DE2110899B2

DE2110899B2 - Anordnung einer blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE2110899B2
Application number: DE712110899A
Authority: DE
Inventors: Gian Carlo Cambiano Turin Michellone; Mario Palazzetti; Giovanni Tabasso
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-03-09
Filing date: 1971-03-08
Publication date: 1979-03-08
Also published as: GB1339951A; JPS5522302B1; FR2081790A1; DE2110899C3; US3709566A; DE2110899A1; FR2081790B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Cine derartige Anordnung ist in der älteren Anordnung DE-AS 20 39 014 enthalten.

Aus der CH-PS 4 58 092 ist es bekannt eine blockiergeschützte Bremsanlage für Fahrzeuge mit einem Auslaß- und Einlaßventil zu verwenden. Solange die Radverzögerung einen vorgegebenen Verzögerungsschwellenwert unterschreitet wird der Bremsdruck abgebaut. Daran schließt sich eine vorgegebene Haltezeit an, während der der Bremsdruck konstant gehalten wird. Die Haltezeit ist unabhängig von der Straßenbeschaffenheit und kann kein Optimum darstellen.

Bei einer anderen Bremsanlage (FR-PS 15 84 930) wird ebenfalls der Bremsdruck abgesenkt, solange eine Verzögerungsschwelle unterschritten ist. Anschließend bleibt der Bremsdruck konstant, und zwar solange bis die Radbeschleunigung eine Beschleunigungsschwelle wieder unterschritten hat. Dort steigt also der geregelle Bremsdruck erst dann wieder an. wenn die Radbeschleunigung fast vollständig abgeklungen ist, d. h. wenn die Rad- und Fahrzeuggeschwindigkeiten annährend gleich sind. Dadurch wird jedoch Bremsweg verschwenkL

Bei einer derartigen Anordnung :>oll nun von einem Punkt an, an welchem die Beschleunigung des Fahrzeugrades Null wird, gleichzeitig mit der Ausschaltung des Trägheitsmoments, dem das Fahrzeugrad ausgesetzt wird, ein Befehl zur Stabilisierung des Bremsmoments auf einen konstanten Wert mit einer solchen zeitlichen Verzögerung gegeben werden, daß die Ausübung einer Beschleunigungsmomeradifferenz sichergestellt ist, durch welche das Fahrzeugrad rasch für den Betrieb in einer sicheren Arbeitszone zurückgeführt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese zeitliche Verzögerung auf einen solchen niedrigen Wert zu bringen, daß der Zeitraum verkürzt wird, während welchem das Fahrzeugrad gleitet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die ersie Einrichtung auf einen Schwellenwert Null anspricht und ein Signal an die Verzögerungsschaltung gibt, die das zweite Steuersignal rim eine vorgegebene Zeit verlängert.

Vorteilhaft ist eine derartige Anordnung mit einer Schaltung versehen, die auf eine Änderung der Steigung anspricht und das Verzögerungssignal empfängt und die, wenn das Vorzeichen der Steigung des Signals sich verändert, einen Öffnungsbefehl an die mit dem Einlaßventil verbundene Schaltung gibt. Hierbei kann der durch die auf die Änderung der Steigung ansprechende Schaltung gegebene Befehl an die Schaltung, welche mit dem EinlaE /eitil verbunden ist, über eine Torschaltung gegeben werden, welche durch die Ausgangssignale der ersten und der zweiten Schwellwertschaltung, die gleichzeitig auftreten, leitend gemacht wird. Außerdem kann der Meßwertgeber durch einen Tachometer und eine Differenzierschaltung in Kaskadenschaltung gebildet sein.

