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Vorrichtung zur Veränderung der Bremskraft in Abhängigkeit vom Jeweiligen
Laufzustand des Rades bei druckmittel~ gebremsten Fahrzeugen Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Veränderung der Bremskraft in Abhängigkeit vom Jeweiligen Laufzustand
des Rades bei druckmittelgebremsten Fahrzeugen. Dabei ist in der Bremsleitung ein
magnetisch gesteuertes Relaisventil und in der Steuerleitung ein Bremsventil vorgesehen.
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Das magnetisch gesteuerte Relaisventil ist von übe eine Verstärkereinriohtung
verarbeiteten Signalen eines den Je weiligen Laufzustand des Rades oder mehrerer
zu einer Achsgruppe gehörender Räder kontollierenden Meßfühlers steuerbar.
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Stand der Technik Die Arbeitsweise bekannter Anlagen sei anhand von
Fig. 1 erläuterte Fig. 1 zeigt ein Diagramm und eine zu diesem Diagramm gehörende
Kennlinie I, die die Verzögerungs- 5 und Beschleunigungssignale 4 eines Meßfühlers
2 wiedergibt. Auf der Abazisse
ist die Zeit 5 aufgetragen, während
auf der Ordynate mehrere Kurven gezeigt sind, von denen die oberste die Fahrzeuggeschwindigkeit
6, die mittlere die Radgeschwindigkeit 7 und die untere den modulierten Bremsdruck
8 wiedergibt. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, wie zu Beginn einer Bremsung die
Radgeschwindigkeit 7 infolge des hohen Brensdruckes abait. Ohne eine Bremsdruckerniedrigung
würde die Radgeschwindigkeit 7 einen Verlauf nehmen, wle er durch die gestrichelte
Linie 9 angedeutet ist. Zutun Zeitpunkt 10 wird Jedoch der - Bleßflihler eingestellte
Verzdgerungsgrenzwert durch die tatsächliche Verzbgerung des Rades überschritten,
wodurch das Verzögerungssignal 3 auftaucht, welches die Bremsdruckerniedrigung einleitet.
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Durch den sich erniedrigenden Bremsdruck wird das Gleichgewicht des
an der Bremse bewirkten Bressmomentes zu dem von der Fahrbahn übertragbaren Bremsmoment
verschoben, so daß die Radverzögerung abnimmt und schließlich in eine Beschleunigung
übergeht. Der Meßfühler 2 registriert diesen Zustand und gibt das Beschleunigungssignal
4 ab, mit dessen Beginn die Bremsdruckerniedrigung beendet und eine Bremsdruckerhöbung
eingeleitet wird. Der Bremsdruck steigt wieder auf den Wert, der vor der Eremsdruckerniedrigung
in der Anlage vorhanden war. Ist er erreicht, so tritt ein erneutes Verzögerungssignal
3 auf und ein neuer Regelzyklus beginnt. Dieser läuft in genau der gleichen Weise
ab wie der erste Regelzyklus. Es schließen sich eine Vielzahl von Regelzyklen an,
bis schließlich der Bremsvorgang unterbrochen wird bzw. beendet ist.
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Als nachteilig hat sich insbesondere die hohe Zahl der Regelzyklen
in einem derartigen Bremsablauf bemerkbar gemacht. Jeder Regelzyklus bringt eine
doppelte Momentenumkehr mit sich, in deren Folge Stöße und Schwingungen von dem
Fahrzeug aufgenommen werden müssen. Besondere
Nachteile treten bei
schweren Fahrzeugen, insbesondere bei Sattelaufliegern, auf. Findet eine hydraulisch
arbeitende Bremsanlage Verwendung, so ist eine große Anzahl von Regelzyklen ebenfalls
von Nachteil, weil entsprechende Druckflüssigkeitsteilmengen anfallen, die gespeichert
und in das System zurückgeführt werden müssen.
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Aufgabe Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Bremsverlauf optimal
zu gestalten, d.h. im Bereich des Optimums des Haftreibungsbeiwertes zu bremsen
und trotzdem die Anzahl der Regelzyklen und die damit verbundenen Schwingungen und
Stöße möglichst klein bzw. gering zu halten.
