DE1900138C2 - Antiblockierregelsystem für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug - Google Patents
Antiblockierregelsystem für ein Fahrzeug, insbesondere KraftfahrzeugInfo
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Description
Das Bremsdruckregelventil 24 wird in Abhängigkeit von einem elektrischen Signal betätigt, das von einem
elektrischen Steuerkreis 26 geliefert wird. Der Steuerkreis 26 empfängt seine Information über Erregerringe
30 von Meßfühlern 28, die jeder der Bremstrommeln 10 zugeordnet sind. Die Meßfühler 28 sind von üblicher
Bauart. Die Erreg rringe 30 können verzahnt sein, und die Meßfühler 28 können aus einem Dauermagnet oder
Elektromagnet bestehen, die gemeinsam einen Abnehmer veränderlicher Reduktanz bilden. Die Erregerringe
30 rotieren gemeinsam mit den Bremstrommeln 10 und somit mit den zugeordneten Fahrzeugrädern und
erzeugen auf Grund der Verzahnung über die Meßfühler 28 ein pulsierendes elektrisches Signal, das
über Leitungen 34 dem Steuerkreis 26 zugeführt wird. Das Signal entspricht der Drehgeschwindigkeit der
zugeordneten Fahrzeugräder.
Der Steuerkreis 26 kann derart ausgebildet sein, daß er die Änderung des Signals in den Leitungen 34 und
somit die Verzögerung der Fahrzeugräder erfaßt und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Verzögerung der
Fahrzeugräder eine bestimmte Größe erreicht, die einem Blockieren bzw. einem zu erwartenden Blockieren
der Fahrzeugräder entspricht. Das Steuersignal wird über die Leitung 32 an das Bremsdruckregelventil
24 weitergegeben. Der Steuerkreis 26 kann lediglich ein »An«- oder »Aus«-Signal an das Bremsdruckregelventil
24 liefern.
Der in den F i g. 2a und 2b dargestellte Steuerkreis 26 besteht aus einem Rechteckwellen-Schaltkreis 34, einem
Signalumform- und -begrenzungs-Schaltkreis 36, einem Integrations-Schaltkreis 38, einem Schaltkreis 40 und
einem Ausgangsschaltkreis 42 (die jeweils mit strichpunktierten Linien umrahmi sind). Die Schaltkreise 34,
36, 38 und 40 sind mit einem der Meßfühler 28 für das eine der Fahrzeughinterräder verbunden. Die Schaltkreise
34', 36', 38' und 40' entsprechen den Schaltkreisen 34 bis 40 und sind mit dem anderen Meßfühler 28 des
anderen Hinterrads verbunden. Beide Schaltkreisgruppen (34 bis 40, 34' bis 40') sind an einen gemeinsamen
Ausgangsschaltkreis 42 angeschlossen. Da die Schaltkreise 34 bis 40 identisch mit den Schaltkreisen 34' bis
40' sind, werden nur die Schaltkreise 34 bis 40 genauer beschrieben. In den Schaltkreisen 34' bis 40' haben die
Bauteile, die den gleichen Bauteilen der Schaltkreise 34 bis 40 entsprechen, die gleichen Bezugsziffern zusätzlich
einem Apostroph.
Im Betrieb empfängt der Rechteckwellen-Schaltkreis 34 von einem der Meßfühler 28 die Information, die die
Form einer Sinuswelle hat. Der Sinuswelleneingang wird gleichgerichtet und dann in dem Rechteckwellen-Schaltkreis
34 verstärkt Die Amplitude des Ausgangssignais des Schaltkreises 34 ist begrenzt, so daß eine
Rechteckwelle konstanter Amplitude entsteht. Die Frequenz der Rechteckwelle ist gleich der Frequenz der
Eingangs-Sinuswelle und ist somit der Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugrads, dem der spezielle Meßfühler
28 zugeordnet ist proportional. Die Rechteckwelle wird dann dem Eingang des Signalutnform-Schaltkreises 36
zugeführt
Die Rechteckwelle wird dann in einer weiter unten genauer beschriebenen Weise umgeformt so daß eine
Ausgangswelle entsteht Grundsätzlich geschieht folgendes: Die Zeitkonstante einer ÄC-Schaltung wird so
groß gemacht daß der Kondensator nicht während der ganzen Zeitspanne, die der Impulsbreite der Rechteckwelle
entspricht auflädt Dadurch entsteht ein Signal, das nicht linear von der Frequenz abhängt, was einem
ganz bestimmten Zweck dient, wie noch genauer beschrieben wird. Das umgeformte Ausgangssignal
dient dann als Eingangssignal für den Integrations-Schaltkreis 38.
"> Der Schaltkreis 38 integriert das umgeformte Signal und liefert ein Gleichstromsignal (Fig. 4), dessen Größe
veränderlich ist und bei zunehmender Frequenz der umgeformten Welle und somit bei zunehmender
Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugrads anwächst.
Im Die Parameter des Integrations-Schaltkreises 38 sind
derart gewählt, daß sie die umgeformte Welle ergänzen, wodurch erreicht wird, daß die Größe des Gleichstromsignals
(F i g. 4) nicht linear zur Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugrads ist. Das Ausgangssignal des Integra-
i'i tions-Schaltkreises 38 wird dann in dem Torschaltkreis
40 zugeführt.
Der Torschaltkreis 40 enthält eine Einrichtung, die einen bestimmten Schwellwert liefert, der einer
vorgegebenen Verzögerung entspricht. Zur gleichen
2» Zeit differenziert der Schaltkreis 40 das Gleichstromsignal
(F i g. 4) des Integrationsschaltkreises 38 und liefert ein Verzögerungssignal, das der Spannungsänderung
der Gleichstromausgangswelle und somit der Änderung der Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugrads ent-
r> spricht. Eine Entlastung der Bremsen erfolgt dann, wenn ein Signal auftritt, das den Schwellwert überschreitet.