Nachstehend wird die Erfindung beispielsweise anhand von Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung, welche die Veränderung des Reibbeiwertes bzw. des Haftmomentes und des Bremsmomentes an einem Rad eines Fahrzeugs in Abhängigkeil von dem prozentualen Schlupf des Rades auf der Fahrbahn bei einer herkömmlichen Bremsanlage zeigt,

Fig. 2 eine graphische Darstellung, welche die Veränderung des Reibbeiwertes bzw. des Haftmomentes und des Bremsmomentes eines Rades eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem prozentualen Schlupf bei Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnungzeigt,

Fig. 3 eine graphische Darstellung, welche die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und des Rades in Abhängigkeit von dnr Zeit während eines Regelvorganges zeigt,

Fig.4 eine graphische Darstellung, welche die Beschleunigung bzw. Verzögerung des Rades in Abhängigkeit von der Zeit zeigt,

Fig.5 eine graphische Darstellung, welche die Veränderung des Bremsmomentes an einem Rad in Abhängigkeit von der Zeit zeigt,

F i g. 6 eine graphische Darstellung, welche die Veränderung der Befehlssignale zeigt, und

Fig.7 eine erfindungsgemäße blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage, teilweise in Form eines Blockschemas.

In F i g. 1 zeigt die ausgezogene Kurve die Beziehung zwischen dem I laftmomenl, bzw. Reibbeiwert und dem prozentualen Schlupf des Rades.

Unter der Beziehung »Haftmoment« ist das Moment zu verstehen, das zwischen der Lauffläche des Rades und der Fahrbahn ausgetauscht wird, während unter der Bezeichnung »prozentualer Schlupf« der relative Unterschied zwischen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der Augenblicksgeschwindigkeit des Rades nach dem Ausdruck

zu verstehen ist, wobei v_v die Augenblicksgeschwindigkeit des Fahrzeugs, und v_rdie Augenblicksgeschwindigkeit des Rades ist.

Die Kurve, welche die Beziehung zwischen dem Haftmoment C und dem Schlupf s zeigt, kann verschiedene Formen annehmen, da sie vom Bodenzustand und der Geschwindigkeit des Rades abhängt. Obwohl ihre Proportionen sich verändern können, bleibt ihre allgemeine Form unter den verschiedensten Bedingungen im wesentlichen die gleiche.

Die Kurve hat einen ersten Abschnitt, der annähernd linear ist, geht dann durch ein K iximum hindurch, welches 5= 10-25% entspricht und fällt dann langsam ab, um schließlich bei Schlupfwerten von nahe bei 100% plötzlich abzufallen.

Der erste Abschnitt der Kurve, bei welchem der Schlupf zwischen 0 und dem Wert in liegt, welcher dem Höchstwert des Haftmoments entspricht wird als der »Schleuderw-Abschnitt bezeichnet. Wenn 5=100%. ist das Rad blockiert.

In F i g. I zeigt ferner die mit einer gestrichelten Linie gezeigte Kurve die Veränderung des dem Rad bei einer herkömmlichen Bremsanlage, zugeführte Bremsmoment Unter der Bezeichnung »Breinsmoment« ist das Moment zu verstehen, welches zwischen den Brcmsbakken und dem Rad ausgetauscht wird. Das Bremsmament nimmt progressiv zu, wenn der Schlupf zunimmt, und der »Arbeitspunkt« verlagert sich von Null zum maximalen Haftmomentwert und über diesen hinaus, wenn die Zunahme des Bremsmomentes andauert.

Der Unterschied zwischen dem Bremsmoment und dem Haftmoment stellt das Trägheitsmoment dar. dem das Rad entsprechend der folgenden Beziehung ausgesetzt wird,

Q-Q₁= k Hr

wobei Cf das Bremsmoment ist,
C das Haftmoment,
Hr die Beschleunigung des Rades und
k ein Proportionalitätskoeffizient, der zum Trägheitsmoment des Rades in Beziehung steht.

Natürlich erreicht, wenn der Arbeitspunkt, dessen Abszisse S_n ist. übcrschril .cn wird, das Trägheitsmoment Werte, die nicht zugelassen werden können, du sie /u einer zunehmenden Verzögerung des Rades und schließlich zum völligen Blockieren des Rades führen.

Eine blockiergeschützte Bremsanlage muß erkennen, daß der Arbeitspunkt sich von der Abszisse *, nach rechts bewegt hat, um das dem Rad zugeführte Bremsmomenl mit dem Ziel herabzusetzen, den Arbeitspunkt in eine sichere Zone zurückzubringen.

