DE2328229A1

DE2328229A1 - Einrichtung zum steuern der abbremsung eines rades bei einem auf dem erdboden rollenden fahrzeug

Info

Publication number: DE2328229A1
Application number: DE19732328229
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Citroen SA
Priority date: 1972-06-13
Filing date: 1973-06-02
Publication date: 1974-01-03
Also published as: GB1394329A; FR2201995A1; FR2201995B1; DE2328229C2; IT984677B

Description

DR. HEINZ FEDER DR. WOLF-D. FEDER

PATENTANWÄLTE

Düsseldorf 2328229

Akte 73-10/20-90 30. Mai 1973 WP/Si

Firma S.A. Automobiles Citroen, F 75747 Paris Cedex 15, 117 a'l67, Quai Andre Citroen

Einrichtung zum Steuern der Abbremsung eines Rades bei einem auf dem Erdboden rollenden Fahrzeug.

'Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern der Abbremsüng mindestens eines Rades bei einem auf dem Erdboden rollenden Fahrzeug, beispielsweise einem Flugzeug oder jeinem Kraftfahrzeug, und hat den Zweck, eine Einrichtung dieser 'Art zu schaffen, die es ermöglicht, die Verzögerung unter allen j Haftbedingungen so zu optimal!sieren, daß ein Blockieren der 'Räder, welches auftreten kann, wenn die Bremskraft zu groß ist, vermieden wird.

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!Es sind Einrichtungen zur Verhinderung des Blockierens bekannt, !die Vorrichtungen zum Erzeugen eines elektrischen Signals aufweisen, das in jedem Augenblick ein Maß für die Abweichung der Drehgeschwindigkeit des abzubremsenden Rades von der Drehgeschwindigkeit darstellt, die dieses Rad hätte, wenn sein ΐGleitkoeffizient einem vorgegebenen Wert entspräche. Die bekannten Einrichtungen weisen außerdem Vorrichtungen zum Erzeugen eines Druckabfalles in der die Bremsorgane speisenden Flüssigkeit in Abhängigkeit von diesem elektrischen Signal auf.

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Bei Einrichtungen zur Verhinderung des Blockierens vom Typ "Alles oder Nichts" kann dieses elektrische Signal dazu verwendet werden, die Wirkung der Bremsorgane durch Erzeugung eines Druckabfalles zu steuern, sobald das Signal einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht, und den Druck wieder herzustellen, wenn die Drehgeschwindigkeit des Rades wieder genügend angestiegen ist. Auf diese Weise wird das Blockieren- vermieden, aber das Abbremsen erfolgt ruckweise, was sich auf den Fahrkomfort, sowie auf das Verhalten der mechanischen Organe nachteilig auswirkt. Bei diesen Einrichtungen können diese Nachteile nicht behoben werden, ohne Zuhilfenahme spezieller Kreise zur Verteilung und Regelung der Bremsflüssigkeit, wobei darauf verzichtet werden muß, unter allen Haftbedingungen den optimalen Bremsweg zu erhalten.

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zuia Steuern der Abbremsung, die so verbessert ist, daß die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist insbesondere verwendbar, wenn die Vorrichtungen zur Erzeugung eines Druckabfalles in der Bremsflüssigkeit einen Elektroschieber vom Proportional typ aufweisen, d.h. einen Elektroschieber, der einen Druck liefert, der in etwa dem ansteuernden Signal proportional ist.

Die Funktionssicherheit zur Erreichung eines* minimalen Anhalteweges^ ohne das Risiko eines Blockierens^ erfordert eine große Präzision in der Festlegung der Korrelation zwischen den Änderungen des Bremsdruckes und den Änderungen des tatsächlichen Gleitkoeffizienten des Rades, wobei ein Minimum an Trägheit erreicht werden muß. Dies wird bei der erfindungsgemäßen Einrichtung durch die Art der Verarbeitung des Fehlersignals erreicht, das dem elektrodynamischen Monitor zugeführt wird₉ der den Elektroschieber ansteuert.

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Die Einrichtung zum Steuern der Abbremsung eines Rades der oben beschriebenen Art ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch Vorrichtungen zur Bififerentiation eines elektrischen Signals.} das in jedem Augenblick ein Maß für die Abweichung der Drehgeschwindigkeit des abgebremsten Rades von der Drehgeschwindigkeit darstellt, die es hätte, wenn sein Gleitkoeffizient einem vorgegebenen Wert entspräche, sowie Vorrichtungen zur Integration dieses Signals und Vorrichtungen zur Addition des elektrischen Ausgangssignals, eines Bruchteils des differenzierten Signals und eines Bruchteils des integrierten Signals, derart, daß ein Pehlersignal erhalten wird, das zur Ansteuerung des Elektroschiebers vom Proportional£ typ verwendet wird, um das Gleiten des Rades unter dem vorgegebenen Wert zu halten. Hierbei wird das integrierte Signal nur dann zugefügt, wenn es einen Wert aufweist, der den Wert des Fehlersignals in der Weise vergrößert, daß der Bremsdruck herabgesetzt wird.