Bei dem Antiblockierregelsystem ändert sich die Betätigung des Bremsdruckregelventils mit der Geschwindigkeit
des Fahrzeugrads, und zwar derart, daß
ic bei größeren Winkelgeschwindigkeiten des Fahrzeugrades
die Regelung erst bei größeren Verzögerungswerten eintritt als bei kleineren Fahrzeugradgeschwindigkeiten.
Es hat sich herausgestellt, daß die Betriebsweise einer Antiblockierregelung im gesamten Bereich der zu
erwartenden Fahrzeuggeschwindigkeiten abhängig gemacht wird, und zwar in der Weise, daß bei hohen
Geschwindigkeiten größere Verzögerungswerte als bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten erforderlich sind.
Dies wirJ durch die Nichtlinearität des Gleichstromsi-
4(i gnals (Fig.4) erreicht, die bei größeren Fahrzeuggeschwindigkeiten
flacher wird und somit tatsächlich bei größeren Geschwindigkeiten einen größeren Verzögerungswert
erfordert, um die Regelung auszulösen, als dies bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten der Fall
4i ist. Da das Gleichstromsignal nicht linear und somit der
Fahrzeuggeschwindigkeit nicht proportional ist, ist das Verzögerungssignal ebenfalls der Radverzögerung des
Fahrzeugs nicht proportional. Wie bereits erwähnt, ist die Abweichung von der Linearität und somit von der
so Proportionalität am hinteren Ende der Kurve (entsprechend
großen Geschwindigkeiten, Fig.4) am ausgeprägtesten.
Das Verzögerungssignal wirkt mit dem vorgegebenen Schwcüwertpcteniia! zusammen und
liefert ein Ausgangssignal, wenn das Verzögerungssi-
5i gnal einen bestimmten Wert erreicht der eine zu große
Verzögerung des Fahrzeugrads anzeigt Wegen der erwähnten Nichtlinearität ändert sich der Wert dieser
»zu großen Verzögerung«, der zur Erzeugung des Ausgangssignals erforderlich ist mit der Geschwindig-
bo keit und zwar derart daß bei großen Geschwindigkeiten
eine größere Fahrzeugradverzögerung zur Erzeugung des Ausgangssignals als bei niedrigefTGeschwindigkeiten
erforderlich ist Das Ausgangssignal des Torschaltkreises 40 wird dann an den Ausgangsschaltkreis
42 angelegt um ein Signal zu erzeugen, daß das Bremsdruckregelventil 24 betätigt '
Es werden nun die einzelnen Schaltkreise genauer beschrieben.
Rechteckwellenschaltkreis 34
Der Meßfühler 28 ist über einen Kondensator Cl an der Basis eines NPN-Transistors Q 1 angeschlossen. Die
Basis des Transistors Q 1 ist über einen Kondensator C2 geerdet. Der Kondensator C2 dient dazu,
hochfrequente Störschwingungen abzuleiten. Die Basis des Transistors Q1 ist vorgespannt, um ihn mittels in
Reihe geschalteter Widerstände R 1 und Λ 2 zu sättigen;
der Widerstand R2 ist einerseits an der Basis des ίο
Transistors Q X angeschlossen und andererseits geerdet, während der Widerstand R1 mit der Basis des
Transistors Q 1 und einer Leitung 52 verbunden ist. Der Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors QX liefert am
Ausgang eine verstärkte Rechteckwelle. Ein geerdeter Lastwiderstand R 6 ist mit dem Emitter des Transistors
^l verbunden, während der Widerstand RS am Kollektor des Transistors Q1 und der Leitung 52
positiver Spannung angeschlossen ist.
Der Ausgang des Transistors Q 2 ist mit dem Eingang eines zweiten NPN-Transistors Q2 verbunden, der
ebenfalls in Sättigungsrichtung vorgespannt ist, was eine verstärkte Rechteckwelle verbesserter Form
liefert. Die Basis des Transistors Q2 ist über einen vorspannenden Widerstand R 10 geerdet und außerdem
über einen vorspannenden Widerstand R 9 mit der Leitung 52 verbunden. Der Ausgang des Transistors Q X
liegt über den Kondensator C5 an der Basis des Transistors Q 2 an, der zwischen dem Kollektor des
Transistors Q X und der Basis des Transistors Q 2 liegt, so
Der Emitter des Transistors Q 2 ist unmittelbar geerdet, während der Kollektor des Transistors Q 2 über die
Leitung 54 und einen Widerstand R 13 an der positiven Seite einer Batterie B angeschlossen ist. Die Transistoren
QX und Q 2 liefern eine Rechteckwclle von im
wesentlichen konstanter Amplitude, deren Frequenz im wesentlichen gleich der Frequenz des Meßfühlers 28 ist
und somit der Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugrads proportional ist. Die Kathode einer Diode D 4 ist mit
der Leitung 52 verbunden, während die Anode der Diode D 4 am Kollektor des Transistors Q 2 angeschlossen
ist und die Amplitude der Rechteckwelle auf das Potential der Leitung 52 beschränkt. Der Schaltkreis 34
wirkt als Begrenzungseinrichtung und liefert somit trotz der Amplitudenänderung des Signals des Meßfühlers 28
ein Ausgangssignal konstanter Amplitude. Der Ausgang des Transistors Q 2 liegt über die Leitung 56, die vom
Kollektor des Transistors Q 2 weggeht am Eingang des Signalumform-Schaltkreises 36 an.