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Lösung Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Bremsdruck am
Ende eines Regelzyklusses nicht auf den am Anfang des Regelzyklus vorhandenen Wert
anzuheben, sondern die Bremsdruckerhöhung vorzeitig zu beenden.
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Es kann davon ausgegangen werden, daß sich die Fahrbahnverhältnisse
nährend des Ablaufs eines Regelzyklusses, der nur einige wenige Millisekunden in
Anspruch nimmt, nicht wesentlich verändert haben. Andererseits aber hat die Anlage
bereits bei Beginn des Regelzyklusses festgestellt, daß ein derartiger Bremsdruck
zu einem Blockieren der Räder führen würde.
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Der Erfindungsgedanke läßt sich gleichennaßen auf hydraulische, pneumatische
oder kombiniert arbeitende Bremsanlagen anwenden. Die Konkretisierung des Erfindungsgedankens
beinhaltet die im Hauptanspruch angegebenen Lösungsmittel.
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Vorteilhafte Weiterbildungen Mit besonderem Vorteil weist die Verstärkereinrichtung
eine Haltevorrichtung zum Konstanthalten des Steuerdrucks für ein bestimmtes, einstellbares
und an das Versodwinden jedes Verzögerungssignals angehängtes Zeitintervall auf,
welches nur durch ein weiteres Verzögerungssignal vorzeitig endet. Hierdurch ist
gewährleistet, daß der Steuerdruck am Ende eines Verzögerungssignals für eine gewisse
Zeit abgesenkt bleibt, so daß der Bremsdruck nicht über den entsprechenden Wert
ansteigen kann. Der Bremsdruck steigt erst nach Ablauf des ZeitiServalls langsam
an.
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Das Beschleunigungssignal ist auf die Haltevorrichtung ohne Einfluß.
Es wird ein erneuter Regelzyklus, der mit Stößen und Schwingungen verbunden wäre,
vermieden. Das Rad wird in eine Bewegungsphase, die der Verzögerung des Fahrzeuges
entspricht, hineingezwungen. Besonders vorteilhaft ist somit die Verhinderung der
Regelstöße bzw. -spitzen, wenn die Anpassung des Steuerdrucks erfolgt ist. Der Druckmittelverbrauch
wird wesentlich eingeschränkt, da die weitere Modulation verhindert wird.
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Mit dem in der Steuerleitung vorgesehenen magnetisch betätigbaren
Steuerventil wird eine stufenlose Druckminderung während eines Terzdgerungssignals
erreicht. Es ist Jedoch auch möglich, den Steuerdruck stufenweise zu erniedrigen,
wobei mehrere Erniedrigungsstufen hintereinander durchlaufen werden, sofern das
Verzögerungssignal nicht verschwindet.
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In Weiterbildung der Erfindung muß sichergestellt sein, daß der Steuerdruck
nicht völlig abgesenkt wird, weil dann keine Möglichkeit besteht, ein Bremsmoment
auszuüben.
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Nornalerweise wird die Druckmodulation nur eine solche Druckerniedrigung
in der Steuerleitung hervorrufen, die den Fahrbahnverhältnissen angepaßt ist, wobei
selbst bei
schlechtesten Reibwerten ein Druck in der Steuerleitung
vorhanden ist. Es kann jedoch wünschenswert sein, den Steuerdruck nicht derart weit,
sondern bis zu einer einstellbaren Grenze abzusenken. Zu diesem Zweck ist das in
der Steuerleitung vorgesehene, magnetisch betätigbare Steuerventil von einer Leitung
überbrückt, in der ein Druckbegrenger vorgesehen ist. Die vom Steuerventil und vom
Druckbegrenzer ausgehenden Leitungen sind dabei über ein Zweiwegeventil an die zu
dem magnetisch gesteuerten Relaisventil führende Leitung angeschlossen. Somit liegt
am Relaisventil der jeweils höhere Druck an.
