DE1953253A1

DE1953253A1 - Bremskraftregler fuer Raederfahrzeuge

Info

Publication number: DE1953253A1
Application number: DE19691953253
Authority: DE
Inventors: Kullberg Otto Goesta; Olle Nordstroem
Original assignee: KULLBERG OTTO GOESTA
Current assignee: KULLBERG OTTO GOESTA
Priority date: 1968-10-22
Filing date: 1969-10-22
Publication date: 1970-06-04
Also published as: DE1953253C2; US3653727A; FR2021228A1; GB1237618A; SE332570B

Description

EDUARD LORENZ · BERNHARD SEIDLER · MARGRIT SEIDLER DIPL. ING. HANS KARL GOSSEL . DR. JUR. LÜDER WITT

8 München 22, Widenmayerstraße Telefon [0811] 297194/297834 Postscheck: München 170280 Bankkonto: Bayerische Vereinsbank München, Konto 842019

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^Tag 22. Oktober 1969

Otto Gösta Kullberg und Olle Nordström Stockholm (Schweden) bzw. Vallentuna (Schweden)

Bremskraftregler für Räderfahrzeuge

In den letzten Jahren sind zahlreiche verschiedenartige Bremskraftregler für Kraftfahrzeuge und andere Räderfahrzeuge vorgeschlagen worden. Diese bekannten Bremskraftregler sollten die Gefahr herabsetzen, dass das Fahrzeug bei einer starken Bremsbetätigung seine Lenkbarkeit verliert, weil die Räder blockieren. Die meisten der bekannten Bremskraftregler steuern die Bremskraft nur in Abhängigkeit von der Verlangsamung der Winkelgeschwindigkeit der gebremsten Räder des Fahrzeuges. Für eine zuverlässige Funktion dieser bekannten Regler sind schnell ansprechende Bremssysteme erforderlich, deren Schaffung in der Praxis jedoch sehr schwierig sein kann. Bekannte Bremskraftregler einer anderen Art steuern die Bremskraft aufgrund eines Vergleiches zwischen der Drehzahl des gebremsten Rades und der Drehzahl eines sich frei' drehenden Rades. Bisher wurde angenommen, dass dabei das Bezugsrad vollkommen ungebremst sein muss, oder, wenn eine Bremsung dieses Rades zulässig ist, die auf dieses Rad wirkende Bremskraft viel kleiner sein muss als die auf die

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anderen Räder wirkenden Bremskräfte. Unter bestimmten Umständen können beide Forderungen nachteilig sein, weil sie einerseits zu einer gewissen Herabsetzung des Bremsvermögens und einer entsprechenden Verlängerung der Bremsstrecke führen und andererseits infolge der fehlenden Bremsung eines Rades die Lenkbarkeit des Fahrzeuges beeinträchtigen können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Bremskraftreglers, in dem die vorstehend angege- ^ benen Nachteile der bekannten Bremskraftregler beseitigt sind.

'Die Erfindung schafft für Räderfahrzeuge einen Bremskraftregler, der an allen zu bremsenden Rädern des Fahrzeuges je einen Geber aufweist, der zum Erzeugen von elektrischen Signalen eingerichtet ist, die der Drehzahl des betreffenden Rades entsprechen, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, diese Signale mit einem Bezugsdrehzahl-Signal zu vergleichen und den Schlupf der Räder darstellende Signale zu erzeugen, ferner eine von den letztgenannten Signalen gesteuerte Einrichtung zum Steuern der auf je eines der Räder ausgeübten Bremskräfte | und ein Bezugsdrehzahl-Signalerzeuger, der durch den Auegang mindestens eines der Geber gesteuert wird und zum Erzeugen des Bezugsdrehzahl-Signals dient.

Der erfindungsgemässe Bremskraftregler ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Bezugsdrehzahl-Signalerzeuger durch eine Einrichtung gesteuert wird, die intermittierend die Drehzahl w eines der Räder misst

und gleichzeitig dessen Verlangsamung r bestimmt, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, die

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auf dieses Rad wirkende Bremskraft vorübergehend wegzunehmen oder herabzusetzen, sodass sich dieses Rad im Messzeitpunkt t mit der Drehzahl eines sich frei drehenden Rades dreht, und die Einrichtung zum Steuern des Bezugsdrehzahl-Signalgenerators so eingerichtet ist, dass sie das eine Bezugsdrehzahl w = w -r (t-t )

r η η η

darstellende Bezugsdrehzahl-Signal in aufeinanderfolgenden Schritten verändert.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird das Bezugsdrehzahl-Signal von der Drehzahl und der Verlangsamung von zwei oder mehreren Rädern abgeleitet, die abwechselnd als Bezugsrad dienen.

