DE2419242A1

DE2419242A1 - Elektropneumatischer bremskraftregelkreis

Info

Publication number: DE2419242A1
Application number: DE2419242A
Authority: DE
Inventors: Adolf Bablitzka
Original assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Current assignee: BABLITZKA, ADOLF, 8047 KARLSFELD, DE
Priority date: 1974-04-22
Filing date: 1974-04-22
Publication date: 1975-10-30
Also published as: DE2419242C2

Description

"Elektropneumatischer Bremskraftregelkreis" Die Erfindung betrifft einen elektropneumatischen Bremskraftregelkreis für druckmittelgespeiste Bremssysteme, insbesondere von motorgetriebenen Straßenfahrzeugen, mit einem vom Fahrer betätigbaren Notorwagenbremsventil, welches ein Relaisventil steuert und dieses seinerseits auf einen oder mehrere Radbremszylinder einwirkt, mit einem elektronischen Steuergerät, in d.em die Soll-Geschwindigkeit des Fahrzeuge in einem Entladekreis nachgebildet wird und in welchem weiterhin die Ist-Verzögerung des Fahrzeugrades mit einer Soll-Verzögerung verglichen wird und in Abhängigkeit von diesem Größenvergleich MagIetventile für die Ein- und Auslaßventile des Relaisventils betätigt werden -(Verzögerungsregelung).
Es sind bereits Bremskraftregelkreise der vorstehend genannten Art namentlich durch Gleit- und Schleuderschutzvorrichtungen an Radfahrzeugen bekannt- geworden. Bei diesen tritt die Regelkreiswirkung jedoch erst dann ein, wenn eine bestimmte Schwelle eines die Bockier- oder Schleudergefahr anzeigenden Kriterium (z.B. Radbeschleunigung, Differenzgeschwindigkeit verschiedener Räder) überschritten ist. Bei normalem Bremsbetrieb, bei dem eine Blockiergefahr noch nicht gegeben ist, wirkt daher auf alle gebremsten Räder ein zentral eingestellter Bremsdruck, der zumindest achsweise konstant ist. Hierbei kann es jedoch zu Schwierigkeiten kommen, wenn die Kraftübertragung zwischen Rad und Fahrbahn durch unterschiedliche Radlasten, dynamische Lastverlagerungen, unterschiedliche Reibwerte zwischen Rad und Fahrbahn oder auch zwischen Reibbelag und Bremstrommel bzw. -scheibe oder auch Abweichungen in den tbersetzungselementen, nicht an allen-Rädern gleich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektropneumatischen Bremskraftregelkreis zu schaffen, bei dem sich der Bremsdruck an den einzelnen Rädern selbsttätig so einstellt, daß unabhängig von den erwähnten Störeinflüssen die Radverzögerung aller gebremsten Räder gleich groß ist und nur der durch den Fahrer gewählten Verzögerung unterworfen ist. Weiterhin sollen periodisch auftretende Störungen, wie Achsschwingungen oder Störungen, die durch Unebenheiten der Fahrbahn, z.R.
Schlaglöcher verursacht sind, nicht berücksichtigt werden.
Da bei Fahrt auf einem Gefälle mit einer gewünschten konstanten Geschwindigkeit eine über das Bremspedal betätigte Bremskraftregelung zur Erreichung einer konstanten Verzögerung unbrauchbar ist, - der Fahrer müßte zur Erreichung einer konstanten Geschwindigkeit die Bremspedalstellung ständig verändern- soll weiterhin eine Einrichtung vorgesehen sein, die bewirkt, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit bei Gefällefahrt auf einer vom Fahrergewünschten Geschwindigkeit konstant gehalten wird, ohne daß er irgendwelche Einrichtungen ständig bedienen muß. Eine Verzögerung oder Beschleunigung des Bahrzeuges muß natürlich auch auf einem Gefälle zu erreichen sein. Schließlich soll bei Ausfall des Regelkreises die herkömmliche ungeregelte- Bremse betriebsbereit sein. Durch Aufteilung der Bremsanlage in voneinander getrennte Regelkreise können auch die gesetzlich vorgeschriebenen Sicherheitsbestimmungen erfüllt werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die die Sollgeschwindigkeit des Fahrzeuges darstellende Spannung eines Entladevom Fahrer wählbar ist. Vorteilhafterweise wird die Spannung kreises/durch einen vom Fahrer verstellbaren Widerstand gesteuert. Hierdurch wird erreicht, daß ein Kondensator, der durch einen mit dem entsprechenden Rad gekuppelten Generator aufgeladen ist, bei Betätigen der Bremse über eine durch den vom Fahrer einstellbaren Widerstand verstellbare Konstantstromquelle entladen wird. Die Spannung dieses Entladekreises, die die jeweilige gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit (Soll-Geschwindigkeit) darstellt, wird differenziert und mit der differenzierten Generatorspannung, die die Ist-Verzögerung bzw. -Beschleunigung des Rades darstellt, verglichen. In Abhängigkeit von diesem Vergleich werden Magnetventile zur Steuerung des Bremsdruckes betätigt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Widerstand, durch den die Sollgeschwindigkeit eingestellt wird, direkt über das Bremspedal verstellt. Zusätzlich kann diesem Widerstand noch ein weiterer Widerstand in Reihe gegeschaltet werden, der die Steilheit der Entladung auf einen Wert begrenzt, bei dem ein Blockieren der Räder noch rrerhindert wird. Dieser weitere Widerstand kann durch den Fahrer oder selbsttätig je nach Ladezustand, Straßenverhältnissen oder Reibwert zwischen Rad und Fahrbahn verstellt werden.