50
Signalumform-Schaltkreis 36
Die Leitung 56 verbindet den Ausgang des Schaltkreises 34 mit dem Eingang des Signalumform-Schaltkreises
36. Der Schaltkreis 36 enthält einen Kondensator Cl. der zwischen der Leitung 56 und der einen Seite eines
Widerstandes R 14 liegt, wobei die gegenüberliegende Seite des Widerstandes R14 über eine Diode DS
geerdet ist deren Kathode ebenfalls geerdet ist. Die Parameter der flC-Zeitkonstanten des Schaltkreises 36
sind derart gewählt daß sie bei R 14 ein Ausgangssignal *>o
liefern, das sich mit der Frequenz ändert Die /?C-Zeitkonstante des Schaltkreises einschließlich des
Kondensators Cl ist größer als die Zeitspanne für einen
halben Zyklus der Eingangs-Rechteckwelle. Die Wellenformen,
die am Ausgang des Schaltkreises 36, in der t>5
Leitung 58, auftreten, sind in Fig.3b dargestellt Die
Leitung 58 liegt an der Verbindungsstelle des Widerstandes R 14 und der Diode D 5 an und verbindet den
Ausgang des Schaltkreises 36 mit dem Integrationsschaltkreis 38. Da jede Rechteckwelle am Eingang
(Fig. 3a) unabhängig von der Frequenz die gleiche Form (d. h. gleiche Amplitude und gleiche Zeitanstiegscharakteristik)
hat, erschiene die Ausgangswellenform unabhängig von der Frequenz im allgemeinen als die
gleiche. Wegen der verhältnismäßig großen Zeitkonstante des Schaltkreises besitzt die umgeformte
Ausgangswelle bei /?14 (Fig.3b) eine beträchtliche
Hinterkante, deren Amplitude allmählich abnimmt. Da die Spannung am Widerstand R14 dem durch den
Kondensator Cl fließenden Strom proportional ist, gibt die Fläche unter der Spannungskurve des Aufladung des
Kondensators an. Da bei größeren Frequenzen der Rechteckwelle (F i g. 3a) mehr von der Hinterkante der
Ausgangsspannung (F i g. 3b) abgeschnitten wird, ergibt sich, daß die gesamte Aufladung des Kondensators Cl
bei zunehmender Frequenz abnimmt. Bei niedrigen Frequenzen beeinflußt eine Änderung der Breite der
Hinterkante die Gesamtfläche unter der Kurve nicht so
sehr wie bei größeren Frequenzen. Das Ergebnis ist eine nicht lineare Verringerung der Fläche der Kurve bei
zunehmender Frequenz, was zur Nichtlinearität des Gleichstromsignals (F i g. 4) beiträgt. Der Ausgang des
Signalumform-Schaltkreises 36 ist über die Leitung 58 mit dem Eingang des Integrations-Schaltkreises 38
verbunden.
Integrations-Schaltkreis 38
Im Integrationsschaltkreis 38 werden die umgeformten
Ausgangsimpulse integriert, so daß die integrierte Welle der Fläche unter der Kurve der umgeformten
Welle bezüglich der Gesamtzeitspanne der Welle proportional ist. Die Ausgangsleitung 58 ist über eine
Diode D10 mit dem Eingang des Integrations-Schaltkreises
38 verbunden. Die Kathode der Diode D10 ist mit der Leitung 58 verbunden, während ihre Anode über
einen Widerstand R 18 an der Basis eines NPN-Transistors QS angeschlossen ist. Ein Kondensator C9 ist auf
der einen Seite mit der Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand Λ 18 und der Diode D 10 verbunden und auf
der anderen Seite geerdet. Der Kondensator C9 und seine zugeordneten Schaltelemente bilden einen Integrator,
wobei die Größe der Aufladung des Kondensators C9 die Frequenz der umgeformten Wellen in der
Leitung 58 und somit die Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugrads darstellt. Der Kondensator C9 wird von
der Potentialquelle in der Leitung 52 auf das Potential der Basis des Transistors Q 5 aufgeladen, der normalerweise
gesättigt ist; somit ist das Potential an der Basis des Transistors Q 5 und am Kondensator C9 im
allgemeinen klein und positiv. Während der positiven Halbzyklen der Rechteckwelle (Fig.3a) ist die Diode
DS leitend und die Diode DlO nichtleitend. Während
dieser Halbzyklen wird der Kondensator Cl aufgeladen und der Kondensator C9 durch den Basiskreis des
Transistors QS entladen. Während der anderen Halbzyklen (Nullpotential, Fig.3a) ist die Diode D5
nichtleitend und die Diode D 10 leitend, und ein Teil der Ladung des Kondensators Cl wird auf den Kondensator
C9 übertragen, der darauf negativ wird. Die Aufladezeit des Kondensators C9 ist größer als die
Entladungszeit und somit nimmt die durchschnittliche Aufladung des Kondensators C9 mit der Frequenz zu.
Die Größe der auf den Kondensator C9 übertragenen Ladung hängt vom Potential des Kondensators Cl ab.
Bei einer kleinen Zeitkonstanten des Kondensators Cl würde der Kondensator Cl unabhängig von der
Frequenz der Rechteckwelle auf das gleiche Potential aufgeladen werden. In diesem Fall würde sich das
Potential des Kondensators C9 linear mit der Frequenz ändern. Wie bereits erwähnt, hat der Kondensator C7
jedoch eine verhältnismäßig große Aufladungszeitkonstante, und wegen des AbSchneidens der Hinterkante
wird er bei zunehmender Frequenz auf ein kleineres Potential aufgeladen. Dies hat zur Folge, daß bei
zunehmender Frequenz weniger Ladung auf den Kondensator C9 übertragen wird (im Vergleich zu dem
Fall, daß C7 immer auf das gleiche Potential aufgeladen wird), so daß sich das Potential des Kondensators C9
nicht linear mit der Frequenz ändert. Das Ergebnis ist ein an der Basis des Transistors Q 5 auftretendes Signal,
das sich mit der Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugrades ändert.