Erfindungsgemäss kann die Veränderung des Beζugsdrehzahl-Signals entweder in gleichbleibenden Zeitintervallen oder in Zeitintervallen erfolgen, deren Dauer von der Verlangsamung des Beζugsrades abhängig ist.

Nachstehend wird der Erfindungsgegenstand ausführlicher an Hand der beigefügten Zeichnung beschrieben, die in einem Blockschema ein Ausführungsbeispiel des erfindungs gemässen Bremskraftreglers darstellt.

In der Zeichnung sind mit den Bezugszeichen 1,2, 3 und 4 vier Geber beschrieben, die an je einem Rad des Fahrzeuges, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, angeordnet und geeignet sind. Impulse mit einer Impulsfrequenz zu erzeugen, die der Drehzahl des betreffenden Rades entspricht. Ein Taktgeber 5 erzeugt ein Ausgangssignal in Form einer Impulsfolge mit konstanter Impulsfrequenz. Diese Impulsfolge dient als Zeitmasstab. In de» in der Zeichnung dargestellten Äusführungsbeispiel ist angenommen,

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dass die beiden Geber 1 lind 2 an je einem Vorderrad und die beiden Geber 3 und 4 an je einem Hinterrad des Fahrzeuges angeordnet sind. Die Ausgangssignale der Geber 3 und 4 werden einem Relais 6 zuqeführt, welches abwechselnd das Ausgangssignal des Gebers und das Ausaangssignal des Gebers 4 an zwei Rechner 7 und 8 abcribt, denen ausserdem das Ausgangssignal des Taktgebers 5 zugeführt wird. Der Rechner 7 bestimmt kontinuierlich die Momentan-Drehzahl des Rades, dessen Geber 3 oder 4 gerade mit dem Rechner 7 verbunden ist. Der Rechner 8 berechnet die Momentan-Verlangsamung dieses Rades. Wenn die von den Rechner 8 berechnete Verlangsamung unter einen vorherbestimmten Wert fällt, gibt der Rechner 8 an das Relais 6 ein Steuersignal ab, das die Verbindung zwischen dem jeweils angeschlossenen Geber 3 oder 4 und den Rechnern 7 und 8 unterbricht. Dasselbe Signal wird ferner als Steuersignal an ein Relais 9 angelegt, das bei seinem Ansprechen den Ausgang des Rechners 7 an einen Eingang eines Bezugsdrehzahl-Signalerzeugers 10 anlegt, dem ferner das Ausgangssignal des Taktgebers 5 zugeführt wird. Der Bezugsdrehzahl-Signalerzeuger 10 wird nachstehend ausführlich beschrieben und erzeugt ein Bezugsdrehzahl-Signal

w entsprechend der Gleichung w = w -r (t-t ). Dabei r r η η η

ist w die von dem Rechner 7 berechnete Momentan-Drehzahl, η

r die von dem Rechner 10 berechnete Verlangsamung, t die Zeit und t der Zeitpunkt der Messung der Drehzahl w .

In den Druckleitungen, die zu den Bremszylindern der einzelnen Räder des Fahrzeuges führen, das angenommenerweise ein hydraulisches Bremssystem besitzt, ist je ein Magnetventil 11, 12, 13 oder 14 angeordnet. Diese Ventile werden von je einem Relais 15, 16, 17 oder 18 gesteuert, das bei seinem Ansprechen das ihm zugeordnete Ventil schliesst, sodass die Druckmittelbeaufschlagung des zugeordneten Rades unterbrochen und dieses Rad freigegeben wird. Die Relais