Nach der weiteren Erfindung sind mit dem Brems- und dem Gaspedal elektrische Schalter gekoppelt, die bewirken, daß der o.a. Regelkreis nur dann eingeschaltet ist, wenn(mindestens) eines der Pedale betätigt ist. Sind beide Pedale in Ruhestellung, so wird von der o.a. Verzögerungsregelung auf eine Geschwindigkeitsregelung umgeschaltet, die bewirkt, daß die Geschwindigkeit des Fahrzeuges unabhängig von der Neigung eines Gefälles konstant gehalten wird. Dies geschieht dadurch, daß die Generatorspannung differenziert wird, wodurch man eine der Radbeschleunigungproportionale Spannung erhält. Ist diese Spannung positiv (Beschleunigung) wird der Bremsdruck erhöht, ist sie null (Geschwindigkeit konstant), wird der anliegende Bremsdruck konstant gehalten und ist sie negativ (Verzögerung), so wird der Bremsdruck abgesenkt.
Weiterhin sind die Ventile der druckmittelbetriebenen Bremsanlage so ausgestaltet und miteinander verbunden, daß bei Ausfall des elektronischen Regelkreises bzw. Ausfall der gesamten elektrischen Anlage des Fahrzeuges, ein Bremsen mit einem dann ungeregelten, herkömlichen Bremssystem weiterhin möglich ist.
In den Zeichnungen sind weitere Einzelheiten in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen jeweils einander entsprechende Bauteile bezeichnen. Es zeigt Fig. 1 Elektromagnetischer Bremskraftreglerkreis zur Verzögerungsregelung, Fig. 2 elektronische Steuerung der Verzögerungsregelung, Fig. 3 elektromagnetischer Bremskraftregelkreis umschaltbar zwischen Verzögerungs- und Geschwindigkeitsregelung, Fig. 4 elektronische Steuerung umschaltbar zwischen Verzögerungs- und Geschwindigkeitsregelung, Fig. 5 13 elektropneumatisokerBremskraftregelkreis.
In Fig. 1 ist beispielshaft für einen Radsatz ein Bremskraftregelkreis dargestellt. Ein mit einem nicht dargestellten Radsatz gekuppelter Generator 1, der vorzugsweise eine Wechselspannung abgibt, ist mit einem Frequenz-Spannungs-Umsetzer 2 verbunden, dessen Gleichspannung einer elektronischen Steuereinrichtung 3 zugeführt wird. Diese Steuereinrichtung 3 wird durch einen mit dem Bremspedal 4 gekoppelten verstellbaren Widerstand 5 beeinflußt und über einen mit dem Bremspedal gekoppelten Schalter 6 mit der Versorgungsspannung verbunden. Über das Bremspedal 4 wird weiterhin ein Notorwagenbremsventil 7, das mit einem Druckluftbehälter 8 verbunden ist, betätigt.
Im Motorwagenbremsventil 7 befindet sich ein Kolben 9, der mit dem Bremspedal 4 verbunden ist. Ueber eine Feder 10 wirkt der Kolben 9 auf einen weiteren Kolben 11, welcher über ein Rohr 12 auf einem Doppelventilsitz 13 endet. Dieser Doppelventilsitz 13 wird über eine Feder 14 geschlossen. Die Kammer 15 zwischen dem Kolben 11 und dem Doppelventilsitz 13 ist mit einer Leitung 16 verbunden, die den Ausgang des Motorwagenbremsventils 7 darstellt. Weiterhin ist noch eine Öffnung 17 zur Atmosphäre vorgesehen.
Die Leitung 16 ist mit einem Doppelmagnet-Relais-Ventil 18 verbunden und mündet dort in eine- Kammer 19, die mit den Magnetventilen 20, 21 in Verbindung steht. Diese Magnet ventile 20, 21 werden über Magnete 22, 23, die von der elek--tronischen Steuereinrichtung 3 gesteuert werden, betätigt.
Das Magnetventil 23 steht über ein Rohr 24 in Verbindung mit einer weiteren Kammer 25, die durch einen Kolben 26 begrenzt wird. Der Kolben 26 weist eine Auslaßöffnung 36 zur Atmosphäre und einen Ventil sitz 28 auf. ttber diesen Ventilsitz 28 wird ein weiterer Kolben 29 gegen den Druck einer Feder 30 bewegt und über dessen Ventil sitz 31 die Kammer 19 mit einer Leistung 32 verbunden. Diese Leitung 32 ist jeweils mit einem Radbremszylinder 33 verbunden, dessen Kolben 34 mit den Bremsbacken bzw. -scheiben 35 des jeweiligen Rades verbunden ist.
Die Funktion des Bremskraftregelkreises nach Fig. 1 sei im folgenden beschrieben: Drückt der Fahrer das Bremspedal 4, so wird der Schalter 6 geschlossen, wodurch die elektronische Steuereinrichtung 3 an die Versorgungsspannung angeschlossen wird. Gleichzeitig wird der Widerstand 5, 7 verstellt, wodurch die gewünschte (Soll)-Verzögerung des Fahrzeuges eingestellt wird. Weiterhin wird der Kolben 9 des Notorwagenbremsventils 7 herabgedrückt. Über die Feder 10 und den Kolben 11 wird der Ventil sitz 13 gegen den Druck der Feder 14 geöffnet, so daß Druckluft aus dem Druckluftbehälter 8 in die Kammer 15 strömt und von dort über die Leitung 16 in die Kammer 19 des Doppel-Magnet-Relais-Ventils 18. Die Magnete 22, 23 seien noch in nicht erregtem Zustand, so daß das Magnetventil 20 (Einlaßventil) geöffnet das Magnetventil 21 (AuslaBventil) geschlossen ist. Das Druckmittel gelangt daher von der Kammer 19 über das geöffnete Magnetventil 20 und das Rohr 24 in die Kammer 25. Durch den Druck in Kammer 25 wird der Kolben 26 und damit der Kolben 29 angehoben, so daß der Ventil sitz 31 öffnet und Druckmittel von der Kammer 19 in die Leitung 32 gelangt.