Es ist vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Einrichtung Vorrichtungen zur Umwandlung des elektrischen Fehlersignals ■ in einen pulsierenden elektrischen Strom aufweist, der einem den Elektroschieber steuernden Elektrodynamischen Motor zugeführt wird. Der pulsierende Strom kann durch Impulse mit fester! Frequenz, aber von in Abhängigkeit vom Gleiten variabler ι Breite oder durch Impulse konstanter Breite und in Abhängigkeit; vom Gleiten variabler Frequenz gebildet werden.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird das Fehlersignal von allen Änderungen der Abweichung der Drehgeschwindigkeit des abgebremsten Rades von der Drehgeschwindigkeit, die bei optimalem Gleiten vorhanden wäre, beeinflußt, gleich welches Vorzeichen diese Änderungen haben. Der Bremsdruck wird auf diese Weise so gesteuert, daß er in stabiler Weise ohne Trägheit einen optimalen Gleitkoeffizient des Rades aufrechterhält und zwar bei beliebigen Haftungsbedingungen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhaft mit Vorrichtungen zum Vergleichen der Drehgeschwindigkeit des

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abzubremsenden Rades mit einem Bruchteil der Drehgeschwindigkeit des schnellsten Rades kombiniert werden, wobei Vorrichtungen vorhanden sind, die durch die Drehgeschwindigkeit des schnellsten Rades angesteuert werden und besagten Bruchteil in Abhängigkeit von einer Verringerung dieser Drehgeschwindigkeit verkleinern.

Zur Sicherheit für den wenig wahrscheinlichen Fall, daß alle Räder gleichzeitig blockieren, kann die Einrichtung Vorrichtungen zum Speichern des Wertes der Drehgeschwindigkeit des schnellsten Rades aufweisen, sowie Vorrichtungen zur Erzeugung eines Signals,dessen Wert mit einer Geschwindigkeit abnimmt, die der maximal möglichen Verzögerung entspricht, welche bei optimalen Haftbedingungen erreichbar ist.

Im folgenden wird anhand der beigefügten Figuren eine Ausführung sbei spiel für den Gegenstand der Erfindung näher erläutert.

Figur 1 zeigt die gesamte Einrichtung in einer schematischen j Darstellung. j

Figur 2 ist ein Schnitt durch einen Elektroschieber und zeigt seine Verbindung mit der Einrichtung nach Figur 1. ■ Figur 3 zeigt in einer grafischen Darstellung die Steuerspannung und die Sägezahnspannung.

Figur 4 zeigt in einer grafischen Darstellung die Impulse, die erhalten werden, wenn die S.teuerspannung, wie in Figur 3 dargestellt, verändert wird·

Wie in Figur ι dargestellt, arbeiten die vorderen Bremszylinder la und Ib in bekannter Weise mit Scheiben 2a, 2b zusammen, die kraftschlüssig mit den Vorderrädern 3a und 3b verbunden sind. Die Bremszylinder la und Ib können,unter Zwischenschaltung eines Elektroschiebers 5a und eines Dosierventils 6, ; das durch das Bremspedal/angesteuert wird, mit einer Druck- : ,quelle 4 verbunden werden. Die Druckquelle 4 ist weiterhin an

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einen Vorratsbehälter 8, aus dem die Bremsflüssigkeit zugeführt wird, angeschlossen. ,

In analoger Weise arbeiten die hinteren Bremszylinder Ic und Id mit Bremsscheiben 2c und 2d zusammen, die kraftschlüssig mit den Hinterrädern 3c und 3d verbunden sind und unter Zwischenschaltung eines Elektroschxebers 5b und eines Dosierventils 6 mit der Druckquelle 4 verbunden . sein können. Das Dosierventil 6 ist beispielsweise von einem solchen Typ, dass zwei voneinander unabhängige Kreise für vorne und hinten entstehen.