In F i g. 2 bezeichnet A den Wert des Bremsmomems. bei welchem ein Lösebefehl an die Bremsanlage gegeben wird. Von diesem Punkt an steigt das Bremsmoment während einer kurzen Zeit wegen der Verzögerungen im Beginn der Betätigung, die dem System eigen sind, weiter an und fällt dann zunehmend rasch ab, so daß es sich der Haftmomenlkurve nähert und diese schließlich kreuzt.

Es wird daher vom Punkt B ab. an welchem die Verzögerung des Rade Null wird, gleichzeitig mit der Ausschaltung des Trägheitsmoments, dem das Rad jo ausgesetzf wird, ein Befehl zur Stabilisierung des Bremsmoments auf einen konstan; -.ι Wer; mit einer solchen zeitlichen Verzögerung gvg'ben, daß die Ausübung einer Beschleunigungsrnomenidifferenz Cj₁- Cr sichergestellt ist, durch welche das Rad rasch für den Betrieb in einer Zone links von der Abszisse s,, zurückgeführt wird.

Das Hereinbringen einer festen zeitlichen Verzögerung in der Stabilisierung oder »Beschneidung« des Bremsmoments vom Punkt B an wird durch praktische Gründe bestimmt. Was in der Tat wirklich wünschenswert ist, ist das Erzielen eines beschleunigenden Trägheitsmoments, das der Differenz de Ordinaten zwischen der Haftmomentkurve und der Bremsmomentkurve entspricht, von zufriedenstellender Größe. Der Wert dieses beschleunigenden Trägheitsmomente ist jedoch nicht kritisch und kann sich innerhalb verhältnismäßig weiter Grenzen ändern, vorausgesetzt, daß er oberhalb eines Mindestwertes gehalten wird. Es läßt sich jedoch aus Gründen der Wirtschaf'Jichk ;it und der baulichen Durchführbarkeit rechtfertigen, eine zeitliche Verzögerung statt einer Differenz der Momente · jrzusehen, da als Endergebnis ein beschleunigendes Moment erhalten wird, das größer als ein bestimmter Wert ist.

Es ist an diesem Punkt wesentlich, sicherzustellen, daß die Bremsen wieder angelegt werden, d. h.. ciafi die Wiederherstellung des durch den Fahrer des Fahrzeugs mittels des Bremspedals ausgeübt wird, außerordentlich rasch erfolgen kann.

Der Arbeitspunkt soll sich nicht von der Abszisse s,, zu weit nach links bewegen, da diese Zone obwohl sie sicher vom Gesichtspunkt des Radblockierens ist, trotzdem zur Bremsung unwirksam ist. Es ist daher wichl^;g daß der Befehl zum Wicderanlegen der Bremsen gegeben wird, sobald der Schlupf des Rades geringer als der V/rrt so wird, der dem Höchstwert des Haftmomentes entspricht. Daher wird dieser Befehl zum Wiederanlegen der Bremsen gegeben, sobald die Beschleunigung des Rades, die proportional dem Wert des Trägheitsmoments ist, d. h. der Augenblicksdifferenz zwischen dem Haflmoment und dem Bremsmoment, abzunehmen beginnt, nachdem er du-ch ein Maximum hindurchgegangen ist. Es isi in der Tat ersichtlich, daß von dem Punkt maximalen Schlupfes an. der dem Punkt B entspricht, die Differenz C-O zunimmt oder zumindest konstant ist bis zu dem Punkt, dessen Abszisse s> ist. worauf das erwähnte Moment abzunehmen beginnt. Wenn der Befehl zum Wicderan-

legen der Bremsen am Punkt C gegeben wird, beginnt das Bremsmoment, entsprechend den Verzögerungen im System, wieder zuzunehmen und die Kurve erreicht einen Mindestschlupf s_m„ und vereinigt sich dann mit dem vorhergehenden Anstieg der Kurve, bis sie zum Punkt A zurückkehrt, an welchem der Zyklus von neuem beginnt.