Der Transistor Q5 und seine zugeordneten Schaltelemente
sind als Miller-Integrator-Verstärker geschaltet, wobei der Emitter des Transistors Q 5 geerdet ist und
sein Kollektor über in Reihe geschaltete Widerstände R 22 und RH an der Leitung positiver Spannung
anliegt. Ein Kondensator CIl liegt zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors Q 5, während
ein Widerstand /?20 zwischen der Verbindungsstelle der Widerstände R22 und /?23 und der Basis des
Transistors Q 5 liegt. Der Kondensator CIl und seine
zugehörigen Schaltelemente führen eine zusätzliche Iniegrationsfunktion aus, wodurch ein verhältnismäßig
weiches Ausgangspotential in der Ausgangsleitung 60 erzeugt wird. Der Transistor Q 5 ist normalerweise
gesättigt, und somit ist das Potential in der Leitung 60 ein positives Minimalpotential. Wenn jedoch (bei
zunehmender Frequenz) der Kondensator C9 »negativer« wird, wird der Transistor ζ) 5 weniger leitfähig, und
das Potential in der Leitung 60 nimmt zu. Auf diese Weise ändert sich das Signal in der Leitung 60 mit dem
Potential des Kondensators C9; das Potential des Kondensators C9 ändert sich also nicht linear mit der
Frequenz. Die in der Leitung 60 auftretende resultierende Ausgangswelle ist in F i g. 4 dargestellt. Die Leitung
60 ist mit dem Eingang des Torschaltkreises 40 verbunden. Ein reguliertes gleichgerichtetes Potential
ist in der Leitung 52 vorhanden. Die von der positiven Seite der Batterie B kommende Leitung 54 ist über
einen Widerstand R 16 mit der Leitung 52 verbunden. Die Spannungsregulierung erfolgt über zwei Dioden
DS und D 9, die gegensinnig miteinander verbunden und auf der einen Seite mit der Leitung 52 in Verbindung
stehen und auf der anderen Seite geerdet sind, wobei die Diode DS eine Zenerdiode ist. deren Kathode mit der
Leitung 52 verbunden ist, während die Diode 9 über ihre Kathode geerdet ist.
Torschaltkreis 40
Der Torschaltkreis 40 enthält einen Differenzierungskreis und somit einen Kondensator C13, der an der
Leitung 60 anliegt und über in Reihe geschaltete Widerstände R 26 und R 27 geerdet ist Eine Diode D12
ist zum Widerstand R 26 parallel geschaltet, wobei ihre Anode mit dem Kondensator C13 verbunden ist Die
Basis eines NPN-Transistors Q 7 ist mit der Verbindungsstelle
der Widerstände R 26 und R 27 verbunden, während sein Emitter geerde* ist Der Transistor Q 7 ist
über einen Vorspannungskreis vorgespannt, der in Reihe geschaltete Widerstände Ä30 und Ä31 umfaßt.
Die Widerstände Ä30 und Ä31 liegen zwischen der
Leitung 52 und der Basis des Transistors. Die Werte der Widerstände J? 30 und /?31 werden im Hinblick auf die
anderen Parameter des Schaltkreises derart gewählt, daß an der Basis des Transistors Ql eine bestimmte
Vorspannung anliegt, die den Transistor Ql normaler- ; weise ausgeschaltet hält. Der Transistor Ql bleibt
ausgeschaltet, bis das Potential an der Basis, das von dem Differenzierungskreis mit dem Kondensator C3
geliefert wird, einen bestimmten Wert erreicht, der groß genug ist, um den von den Widerständen R30.R3\ usw.
gesetzten Schwellwert zu überwinden. Der Schwellwert stellt einen bestimmten Wert einer Fahrzeugradverzögerung
dar; unterhalb dieses Wertes ist die Fahrzeugradverzögerung zulässig, während die Fahrzeugradverzögerung
oberhalb dieses Wertes zu groß ist; im letzteren Fall wird ein Ausgangssignal erzeugt, durch
das das Bremsdruckventil betätigt und die Antiblockierregelung in Betrieb gesetzt wird.
Der Kollektor des Transistors Ql ist über einen
Widerstand R 34 mit der Leitung 52 verbunden, und ein Kondensator C15 ist zwischen Basis und Kollektor des
Transistors zwischengeschaltet. Bei normaler, zulässiger Fahrzeugradverzögerung ist das Ausganssignal des
Differenzierungskreises nicht größer als die Schwellwertspannung an der Basis des Transistors Ql. Bei
einer zu großen Fahrzeugverzögerung d. h. bei beginnendem Blockieren ist jedoch das differenzierte Signal
an der Basis des Transistors Q 7 größer als der Schwellwert, so daß der Transistor Ql leitfähig wird
und ein Ausgangssignal entsteht, das die Betätigung des
Bremsdruckregelventils 24 auslöst. Wie in der Kurve der F i g. 4 zu sehen ist, ist bei niedrigen Frequenzen, bei
denen das integrierte Ausgangssignal der Leitung 60 im wesentlichen linear bezüglich der Winkelgeschwindigkeit
des Fahrzeugs ist, die Änderung der Fahrzeugradgeschwindigkeit, die zur Erzeugung eines Signals zum
Auslösen des Transistors Q 7 erforderlich ist, kleiner als im flachen Teil der Kurve, der größeren Fahrzeugradgeschwindigkeiten
(d. h. mehr als 600 Zyklen pro Sekunde) entspricht. Solange kein merklicher Schlupf auftritt,
entspricht die Fahrzeuggeschwindigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeugrades. Eine Fahrzeuggeschwindigkeit
von 48.3 km/h entspricht in der Kurve der F i g. 4 somit einem Punkt von 490 Hz. An diesem Punkt der
Kurve ist eine Winkelverzögerung des Fahrzeugrads von ungefähr 10,5 bis 12m/sec2 erforderlich, um ein
Signal zu erzeugen, das groß genug ist, um den Transistor Q 7 auszulösen und die Blockierregelung in
Betrieb zu setzen. Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 144.8 km/h (entsprechend 1470 Hz) ist jedoch eine
Winkelverzögerung des Fahrzeugrads von ungefähr 45 bis 60 m/sec2 erforderlich, um das zum Auslösen des
Transistors Ql erforderliche Signal zu erzeugen. Die Kurve der F ι g. 4 und die erwähnien VerzögeruiigSwerte
ergeben eine zufriedenstellende Regelung; Fahrzeuge mit anderen Bremsanlagen, anderem Gewicht und
sonstigen anderen Eigenschaften mögen andere Betriebskurven als die in Fig.4 dargestellte Kurve
erfordern, in jedem Fall ist jedoch eine Nichtlinearität der Betätigung des Blockierreglers erwünscht Die
Wirkung der Nichtlinearität besteht darin, daß die Leitfähigkeit des Transistors Q 7 bei großen Winkelgeschwindigkeiten
des Fahrzeugrads stärker verzögert wird und die Betätigung des Bremsdruckregelventils 24
somit ebenfalls stärker verzögert wird. Es hat sich herausgestellt daß diese Verzögerung bzw. Nichtlinearität
vorteilhaft ist und bei größeren Radgeschwindigkeiten einen kürzeren Bremsweg liefern, als dies bei
einem linearen Ansprechverhalten der Fall ist Das
Ausgangssignal des Torschaltkreises 40 wird an den Ausgangsschaltkreis 42 weitergegeben.