Der Radbremszylinder 33 wird mit Druck beaufschlagt und über den Kolben 34 wird die Bremse angezogen, und zwar so lange, bis der Druck in der Kammer 15 des Notorwagenbremsventils 7 dem durch das Bremspedal 4 über die Feder 7 vorgespannten Kolben 9 das Gleichgewicht hält, worauf sich der Kolben 11 aufwärts bewegt und den Ventil sitz 13 wieder schließt. Somit wird der Druck in der Kammer 15 bis hin zur Leitung 32 konstant gehalten, die eingestellte Bremsstufe ist damit festgelegt.
In der elektronischen Steuereinrichtung wird nun die über den Widerstand 5 bestimmte Soll-Verzögerung mit der Ist-Verzögerung der einzelnen Räder verglichen und in Abhängigkeit von diesem Vergleich die Magnete 22 und/oder 23 erregt.
Es sind nun 3 Fälle zu unterscheiden: 1) Die Soll-Verzögerung ist größer als die Ist-Verzögerung, der Bremsdruck muß erhöht werden.
Das Einlaßventil 20 muß geöffnet, das Auslaßventil 21 geschlossen sein. Beide Magnete 22,23 sind nicht erregt.
In diesem Fall ist aber auch der Bremsmitteldruck in Kammer 15 kleiner als der Druck der Feder 10. Der Ventilsitz 13 wird geöffnet, Druckmittel strömt nach und der Bremsdruck wird erhöht.
2) Die Soll-Verzögerung ist gleich der Ist-Verzögerung, der Bremsdruck muß konstant gehalten werden. Beide Magnet ventile 20 und 21 müssen geschlossen sein. Magnet 22 wird erregt, Magnet 23 bleibt unerregt.
3) Die Soll-Verzögerung ist kleiner als die Ist-Verzögerung, der Bremsdruck muß abgesenkt werden. Magnetventil 20 bleibt geschlossen, Magnetventil 21 wird geöffnet, d.h. beide Magnete 22,23 werden erregt. Der Druck in Kammer 25 entweicht über das geöffnete Magnetventil 21 über die Auslaßöffnung 36 zur Atmosphäre. Der Druck in Leitung 32 ist grösser als der in Kammer 25, der Kolben 26 bewegt sich abwärts.
Dadurch wird der Ventilsitz 28 geöffnet, der Druck in Leitung 32 entweicht, um ebenfalls über die Auslaßöffnung 36 zur Atmosphäre, und zwar so lange, bis der Druck in Kammer 27 und Leitung 32 wieder gleich groß sind, was erst wieder erreicht wird, wenn das Magnetventil 21 wieder durch den elektronischen Steuerkreis 3 geschlossen wird.
Auf diese Weise erfolgt die Betätigung der Bremse unter Berücksichtigung der tatsächlichen Gegebenheiten, d.h. Störungen durch unterschiedliche Radlasten, dynamische Lastverlage rungen, Reibwertunterschiede zwischen Reibbelag und Bremsder trommel etc. werden ausgeglichen, ohne daß/Fahrer die Stellung des Bremspedals verändern muß.
Läßt der Fahrer das Bremspedal 4 wieder los, so wird die elektronische Steuereinrichtung über den Schalter 6 von der Versorgungsspannung abgetrennt. Die Magnete 22 und 23 werden stromlos, das Magnetventil 20 wird geöffnet, Magnetventil 21 geschlossen. Gleichzeitig wird der Kolben 9 des Motorwagenbremsventils 7 durch die Feder 10 aufwärts bewegt, da der Gegendruck durch das Bremspedal 4 fehlt. Durch den Druck in Kammer 15 wird auch der Kolben 11 aufwärts bewegt, wodurch der innere Teil des Ventilsitzes 13 geöffnet wird und der Druck in Kammer 15 über das Rohr 12 und die Öffnung 17 zur Atmosphäre entweichen kann. Damit werden auch Leitung 16, Kammer 19 und Kammer 25 über die Öffnung 17 entlüftet. Der Kolben 26 bewegt sich durch den noch vorhandenen Druck in Leitung 32 abwärts, so daß der Ventil sitz 28 öffnet und nun auch die Leitung 32 und damit auch der Bremszylinder 33 über die Auslaßöffnung 36 entlüftet werden. Die Bremse wird also gelöst.
In Fig. 2 ist die elektronische Steuereinrichtung,wie sie bei dem elektropneumatischen Bremskraftregelkreis nach Fig.1 verwendet wird, beschrieben. Das Gerät.selbst ist gestrichelt umrandet. Eingangsseitig ist der mit dem Fahrzeugrad gekuppelte Generator 1, der eine.der Radumfangsgeschwindigkeit:proportionale Wechselspannung erzeugt1 und der Frequenz-Spannungs-Umsetzer 2> der diese Spannung in eine Gleichspannung umformt, angeschlossen. Ausgangsseitig sind die beiden Magnete 22,23 des Doppelmagnet-Relais-Ventils 18 angeschlossen.
Der Frequenz-Spannungsumsetzer 2 ist mit der Anode einer Diode 37 verbunden, deren Kathode mit einem Kondensator 38 und einer einstellbaren Konstantstromquelle 39 verbunden ist.
Die Anode der Diode 37 ist weiterhin mit einem ersten Differenzierglied 40 , die Kathode mit einem zweiten Differenzierglied 41 verbunden. Der Ausgang des ersten Differenziergliedes 40 ist mit dem positiven Eingang eines ersten Komparators 42 und dem negativen Eingang eines zweiten Komparators 43 verbunden, während der Ausgang des zweiten Differenziergliedes 41 mit dem negativen Eingang des ersten Komparators 42 und dem positiven Eingang des zweiten Komparators 43 verbunden ist.