Jeder der Elektroschieber 5a und 5b weist einen Verteiler auf, welcher aus einem Grundkörper 9 besteht, der mit einer Bohrung versehen ist, in der ein Kolben 10 verschiebbar angeordnet ist. (Figur 2) Dieser Kolben 10 ist mit einer Ringnut 11 versehen, die so angeordnet ist, daß,je nach der Kolbenstellung,eine mit den Bremszylindern la und Ib verbundene Bohrung 12 entweder mit einer mit dem Dosierventil 6 verbundenen Bohrung 13 oder mit einer mit dem Vorratsbehälter 8 verbundenen Bohrung 14 verbunden ist. Wenn der Kolben 10,ausgehende von der in der Figur dargestellten Position, nach oben verschoben wird, wird die

; Bohrung 12 in fortschreitender Weise mit der Bohrung 14 verbunden, wohingegen die Verbindung zwischen der Bohrung 12 und der Bohrung 13 in fortschreitender Weise aufgehoben wird. Dies

; hat einen Druckabfall in den Bremszylindern la und Ib zur Folge.

Das eine der beiden Enden der Bohrung ldim Grundkörper 9 bildet ; eine Kammer 15, deren Boden von dem einen Ende einer Nadel 16 ; durchdrungen ist, die mit dem Kolben 10 in Kontakt steht. Das

andere Ende dieser Nadel 16 befindet sich in einer Kammer 17, • die über einen Kanal 18 mit der Bohrung 12 in Verbindung steht.

; Eine Feder 19 übt eine Kraft F auf das Ende des Kolbens 10 "aus, ! daß der Kammer 15 abgewandt ist.

Der Elektroschieber 5a bzw. 5b ist weiterhin mit einem elektrodynamischen Motor versehen, der einen Permanentmagnet 20

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aufweist, welcher zwischen einem Polstück 21 und einem magnetischen Joch in Form eines Topfes 22, das mit dem Polstück einen ringförmigen Zwischenraum 23 begrenzt, angeordnet ist. Die Feder 19 stützt sich am Polstück 21 ab.

In dem Zwischenraum 23 .ist eine Wicklung 24 auf einem Spulenkörper 25 angeordnet. Der Spulenkörper 25 ist auf einen Teller 26 aufgesetzt, dessen Boden durch die Feder 19 gegen den Kolben 10 gedrückt wird.

Die Feder 19 ist so ausgelegt, daß sie in Abwesenheit eines Stromes in der Wicklung 24 den Kolben 10 in der in der Zeichnung dargestellten Position hält, in welcher der untere Rand der Ringnut 11 sich auf der Hohe der Bohrung 13 befindet, so daß' die geringste Verschiebung des Kolbens 10 nach oben eine Verringerung des Querschnittes der Bohrung zur Folge hat. Die Feder 19 übt auf den Kolben 10 zur Aufrechterhaltung dieser Position eine K_raft F aus, die dem Wert P«s entspricht, wobei 's der Querschnitt der Nadel 16 ist und P der Druck der Bremsflüssigkeit der Bohrung 13.

Wenn in der Wicklung 24 ein Strom in geeigneter Richtung fließt, wirkt auf die Wicklung eine Kraft, die sie in axialer Richtung und im Hinblick auf die Zeichnung nach oben zu verschieben sucht. Hierbei wird auf den Kolben 10 eine Kraft f ausgeübt, die der mittleren Intensität I des Stromes proportional ist, der d^urch die Wicklung fließt.

Der Druck im Bremskreis nimmt einen Wert P^ =* P-^lP an, der durch die Formel

F - f = (P- ^P)-S

gegeben ist, die zeigt, daß die Abnahme ^P des Bremsdruckes proportional zu f ist, d.h. proportional der mittleren Intensität des Stromes I , der durch die Wicklung 24 fließt.

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In der Nachbarschaft jedes der Räder 3a ... 3d ist ein magnetischer Fühler 27a. ..27d angeordnet, der Impulse .^liefert, deren Frequenz eine Funktion der Drehgeschwindigkeit des betreffenden Rades ist.

Jeder dieser Fühler 27a. ..27d ist mit einem Frequenz-Spannungsumformer 28a...28d verbunden, der einen Strom liefert, dessen Spannung eine Funktion der Frequenz der Eingangsimpulse und damit eine Funktion der Drehgeschwindigkeit des entsprechenden Rades ist.

Die Frequenz-Spannungsumformer 28a....28d sind mit einem Komparator 29 verbunden, der das Rad bestimmt, dessen Drehgeschwindigkeit am höchsten ist. Das von ihm erzeugte Signal wird unter Zwischenschaltung eines Einwegleiters 30 einer Speichereinheit 31 zugeführt, welche eine Information erzeugt, die ein Maß für die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeuges ist, selbst im Falle des Blockierens aller vier Räder.

