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Otto Gösta Kullberg, Stockholm (Schweden); Hans Evald Rinquist, Stockholm
(Schweden); Helge Tore Löfroth, Solna (Schweden; Olle Nordström, Vallentuna (Schweden)
Bremskraftregelungse inric htung Die Erfindung betrifft eine Bremskraftregelungseinrichtung.
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Es ist bekannt, daB ein Kraftfahrzeug seine Lenkbarkeit verliert,
d.h., daß es auf die Betätigung des Lenkrades nicht mehr anspricht, wenn die Bodenräder
infolge einer harten Bremsbetätigung blockiert sind. Diese ErscheInung kann ernsthafte
Polgen haben und hat schon oft zu Verkehrsunfällen geführt. Beispielsweise bewirkt
eine harte Bremsbetätigung beim Durchfahren einer Kurve, daß sich das Pahrzeug in
der Richtung der Tangente an die Kurve weiterbewegt.
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Zum Herabsetzen der Gefahr des AuStretens derartiger Unfälle sind
schon verschiedene Einrichtungen zur Regelung der Bremskraft vorgeschlagen worden.
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Die einfachste und am häufigsten verwendete dieser Breniskraftregelungseinrichtungen
verhindert ein Blockieren der Hinterräder vor den Vorderrädern. Durch eine derartige
Bremskraftregelung wird jedoch nicht verhindert, daß das Fahrzeug bei zu heftiger
Betätigung der Bremsen rutscht und dadurch
einen Unfall verursacht.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Bremskraftregelungseinrichtung nicht gleichzeitig
das Blockieren aller Räder des Fahrzeuges verhindert.
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Die Erfindung hat nun die Aufgabe, für Räderfahrzeuge eine verbesserte
Bremskraftregelungseinrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, ein Blockieren jedes
der Räder während eines beträchtlichen Zeitraums zu verhindern und dabei eine starke
Bremswirkung zu erzielen. ber wichtigste Vorteil dieser Bremskraftregelungseinrichtung
besteht darin, daß sie die Lenkbarkeit des Fahrzeuges während der ganzen Dauer der
Bremsbetätigung aufrechterhälLt.
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Die erfindungsgemäße Bremskraftregelungseinrichtung ist im wesentlichen
gekennzeichnet durch eine All zahl von Meßgrößenaufnehmern, die zum Messen der Drehzahl
je eines Rades und zum Erzeugen eines dieser Drehzahl entsprechenden, elektrischen
Signals geeignet sind, sowie eine Anzahl von Vergleichseinrichtungen zum Vergleich
eines Bezugssignals, das von einem der Meßgrößenaufnehmer kommt, der an einem ungebremsten
oder mit geringerer Bremskraft gebremsten Rad angeordnet ist, mit je einem Signal
von den übrigen Meßgrößenaufnehmern, wobei jede Vergleichseinrichtung zum Betätigen
einer Einrichtung zum Herabsetzen der auf das zugeordnete Rad ausgeübten Bremskraft
geeignet ist, wenn das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung einen vorherbestimmten
Wert erreicht oder übersteigt.
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Dadurch, daß man als Bezugsrad ein Fahrzeugrad, vorzugsweise ein
Hinterrad, verwendet, das entweder ungebremst bleibt oder mit einer kleineren Bremskraft
gebremst
wird, wird die Wirkung der Bremsanlage etwas herabgesetzt.
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Diese Herabsetzung braucht jedoch nur etwa 1ó oder weniger der Gesamtbremswirkung
zu betragen. Infolge des herabgesetzten Bremswirkungsgrades wird die Eremsstrecke
etwas
Dieser Nachteil wird jedoch durch den beträchtlichen Vorteil aufgewogen, der darin
besteht, daß die Lenkbarkeit auch bei sehr heftiger Bremsbetätigung während der
ganzen Dauer derselben aufrechterhalten bleibt.