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Figurenbeschreibung Der Erfindungsgedanke läßt mehrere konstruktive
AusrUhrungen zu. Er ist anhand der beiliegenden Zeichnungen verdeutlicht, und zwar
zeigen: Fig.2 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, Jedoch unter Anwendung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung und Fig.3 die Erläuterung des Erfindungsgegen standes an einer Zweikreisbremsanlage
hydraulischer oder pneumatischer Bauart.
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In dem Diagramm der Fig. 2 sind genau die gleichen Bezugszeichen für
gleiche Kurven und Signale wie in Fig. 1 verwandt. Zusätzlich ist hier noch der
Steuerdruck 11 eingezeichnet. Es ist ersichtlich, wie beim Auftreten des ersten
Verzögerungssignals 3 sowohl der modulierte Bremsdruck 8 als auch der Steuerdruck
11 abgesenkt werden. Die Absenkung des Steuerdrucks 11 erfolgt entweder in Stufen
oder wie dargestellt stufenlos. Die Absenkung des Steuerdrucks wird durch das Versohwinden
de s des Verzögerungssignals beendet.
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Die Absenkung des Bremsdruckes wird durch den Beginn des Beschleunigungssignals
4 beendet. Der Bremsdruck 8 kann
infolge des erniedrigten Steuerdruckes
11 in der zweiten Phase des ersten Regelzyklusses nur entsprechend weit ansteigen.
Bei dem dargestellten Breuverlauf liegt der durch den Steuerdruck 11 zu diesem Zeitpunkt
bewirkte modulierte Bremsdruck 8 Jedoch noch höher, als es das auf die Fahrbahn
zu übertragende Bremsmoment erlaubt.
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Infolgedessen steigt die Radverzögerung an, bis der Meß-SUhler 2 ein
neues Verzögerungssignal 3 aussendet. Es schließt sich hier ein zweiter Regelzyklus
an. In dessen Verlauf wird der Steuerdruck 11 wieder eidedrigt.
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In der zweiten Phase des breiten Regelzyklusses kann der Bremsdruck
nur entsprechend weit ansteigen. Jetzt Jedoch reioht dieser Bremsdruck nicht aus,
um das Blockieren des Rades zu verursachen. Das Rad a>zw. die Radgeschwindigkeit
7 wird in den dargestellten Verlauf hineingezwungen. In dieser Phase findet keine
traftrichtungsumkehr statt. Stöße und Schwingungen werden vermieden.
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Am Ende Jedes Verzögerungssignals 3 beginnt ein von einer Haltevorrichtung
bewirktes Zeitintervall 12 zu laufen, welches nur durch das Auftreten eines erneuten
Verzdgerungssignales 3 unterbrochen wird. Ein Beschleunigungssignal 4 ist auf den
Ablauf des Zeitintervalls ohne Einfluß. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Bremsverlauf
wurde das erste Zeitintervall 12, welches lit dem Ende des ersten Verzögerungs signals
3 begonnen hat durch den Beginn des zweiten Verzögerungs signals 3 unterbrochen.
Mit Ende des zweiten Verzögerungssignals 3 beginnt das Zeitintervall 12 erneut zu
laufen, welches sich diesmal voll auswirken konnte undbeispielsweise bis zur Linie
13 dauert. Von diesem Zeitpunkt an steigt der Steuerdruck 11 und damit auch der
am Rad verfügbare Bremsdruck 8 langsam wieder an.
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Fig. 3 erlautert den Erfindungsgedanken in schematischer Darstellung
bei einer pneumatischen Zweikreisbremsanlage.
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Die Bremskraft wird über einen Bremszylinder 14 mit angebauten Relaisventil
15 der Radbremse zugeführt.
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Das Relaisventil 15 ist über die Leitung 16 mit dem Vorrat des zugehörigen
Bremskreises verbunden. Der am Relaisventil 15 angeordnete Dreiwege-Ventilmagnet
17 ist über seinen Einlaß durch eine Leitung 18 an ein Zweiwegeventil 19 und über
die Leitung 20 an das magnetisch betätigbare Steuerventil 21 angeschlossen.