Die Ausgänge der beiden Komparatoren 42,43 sind mit einer Logik schaltung verbunden,wnd zwar ist der Ausgang des Kompa-Gatters rators 42 jeweils mit dem Eingang eines ÅMD-44/und eines OR-Gatters 45 verbunden, ijer Ausgang des Komparators 43 ist mit einem Invertierer 46 und dessen Ausgang jeweils mit einem Eingang des AND-44 und des OR-Gatters 45 verbunden.
Die Ausgänge des OR-Gatters 45 und des AND-Gatters 44 sind jeweils über Schaltverstärker 47,48 mit den Magneten 22 bzw.
23 des Doppelmagnet-Relaisventiles 18 verbunden.
Schließlich ist die Konstantstromquelle mit dem verstellbaren Widerstand 5 verbunden.
Im folgenden sei die Wirkungsweise der elektronischen Steuereinrichtung beschrieben.
Ist das Bremspedal 4 nicht betätigt, so ist der Schalter 6 geöffnet, die elektronische Steuereinrichtung 3 stromlos.
Erst wenn der Fahrer das Bremspedal 4 betätigt,wird die elektronische Steuereinrichtung 2 über den Schalter 6 mit der Versorgungsspannung verbunden.
Die der Radumfangsgeschwindigkeit proportionale Wechselspannung des Generators 1 wird im Frequenz-Spannungsumsetzer 2 in eine Gleichspannung umgewandelt. Diese Spannung, die der Ist-Geschwindigkeit des Rades proportional ist, lädt den Kondensator 38 auf und wird dort gespeichert. Tritt nun der Fahrer das Bremspedal, so wird über den Widerstand 5 die Stromstärke der Konstantstromquelle 39 eingestellt. Der Kondensator wird zeitlinear über die Konstant stromquelle entladen, und zwar umso schneller, jegrößer der Entladestrom ist, d .h. je kleiner der Wert des Widerstandes 5 und damit je tiefer das Bremspedal 4 durchgedrückt ist. Die Spannung am Kondensator 38 nimmt also bei einem Bremsvorgang linear mit der Zeit ab und stellt somit das Referenzsignal dar, das der gewunschten Sollgeschwindigkeit entspricht. Diese Spannung wird in dem Differenzierglied 41 differenziert, so daß an dessen Ausgang ein Signal auftritt, das der eingestellten Soll-Verzögerung entspricht. Die Ausgangsspannung des Frequenz-Spannungs-Umsetzers, die der tatsächlichen Radgeschwindigkeit (Ist-Geschwindigkeit) entspricht, wird in dem Differenzierglied 40 differenziert, so daß an dessen Ausgang eine der Ist-Verzögerung des Rades proportionale Spannung anliegt.
Die beiden Spannungen, die der Ist- bzw. Soll-Verzögerung entsprechen, werden den Komparatoren 42 und 43 zugeführte Hierbei sind wiederum,wie oben angeführt, 3 Fälle zu unterscheiden: 1) Die Soll-Verzögerung ist größer als die Ist-Verzögerung.
Der Komparator 43 ist durchgeschaltet, d.h. an seinem Ausgang liegt eine logische "1", der Komparator 4-2 ist gesperrt, an seinem Ausgang liegt eine logische "0", 2) Die Soll-Verzögerung ist gleich der Ist-Verzögerung. Die Ausgangsspannungen beider Differenzierglieder 40,41 sind gleich groß, beide Komparatoren 42, 43 sind gesperrt, d.h.
en beide Komparatoren 42, 43 führen an ihren Ausgäng eine logische "O".
3. Die Soll-Verzögerung ist kleiner als die Ist-Verzögerung.
Der Komparator 42 ist durchgeschaltet und führt an seinem Ausgang eine logische '11"; der Komparator 43 ist gesperrt und führt eine logische "0", In den Logikbausteinen 44,45,46 werden die Ausgangesignale der Komparatoren 42,43 entsprechend codiert,Staß die Magnete 22 und/oder 23 entsprechend erregt bzw. nicht erregt werden.
rund, wie oben angeführt, im Fall 1 der Bremsdruck erhöht, im Fall 2 konstant gehalten und im Fall 3 abgesenkt wird.
Die Komparatoren müssen(z.B. durch geeignete Rückkopplung) in ihrer Ansprechempfindlichkeit so eingestellt werden, daß kurzfristige Störungen durch Fahrbahnstöße, Achsschwingungen etc.
noch nicht zu einem Ansprechen führen. Dadurch wird für jedes Rad eine individuell angepaßte Bremskraftregelung erreicht.
Weiterhin werden sie durch geeignete Rückkopplungen ein Schaltverhalten entsprechend einer Hysteresekurve aufweisen, wodurch ebenfalls die gewünschte Unempfindlichkeit gegen kurzfristige Störeinflüsse erzielt wird.
Der nach der Theorie nicht mögliche Fall, daß beide Komparatoren 42, 43 eine logische 1 führen (die Soll-Verzögerung müßte gleichzeitig sowohl größer als auch kleiner als die Ist-Verzögerung sein), kann, bedingt durch die Hysterese der Komparatoren u.U. einmal auftreten. In diesem Fall stimmen jedoch Soll- und Ist-Verzögerung annähernd überein, so daß auch in diesem Fall der Bremsdruck konstant gehalten werden soll, d.h. Magnet 22 ist erregt, Magnet 23 ist nicht erregt zu halten. Auch auf diesen Fall ist die Logik der Bausteine 44,45,46 angelegt.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung des elektropneumatischen Bremskraftregelkreises. Gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 beziehen sich teils auf identische teils auf in ihrer Funktionsweise ähnliche Bauteile. Schaltung und Wirkungsweise des Generators 1, des Frequenzsspannungsteilers 2, des Doppelmagnet-Relais-Ventils 18 und des Radbremszylinders 33 sind gleich wie bei der Ausführung nach Fig. 1.