Ausgangsschaltkreis 42
Der Ausgang des Transistors Ql ist über eine Diode
D 14, deren Anode mit dem Kollektor des Transistors Q7 verbunden ist, am Eingang des Ausgangsschaltkreises
42 angeschlossen. Der Ausgang der Diode D 14' des Torschaltkreises 40' ist an der gleichen Stelle wie die
Diode D 14 mit dem Ausgangsschaltkreis 42 verbunden, ι ο so daß dieser Schaltkreis auf Signale von beiden
hinterrädern anspricht. Die Kathode der Diode D 14(D 14') ist über einen Lastwiderstand R 36 geerdet.
Der Widerstand /?36 befindet sich im Basiskreis des (normalerweise nichtleitenden) Transistors Q 9, der ein
NPN-Transistor ist. Der Kollektor des Transistors ist über die Leitung 54 und in Reihe geschaltete
Widerstände /?37 und /?38 mit der Plusseite der Batterie S verbunden. Der Emitter des Transistors Q9
ist über einen Widerstand /?42 geerdet. Die Basis eines PNP-Transistors QiO ist an die Verbindungsstelle der
Widerstände /?37 und /?38 angeschlossen und wird
eingeschaltet, wenn der Transistor Q9 eingeschaltet wird, d. h. das Potential an der Basis des Transistors Q10
verringert sich, sobal sobald der Transistor Q 9 leitend ist. Der Transistor Q 10 ist über die Leitung 54 und zwei
in Reihe geschaltet Dioden D16 und D17 mit der
Plusseite der Batterie B verbunden. Die Dioden D16
und D17 sind in Vorwärtsrichtung leitend, so daß sie
Strom durch den Emitter-Kollektorkreis des Transistors ζ) 10 leiten. Der Transistor QiO dient dazu, die
Leitfähigkeit eines NPN-Transistors <?11 zu steuern,
dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors Q10
und dessen Kollektor mit der Plusseite der Batterie B (über die Leitung 54) verbunden ist. Der Emitter des
Transistors Q 11 ist über eine Schmelzsicherung Fl und
eine Diode Z? 18 mit der Solenoidspule SC des Bremsdruckregelventils 24 verbunden; die Spule SC ist
auf ihrer einen Seite geerdet. Die Transistoren Q 9, QiO
und ζ) 11 sind normalerweise nicht leitend. Der Transistor Q 9 wird leitend, wenn das Ausgangssignal
des Torschaltkreises 40 an seiner Basis erscheint. Die Transistoren QiO und QH werden leitend, wenn der
Transistor Q9 leitet Sobald die Spule SC erregt wird,
betätigt sie das Bremsdruckregelventil 24. Wenn der Transistor QH leitet wird die positive Seite der
Batterie B über den Emitter-Kollektor-Pfad des Transistors QH, die Schmelzsicherung Fl und die
Diode D18 an die Spule SCangelegt.
