DE1938389B2

DE1938389B2 - Überwachungseinrichtung für ein Antiblockierregelsystem

Info

Publication number: DE1938389B2
Application number: DE19691938389
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 6900 Heidelberg Voigt; Helmut 6901 Leutershausen Will
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1969-07-29
Filing date: 1969-07-29
Publication date: 1974-01-31
Also published as: DE1938389C3; DE1938389A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung für ein Antiblockierregelsystem für druckmittelbetätigte Fahrzeugbremsen, bei der die Ansprechzeit des Drucksteuerorgans mit Hilfe eines über eintn Ladewiderstand aufladbaren Kondensators überwacht wird und bei der bei Erreichen einer vorgegebenen Ladespannung das Regelsystem unwirksam gemacht wird.

Eine solche Einrichtung ist aus der USA.-Patentschrift 3017 145 bekannt. Dort ist ein Drei-Wege-Magnctventil vorhanden, das in seiner einen Stellung eine Druckanhebung zuläßt und in der anderen Stellung eine Druckabsenkung bewirkt. Im Störungsfalle kann also nur in der letztgenannten Stellung dieses Ventils die Wirksamkeit der Bremse gefährdet werden, so daß auch nur ein einziges, dieser Stellung zugeordnetes elektrisches Steuersignal überwacht zu werden braucht. Dies geschieht mit Hilfe eines während der Ansprechzeit des Ventils sich aufladenden Kondensators, dessen Ladespannung bei Erreichen einer vorgegebenen Schwelle das Regelsystem unwirksam macht.

Besteht jedoch das einem bestimmten Radbremszylinder zugeordnete Drucksteuerorgan aus einem Einlaß- und einem Auslaßventil, wie z.B. in der schweizerischen Patentschrift 458 092 beschrieben,

ίο oder wird das Drucksteuerorgan von mehreren unterschiedlichen Steuersignalen beaufschlagt, dann ist notwendigerweise diese Mehrzahl von auftretenden Steuersignalen auf fehlerhaftes, zu langes Andauern zu überwachen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, bei einem Antiblockierregler mit einem Drucksteuerorgan, das von wenigstens zwei Steuersignalen beaufschlagt wird, eine einfache und gut wirksame Uberwachungs- und Abschalteinrichtung zu

ao schaffen. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Es wurde nämlich erkannt, daß bei allen neueren Antiblockierregelsystemen die Steuersignale niemals derart zeitlich gegeneinander verschoben sind, daß

as sich keine Unterbrechung ergibt. Die kürzeren Signale treten vielmehr nur auf, solange auch die längeren Signale vorhanden sind, so daß die Ladezeit des Kondensators nach der Normaldauer dieser längsten Signale allein bemessen werden kann.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß dem Kondensator ein beim Fehlen sämtlicher Steuersignale wirksamer niederohmiger Entladezweig zugeordnet ist. Damit soll vermieden werden, daß der Kondensator als Inlegrator wirkt, d. h. auch dann auf

seine volle Spannung kommt und eine Außerbetriebsetzung des Antiblockierregelsystems bewirkt, wenn die signalfreien Pausen sehr kurz werden. Erfindungsgemäß kommt dagegen nur eine Auslosung zustande, wenn mindestens eines der Steuersignale ununterbrochen langer als eine bestimmte Maximalzeit andauert.

Eine solche Schnellentladevorrichtung kann z. B.

dadurch verwirklicht werden, daß zu der aus einem hochohmigen Ladewiderstand und dem Kondensator

gebildeten Reihenschaltung ein niederohmiger Entla-

dewiderstand parallel geschaltet ist, und außerdem der Ladewiderstand mit einer parallelgeschalteten Diode verschen ist, die beim Entladevorgang durchlässig ist. Sind bei einem Antiblockierregelsystem zwei Magnetventile vorhanden, deren Steuersignale beide

überwacht werden müssen, dann erhält man auf folgende Weise eine besonders einfache Schaltung: Jede Magnetwicklung wird mit einer Parallelschaltung aus je einer Diode und einem Widerstand in Reihe geschaltet und die beiden Reihenschaltungen bilden dann parallel genommen den Schnellentladewiderstand.