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liachstehend wird die Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen
ausführlicher beschrieben. Darin zeigt Fig. 1 schei;iatisch das hydraulische System
einer Bremsanlage, die mit einer Bremskraftregelungseinrichtung gemäß der Erfindung
versehen ist, Fig. 2 ein elektrisches Schaltschema der Bremsanlage und Fig. 3 die
Schaltung der Bremsanlage ausführlicher in einem Kästchenschema.
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In Fig. 1 ist mit 1 ein Behälter für ein Bremsmedium bezeichnet und
mit 2 eine Saugleitung für eine Pumpe 3, die das Bremsmedium über einen Druckspeicher
4 und ein Bremsventil 5 an die Druckleitung 6 abgibt. Die Druckleitung 6 verzweigt
sich zu drei der vier Räder des Fahrzeuges, und zwar zu beiden Vorderrädern und
einem der Hinterräder. Infolgedessen werden die Bremszylinder 8 dieser drei Räder
mit dem unter Druck stehenden Bremsmedium beaufschlagt, wenn durch Ausüben einer
Kraft auf das Bremspedal das Bremsventil 5 betätigt wird. Die Bremszylinder 8 sind
mit der Druckleitung 6 über je einen Magnetschieber 7 verbunden, dessen Fmilction
nachstehend erläutert wird. Die Magnetschieber 7 sind über
die Rücklaufleitung
9 mit dem Behälter 1 verbunden. Es sei angenommen, daß das mit 10 bezeichnete, vierte
Rad des Fahrzeuges, d.h. das andere Hinterrad, ungebremst ist. Man kann aber auch
dieses Rad bremsen. In diesem Fall sind besondere Maßnahmen erforderlich, z.B. eine
Drosselung in der zu diesem Rad führenden Druckleitung, um zu gewährleisten, daß
dieses Rad nicht vor einem der anderen Räder blockiert wird.
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Mit 11 sind vier Meßgrb.ßenaufnehmer bezeichnet, die an je einem
Rad des Fahrzeuges vorgesehen und zum Erzeugen je eines elektrischen Ausgangssignals
geeignet sind, das der Drehzahl des zugeordneten Rades entspricht. Die von den Meßgrößenaufnehmern
ii kommenden Ausgangssignale werden einer Steuereinrichtung zugeführt, die in Fig.
2 mit 12 bezeichnet ist. Diese Steuereinrichtung vergleicht die Ausgangssignale
der Meßgrößenaufnehmer der gebremsten Räder mit dem Ausgangssignal des eßgrößenaufnehmers
an dem ungebremsten Bezugsrad 10 und betätigt aufgrund dieses Vergleiches die IIagnetschieber
7 an den gebremsten Rädern derart, daß die Beaufschlagung des Bremszylinders 8 eines
gebremsten Rades mit dem Bremsmedium aufhört, sobald der Schlupf dieses Rades gegenüber
dem Bezugsrad einen vorherbestimmten Wert übersteigt. Wenn ein Magnetschieber 7
die Druckbeaufschlagung des zugeordneten Bremszylinders 8 absperrt, stellt der Schieber
7 gleichzeitig eine Verbindung zu der Rücklaufleitung 9 her, so daß der genannte
Bremszylinder druckentlastet wird.
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Die Steuereinrichtung 12 ist in Fig. 3 usführlicher dargestellt.
Die Ausgangssignale der Meßgrößenaufnehmer 11 der drei gebremsten Räder werden dem
Eingang je einer Vergleichseinriehtung 14 zugeführt, die einen anderen eingang
hat,
an den von dem Meßgrößenaufnehmer 11 des ungebremsten Hinterrades 10 das Bezugssignal
angelegt wird. Jede Vergleichseinrichtung 14 bestimmt den Schlupf des zugeordneten,
gegebremsten Rades gegenüber dem Bezugsrad und erzeugt ein entsprechendes Ausgangssignal,
das an eine Schalteinrichtung 15 angelegt wird. Wenn an eine Schalteinrichtung 15
ein genügend starkes Signal angelegt wird, betätigt diese Schalteinrichtung den
Schieber 7 des zugeordneten Signals, indem sie diesen Schieber an eine Spannungsnzuelle
13 anlegt.