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Die Leitung 22 verbindet das magnetisch betätigbare Steuerventil 21
mit dem diesem Bremskreis zugeordneten Ventilteil am Zweikreis-Bremsventil 23. Gleichzeitig
ist das Steuerqagnetventil 24 durch die Leitung 25 mit der Leitung 22 verbunden.
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Das in der Steuerleitung 22, 20, 18 vorgesehene magnetisch betätigbare
Steuerventil 21 ist von den Leitungen 26 und 27 überbrückt, in die ein Druckbegrenzer
28 eingeschaltet Ist. Die Leitung 27 ist am anderen Eingang des Zweiwegeventils
19 angeschlossen.
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Der Dretwege-Ventilxagnet 17 und erfindungsgemäß auch das Steuermagnetventil
24 sind über elektrische Leitungen 29 und 30 mit der Verstärkereinrichtung 31, die
über die elektrische Leitung 32 die Signale vom Meßfühler 2 erhalt, verbunden. Die
Verstärkereinrichtung 31 weist eine Haltevorrichtung 33 zum Konstanthalten des Steuerdruckes
auf. Die Halteeinrichtung 33 kann selbstverständlich auch an anderer Stelle angeordnet
sein. Die Inbetriebnahme des elektrischen Teils der Anlage erfolgt durch Schließen
des Stromkreises durch den Bremalichtschalter 34 oder in sonstiger Weise.
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Wirlnmgsweise Durch Betätigen des Bremsventiles 23 gelangt Strömungsmittel,
beispielsweise Druckluft, über die Leitung 22, das magnetisch
betätigbare
Steuerventil 21, Leitung 20. Zweiwegeventil 19, leitung 18, den geöffneten Einlaß
des stromlosen Dreiwege-Ventilmagneten 17 zwi Relaisventil 15, wodurch von diesem
proportional zum eingesteuerten Druckimpuls Strömungsmittel aus dem Vorrat über
die Leitung 16 zum Bremszylinder 14 eingesteuert wird. GleichZeitig gelangt Strömungsmittel
über die eitung 26, den Druckbegrenser 28 und die Leitung 27 zum Zweiwegeventil
19, welches jedoch diesen Durchgang sperrt, sofern der Druck in der Leitung 20 höher
ist als in der Leitung 27. Bas Zweiwegeventil 19 verbindet Jeweils den höheren Druck
xit der Leitung 18.
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Hat die vom eingesteuerten Bremsdruck 8 erzeugte Bremkraft die zwischen
Reifen und Fahrbahn auf Grund des vorhandenen Kraftschlusses übertragbare Bremskraft
überschritten und nimmt die Winkelverzögerung eines Rades so stark zu, daß die Ansprechschwelle
des Meßfühlers 2 überschritten wird, so gibt der Meßfühler 2 ein Verzögerungsaignal
3 über die Leitung 32 an die Verstärkereinrichtung 31, die das Verzögerungssignal
3 verarbeitet, und über die Bettung 29 dem Dreiwege-Ventilmagnet 17 zuführt. Der
Dreiwege-Ventilmagnet 17 wird erregt, schließt den Durchgang von Leitung 18 zum
Relaisventil 15 und bewirkt gleichzeitig eine von der Zeitspanne Beginn Verzögerungssignal
3 bis Beginn Beschleunigungssignal 4 abhängige Druckreduzierung im Bremszylinder
14 über das Relaisventil 15.
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Erfährt das Rad durch die so reduzierte Bremskraft eine Wiederbeschleunigung,
so gibt der Meßfühler 2 ein entsprechendes Beschleunigungssignal 4 an die Verstärkereinrichtung
31, wodurch der Dreiwege-Ventilmagnet 17 stromlos, der Durchgang von Leitung 18
zum Relaisventil 15 wiederhergestellt und der Bremszylinder 14 erneut belüftet wird.
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Dieser Vorgang entspricht der üblichen Druckmodulation einer Blockier-Regelung.