An Hand der Zeichnung werden im folgenden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Schaltung zur gemeinsamen Überwachung eines Einlaß- und eines Auslaßventils in sogenannter Arbeitsstromschaltung mit einer Warnlampe;

F i g. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel zur

6s Überwachung ebenfalls zweier Ventile unter Verwendung des Ruhestromprinzips;

Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm, das die Steuersignale und den Bremsdruck der beiden ersten Beispiele im

Normalbetrieb zeigt;

F i g. 4 ist ein drittes Ausfülirungsbeispiel mit ebenfalls zwei Ventilen, die jede h von insgesamt vier Signalen teilweise im Pulsbetrieb gesteuert werden, und Fig. 5 ist das Zeitdiagramm hierzu.

Die Überwachungseinrichtung gemäß Fig. 1 betrifft ein Antiblockierregelsystem mit einem normalerweise geöffneten Einlaßventil 17 und einem normalerweise geschlossenen Auslaßventil 18. Die Wicklungen dieser Ventile werden über Kontakte 19 und 20, die z.B. auch Relaiskontakte sein können, von einem am Fahrzeugrad angebrachten, nicht dargestellten Meßfühler gesteuert und sind gemeinsam über einen Umschalt-Relaiskontakt 21 geführt. Die zugehörige Relaiswicklung 11 (vgl. die gestrichelte Wirkverbindung 22«) wird von einem Transistor 23 gesteuert. Im dargestellten Normalzustand ist die Relaiswicklung 22 nicht erregt, und der Kontakt steht so, daß der Strom vom Pluspol, sofern die Kontakte 19 oder 20 geschlossen sind, über die Magnetventile nach Masse fließen kann. Zieht das Relais an, so brennt eine Warnlampe 24, und die Magnetventile fallen unabhängig von der Stellung der Kontakte 19 und 20 in ihre Ruhestellung.

Zur Feststellung einer eventuellen Überschreitung der normalen Arbeitszeiten der Ventile ist ein RC-Zeitglied vorgesehen, bestehend aus der Reihenschaltung eines Ladewiderstandes 25 und eines Kondensators 26, der an Masse liegt. Das vom Kondensator abgewendete Ende des Widerstandes ist über eine Diode 27 und einen dazu parallel liegenden Widerstand 28 an die Verbindungsleitung zwischen dem Kontakt 19 und dem Magnetventil 17 gelegt, während eine Diode 29 und ein dazu parallel liegender Widerstand 30 zur Verbindungsleitung zwischen dem Koniakt 20 und dem Magnetventil 18 führt. Der Ohmwert der Wid 'rstände 28 und 30 ist mindestens so hoch bemessen, daß die Magnetventile entkoppelt sind, d.h. beim Schließen eines der beiden Kontakte 19 oder 20 nur das jeweils zugeordnete Magnetventil arbeitet. Die Dioden 27 und 29 sind so gepolt, daß der Strom von den beiden Kontakten 19 und 20 über das RC-Glied nach Masse fließen kann. Sie haben die Aufgabe sicherzustellen, daß unabhängig davon, ob einer oder beide Kontakle 19 oder 20 geschlossen sind, die volle Speisespannung am RC-Glied 25/26 liegt.

Am Verbindungspunkt des Ladewiderstandes 25 mit den Kondensator 26 ist die Basis eines Transistors 31 angeschlossen. Sein Emitter liegt an einem durch die Widerstände 32 und 33 gebildeten Spannungsteiler, während sein Kollektor über einen Koppelwiderstand 34 mit der Basis des Transistors 23 verbunden ist. Endlich ist zur kurzzeitigen Entladung des Kondensators 26 über die Widerstände 28 und 30 und die beiden Magnetventile eine Diode 35 zum Ladewiderstand 25 parallel geschaltet.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Ausgehend vom Ruhezustand, in dem beide Transistoren nichtleitend sind, möge beispielsweise der Kontakt 19 schließen. Damit arbeitet das Einlaßventil 17 und gleichzeitig wird über die Diode 27 und den Ladewiderstand 25 der Kondensator 26 aufgeladen. Damit steigt die Spannung an der Basis des Transistors 31 an, und wenn sie größer als die Spannung am Widerstand 33 plus Jir Sperrspannung des Transistors 31 geworden ist, schaltet dieser und damit auch der Transistor 23 durch. Damit zieht das Relais an, der Kontakt 21 legt um, das Ein- und Auslaßventil geht in seine Ruhestellung zurück und die Warnlampe 24 brennt.