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Die Mef'größenaufnehmer können vorzugsweise so eingerichtet sein,
daß sie Impulsfolgen oder Wechselspannungen erzeugen, deren Frequenz der Drehzahl
des betreffenden Rades entspricht. In jedes Vergleichseinrichtung 14 wird die Frequenzdifferenz
zwischen den Signalen von den beiden mit der genannten Einheit verbundenen Meßgrößenaufnehmern
bestimmt.
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Diese Schwebungsfrequenz stellt den Schlupf des betreffenden gebremsten
Rades gegenüber dem Bezugsrad 10 dar. Jede Vergleichseinrichtung dient ferner dazu,
von dem auf diese Weise erzeugten Schwebungsfrequenzsignal eine Gleichspannung abzuleiten,
die als Steuersignal der betreffenden Schalteinrichtung 15 zugeführt wird, die den
Magnetschieber 7 an die Stromquelle 13 anschließt, wenn das Eingangssignal einen
vorherbestimmten Wert überschreitet.
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Nachstehend wird die iUunl-tion des vorstehend beschriebenen Systems
genauer erläutert. Wenn das Bremspedal gedrückt ist, strömt das Bremsmedium über
die im Ruhestand offenen Magnetschieber 7 zu den Bremszylindern 8 der drei gebremsten
Räder. Infolgedessen nimmt die Drehzahl dieser Räder ab. Gleichzeitig werden diese
Drehzahlen in den entsprechenden
Vergleichseinrichtungen 14 kontinuierlich
mit der Drehzahl des ungebremsten Bezugsrades 10 verglichen. wenn der Schlupf eines
der drei gebremsten Räder gegenüber dem ezugsrad einen vorherbestimmten Wert übersteigt,
der dem Schwellenwert entspricht, auf den die betreffende Schalteinrichtung 15 eingestellt
ist, wird der entsprechende Xiagnetschieber 7 betätigt, so daß die Druckbeaufschlagung
des Bremszylinders 8 unterbrochen und dieser Zylinder mit der Rücklaufleitung 9
verbunden wird. Jetzt ist die Bremskraft von dem entsprechenden Rade vollständig
weggenommen und nimmt die Drehzahl dieses Rades zu. Sobald der Schlupf dieses Rades
den kritischen Wert unterschritten hat, unterbricht die Schalteinrichtung 15 die
Verbindung zwischen dem Magnetschieber 7 und der Stromquelle 13, so daß der Magnetschieber
die Verbindung zwischen der Druckleitung 6 und dem Bremszylinder 8 wiederherstellt
und die Verbindung mit der Rücklaufleitung 9 unterDricht. Infolge dieser Wirkungsweise
wirkt das System jedem Blockieren eines der gebremsten Räder wirksam entgegen. Natürlich
kann ein Dad kurzzeitig vorübergehend blockiert werden, doch erfolgt diese Blockierung
nur während einer sehr kurzen Zeit, so daß die BeAkbarkeit des Fahrzeuges nicht
verlorengent.
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Wenn infolge einer Blockierungsneigung eines gebremsten Rades der
entsprechende l.agnetsehieber 7 betätigt wird, wird von diesem Rad die Bremskraft
in CL er vorstehenden Weise kurzzeitig weggenommen. Die intermittierende 3remsung
dieses Rades bedingt jedoch keinen wesentlichen F.achteil, weil die Zeiträume, in
denen keine Bremskraft ausgeübt wird, nur sehr kurz sind.
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Die intermittierende Bremsfunktion der vorstehend beschriebenen Einrichtung
ist natürlich nicht davon abhängig, daß als Stellglieder Magnetschieber Illit Ein-Aus-Funktion
verwendet werden. Lan kann die Veränderung der Bremskraft auch dadurch bewirken,
daß die Empfindlichkeit der Steuereinrichtung erhöht und ihre Trägheit herabgesetzt
wird. Derartig verbesserte Eigenschaften können beispielsweise durch Erhöhung der
Frequenz der Impulsfolgen oder Wechselspannungen erzielt werden, die von den I4eßgrößenaufnehmern
11 erzeugt werden.