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15, 16, 17 und 18 werden durch die Ausgangssignale je eines der Rechner 19, 20, 21 und 22 zum Berechnen des Schlupfes des zugeordneten Rades und durch die Ausgangssignale je eines der Rechner 23, 24, 25 bzw. 26 zum Berechnen der Beschleunigung oder Verlangsamung dieses Rades gesteuert. Die Rechner 19, 20, 21 und 22 berechnen den Schlupf des zugeordneten Rades als den Quotienten zwischen der Differenz zwischen der Bezugsdrehzahl und der Raddrehzahl einerseits und der Bezugsdrehzahl andererseits. Den Rechnern 19, 20, 21 und 22 werden das Ausgangssignal des zugeordneten Gebers 1, 2, 3 oder 4, das Ausgangssignal des Taktgebers 5 und das Ausgangssignal des Bezugsdrehzahl-Signalerzeugers 10 zugeführt. Den Rechnern 23, 24, und 26 werden das Ausgangssignal des Gebers 1, 2, 3 oder 4 für das entsprechende Rad und das Ausgangssignal des Taktimpulsgebers 5 zugeführt. Die Auscrangssignale der Rechner 23, 24, 25 und 26 dienen zur Steuerung der Schwellwerte der Relais 15, 16, 17 und 18, und zwar derart, daß bei hohen Verlangsamungswerten die Relais schon auf niedrige Schlupfwerte ansprechen, während bei hohen Beschleunigungswerten die Relais selbst auf hohe Schlupfwerte nicht ansprechen.

Dem Relais 27 werden die Ausgangssignale aller Rechner 23, 24, 25 und 26 zum Berechnen der Beschleunigung und Verlangsamung zugeführt. Das Relais 27 steuert ein weiteres Relais derart, daß dieses abwechselnd die beiden Magnetventile 13 und 14 für die Hinterräder zum Ansprechen bringt, wenn die Verlangsamung eines Rades des Fahrzeuges einen vorherbestimmten Wert überschreitet. Das Relais 28 spricht gleichzeitig mit dem Relais 6 an, so daß jenes Hinterrad, dessen Geber 3 oder 4 die Erzeugung des Bezugsdrehzahl-Signals steuert, ungebremst ist. Die Relais 6 und 28 können so eingerichtet sein, daß sie entweder in gleichbleibenden Zeitintervallen ansprechen, die durch den Taktgeber 5 gesteuert werden, oder in veränderlichen Zeitabständen. In dem zuletzt angegebenen Fall

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erfolgt das Ansprechen in Abhängigkeit von dem in dem Bezugsdrehzahl-Signalerzeuger berechneten Verlangsamungswert, so daß die Zeitabstände bei hohen Verlangsamungswerten kurz sind und umgekehrt. Dem Relais 29 werden das Ausgangssignal des Taktgebers 5 und ein Ausgangssignal eines Relais 30 zugeführt, das von dem Bezugsdrehzahl-Signalerzeuger 10 gesteuert wird. Das Relais 29 gibt an die Relais 6 und 23 die Steuerimpulse ab, die diese Relais zum Ansprechen bringen.

Der Bezugsdrehzahl-Signalerzeuger 10 besitzt eine Speichereinrichtung 31 und einen Verlangsamungsrechner 32. Die beiden Teile 31 und 32 werden im Arbeitstakt des Relais 9 von dem Rechner 7 mit einem Signal gespeist, das die von diesem Rechner berechnete Drehzahl eines Hinterrades darstellt. Der Signalerzeuger 10 besitzt ferner einen Rechner 33, der das Bezugsdrehzahl-Signal als die Differenz zwischen dem in der Speichereinrichtung 31 gespeicherten Drehzahlwert einerseits und dem Produkt aus dem von dem Rechner 32 berechneten Verlangsamungswert und der Zeit andererseits erzeugt. Das Ausgangssignal des Rechners 33 wird von dem Wert Wj-²^_n"¹" (^t""^t _n) ^au^ den neuen Wert w =w ₊₁~r ₊, (^t_n+]) verändert, sobald der Rechner 32 den mittleren Verlangsamungswert bestimmt hat, der dem Quotienten zwischen der Drehzahldifferenz w ,,-w und dem

n+l η

Zeitintervall t ₊₁~t entspricht. Wenn die beiden Werte r und r₊, verschieden sind, wird das Ausgangssignal w des Rechners 33 im Zeitpunkt t ₊, sprunghaft verändert. Der Verlangsamungsrechner 32 muß eine Speichereinrichtung besitzen, in welcher der Drehzahlwert w gespeichert werden

kann, bis dieser Rechner den Verlangsamungswert r , = -r r—

u ^ u λ. ^rn+l~^rn

berechnet.hat.

Der Signalerzeuger 10 besitzt ferner ein von dem Rechner 32 gesteuertes Relais 34, das an den Rechner 33 neue Werte für w , r und t abgibt, sobald der Rechner 32 die Berechnung der Verlangsamung durchgeführt hat.