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Erfindungsgemäß erfolgt mit dem ersten Verzögerungssignal 3 zum Dretwege-Ma»rnetventil
17 gleichzeitig ein irrerell des
Steuermagnetventils 24 durch die
Verstärkereinrichtung 31 entsprechend einem in dieser vorgegebenen Wert, wodurch
das Steuerventil 21 den über die Leitung 22 eingesteuerten Druck auf einen bestimmten
Wert in den Leitungen 20 und 18 erniedrigt und beibehält.
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Die dem Steuermagnetventil 24 von der Verstärkereinrichtung 31 über
die Leitung 30 zugeführte elektrische Spannung wird über eine genau definierte und
gegebenenfalls einstellbare Zeit konstant gehalten. Hierzu dient die Haltevorrichtung
33, die in an sich bekannter Weise aus einer Zusammenschaltung von RC-Gliedern aufgebaut
ist. Am Ende des somit bestimmten Zeitintervalls 12 wird die Spannung abgebaut,
so daß der in der Leitung 18 ausgesteuerte Druck gleich dem in der Leitung 22 wird.
Die Druckanhebung erfolgt langsam.
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Tritt dagegen innerhalb des vorgegebenen Zeitidervalls 12 erneut ein
Verzögerungssignal 3 auf, so wird die von der Verstärkereinrichtung 31 über die
Leitung 30 am Steuermagnetventil 24 anstehende elektrische Spannung erhöht und der
vom Steuerventil 21 in die Letung 20 ausgesteuerte Druck erneut reduziert, bis keine
Verzögerungssignale 3 mehr auftreten, was immer dann der Fall ist, wenn eingeleitete
und übertragbare Bremskraft zwischen Reifen und Fahrbahn im Gleichgewicht sind.
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Die von der Verstärkereinrichtung 31 über Leitung 30 zum Steuermagnetventil
24 übertragene elektrische Spannung wird entweder vom Beginn eines jeden Verzögerungssignals
3 an um zum Beisniel zwei Volt erhöht, bis die dem Steuermagnetventil 24 maximal
mögliche elektrische Spannung zugefahrt list, die Spannungszuführung also in Stufen
und damit die Druckreduzierung in den Lflitiingp.n 20 und 18 ebenfalls in Stufen
erfolgt. Mit besonderem Vorteil kann Jedoch auch
ein stufenloser,
jedoch konstanter Spannungsanstieg in der elektrischen Leitung 30, beginnend mit
dem Begirm des ersten Verzögerungssignals 9, beendet durch den Beginn des ersten
3eschlemigurlgsaignales 4 und weiteransteigend mit den Beginn eines jeden nachfolgenden
Verzögerungssignales 3 und beendet bzw. abgestoppt mit Beginn eines Jeden nachfolgenden
Beschleunigungssignales 4, bis zum Erreichen der maximal zulässigen Spannung erzeugt
werden. Dabei sind Mittel vorgesehen, die beim Ausbleiben eines Beschleunigungssignals
4 nach einer bestimmten Zeit, z. B. 130 Mfl llisekmden, den kontinuierlichen Spannungsanstieg
in der Leitung 30 abstoppen und nach einem weiteren Zeitintervall 12, sofern kein
weiteres Verzdgerungssignal 3 auftritt, die Spannung in der Leitung 30 abbauen,
so daß der in den Leitungen 20 und 18 vom Steuerventil 21 ausgesteuerte Druck gleich
dem in der Leitung 22 wird. Der zuletzt beschriebene stufenlose Spannungsanstieg
ermöglicht eine von der unterschiedlichen Signallänge abhangige Druckangleichung
in der Leitung 18.
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Um zu verhindern, daß bei Bremsungen auf Fahrbahnen mit niedrigem
Kraftschluß zwischen Reifen und Fahrbahn und einer großen Zahl von Verzbgerungssignalen
3 ein Mindestdruck in der Leitung 18 unterschritten wird, wird über die Leitung
26, den Druckbegrenzer 28 und die Leitung 27 ein Mindestdruck von z.B. 1,5 kp/cm²
bzw. der unter diesem Wert in Leitung 22 vorhandene Druck über das Zweiwegeventil
19 in die Leitung 18 eingesteuert.