Das Notorwagenbremeventil 7 ist als Dreiwegeventil ausgebildet.
Der Kolben 11 mit Rohr 12 der Fig. 1 ist jetzt geteilt und zu einem oberen Kolben 49 mit einem Rohr 50 und einem unteren Kolben 51 und Rohr 52 ausgebildet. Zwischen diesen beiden Kolben 49, 51 befindet sich eine Kammer 53,in die eine Leitung 54 führt.
Die übrigen Teile des Motorwagen-Bremsventils 7 sind analog dem Notorwagen-Bremsventil der Fig. 1 ausgebildet. Die, Leitung 54 ist mit einem Magnetventil 55 verbunden. Bei stromlosem Magneten 56 ist ein oberer Ventilsitz 57, der mit einem Druckluftbehälter 58 verbunden ist, durch eine Feder 59 geschlossen, ein unterer Ventil sitz 60, der über eine Auslaßöffnung 61 mit der Atmosphäre verbunden ist, geöffnet. Die Stromzuführung zu dem Magneten 56 erfolgt über eine Leitung 62, in der in Serie ein Schalter 67, der über das Gaspedal 64 betätigt wird, und der Schalter 6, der über das Bremspedai 4 betätigt wird, liegen. Die Leitung 62 ist über ein Relais 65 mit dem Pluspol der Versorgungsspannung verbunden. Gesteuert wird dieses Relais 65 über eine Leitung 66, die mit dem Ausgang des Frequenz-Spannungs-Umsetzers 2 verbunden ist.
Die elektronische Steuereinrichtung 3 weist einen weiteren Steuereingang auf, der über die Leitung 67 mit dem Magneten 56 verbunden ist, ihre Versorgungsspannung wird über eine Leitung 68 zugeführt, die mit dem Relais 65 verbunden ist.
Die Wirkungsweise des Bremskraftregelkreises nach Fig. 3 sei im folgenden beschrieben.
Betätigt der Fahrer das Bremspedal 4,so wird der Schalter 6 geöffnet, der Magnet 56 ist stromlos, das Magnetventil 55 befindet sich in der gezeichneten Stellung. Der Bremsvorgang läuft, wie oben unter Fig. 1 beschrieben, ab, die Bremskraft wird entsprechend der Sollverzögerung geregelt. Soll das Fahrzeug beschleunigt werden oder in der Ebene oder am Berg mit konstanter Geschwindigkeit fahren, so betätigt der Fahrer das Gaspedal 64, wodurch der Schalter 63 geöffnet wird; dadurch ist der Magnet 56 ebenfalls stromlos. Die Bremsanlage bleibt unbetätigt.
Befindet sich das Fahrzeug auf einem Gefälle, so soll die Bremskratb so geregelt werden, daß das Fahrzeug seine jeweilige Geschwindigkeit beibehält, die es zu dem Zeitpunkt inne hat, zu dem der Fahrer sowohl das Bremspedal 4 als auch das Gaspedal 64 losläßt. Das Relais 65 sei durchgeschaltet. Die elektronische Steuereinrichtung 3 liegt an Versorgungsspannung.
Über die Leitung 62 ist der Magnet 56 erregt. Der Ventil sitz 57 ist geöffnet,der Ventilsitz 60 geschlossen. Es strömt Druckmittel aus dem Druckluftbehälter 58 durch das Magnetventil 55 und die Leitung 54 in die Kammer 53 des Motorwagen-Bremsventils 7. Der Kolben 51 wird herabgedrückt und öffnet den Ventilsitz 13. Es strömt Luft aus dem Druckluftbehälter 8 in die Kammer 15 und über die Leitung 16 zu dem Doppelmagnet-Relais-Ventil 18.Über die Feder 10 im Motorwagen-Bremsventil 7 wird gleichzeitig der Kolben 49 heruntergedrückt.
Ist der Druck in Kammer 53 und Kammer 15 gleich groß, so bewegen sich die Kolben 49 und 51 wieder nach oben, der Ventil sitz 13 wird wieder geschlossen. Über die Leitung 67 wird an den Steuereingang der elektronischen Steuereinrichtung 3 eine Spannung gelegt, wodurch auf eine Geschwindigkeitsregelung umgeschaltet wird. Erhöht sich die Fahrzeuggeschwindigkeit (Beschleunigung positiv), so muß der Bremsdruck erhöht werden, die Magnete 22 und 23 bleiben stromlos. Ist die Geschwindigkeit konstant (Beschleunigung null), muß der Bremsdruck konstant gehalten werden, Magnet 22 wird erregt, Magnet 23 bleibt stromlos. Erniedrigt sich schließlich die Geschwindigkeit, so muß der Bremsdruck abgesenkt werden, die Magnete 22 und 23 werden erregt.
Damit bei stehendem Fahrzeug und nicht betätigtem Bremspedal 4 bzw. Gaspedal 64 der Magnet 56 nicht ständig erregt ist, wurde das Relais 65 vorgesehen, welches erst bei einer sehr kleinen Mindestgeschwindigkeit, bei der der Generator eine bestimmte Spannung abgibt, durchschaltet. Dies hat weiterhin den Vorteil,daß das auf einem Gefälle abgestellte Fahrzeug ungewollt, etwa wegen-defekter Handbremse, nur mit dieser Mindestgeschwindigkeit ins Rollen kommen kann, da sich die Geschwindigkeitsregelung einschaltet und das Fahrzeug selbsttätig gebremst wird.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nach Abbremsen unter diese sehr kleine Mindestgeschwindigkeit, die elektronische Steuereinrichtung abgeschaltet wird, dadurch die Magnete 22 und 23 stromlos werden und somit der volle, ungeregelte Bremsdruck als Standbremse wirkt.