Diese Vorgang spielt sich jedoch nur ab, wenn eine

Störung auftritt, denn der Ladewiderstand 25 ist so hochohmig, daß während der bei Normalbetrieb des Regelsystems als maximal anzusehenden Signaldauer des Einlaßventils 17 (etwa 400 msec) der Kondensator nicht auf die zum Schalten der Transistoren erforderliehe Spannung aufgeladen werden kann.

In Fig. 3 oben ist das Steuersignal /₁₇ des Einlaßventils 17 und Z₁₈ des Auslaßventils 18 in Form eines Impulsdiagrammes eingezeichnet. Man sieht folgende Abhängigkeit des Bremsdruckes P von diesen Signalen: Wenn keines der beiden Signale vorhanden ist, wie z. B. ganz links im Diagramm, dann ist das Einlaßventil geöffnet und das Auslaßventil geschlossen, so daß der Druck vom Fahrer des Fahrzeuges gesteuert ansteigt. Ist nur das Signal Z₁₇ vorhanden, dann schließt

ao das Einlaßventil 17 und der -Druck bleibt konstant. Erscheint zusätzlich auch Z₁₈, darin sinkt der Druck ab. Die Figur zeigt nach relativer Größenordnung und Reihenfolge der Signale den Normalfall eines Regelzyklus bei einem bekannten Regelsystem. Je nach den

-5 Fahrbahnverhältnissen ändern sich meist die Höhe und Zahl der Druckstufen im rechten Teil. Das Diagramm soll vor allem erläutern, daß vom Prinzip des Regelsystems her das Signal Z_ls niemals in den Pausen von Z₁₇ liegen kann. Es genügt also, die Ladedauer des Kondensators bis zum Erreichen der Schaltspannung um einen gewissen Sicherheitszuschlag langer zu machen, als die längste Impulsdauer von Z₁₇ ist. Ausgehend von den Verhältnissen bei extrem glatter Fahrbahn und mit einem Sicherheitszuschlag von etwa 200 msec wurde die maximale Ladezeit oder Ansprechzeit der Überwachungseinrichtung mit 600 msec bemessen. Ob der Kondensator infolge von Z₁₇ oder Z₁₈ geladen wird, ist gleichgültig. Jedes Signal wird nach der gleichen Norm überwacht. Ein zusätzlieher, ganz entscheidender Vorteil besteht noch darin, daß als dritte Möglichkeit der Kondensator 26 seine Schaltspannung erreichen kann, wenn die Signale gegeneinander zeitlich so versetzt sind, daß das eine die Lücke des anderen überdeckt. Auch dieses zeigt ja nach dem vorher Gesagten eine Störung des Systems an.

Bei Normalbetrieb des Regelsystems treten jedoch - möglicherweise nur kurze - Signalpausen auf. bevor die Schaltspannung am Kondensator 26 erreicht ist.

Dann entlädt sich der Kondensator unter Umgehung des Widerstandes 25 schnell über die Diode 35 auf folgendem Stromweg: Widerstand 28, Einlaßventil 17, Kontakt 21 sowie parallel dazu übei Widerstand 30 und Auslaßventil 18. Dieser Entladestrompfad muß insgesamt nicderohmiger als der Ladewiderstand 25 sein. Diese Forderung läßt sich mit der Forderung nach Entkopplung der Magnetventile praktisch leicht vereinigen, da die Magnetventilwicklungen sehr niederohmig sind. Beispielsweise wurden 3 kß für die Widerstände 28 und 30 und 180 kü für den Ladewiderstand 25 gewählt.