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Das von dem Rechner 32 an das Relais 34 abgegebene Steuersignal wird ferner an das Relais 9 abgegeben, so daß dieses unwirksam wird und in einen Zustand gelangt, in dem es für die nächste übertragung von Information von dem Rechner 7 an den Bezugsdrehzahl-Signalerzeuger 10 bereit ist.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Anordnung ausführlicher erläutert.

Es sei angenommen, daß das Bremssystem des Fahrzeuges nicht betätigt ist. Das Relais 6 arbeitet jetzt fortlaufend und verbindet abwechselnd den Impulsgeber 3 und den Impulsgeber mit den beiden Rechnern7 und 8. Solange die von dem Rechner berechnete Verlangsariung kleiner ist als der vorherbestimmte Grenzwert, arbeitet das Relais 3 intermittierend und wird der Bezugsdrehzahl-Signalerzeuger 10 schrittweise verstellt. In diesem Zustand sind die Relais 15, 16, 17 und 18 unwirksam, weil bei .ungebremstem Fahrzeug keiner der Rechner 19, 20, und 22 ein Ausgangssignal erzeugen kann. Die Ventile 11, 12, und 14 sind daher offen.

Bei einer Betätigung des Bremssystems des Fahrzeuges nimmt der von dem Rechner 8 berechnete Verlangsamunqswert zu. Solange sich dieser Wert unter dem vorherbestimmten Grenzwert befindet, spricht das Relais 9 nach wie vor intermittierend an, so daß es die von dem Rechner 7 berechneten Drehzahlwerte an den Bezugsdrehzahl-Signalerzeuger 10 abgibt und dessen Ausgangssignal in Abhängigkeit von dem genannten Wert und den Zeitintervallen zwischen der übertragung dieser Werte verändert wird. Bei jedem Ansprechen des Relais 9 wird das Umschaltrelais

6 durch das von dem Rechner 8 kommende Steuersignal blockiert, so daß der Rechenvorgang in den Rechnern 7 und 8 vorübergehend unterbrochen wird. Nach einem kurzen Zeitintervall wird das Relais 6 durch ein Signal von dem Relais 29 wieder zum Ansprechen gebracht, so daß der Geber 3 oder 4 mit den Rechnern

7 und 8 verbunden wird. Wie vorstehend erwähnt wurde, wird das Relais 6 entweder in gleichbleibenden Zeitintervallen oder in Abhängigkeit von dem in dem Rechner 32 berechneten

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Verlangsaraungswert zum Ansprechen gebracht, und zwar in dem zuletzt angegebenen Fall durch ein Signal, das von dem Relais 30 an das Relais 29 abgegeben wird.

Der Bezugsdrehzahl-Signalerzeuger 10 erzeugt ein schrittweise verändertes Bezugsdrehzahl-Signal, das den verschiedenen Rechnern 19 - 26 zugeführt wird. Diese Rechner geben an die Relais 15 - 13 Signalp ab, die der Drehzahl und der Verlangsamung der verschiedenen Räder entsprechen. Je nach der Größe dieser Signale kann eines oder können mehrere dieser Relais ansprechen, so daß das von dem betreffenden Relais gesteuerte Magnetventil 11, 12, 13 oder 14 geschlossen und der Bremsdruck von der Bremse des entsprechenden Rades weggenommen wird. Wenn die in einem der Rechner 23 - 26 berechnete Radverlängsamung den vorherbestimmten Wert überschreitet, spricht das Relais an, so daß das Relais 28 zum Ansprechen gebracht wird. Das Relais 27 soll so eingestellt sein, daß es das Relais 28 bei einem Verlangsamungsv/ert zum Ansprechen bringt, der ebenso groß ist oder kleiner als der Wert, bei dem der Rechner 8 das Relais 6 blockiert.