Soll nun während der Gefällefahrt die Fahrzeuggeschwindigkeit verändert werden, so betätigt der Fahrer in gewohnt-er Weise das Bremspedal 4 oder das Gaspedal 64. Dadurch wird über die Schalter 6 bzw. 63 die Stromzufuhr zum Magneten 56 und zur Steuerleitung 67 unterbrochen. Dadurch wird von der Geschwindigkeitsregelung auf die Verzögerungsregelung umgeschaltet.
Das Bremsen erfolgt wie oben bei Fig. 1 erläutert. Soll das Fahrzeug beschleunigt werden, muß das Bremsystem entlüftet werden. Durch Betätigen des Gaspedals 64 wird der Schalter 63 geöffnet, der Magnet 56 wird stromlos, der Ventilsitz 57 wird geschlossen, Ventilsitz 60 geöffnet, so daß die Kammer 53 und die Leitung 54 über die Auslaßöffnung 61 des Magnetventils 55 entlüftet werden. Durch den noch vorhandenen Druck in Kammer 15 werden die Kolben 49 und 51 angehoben, der innere Teil des Ventilsitzes 13 öffnet und die Kammer 15 wird über die Rohre 52 und 50 zur Öffnung 17 und damit zur Atmosphäre entlüftet.
Die Entlüftung des Doppelmagnet-Relais-Ventils 18 erfolgt wie bereits oben beschrieben.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß die wirksamen Kolbenflächen im Motorwagenbrems-Ventil so dimensioniert werden, daß der für die Geschwindigkeitsregelung erforderliche Druck auf ein Maximum -beschränkt wird.
Weiterhin sollte das Fahrzeug bei der Geschwindigkeitsregelung mit einem übergeordneten Antiblockiersystem ausgestattet sein, das bei Blockiergefahr z.B. durch Glatteis ein Lösen der Bremsen bewirkt. Ohne ein solches Anti-Blockiersystem müßte der Fahrer bei Blockiergefahr auf einem Gefälle zur Vermeidung des Blockierens das-Gaspedal betätigen, wozu er aufgrund psychologischer Hemmungen kaum rechtzeitig in der Lage sein wird.
In Fig. 4 ist die elektronische Steuereinrichtung 3 gezeigt, wie sie in einem Bremskraftregelkreis nach Fig. 3 verwendet wird.
Aufbau und Wirkungsweise der Bauteile 37 bis 48,wie sie zur Verzögertzgsregelung verwendet werden, wurden oben bereits er läutert.
Zur Geschwindigkeitsregelung sind noch zusätzliche Bauteile vorgesehen, die wie folgt verbunden sind.
Der Ausgang des Differenziergliedes 40 ist jeweils mit dem positiven bzw. negativen Eingang von Komparatoren 69 bzw.
70 verbunden, deren negativer bzw. positiver Eingang ist mit dem Bezugspotential des Generators 1 verbunden. Die Ausgänge der Komparatoren 69 bzw. 70 sind mit Schaltern 71 bzw. 72 verbunden. Am Ausgang des Schalters 71 liegt demnach wahlweise der Ausgang des Komparators 69 oder 421am Ausgang des liegt Schalters 72/der Ausgang des Komparators 70 oder 43. Die Schalter 71 und 72 werden über ein Relais 73, welches über die Leitung 67 gesteuert wird, betätigt. Bei stromführendem Relais 73 befinden sich die Schalter 71 und 72 in der gezeichneten oberen Stellung. Die Schalter 71 bzw. 72 sind analog der Schaltung nach Fig. 2 mit den Logikbausteinen 44, 45 und 46 verbunden. Im folgenden sei die Wirkungsweise beschrieben. Hat das Fahrzeug eine gewisse Mindestgeschwindigkeit erreicht und damit die Spannung am Frequenz-Spannungs-Umsetzer 2 eine gewisse Schwelle überschritten, so schaltet das Relais 65 durch; über die Leitung 683 wird die elektronische Steuereinrichtung 3 mit der Versorgungsspannung verbunden. Wird nun vom Fahrer das Bremspedal 4 betätigt, so ist der Schalter 6 geöffnet, die Leitung 67 und das Relais 73 sind/ stromlos, die Schalter 71 und 72/in der unteren Stellung, so daß die Logik 44,45,46 mit den Komparatoren 42 und 43 Verbunden ist. Die Verzögerungsregelung nach Fig. 2, deren Wirkungsweise oben beschrieben wurde, ist in Betrieb. Werden dagegen Bremspedal 4 als auch Gaspedal 64 nicht betätigt, so sind die Schalter 6 und 63 geschlossen, der Magnet 56 ist erregt und gleichzeitig das Relais 73 durchgeschaltet, so daß sich die Schalter 71 und 72 in der oberen gezeichneten Stellung befinden.
Die Logik 44,45,46 ist jetzt mit den Komparatoren 69 und 70 verbunden. Ist nun die Spannung am Differenzierglied positiv (Fahrzeug beschleunigt), so führt der Komparator 69 an seinem Ausgang eine logische "1",der Komparator 70 eine logische "O" und beide Magnete 22 und 23 sind erregt, der Bremsdruck wird erhöht. Ist die Geschwindigkeit des Fahrzeuges konstant, so ist die Ausgangsspannung des Differenziergliedes null und die Komparatoren 69 und 70 führen beide an ihren Ausgang eine logische Null, der Magnet 22 ist erregt, Magnet 23 stromlos, der Bremsdruck wird konstant gehalten. Ist die Spannung am Differenzierglied dagegen negativ (Fahrzeug verzögert), so führt der Ausgang des Komparators 69 eine logische oder Ausgang des Komparators 70 eine logische "1", beide Magnete 22 und 23 sind erregt, der Bremsdruck wird abgesenkt.