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Die Erfindung umfaßt ferner Einrichtungen, die eine stufenlose Regelung
der bremskraft ermöglichen. In der Praxis erhält man jedoch eine in der Funktion
zuverlässige und im Aufbau einfache Einrichtung leichter, wenn man Elemente mit
einer Ein- Aus-Punktion verwendet.
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Die Meßgrößenaufnehmer 11 können beispielsweise eine Anzahl von Dauermagneten
besitzen, die symmetrisch an den entsprechenden Rädern angeordnet sind, sowie mit
diesen Magneten zusammenwirkende Fühler, beispielsweise in Form von Reed-Kontakten.
Es können jedoch auch andere Arten von Meßgrößenaufnehmern verwendet werden. Vorzugsweise
besitzen die Meßgrößenaufnehmer keine Teile, die einem mechanischen Verschleiß unterliegen.
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Vorstehend wurde angenommen, daß ein Hinterrad als Bezugsrad verwendet
wird. Silan kann jedoch auch abwechselnd das eine und das andere Hinterrad als Bezugsrad
verwenden.
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Die in Irüfeinrichtungen verwendeten Magnetschieber enthalten keine
Dichtungen, sondern bestehen aus einem Verschlußstück, das unter der Wirkung eines
Nagnetfeldes einer Indul;tionsspule axialverschiebbar ist. Bei einem derartigen
Schieber
dauert es etwa 20 Millisekunden, die Druckbeaufschlagung
zu unterbrechen, und etwa 10 Millisekunden, sie wiederherzustellen. Illit den verwendeten
Magnetschiebern erzielt man eine steuerbare Strömungsmenge sowohl auf der Druck-
als auch auf der Rücklaufseite. Durch Veränderung der Strömungsmenge und des Druckmittels,
mit dem der Bremszylinder beaufschlagt wird bzw. das von ihren abströmt, kann man
einen Zustand herstellen, welcher der kürzestmöglichen Bremszeit entspricht. In
der Praxis hat es sich besonders bei niedrigen Drehzahlen als schwierig erwiesen,
eine vorübergehende Blockierung eines gebremsten Rades zu vermeiden. Diese äußerst
kurzen Blockierungsperioden führen jedoch nicht zu einer beträchtlichen Herabsetzung
der Bremsfunktion.
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In Einrichtungen, in denen die Räder während beträchtlicher Zeitraüme
blockiert werden können, wird die Gesamtbodenreibung flir die Bremsung verbraucht.
In dem erfindungsgemäßen System ist jedoch noch eine Bodenreibung für die lenkung
des Fahrzeuges vorhanden. Da eine Querkraft erforderlich ist, damit das Fahrzeug
gelenkt werden kann, muß die in der Bewegungsrichtung des Fahrzeuges wirksame Bodenreibung
in zwei Komponenten geteilt werden, von denen die eine zum Bremsen des Fahrzeuges
herangezogen wird und die andere die Senkung desselben gestattet. Die Kraft, die
erforderlich ist, damit das Fahrzeug den gewünschten Kurs hält, kann daher bei dem
günstigsten Schlupf der gebremsten Räder erzielt werden. Der itachteil einer etwas
vergrößerten Bremsstrecke wird mehr als aufgewogen durch den Vorteil, aer darin
besteht, daß das Fahrzeug während cter ganzen Bremsbetätigung lenkbar ist.
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Die Erfindung ist auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform
nicht eingeschränkt, sondern umfaßt auch verschiedene Abänderungen. Beispielsweise
können die verwendeten Meßgrößenaufnehmer Analog- anstelle von Digitalsignalen erzeugen.
ferner kann die Bremskraft auf die verschiedenen Häder kontinuierlich anstatt schrittweise
ausgeübt werden.