Die Überwachungseinrichtung ist insbesondere für das Antiblockierregelsystem von Personenkraftwagen vorgesehen. Der Fahrer soll es sich vor Antritt einer Fahrt zur Gewohnheit machen, kurzzeitig auf die Bremse zu treten und zu beobachten, ob die Warnlampe 24 aufleuchtet. Da ein solches kurzzeitges Bremsen beim Stillstand oder während der Fahrt stets

länger als 600 msec dauert, wird die Überwachungseinrichtung ansprechen, wenn einer der beiden Kontakte 19 oder 20 klebt oder aus einer sonstigen Fehlerursache die Drucksteuerventile arbeiten, wenn die Schaltung über den Bremslichtschalter an Spannung gelegt wird.

Das Ausführungsbeispiel einer Überwachungseinrichtung nach F i g. 2 bezieht sich auf das gleiche Antiblockierregelsystem, also ebenfalls auf ein solches mit Ein- und Auslaßventil. Die Ventile 17 und 18 sind hier jedoch über einen normalerweise geöffneten Relaiskontakt 42 gemeinsam an den Pluspol angeschlossen und werden über zwei Transistoren 40 und 41 vom Regelsystem her gesteuert. Die zu dem Kontakt 42gehörige Relaiswicklung 43 (Wirkverbindung 43i/) ist einerseits mit dem Pluspol und andererseits über die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors 58 mit Masse verbunden. Die Basis des Transistors liegt über Widerstand 57 am Pluspol, so daß also im Ruhezustand dieser Transistor leitet, die Relaiswirklung erregt und der Kontakt 42 geschlossen ist. Die Steuertransistoren 40 und 41 sind dagegen nichtleitend, so daß sich die beiden Magnetventile in ihrer Ruhestellung befinden.

Zur Entkopplung der beiden Magnetventile sind auch hier zwei Widerstände 46 und 47 sowie zwei Dioden 44 und 45 vorgesehen, letztere sind jedoch umgekehrt gepolt wie in F i g. 1. Der mittlere Verbindungspunkt der Dioden und Widerstände führt zu einem Widerstand 48 des RC-Gliedes und über diesen zum Kondensator 49. Dieser ist jedoch im Gegensatz zu Fig. 1 mit dem Pluspol verbunden. Zur Schnellentladung des Kondensators dient eine Diode 50, die parallel zum Widerstand 48 gelegt ist. Der Verbindungspunkt zwischen Kondensator und Widerstand 48 liegt an der Basis eines npn-Transistors 51, dessen Emitter an einem durch Widerstände 52 und 53 gebildeten Spannungsteiler angeschlossen ist. Der Kollektor dieses Transistors führt über einen Koppelwiderstand 54 zur Basis eines pnp-Transistors 56 und außerdem über einen Widerstand 55 an Masse. Der Emitter dieses Transistors 56 liegt an Masse und sein Kollektor an der Basis des schon genannten Transistors 58.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung nach Fig. 2 ist zum großen Teil umgekehrt wie bei F i g. 1. Ausgehend vom Ruhezustand mit geschlossenem Kontakt

42 und stromdurchflossener Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 58 soll das Ansprechen dieser Schaltung erläutert werden, wenn einer der beiden Transistoren 40 oder 41 langer als 600 msec leitend ist, was auch hier als Störungsfall gilt. Beispielsweise möge durch Beeinflussung vom Regelsystem her der Transistor 40 leitend werden. Der Kondensator 49 lädt sich dazu über den Widerstand 48, die Diode 44 und über den Transistor 40 auf. Dabei sinkt das Potential an der Basis des Transistors 57 ab, und zwar im Störungsfall so weit, daß dieser Transistor leitend wird. Damit wird das Potential an der Basis des Transistors 56 hochgezogen, wodurch auch dieser leitend wird und dadurch den Transistor 58 sperrt. Das Relais

43 fällt ab und der Kontakt 42 öffnet.