Auch hier sind die Komparatoren 69 und 70 durch geeignete Rückkopplung mit einem Hystereseverhalten versehen, um kurzfristige Störungen auszugleichen und ein höherfrequentes Schwingen des Regelkreises zu vermeiden. Die durch das Relais 73 betriebenen Schalter 71 und 72 können selbstverständlich auch elektronische Schaltglieder aufweisen und müssen auch nicht an der hier gezeigten Stelle angebracht sein. Für den Fachmann sind viele Arten naheliegend, einen oder mehrere Schalter, die über ein Signal auf der Leitung 67 betätigt werden, so anzubringen, daß von der Verzögerungsregelung auf die Beschleunigungsregelung umgeschaltet wird. Auch mittels einer geeigneten Schaltung von logischen Bausteinen, an die die Ausgänge der Komparatoren 42,43,69 und 70 und die Steuerleitung 67 ständig angeschlossen ist, ist dies erreichbar.
Tabelle am Ende der Beschreibung/ Die / zeigt in einer zusammenfassenden Darstellung in Form einer Wahrheitstabelle die Schaltzustände der Komparatoren 42,43,69,70 und der Magneten 22,23 bei den verschiedenen Fahrt- bzw. Verzögerungszuständen, wie sie oben im Text bereits beschrieben wurden.
In Fig. 5 ist beispielhaft eine weitere Ausgestaltung des Bremskraftregelkreises dargestellt, bei dem das Motorwagenbremsventil 7 eine andere Ausgestaltung erfahren hat und noch ein weiteres, über das Gaspedal bedienbare Ventil vorgesehen ist.
In Fig. 5 ist beispielshaft eine weitere Ausgestaltung des Bremskraftregelkreises dargestellt, bei dem das Motorwagenbremsventil 7 eine andere Ausgestaltung erfahren hat und noch ein weiteres, über das Gaspedal bedienbare Ventil vorgesehen ist.
Im folgenden werden nur noch die Unterschiede gegenüber den Fig. 1 und 3 erläutert. Die Bezugszeichen stimmen auf denen der anderen Fig. überein.
Das Motorwagenbremsventil 7 stimmt mit seinen Teilen 9 bis 15 mit Fig. 1 überein. Zwischen Kammer 15 und Leitung 16 ist ein weiterer Doppelventilsitz 74 geschaltet, bei dem ein Kolben mit Rohr 75 über eine Feder 76 auf den Doppelventilsitz 74 einwirkt. Über einen Stößel 77 der mit dem Bremspedal 4 verbunden ist, wird der innere Sitz des Doppelventilsitzes 74 betätigt und der Kolben und Rohr 75 bewegt. Die Leitung IG ist von der Kammer 19 des Doppelmagnet-Relais-Ventiles 18 durch ein weiteres Ventil 78 getrennt, welches über einen Stößel 79 der über das Gaspedal 64 betätigt wird, die Verbindung öffnet oder trennt. Ein Kolben 80 der über eine Feder 81 nach oben bewegt wird, wirkt auf einen Doppelventilsitz 82.
Die Wirkungweise sei im folgenden beschrieben: Über das Relais 65 und die Schalter 6 und 63 wird, wie bereits beschrieben, zwischen Geschwindigkeits- und Verzögerungsregelung umgeschaltet. Bei einer Bremsung des Fahrzeuges über das Bremspedal 4 wird, wie beschrieben, in der Kammer 15 ein Druck aufgebaut. Über den Stößel 77 wird der Kolben mit Rohr 75 herabgedrückt, das Druckmittel strömt von Kammer 15 in die Leitung 16. Da sich das Gaspedal 64 in oberer Stellung befindet, ist der innere Teil des Doppelventilsitzes 82 durch das Druckmittel, welches durch das Rohr des Kolbens 80 strömt, geöffnet und kann in die Kammer 19 gelangen. Der Bremsvorgang läuft wie oben beschrieben ab. Soll das Fahrzeug wieder beschleunigt werden, so wird über das Gaspedal 64 der Stößel 79 herabgedrückt, das Rohr des Kolbens 80 wird verschlossen, derwird Kolben 80/gleichzeitig nach unten bewegt, das Druckmittel entweicht über die Öffnung 83 zur Atmosphäre, wodurch die Bremse gelöst wird.
Werden bei Gefällefahrt beide Pedale 64 und 4 nicht betätigt, so gelangt das Druckmittel aus dem Druckluftbehälter 8 über das Rohr 75 in die Leitung 16, da der Stößel 77 den inneren Teil des Doppelventilsitzes 74 öffnet. Ebenso ist das Ventil 78 geöffnet, in Kammer 19 baut sich ein Druck auf, so daß die Geschwindigkeitsregelung in beschriebener Weise abläuft.
Die Erfindung ist nicht auf die angeführten Beispiele beschränkt. Der Fachmann kennt weitere Ausführungen von Verbindungsmöglichkeiten von Ventilen, mit denen in naheliegender Weise ein Bremskraftregelkreis in Verbindung mit einer elektronischen Steuerung aufgebaut werden kann.
Auch sei noch darauf hingewiesen, daß auch andere elektronische Steuereinrichtungen, wie sie in Antiblockiersystemen verwendet werden über den begrenzten Anwendungsfall "Antiblockiersystem" hinaus zur Bremskraftregelung verwendet werden können, indem die Ansprechschwelle nicht von einer maximalen Verzögerung bestimmt wird, sondern vom Fahrer entsprechend einer gewünschten Verzögerung eingestellt werden kann.