Die Schmelzsicherung Fl bildet einen Teil eines so Sicherungskreises, zu dem der Transistor Q12 und ein
gesteuerter Gleichrichter SCR 1 gehören. Die Basis des NPN-Transistors Qi2 ist mit dem Emitter des
Transistors Q 9 verbunden, während sein Emitter geerdet ist. Der Kollektor Q12 ist über einen
vorspannenden Widerstand Λ 41 mit der Niederspannungsseite der Schmelzsicherung Fl verbunden. Der
Transistor Q12, der normalerweise nichtleitend ist wird
leitend, sobald der Transistor Q 9 leitend ist Wenn somit der Transistor Q 9 leitend wird (was zur Folge hat
daß der Transistor QH »eingeschaltet« wird), wird der
Transistor Q12 ebenfalls leitend. Falls jeodch ein Fehler
in der Bremsanlage auftritt, wobei der Transistor ζ) 11
kurzgeschlossen würde, würde die Anlage betätigt, so als ob ein Steuersignal aufgetreten wäre. In diesem Falle
wäre der Transistor Q 9 jedoch ausgeschaltet und der Transistor Q12 nichtleitend. Der Kollektor des
Transistors Q12 ist mit der Gatterelektrode des
gesteuerten Gleichrichters SCR 1 verbunden, die über einen Bypass-Kondensator C17 geerdet ist (um ein
ungewünschtes zufälliges Auslösen des gesteuerten Gleichrichters (SCR 1 zu vermeiden). Die Hauptelektroden
des gesteuerten Gleichrichters SCT? 1 sind auf der einen Seite mit der Niederspannungsseite der
Schmelzsicherung Fl verbunden und auf der anderen Seite geerdet. Bei normaler Betätigung des Blockierreglers,
wobei Qi2 und QH leitend sind, erreicht das
Gatter des gesteuerten Gleichrichters SCR 1 nahezu Erdpotential, so daß der Gleichrichter SCR 1 nicht
leiten kann. Somit ist bei normaler Betätigung des Ausgangsschaltkreises 42 der gesteuerte Gleichrichter
SCR 1 nicht leitend; bei einem Versagen des Transistors QH, was eine unerwünschte Erregung der Spule SC
hervorrufen würde, ist der Transistor Q12 jedoch nicht
leitend, da der Transistor Q 9 nicht leitend ist. In diesem Fall ist das Gatter des Gleichrichters SCR 1 nicht auf
Erdpotential, und der Gleichrichter SCR 1 wird leitend. Der Gleichrichter SCR 1 wird leitend. Der Gleichrichter
SCR 1 liefert einen Strompfad von im wesentlichen geringer Impedanz von der Schmelzsicherung Fl zur
Erde, so daß die Schmelzsicherung Fl durchbrennt. Bei
geöffneter Schmelzsicherung Fl kann die Spule SC nicht erregt werden, das Bremsdruckventil 24 wird
außer Betrieb gesetzt, und das Fahrzeug kann vom Fahrer in üblicher Weise gebremst werden.
Ein Licht L zeigt dem Fahrer an, daß im Steuerkreis ein Fehler aufgetreten ist. Die Basis eines NPN-Transistors
Q13 ist über einen Vorspannwiderstand R 40 mit
dem Emitter des Transistors QIl verbunden, während
sein Kollektor mit der einen Seite des Lichtes L verbunden ist, dessen andere Seite normalerweise an
der positiven Seite der Batterie B angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors Q13 ist an der Anode der Diode
D 18 angeschlossen, während die Basis des Transistors Q13 über die Vorspann-Widerstände R 39 und RAO an
der positiven Seite der Batterie B anliegt Wenn der Transistor Q13 nicht leitend ist, ist das Licht L nicht
geerdet Bei Ausfall der Schmelzsicherung Fl hat die resultierende Leitfähigkeit des Gleichrichters SCR 1 die
Leitfähigkeit des Transistors Q13 zur Folge, wodurch
das Licht L geerdet wird und der Fahrer eine Anzeige erhält, daß im Steuerkreis des Blockierreglers ein Fehler
aufgetreten ist Es ist zweckmäßig, das Bremsdruckregelventil 24 von Zeit zu Zeit zu betätigen, um zu
verhindern, daß die Dichtungen ihre Wirksamkeit verlieren.
Um das Ventil zu betätigen, wird die Spule SC über eine Diode D1 mit den Starter-Solenoidkontakten SS1
des Fahrzeugs verbunden, so daß bei jeder Betätigung des Starter-Solenoids und Schließen der Kontakte SS1
die Spule SC erregt wird, worauf das Ventil 24 zu arbeiten beginnt Eine Zenerdiode D 3 und die Diode
D 2 sind sind zwischen der Plusseite der Spule SC und der Erde zwischengeschaltet
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Antiblockierregelsystem für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, bei dem an mindestens ·>
einem Rad des Fahrzeuges die Bremskraft durch Veränderung des Druckes in der Bremsleitung
geregelt wird, bestehend aus einem dem Rad zugeordneten Meßfühler, der ein der Raddrehzahl
bzw. der Radwinkelgeschwindigkeit entsprechendes Signal erzeugt, sowie aus einem einen Eingangs- und
einen Ausgangskreis aufweisenden elektrischen Steuerkreis und einem elektrisch betätigten Bremskraftregelventil,
wobei das der Winkelgeschwindigkeit entsprechende Signal in einer Signalumformeinrichtung
des Eingangskreises in ein von der Winkelverzögerung des Rades abhängiges Steuersignal
umgewandelt und an den Ausgangskreis weitergeleitet wird, der bei Überschreiten einer
vorgegebenen Schwelle ein Signal für eine Druckab-Senkung in der Bremsleitung abgibt, dadurch
gekennzeichnet, daß der Eingangskreis (34, 36, 38, 40) das durch Winkelverzögerung erzeugte
Steuersignal in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit des Rades ändert, so daß die zulässige
Winkelverzögerung von der Winkelgeschwindigkeit des Rades abhängt, wobei das Steuersignal bei
vorgegebener Winkelverzögerung des Rades mit zunehmender Winkelgeschwindigkeit abnimmt, indem
das Leitendwerden eines Transistors (Q 7) bei in
großen Winkelgeschwindigkeiten stärker verzögert wird, so daß durch die Nichtlinearität des Gleichstromsignals,
die bei großen Winkelgeschwindigkeiten flacher wird, ein größerer Verzögerungswert
erforderlich wird, um die Regelung auszulösen. ir>
2. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangskreis (34,
36, 38, 40) eine Rechteckwellenstufe (34) aufweist, die der Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugrades
(10) entsprechende Rechteckimpulse gleicher Am- ίο
plitude erzeugt, und daß die Signalsteuereinrichtung (36, 38) eine an der Rechteckwellenstufe (34)
angeschlossene Signalumformstufe (36) aufweist, die aus den Rechteckimpulsen umgeformte Impulse mit
abnehmender Hinterkante, deren Breite sich mit der « Frequenz ändert, erzeugt (F i g. 3).
3. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalumformstufe
(36) einen ersten Kondensator (Cl) aufweist, dessen Aufladung sich in Abhängigkeit von der Breite der
Hinterkante verändert.
4. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 2 oder
3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Hinterkante bei Ansteigen der Frequenz der
Rechteckimpulse abnimmt.
5. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 3 oder
4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalsteuereinrichtung (36,38) eine Integrationsstufe (38) aufweist,
die das Geschwindigkeitssignal in Abhängigkeit von der Aufladung des ersten Kondensators (C 7)
erzeugt.
6. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsstufe
(38) einen zweiten Kondensator (C%) aufweist, dessen Aufladung in Abhängigkeit von der Aufladung
des ersten Kondensators (Cl) und der Frequenz der umgeformten Impulse veränderlich ist.
7. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß sich das Potential des zweiten Kondensators (C9) stetig und nicht linear
mit dem Zuwachs der Frequenz der umgeformten Impulse ändert.
8. Anliblockierregelsystem nach einem der Ansprüche
5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangskreis (34, 36, 38, 40) eine an der
Integrationsstufe (38) angeschlossene Differenziereinrichtung (C 13, R 26, R 27, D12) aufweist, die das
ein Gleichstromsignal darstellende Steuersignal in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderung der
Aufladung des ersten Kondensators (Cl) erzeugt.
9. Antiblockierregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Änderung des Gleichstromsignals über den gesamten Bereich der Winkelgeschwindigkeit des
Fahrzeugrades mindestens 4 :1 beträgt
10. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 8 oder
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechteckwellenstufe (34), die die Rechteckwelle in Abhängigkeit von
einer eingespeisten Sinusweile erzeugt, aufweist: einen ersten Transistor (Q 1) mit einer Steuerelektrode
und zwei Hauptelektroden, einen Spannungsteiler (Rl, R2), der an der Steuerelektrode des
ersten Transistors (Qi) anliegt, einen Kopplungskondensator (CX), der die Sinuswelle der Steuerelektrode
des ersten Transistors zuführt, eine Spannungsquelle (B), die an die beiden Hauptelektroden
und den Spannungsteiler eine Potentialdifferenz anlegt, und eine Einrichtung (56), die den durch
eine der beiden Hauptelektroden gebildeten Ausgang des ersten Transistors (Q 1) mit der Signalumformstufe
(36) verbindet,
daß die Signalumformstufe (36) aufweist: einen Widerstand (R 14), der mit dem ersten Kondensator
(Cl) zur Erzeugung einer großen RC-Zeitkonstanten
in Reihe geschaltet ist, eine am ersten Widerstand angeschlossene Diode (DS) und einen
Verbindungskreis, der die Diode, den Widerstand und den ersten Kondensator miteinander verbindet,
wobei sich die Diode bei abwechselnden Halbzyklen der Rechteckquelle im Durchschaltzustand und bei
den entgegengesetzten Halbzyklen im Sperrzustand befindet und das am Widerstand anliegende
Potential von umgeformten Impulsen gebildet wird, daß die Integrationsstufe (38) aufweist: den zweiten
Kondensator (C9), einen weiteren Diodenkreis, der eine zweite Diode (DlO) und den zweiten
Kondensator mit dem ersten Widerstand (R 14) verbindet, wobei sich die zweite Diode (ClO) bei
abwechselnden Halbzyklen der umgeformten Impulse im Durchschaltzustand und bei den entgegengesetzten
Halbzyklen im Sperrzustand befindet und der erste Kondensator (Cl) während der entgegengesetzten
Halbzyklen der Rechteckwelle und der umgeformten Impulse Ladung auf den zweiten Kondensator (C9) überträgt, dessen Aufladezeit
kürzer als die Entladezeit ist, und eine mit dem zweiten Kondensator verbundene Verstärkereinrichtung
(QS), die das Geschwindigkeitssignal in Abhängigkeit vom Potential des zweiten Kondensators
(C9) erzeugt,
daß die Differenziereinrichtung (C 13, /?26, R 27,
D12) in einer Torstufe (40) angeordnet ist, die das
Gleichstromsignal in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderung des Geschwindigkeitssignals erzeugt,
und
daß der Ausgangskreis (42) eine Einrichtung zur
daß der Ausgangskreis (42) eine Einrichtung zur
Erzeugung eines bestimmten Schwellwertpotentials und eine Einrichtung, die bei einer vorgegebenen
Größe des Gleichstromsignals bezüglich der Größe des Schwellwertes das Steuersignal erzeugt aufweist.
Die Erfindung betrifft ein Antiblockierregelsysiem nach dem Oberbegriff des vorangehenden Anspruchs 1.
Bei einem bekannten Antiblockierregelsystem dieser Art (US-Patentschrift 32 45 727) wird das Bremskraftregelventil
betätigt, sobald die Verzögerung des Fahrzeugrades einen vorgegebenen kritischen Schwellwert,
der ein Maß für die zulässige Radverzögerung darstellt, überschreitet Dieser Schwellwert ist eine Konstante,
die in den Steuerkreis des Antiblockierregelsystems eingegeben ist Es hat sich gezeigt, daß diese Art der
Regelung kein optimales Bremsverhalten zur Folge hat. Insbesondere bei hohen Fahrgeschwindigkeiten ergibt
sich ein zu großer Bremsweg.