Der Verlauf des Zyklus wird in Verbindung mit I- i g. 3 und 4 besser verständlich. In F i g. 3 zeigt die dicke Kurve die Geschwindigkeit des Rades in Abhängigkeit von der Zeit, während Fig. 4 die Verzögerung bzw. Beschleunigung des Rades ebenfalls in Abhängigkeit von der Zeit zeigt, d. h. die Ableitung nach der Zeit der Kurve nach I" i g. 3 darstellt. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs \\ ist in Fig. 3 durch die dünne Kurve gezeigt. Die kritischen Punkte im Zyklus sind in F i g. 3 und 4 angegeben. Der Punkt A ist derjenige Punkt, an welchem der Zustand übermäßiger Verzögerung des

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durch das System bedingt ist, wird ein Wendepunkt in der Geschwindigkeit v_r des Rades erhallen, welcher einem Punkt geringster Beschleunigung entspricht. Der Punkt ßentspricht der Beschleunigung Null. Nach einer Verzögerung r?, die, wie erwähnt, absichtlich hereingebracht wird, wird das Bremsmoment auf einem konstanten Wert gehalten, was eine progressive Beschränkung der Beschleunigung des Rades verursacht, bis die Beschleunigung einen höchsten Punkt erreicht und abzunehmen beginnt. Der Beginn der Verringerung der Beschleunigung wird am Punkt C festgestellt, um einen Befehl zum Wicderanlegen der Bremsen zu geben, wodurch das Bremsmoment erhöht wird.

Die Veränderung im Bremsmoment läßt sich in F i g. 5 verfolgen, welche die Verzögerung r.i zeigt, die in die Abgabe des Befehls zum »Beschneiden« des Bremsmoments hereingebracht wird.

Fine blockiergeschützte Bremsanlage wird nachfolgend in Verbindung mit F i g. 7 beschrieben.

Ein Tachomeier 10 stellt die Geschwindigkeit eines Rades Il eines Fahrzeugs fest und gibt das Geschwindigkeitssignal an eine Differenzierschaltung 12, die ein Radvcrzögcrungs- bzw. Radbeschleunigungssignal an ihrem Ausgang liefert.

Dieses Signal wird auf eine erste Schwellenwert-Schaltung 14 übertragen, die ein Ausgangssignal abgibt, wenn das Eingangssignal einen bestimmten negativen Schwellenwert überschreitet, um eine bistabile Schaltung 24 sowie eine bistabile Schaltung 26 zu steuern.

Die beiden Spannungsstufen, welche am Ausgang der beiden bistabilen Schaltungen 24 und 26 als Folge dieser Steuerung auftreten, erregen die Magnetspulen 27 und 29 der beiden Magnetventile 30 und 28. Das Magnetventil 28. das zwischen einer Druckmittelquelle 25 und einem Radbremszylinder 32 zum Bremsen de Rades 11 normalerweise offen ist, schließt, so daß di< Druckmittelzufuhr zum Radbremszylinder 32 aufhört Das Magnetventil 30,das normalerweise geschlossen ist

-, wird durch das Signal von der bistabilen Schaltung 2' geöffnet, so daß Druckmittel aus den Radbremszylindc 32 gelangen kann. Die Spannungsslufsn der bistabilei Schaltungen 24 und 26 sind in F i g. 6 durch die Kurven ; und bdargestellt.

in Wenn das durch die Schaltung 12 gelieferte Verzögerungssignal durch Null (Punkt I))hindurchgeht liefert eine zweite Schwellenwert-Schaltung 16. der da: Ausgangssignal der Differenzierschaltung 12 zugcführ wird, ein Ausgangssignal. Über eine Verzögerungsschal

ii lung 18 von bestimmter zeitlicher Verzögerung win durch dieses Ausgangssignal die bistabile Schaltung 2< zurückgestellt, so daß deren Ausgang auf eine niedrigi Spannung zurückgeführt wird, wodurch das Magnet vnntil 10 ρηίΓΓσΙ wirrl tu t\:it\ sirh t!ip*iP«; wiprlpr <u'hlip(l

_>n und das Austreten des im Radbremszylinder 32 nocl befindlichen Druckmittels verhindert wird. Der Drucl im Radbremszylinder 32 wird daher im wesentlicher konstant auf dem erreichten Wert gehalten.

