. B. für die vordere und die rückwärtige Fahrzeugachse. Es sei ebenso erwähnt, daß die Anordnung nur in Tätigkeit tritt, wenn das Bremspedal betätigt wird und zwar z. B. in einer Weise, wie dies bei der Betätigung der Bremsleuchten vor sich geht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

130262/15

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremse, mit einem elektronischen Meßfühler, der ein der Radgeschwindigkeit proportionales Signal erzeugt, und einem Differentiator, dessen Ausgangssignal der Radverzögerung oder -beschleunigung entspricht und dazu verwendet wird, einem Verstärker ein Steuersignal zuzuführen, der eine Betätigungseinheit speist, um den Bremsdruck in den Radbremszylindern zu vermindern, solange das Steuersignal andauert, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungssignal-Generator (11) aus einem Inverter (Wa) zum Umkehren des Verzögerungsabschnitts ( —γ) und einem Verstärker (Wb) zum Verstärken des Beschleunigungsabschnittes (+γ) des Beschleunigungssignals besteht und daß — wie bereits bekannt — der Betätigungseinheit (14) das Steuersignal (D) zugeführt wird, solange im Schwellendetektor (12) vorgegebene Schwellenwerte (S\, S₂; Si', S₂') überschritten sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Inverter (Wa) und der Verstärker (Wb) transistorisiert sind und der Verstärker (Wb) einen hohen Verstärkungsfaktor aufweist.