Außer dem an das Relais 6 abgegebenen Steuersignal gibt das Relais 29 ein weiteres Steuersignal ab, und zwar an das Relais 28, Wenn dieses gleichzeitig von dem Relais 27 gespeist wird, erzeugt es ein Steuersignal für das Ventil 13 oder 14, so daß die Bremsung jenes Hinterrades aufgehoben wird, das die Berechnung der Drehzahl und Verlangsamung durch die Rechner 7 und 8 steuert. Solange der von dem Rechner 8 berechnete Verlangsamung swert niedriger ist als der vorherbestimmte Wert, wird der vorstehend beschriebene Vorgang periodisch wiederholt und das Ausgangssignal des Bezugsdrehzahl-Signalerzeugers .10 schrittweise auf neue Werte gebracht. Das Steuersignal, das der Rechner 8 an das Relais 6 abgibt, um dieses zu blockieren, wird auch an das Relais 28 abgegeben, so daß das Steuersignal für das Ventil 13 bzw. 14 unterbrochen wird. Diese Maßnahme soll verhindern, daß die Bremsung jedes der beiden abwechselnd als Bezugsrad dienenden Hinterräder in den Zeitintervallen

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aufgehoben wird, in denen von diesem Hinterrad kein Bezugssignal abgeleitet wird. Das Relais 27 verhindert die Aufhebung der Bremsung der Hinterräder bei einer nur leichten Betätigung des Bremspedals, so daß beim normalen Bremsen eine pulsierende Verlangsamung vermieden werden kann.

Da das Relais 9 nur ansprechen kann, wenn der von dem Rechner 8 berechnete Verlangsamungswert unter einem vorherbestimmten Wert liegt, besteht keine Gefahr, daß der Bezugsdrehzahl-Signalerzeuger 10 mit Drehzahlwerten gespeist wird, die von dem Rechner 7 während schneller Veränderungen der Drehzahl eines der beiden Bezugsräder berechnet worden sind.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel eingeschränkt, sondern kann dieses auf verschiedene Weise abgeändert werden. Beispielsweise kann man einige Einrichtungen der Anordnung zu größeren, integrierten Einrichtungen zusammenfassen oder durch Einrichtungen ersetzen, die eine andere Punktion und eine andere Schaltung haben. Insbesondere sind die vorstehend als Relais bezeichneten Einrichtungen vorzugsweise keine elektromagnetischen Relais, sondern elektronische Schaltkreise mit entsprechender Funktion. Ferner braucht durch die Betätigung der Magnetventile die Bremskraft von den verschiedenen Rädern nicht vollkommen weggenommen zu werden, da es in manchen Fällen genügt, wenn diese Ventile so eingerichtet sind, daß sie die auf die entsprechenden Räder ausgeübte Bremskraft um ein bestimmtes Maß verringern.

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Claims

io

■Patentansprüche

Ml. !Bremskraftregler rur Rädert'ahrzeuge, mit Gebern, die aJSL>ge einem von allen zu bremsenden Hadern des Fahrzeuges angeordnet und zum Erzeugen von elektrischen Signalen eingerichtet sind, die der Drehzahl der betreffenden Räder entsprechen, ferner mit einer Einrichtung, die dazu dient, diese Signale mit einem Bezugsdrehzahl-Signal zu vergleichen.und den Schlupf der Räder darstellende Signale zu erzeugen, einer von den letztgenannten üignalen gesteuerten Einrichtung zum Steuern der auf Je eines der Räder ausgeübten Bremskräfte und einem Bezugsdrehzahl-dignalerzeuger, der durch den Ausgang mindestens eines der Geber gesteuert wird und zum Erzeugen des Bezugsdrehzanlüignals dient, dadurch gekennzeichnet, daß der .Bezugsdrehzahl-bignalerzeuger durcn eine Einrichtung gesteuert wird, die intermittierend, die Drehzahl w eines der Räder milit und gleichzeitig dessen Verlangsamung r bestimmt, eine Einrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, die auf dieses Rad ausgeübte Bremskraft vorübergehend wegzunenmen oder herabzusetzen, so daß sich dieses Rad im Meßzeitpunkt t mit der Drehzahl eines sich frei drehenden Rades dreht, und die Einrichtung zum Steuern des Bezugsdrehzahl-Signalgebers so eingerichtet ist, daß sie das eine Bezugsdrehzahl w -r ^t-t ) darstellende Bezugsdrehzahl-üignal schrittweise verändert.

2. Bremskraftregler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Ableiten des Bezugsdrehzahisignals von der Drehzahl und Verlangsamung von zwei oder mehreren Rädern, die abwechselnd als Bezugsrad dienen.

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5. BremsJsraftregler nach Anspruch l, dadurch geJcenn zeichnet, dab das Bezugsdrehzahl-üignal in gleichbleiben den Zeitintervallen verändert wird.

A-. Bremslcrartregler nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Bezugsdrehzahl-Signal in Zeitintervallen verändert wird, deren Dauer von der Verlangsamung des Bezugsrades abhängig ist.

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