Die vorstehende Beschreibung sieht als Druckmittel für das Bremssystem Druckluft vor. Selbstverständlich können auch andere Druckmittel, insbesondere Flüssigkeiten wie Öl verwendet werden.
W a h r h e i t s t a b e l l e Verzögerungsregelung Geschwindigkeitaregelung Bremsdruck Magnetventile (Ist>Soll) (Ist<Soll) (b>0) (b<0) (Einlaß) (Auslaß Fahrzeu 42 43 Fahrzeu 69 70 22 23 Ist < Soll 0 1 b < 0 0 1 absenken 1 1 J = Soll 0 0 b= 0 0 0 konstant 1 0 J > Soll 1 0 b> 0 1 0 erhöhen 0 0 verboten 1 1 verboten 1 1 konstant 1 0 "O" Spannung auf Null (Magnet stromlos) "l" Spannung hoch (Magnet erregt) "b" Fahrzeugbeschleunigung "Ist" Rad-Ist-Verzögerung "Soll" Rad-Soll-Verzögerung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Elektropneumatischer Bremskraftregelkreis für druckinittelgespeiste Bremssysteme, insbesondere von motorgetriebenen Straßenfahrzeugen, mit einem vom Fahrer betätigbaren Motorwagenbremsventil, welches ein Relaisventil steuert und dieses seinerseits auf einen oder mehrere Radbremszylinder einwirkt, mit einem elektronischen Steuergerät, in dem die Soll-Geschwindigkeit des Fahrzeuges in einem Entladekreis nachgebildet wird und in welchem weiterhin die Ist-Verzögerung des Fahrzeug rades mit einer Soll-Verzögerung verglichen wird und in Abhängigkeit von diesem Größenvergleich Magnetventile für die Ein- und Auslaßventile des Relaisventils betätigt werden (Verzögerungsregelung), dadurch gekennzeichnet, daß die die Sollgeschwindigkeit des Fahrzeuges darstellende Spannung eines Entladekreises (38,39) vom Fahrer wählbar ist.
2. Elektropneumatischer Bremskraftregelkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung des Entladekreises (38,39) durch einen vom Fahrer verstellbaren Widerstand (5) gesteuert wird.
3.' Elektropneumatischer Bremskraftregelkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetventile (20,21) für Ein- und Auslaß des Doppelmagnet-Relaisventils (18) in Abhängigkeit Von der Radbeschleunigung bzw. -verzogerung derart gesteuert werden, daß die Radumfangsgeschwindigkeit der Fahrzeugräder bei Gefällefahrt konstant gehalten wird (Geschwindigkeitsregelung), wenn der Fahrer das Brems-(4) und das Gaspedal (64) nicht betätigt.
4. Elektropneumatischer Bremskraftregelkreis nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mittels zweier mit dem Gas- bzw. Bremspedal gekoppelter Schalter (6,63), die bei Nichtbetätigung des ihnen zugeordneten Pedals (4,64) geschlossen sind, von der Verzögerungsregelung auf die Geschwindigkeitsregelung umgeschaltet wird, wenn beide Schalter geschlossen sind.
5. El ektropneumati scher Bremskraftregelkrei s nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Radgeschwindigkeit proportionale Spannung des Generators einem bekannten Frequenz-Spannungswandler (2) zugeführt wird und die hierin erzeugte Gleichspannung zum einen direkt einem ersten Differenzierglied (40) und zum anderen einem Kondensator (38) mit einstellbarem Entladekreis (39) und die Spannung des Kondensators (38) einem zweiten Differenzierglied (41) zugeführt wird und beide Spannungen zwei Komparatoren (42,43) zugeführt werden, deren einer ein digitales Signal abgibt, wenn die Ist-Geschwindigkeit größer als die Soll-Geschwindigkeit und deren anderer ein digitales Signal abgibt, wenn die Soll-Geschwindigkeit größer als die Ist-Geschwindigkeit ist und diese digitalen Signale über eine Logik-Schaltung (44,413,46) und zwe Schaltverstärker (47, 48) die Ein- und Auslaßventile (22,23) des Relaisventiles (18) so steuern, daß die Radverzögerung konstant bleibt.
6. Elektropneumatischer Bremskraftregelkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Radgeschwindigkeit proportionale Gleichspannung aus dem Frequenz spannungsumsetzer einem Differenzierglied (40) und dessen Ausgangsspannung zwei Komparatoren (69,70) zugeführt wird, deren einer ein Digitalsignal abgibt, wenn die Radbeschleunigung positiv ist und deren anderer ein digitales Signal abgibt, wenn die Radbeschleunigung negativ ist (Verzögerung) und diese digitalen Signale über eine Logik-Schaltung (44,45,46) und zwei Schaltverstärker (47,48) die Ein- und Auslaßventile (22,23) des Relaisventiles (18) so steuern, daß die Radgeschwindigkeit konstant bleibt
7. Elektropneumatischer Bremskraftregelkreis nach den Ansprüchen 2,3 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Widerstand (5) über das Bremspedal (4) des Fahrzeuges derart verstellt wird, daß die durch den Widerstand (5) gesteuerte Entladung des Kondensators (38) mit zunehmendem Durchdrücken des Bremspedals immer (steiler) schneller erfolgt, bis zum einem Wert hin, der auf trockener, ebener Fahrbahn ein Blockieren des Rades gerade noch nicht erreicht.
8.Elektropneumatischer Bremskraftregelkreis nach den Ansprüchen 2, 3, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß den verstellbaren Widerstand (5) ein weiterer Widerstand beigeschaltet ist.