Der Ausgang der Speichereinheit 31 ist mit einem Generator 32 verbunden, der das Signal mit einem FaktorcL multipliziert, der zwischen 0,7 und 0,8 liegt und auf diese Weise eine Vergleichsgeschwindigkeit oC· W herstellt, wobei der Faktor c<- sich verkleinert, wenn sich die Geschwindigkeit verringert. Die Speichereinheit 31 und der Generator 32 können beispielsweise so aufgebaut sein, wie dies gemäß einem älteren Vorschlag in

beschrieben
der FR-PS 72 04583 ist.

Der Komparator 29 liefert noch ein zweites Signal, welches der Drehgeschwindigkeit desjenigen der Vorderräder 3a und 3b entspricht, das die niedrigere Drehgeschwindigkeit aufweist, d.h. das am meisten auf dem Boden gleitet. Dieses Signal wird einem Komparator 33a zugeführt. In der gleichen Weise wird ein Signal, welches der Drehgeschwindigkeit desjenigen der Hinterräder entspricht, das die geringere Drehgeschwindigkeit aufweist,

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einem Komparator 33£b zugeführt.

Der Komparator 33a ist außerdem mit dem Generator 32 verbunden., und erzeugt ein Signal £ , das der Differenz zwischen der Referenzgeschwindigkeit und der Drehgeschwindigkeit desjenigen Vorderrades entspricht, das sich weniger schnell dreht. Hierbei gilt i = oC-W- V_RV '

Der Ausgang des Komparators 33a ist mit einem Differenzierkreis 34a und einem Integrationskreis 35a verbunden.- Ein Addier-.kreis 36a ist mit dem Komparator 33a,ebenso wie die Kreis 34a und 35a verbunden und fügt dem von dem Komparator 33a kommenden Signal das differenzierte und das integrierte Signal jeweils mit einem Koeffizienten K, oder K. multipliziert hinzu. '

Das differenzierte Signal wird in jedem Falle hinzugefügt, gleich wie groß sein Wert ist und wie das Vorzeichen lautet. Das integrierte Signal wird nur dann hinzugefügt, wenn E positiv ist und wird unterdrückt sobald E aufgrund abnehmender Werte durch Null geht, wobei die Aufsummierung der Werte K. £ dt bei Null wieder aufgenommen wird und der Wert in den Wert E so eingeführt wird, daß E = £ + K, · -rr wieder positiv wird. Der Integrationskreis wird also durch das Fehlersignal, das am Ausgang des Kreises 36a abgenommen \ird, gesteuert.

Ein Sägezahngenerator 37 liefert eine Spannung, deren Wert

U, zwischen den Werten ο und U schwankt. Ein Komparator 38a d m

weist einen. Eingang auf, der mit dem Sägezahngenerator 37 verbunden 1st, während sein anderer Eingang mit dem Ausgang des Additionskreises 36a verbunden ist. Der Ausgang des Komparators 38a ist mit dem Eingang einer bistabilen Kippstufe j 39a verbunden, deren Ausgang mit der Wicklung 24 des Elektro- \ Schiebers 5a, unter Zwischenschaltung eines Verstärkers 40a : verbunden ist. Die Kippstufe 39a liefert eine Spannung U ,

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wenn U, niedriger ist als U und sie liefert die Spannung Null, wenn U, größer ist als U . Wenn die Spannung U Null ist, bleibt die Spannung am Ausgang der Kippstufe konstant aaf dem Wert Null. Wenn die Spannung U größer ist als U, hat die Spannung am Ausgang der Kippstufe konstant ,den Wert U . Wenn die Spannung U zwischen den Werten Null und U liegt, hat die Spannung U, während eines ersten Bruchteiles der Periode, der umso langer ist je höher U liegt, einen Wert unterhalb U . Während des restlichen Zeitraumes der Periode hat sie einen Wert oberhalb von U (s. Figur 3). Während des ersten Bruchteiles der Periode ist die Differenz U - IT, positiv und die Kippstufe 39a liefert einen Impuls der Spannung U (s. Figur 4). Dieser Impuls bricht ab, wenn die Spannung U, den Wert U erreicht. Man sieht also, daß die von der Kippstufe 39a ausgesandten Impulse eine feste Frequenz besitzen, die der Frequenz des Sägezahngenerators 37 entspricht, aber eine variable Breite als Funktion des Wertes der Steuerspannung U . [

Man sieht aus dem vorhergehenden, daß bei Abwesenheit eines j Fehlersignales die Wicklung 24 von keinem Strom durchflossen wird und der Druck in den Bremszylindern la un<Üb einen Wert aufweist, der durch das Dosierventil 6 bestimmt wird.