Die beiden Magnetventile gehen also in ihre Ruhestellung zurück. Wird die Ansprechzeit der Schaltung dagegen nicht erreicht und öffnet der Transistor 40 schon vorher, und sei es auch nur kurzzeitig, dann entlädt sich der Kondensator auf folgendem Wege, ausgehend vom Pluspol:

Kontakt 42, Einlaßventil 17 und Widerstand 46 sowie parallel dazu Auslaßventil 18 und Widerstand 47, Diode 50 (unter Umgehung des Widerstandes 48), negativer Belag des Kondensators 49.

Fig. 3 bezieht sich auch auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. Die Impulszeile Z₁₇ gibt die Zeiten an, in denen der Transistor 40 und die Impulszeile J₁₈ entsprechend die Zeit an, in der der Transistor 41 leitend ist. Bei F i g. 1 waren dies die Zeiten, in denen

ίο die Kontakte 19 bzw. 20 geschlossen waren.

Das dritte Alisführungsbeispiel nach Fi g. 4 soll demonstrieren, daß auch mehr als zwei Steuersignale mit Hilfe eines Kondensators überwacht werden können, wenn nur die langen Steuersignale die kurzen ausnahmslos zeitlich überdecken. Das ist auch bei dem Antiblockierregelsystem gewährleistet, das der F i g. 4 zugrunde liegt. Es ist wiederum ein normalerweise geöffnetes Einlaßventil 17 und ein normalerweise geschlossenes Auslaßventil 18 vorgesehen. Beide weisen

»ο jedoch neben dem stromlosen und dem dauernd erregten Zustand einen dritten Betriebszustand auf, in dem ihnen ein unterbrochener Steuerstrom, also eine periodische Impulsfolge, zugeführt wird. Der Pulsbetrieb des Einlaßventils hat ein Ansteigen des Druckes

»5 in kleinen Stufen, im Mitte! also mit einer geringeren Steigung zur Folge, während bei dauernd erregtem Einlaßventil und gepulstem Auslaßventil der Druck im Mittel langsamer absinkt als bei dauernd erregtem Auslaßventil.

Ein Signalgeber 59 gibt in dem Diagramm nach Fig. 5 dargestellte Steuersignale e„ e₂, a, und a₂ ab. Ferner ist ein Impulsgenerator 60 mit vier Ausgängen 61 bis 64 vorgesehen. Sofern ein Schalter 65, der den Steuerimpulsgeber und den Signalgeber von einer Stromquelle 66 her mit Energie versorgt, geschlossen ist, stehen an den Ausgängen 61 bis 64 der Reihe nach ein Dauersignal, eine rechteckige Impulsfolge, wiederum ein Dauersignal und wiederum eine rechtekkige Impulsfolge an. Die beiden Impulsfolgen müssen nicht unbedingt gleiches Tastverhältnis und gleiche Impulslänge haben. Die beiden Ausgänge 63 und 64 des Impulsgenerators sind über UND-Glieder 67 und 68 sowie über ein ODER-Glied 71 mit der Einlaßventilwicklung verbunden. Die UND-Glieder 67 und 68 werden von den Signalen e_x und e₂ gesteuert. Entsprechend gelangen nach Maßgabe der Steuersignale α, und O₂ die Impulse an den Ausgängen 61 und 6? des Impulsgenerators über UND-Glieder 69 und 70 sowie über ein ODER-Glied 72 zur Wicklung 18 des Auslaßventils.

In Zusammenschau mit Fig. 5 ergibt sich kurz folgende ungestörte Wirkungsweise des Antiblockierregelsystems nach Fig. 4: Ist gar kein Signal am Ausgang des Signalgebers 59 vorhanden, so steigt dei

Druck P steil an, weil das Einlaßventil nicht erreg und daher voll geöffnet ist. Ist nur das Signal e_x vor handen, dann steigt der Druck in Stufen langsam an e₂ bewirkt ein Halten des Bremsdruckes, da das Ein laßventil dauernd geschlossen ist, e₂ plus α, (mögli

cherweise auch zusammen mit C₁) bewirkt ein Iangsa mes, stufenweises Absinken des Bremsdruckes, um e₂ plus O₂ (gegebenenfalls zusammen mit den übrigen Signalen) bewirkt ein steiles Absinken de: Bremsdruckes, da das Auslaßsignal dauernd geöffne

ist.