Das durch die Schaltung 12 zugeführte Bcschlcuni

_>) gungssignal wird ferner auf eine Einheit 20 übertragen die aus einer Schaltung zur lirmiillung der Steigung besteh;, welche auf die Veränderung der Steigung dci Beschlei'r\ie"npskurvc anspricht und ein Ausgangssi gnal liefert, wenn der Wert der Beschleunigung

in nachdem er durch ein Maximum hindurchgegangen ist abzunehmen beginnt (Punkt C). Über eine Torschaltung 22. welche durch die Ausgänge der bistabilen Schallun gen 24 und 26 aktiviert wird, stellt das Ausgangssigna der Einheit 20 die bistabile Schaltung 26 zurück

ΐΊ wodurch das Magnetventil 28 entregt wird, so daß siel dieses öffnet und von neuem Druck in den Radbremszy linder 32 gelangen läßt. Der Zweck der Torschaltung 2\ besteht darin, falsche Rückstellungen der bistabiler Schaltung 26 infolge von Fehlern bei der Ermittlung dci

J(I Änderung der Steigung in der Einheit 20 zu verhindern was beispielsweise durch Störungen im Signal, geringt unregelmäßige Schwankungen in der Beschleunigung u. dgl. verursacht werden kann.

Die beschriebene Bremsanlage kann entweder vor

j-, hydraulischer oder pneumatischer Form durch der Fachmann gebaut werden. Ferner ist zu erwähnen, dat in der Praxis die Ausgänge der bistabilen Schaltungcr 24 und 26 durch geeignete Verstärker auf eine Leistungshöhe angehoben werden, die ausreicht. di<

•>o Magnetventile 30 und 28 zu erregen. Der Tachometer K und die Differenzierschaltung 12 können ebenfaM al: ganzes durch einen Beschleunigungsmesser in der Fällen ersetzt werden, in denen dies zweckmäßiger ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung einer blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage, mit einem normalerweise offenen Einlaßventil und einem normalerweise geschlossenen Auslaßventil, die einzeln durch elektrische Steuersignale betätigbar sind, mit einem von einem Rad angetriebenen Meßwertgeber sind, mit einem von einem Rad angetriebenen Meßwertgeber, der ein drehzahlproportionales Signal «/zeugt, mit einem Differenzierer, der dieses Signal in ein Verxögerungs/Beschleunigungssignal umwandelt, mit einem ersten Schwellwertschalter, der beim Oberschreiten einer bestimmten Radverzögerung ein erstes Steuersignal zum Schließen des Einlaßventils and ein zweites Steuersignal zum öffnen des Auslaßventils abgibt, so daß dadurch derBremsdruck fällt, mit einer ersten Einrichtung, die beim Unterschreiten eines zweiten Schwellenwertes das zweite Steuersignal beendet, so daß das Auslaßventil schließt ut-jd der Bremsdruck konstant bleibt, mit einer zweiten Einrichtung, die feststellt, wann das Maximum der Radbeschleunigung überschritten ist und das erste Steuersignal beendet, so daß das Einlaßventil wieder öffnet und der Bremsdruck steigt, und weiter mit einer Verzögeningsschalturjg, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (16) auf einen Schwellenwert NuI! anspricht und ein Signal an die Verzögerungsschaltung (18) gibt, die das zweite Steuersignal (a)um eine >o vorgegebene Zeit verlängert.

2. Anordnung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch eine Schaltung (20), die auf eine Änderung der Steigung anspricht und das Beschleunigungssignal empfängt und die, we\in d»s Vorzeichen der r> Steigung des Signals sich verändert, einen Öffnungsbefehl an die mit dem Einlaßventil verbundene Schaltung gibt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die auf die Änderung der Steigung ansprechende Schaltung gegebene Befehl an die Schaltung, welche mit dem Einlaßventil (28) verbunden ist, über eine Torschaltung (22) gegeben wird, welche durch die Ausgangssignale der ersten und der zweiten Schwellenwertschaltung, die gleich- vi zeitig auftreten, leitend gemacht wird.

4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber durch ein Tachometer (10) und eine Differenzierschaltung (12) in Kaskadenschaltung gebildet wird.