Wenn das Fehlersignal positiv wird, erscheint eine Spannung am Ausgang des Komparators 38a und die Kippstufe 39a liefert Impulse, deren Breite umso größer ist,je größer das Fehlersignal ist. Diese Impulse werden bis zu einem gewissen Grade in der Wicklung 24 integriert und der Elektroschieber 5a erzeugt im Bremskreis einen Druckabfall als Funktion des Gleitens· Es existiert indessen eine Restmodulation, die den Kolben 10 zujn Mikrovibrationen veranlaßt. Diese Mikrovibrationen verhindern^, das Festkleben des Kolbens im Grundkörper 9, das beim konstanten Feststehen in einer vorgegebenen Position auftreten könnte. Außerdem rufen sie eine fiktive Überlappung zwischen der Zuführungsleitung 13 und der Ausströmleitung 12 hervor,

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die die Genauigkeit der Steuerung vergrößert.

In analoger Weise ist der Komparator 33b mit dem Generator verbunden und erzeugt ein Signal, das der Differenz zwischen der Referenzgeschwindigkeit und der Drehgeschwindigkeit desjenigen Hinterrades 3c und 3d entspricht, das sich weniger schnell dreht. . .

Der Ausgang dieses !Comparators 33b ist mit einem Differenzierkreis 34b und einem Integrierkreis 35b verbunden. Ein Additionskreis 36b ist mit dem Komparator 33b verbunden, ebenso die Kreise 34b und 35b, und das erzeugte Signal steuert den Elektroschieber 5b, unter Zwischenschaltung eines Komparators 38b,einer Kippstufe 39b und eines Verstärkers 40b.

Patentansprüche

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Claims

NACHGEREJOHTJ

Patentansprüche ·

1. Einrichtung ?um Steuern der Abb'remsung mindestens eines Ra^e? bei einem auf dem Erdboden rollenden Fahrzeug mit Vorrichtungen zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das in jedem Augenblick ein Maß für die Abweichung der Drehgeschwindigkeit des Rades von der Drehgeschwindigkeit darstellt, die es hä^te, wenn der Gleitkoeffizient einem vorgegebenen Wert entspräche, sowie Vorr.ichtung.en zum Erzeugen eines Druckabfalles, in der die Bremsorgane speisenden Flüssigkeit ir. Abhängigkeit von diesem Signal, die einen Elektroschieber von Proportional typ aufweisen, dem da'⁷ elektrische Signal zugeführt wird, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (34a, 3^b) "•ir- Diffe^optiation des elektrischen Signals, Vorrichtungen (35a, 35b) Z¹Vr Integration des elektrischen Signal? u.r.d Vorrichtungen (36a, 36b) zur Addition des elektrischen Anfangs_:- sig"~alr, eines Br^^hteils dos differenzierter. Signals und °i~ep Bruchteils de^ integrierten Signals zur Erzeugung eines : F"hlp-?i anal s, das Ήΐ" E^zeuaira de? d°- Elektroschfeber ' (5e, 5b) ar:steuernden elektrischen. Signals dient, wobei das ·

integrierte Signal nur dann zugefügt wird, wenn es einen ■

Wert aufweist, der den Wert des Fehlersignals in der Weise : vergrößert, daß der Bremsdruck herabgesetzt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (37, 38a, 38b, 39 a, 39b) zur Umwandlung des elektrischen Fehlersignals in einen pulsierenden elektrischen Strom, der einem den Elektroschieber (5a, 5b) steuernden

elektrodynamischen Motor zugeführt wird. .

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (31) zum Speichern des Wertes der Drehgeschwindigkeit des schnellsten Rades und zur Erzeugung eines -_t Signals, dessen Wert mit einer Geschwindigkeit abnimmt, die j der maximal mögliche'n Verzögerung entspricht, welche bei opti—i malen Haftbedinn''ncep. erreichbar ist.

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BAD ORIGINAL

ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (32)', die durch die Drehgeschwindigkeit des schnellsten Rades angesteuert, den vorgegebenen Wert des Gleitkoeffizienten in Abhängigkeit von der Änderung dieser Drehgeschwindigkeit variiert.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet'durch Vorrichtungen (33a, 33b) zum Vergleichen der Drehgeschwindigkeit des abzubremsenden Rades mit einem Bruchteil der Drehgeschwindigkeit des schnellsten Rades und von der Drehgeschwindigkeit des schnellsten Rades angesteuerte Vorrichtungen (32) zur Verkleinerung dieses Bruchteils in Abhängigkeit von einer Verringerung dieser Drehgeschwindigkeit.

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