Aus der deutschen Auslegeschrift 12 47 871 ist bereits
ein Antiblockierregelsystem für Flugzeuge bekannt, bei dem das Bremskraftregelventil nicht in Abhängigkeit
von einem konstanten Schwellwert, sondern kontinuierlich in Abhängigkeit von der jeweiligen Größe der
Radverzögerung gesteuert wird. Wenn bei diesem Antiblockierregelsystem die Radverzögerung einen
größeren Wert annimmt, wird der Bremsdruck entsprechend stärker entlastet, während umgekehrt bei einer
geringeren Radverzögerung nur eine entsprechend geringere Entlastung des Bremsdruckes vorgenommen
wird. Man erhält also eine kontinuierliche Beeinflussung des Bremskraftregelventils, wobei angestrebt wird, daß
die Bremskraft beständig unterhalb eines kritischen Bremskraftwertes bleibt. Aber auch in diesem Fall ist die
Steuerung des Bremskraftregelventils bei kleineren und größeren Fahrzeuggeschwindigkeiten die gleiche, d. h.
allein abhängig von der Winkelverzögerung des Rades, -to so daß sich auch hier bei höheren Geschwindigkeiten
ein optimaler Bremsweg nicht erzielen lassen dürfte.
Durch die Erfindung soll ein Antiblockierregelsystem der eingangs angegebenen Art geschaffen werden, bei
der der Bremsweg so beeinflußt wird, daß er über den gesamten Geschwindigkeitsbereich ein Minimum ist.
Dies wird im Kennzeichnungsteil des voranstehenden Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der
optimale kritische Wert der Fahrzeugradverzögerung, bei dem das Bremskraftregelventil betätigt werden soll,
keine Konstante ist, sondern vielmehr von der Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. der Winkelgeschwindigkeit
des Fahrzeugrades abhängt. Vorzugsweise wird der kritische Wert der Winkelverzögerung des Rudes, bei
dem das Bremskraftregelventil betätigt wird bei größeren Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als bei
kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten gewählt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ergänzend zum Stand der Technik sei noch auf den Ate Sonderdruck aus der »Automobil-Revue« (September
1964, Seiten 6—10) hingewiesen. Dort ist auf Seite 6
die Erkenntnis ausgesprochen, daß die Zeitspanne für das Festbremsen eines Rades um so kürzer ist, je
niedriger die Ausgangsgeschwindigkeit beim Bremsen ist. Dies heißt aber auch, daß ein Blockierzustand um so
schneller erreicht ist, je größer das überschüssige Bremsmoment und je kleiner die im Rad gespeicherte
Drehenergie ist
Da aber üblicherweise die Schaltwelle auf optimale Verzögerungswerte bei hohem Kxaftschluß eingestellt
ist muß mit Blockieren bei niedrigen Geschwindigkeiten und schlechten Haftbeiwerten gerechnet werden.
Das kann durch eine gleitende Ansprechschwelle verhindert werden. Daher wird in dieser Veröffentlichung
vorgeschlagen, die Ansprechschwelle veränderlich zu machen. Das dazu in Abb. 10 angeführte
Ausführungsbeispiel ist hydraulisch-mechanischer Art. Es stellt kein Analogon zur beanspruchten Schaltung
dar. Auch die Bendix-Anlage (Abb. 9) vermag keine Anregung zur speziellen Lösung zu geben, da sie den
tatsächlichen Drehzahlverlauf mit einem simulierten Drchzahlabfall vergleicht.
Bei der gattungsfremden GB-PS 9 89 093 wird zwar ein Steuersignal erzeugt wenn die zeitliche Ableitung
der Drehzahl eine Schaltwelle übersteigt, wozu es erforderlich ist, das Drehzahlsignal zu differenzieren;
ein Schwellenwert wird auch drehzahlabhängig beeinflußt, eine drehzahlabhängige Beeinflussung eines
Signalumformers findet jedoch nicht statt.
Das erfindungsgemäße Antiblockierregelsystem wird in Verbindung mit Kraftfahrzeugen beschrieben, das
erfindungsgemäße Prinzip läßt sich jedoch auch bei anderen Fahrzeugen einschließlich Flugzeugen verwenden.
Bei einem Kraftfahrzeug läßt sich das beschriebene System entweder an den Vorderrädern, den Hinterrädern
oder sowohl an den Vorder- als auch den Hinterrädern einsetzen. Das Antiblockierregelsystem
wird jedoch nur in Verbindung mit den Hinterrädern eines Kraftfahrzeuges beschrieben.
An Hand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen
Antiblockierregelsystems,
Fig.2a und 2b gemeinsam ein schematisches Diagramm des dazugehörigen elektrischen Steuerkreises,
F i g. 3a den Rechteckwellenausgang eines im Steuerkreis verwendeten Rechteckwellen-Schaltkreises bei
verschiedenen Frequenzen,
F i g. 3b die Wellenform, die in dem zum Steuerkreis gehörenden Umform-Schaltkreis aus der RechteckweHe
entsteht,
F i g. 4 ein Diagramm, das die Änderung des Signals in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit zeigt.
Die Schemaskizze der F i g. 1 zeigt ein Antiblockierregelsystem, das bei den Hinterrädern eines Kraftfahrzeuges
eingesetzt wird. Die Hinterräder weisen Bremstrommeln 10 und Radbremszylinder 12 auf.
Hydraulikleitungen 14 sind mit den Radbremszylindern 12 und einer gemeinsamen Leitung verbunden, der über
eine Leitung 18 von einem Hauptbremszylinder 20 Druck zugeführt wird. Der Hauptbremszylinder 20 ist
von üblicher Bauart und kann über ein Pedal 22 betätigt werden. Der vom Hauptbremszylinder 20 gelieferte
Druck kann mittels eines Bremsdruckregelventils 24 verändert werden, das zwischen den Leitungen 18 und
16 angeordnet ist; das Bremsdruckregelventil 24 dient somit zum Regeln des an die Radbremszylinder
abgegebenen Drucks und somit zum Regeln der Bremskraft. Die der Bremstrommel 10 zugeordneten
Bremsen sind von üblicher Bauart. Das Bremsdruckregelventil 24 kann in bekannter Weise ausgebildet sein;
der Einfachheit halber sind Einzelheiten dieses Ventils hier nicht dargestellt.
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