Es empfiehlt sich hier, die Signale e₂, O₁ und a zu überwachen, was gemäß F i g. 4 dadurch geschieht daß die drei Signale über ein ODER-Glied 73 eine

Torschaltung 74 zugeführt werden. Diese Torschaltung, aber steuert den Ladevorgang der eigentlichen Überwachungsschaltung. Die Überwachungsschaltung besteht wie bei Fig. 1 aus dem RC-Glied 25/26 sowie der Diode 35, die parallel zum Ladewiderstand 25 geschaltet ist, und aus einem niederohmigen Entladewid^.stand 75, der zum ganzen RC-Glied parallel lieg«. Die Parallelschaltung aber ist in Reihe mit der Torschaltung 74 an eine Spannungsquelle angeschlossen. Rechts des RC-Glicdes folgen darin die beiden Transistoren 31 und 23 gemäß Fig. 1, wobei der Transistor 23 ein Relais 76 steuert, zu dem, wie durch die Wirkverbindung 76a gezeigt, der Schalter 65 für die Stromversorgung gehört. Im Ruhe- und Normal-

zustand ist der Schalter geschlossen.

Wenn mindestens eines der zu überwachenden Steuersignale vorhanden ist, legt die Torschaltung 74 den Überwachungskreis an Spannung und der Kondensator lädt sich auf. In den Signalpausen kann sich der Kondensator über die Diode 35 und den niederohmigen Entladewiderstand 75 schnell entladen. Sobald eines der Signale über den Überwachungszeitraum hinaus ununterbrochen andauert, erreicht die

ίο Ladespannung des Kondensators einen Wert, bei derr das Relais 76 erregt wird und damit der Schalter 6i öffnet. Dies hat die Außerbetriebsetzung des Anti blockierregelsystems zur Folge und die Drucksteuer ventile fallen in ihren Ruhezustand.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Überwachungseinrichtung für ein Antiblokkierregelsystem für druckmittelbetätigte Fahrzeugbremsen, bei der die Ansprechzeit des Drucksteuerorgans mit Hilfe eines über einen Ladewiderstand aufladbaren Kondensators überwacht wird und bei der bei Erreichen einer vorgegebenen Ladespannung das Regelsystem unwirksam gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei der an sich bekannten Verwendung eines Drucksteuerorgans (17,18), das mit mindestens zwei unterschiedlichen Steuersignalen (/,„ /_ls; e₂, a_v a₂) beaufschlagt wird, von denen jedes im Störungsfall die Wirksamkeit der Bremse gefährden kann, zur Überwachung aller Signale nur ein einziger Kondensator (26; 49) vorgesehen ist, und daß dieser de/art angeschaltet ist, daß bei Vorhandensein wenigstens eines Steuersignals ein Ladestrom zum Kondensator (26; 49) fließt.

2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator (26; 49) ein beim Fehlen von Steuersignalen wirksamer niederohmiger Entladezweig (35, 28, 17; 50, 46, 17) zugeordnet ist.

3. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Reihenschaltung aus Lade viderstand (25, 48) und Kondensator (26; 49) ein niederohmiger Entladewiderstand (28, 17; A7, 46; 7F) gestaltet ist, und daß parallel zum Ladewiders'.and (15; 48) eine derart gepolte Diode geschaltet ist, daß beim Fehlen einer Ladespannung der Ladewiderstand unwirksam ist.

4. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetwicklungen von Drucksteuerventilen (17, 18) im Entladekreis des Kondensators (25, 49) liegen.

5. Überwachungseinrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Magnetwicklung der Drucksteuerventile (17, 18) mit einer Parallelschaltung aus je einer Diode (27, 29) und einem Widerstand (28, 30) in Reihe liegt und die parallelliegenden Reihenschaltungen den Entladewiderstand bilden.