DE2600037A1

DE2600037A1 - Bremssystem

Info

Publication number: DE2600037A1
Application number: DE19762600037
Authority: DE
Inventors: John Patrick Bayliss
Original assignee: Girling Ltd
Current assignee: Girling Ltd
Priority date: 1975-01-02
Filing date: 1976-01-02
Publication date: 1976-07-15
Also published as: FR2296554A1; ZA757943B; CH605221A5; CS187494B2; IT1052656B; GB1535921A; JPS5195308A; FR2296554B1

Description

COHAUSZ & FLORACK

PATENTANWALTS BÜRO D-4 DÜSSELDORF · SOHUMANNSTR. 97

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ ■ Dipl.-!ng. W. FLORACK ■ Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

Girling Limited GB-Bi rminghaia

.JO. Dezember 1975

Bremssystem

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem, das besonders zum L'insata in Schienenfahrzeugen vorgesehen ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bremssystem in einer zweckmäßigen Form zu schaffen.

Hin Bremssystem gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Kammer mit Mitteln darin, die durch Kediumdruck so bewegbar sind, daß eine Hadbremse oder Hadbremsen angelegt werden, ein elektrisch betätigbares Einlaßventil und ein elektrisch betätigbares Auslaßventil zur Bestimmung des Stroms an Medium in bzw. aus der -Kammer und eine elektrische Schaltung, die zur Steuerung der Yentile dient und veränderliche Bingangsmlttel und zweite veränderliche Kittel aufweist, die auf das Maß des erreichten Bremsanzugs ansprechen, wobei die Schaltung so eingerichtet ist, daß ein Ausgang, geliefert wird, der entsprechend den lüingangsmitteln und den zweiten veränderlichen Mitteln veränderlich ist, und zur Betätigung einer der Ventile dann, wenn im Betrieb der Ausgang größer als ein erster Sollwert ist, und des anderen der Ventile dann eingerichtet ist, wenn der Ausgang unter einem zweiten Sollwert liegt, der nicht größer als der erste Sollwert ist, derart, daß das Maß des Bremsenanzugs geändert wird und damit der Ausgang im wesentlichen auf den Sollwert gebracht wird.

Die Steuerschaltung für die Ventile kann eine Pehlerverstärkeranordnung zum Ableiten eines elektrischen Signals, das zu der Differenz

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zwischen den. von den veränderlichen Eingangsmitteln und den zweiten veränderlichen liitteln erzeugten Signalen in Beziehung steht, und zwei TmpulsbreitenModulationskreise zur Steuerung der "betreffenden Ventile aufweisen.

Das System, kann ferner ein Antirutschschutzsystem enthalten, das zum Freigeben der Bremse an irgendeinem. Had oder einer Gruppe von Rädern immer dann vorgesehen ist, wenn die Verzögerung dieses Hads oder irgendeeins Rads der Gruppe Hader einen Sollwert überschreitet. In diesem l^?all ist das Schutzsystem so geschaltet, daß ein Ausgang geliefert wird, der zum Einschalten des Auslaßventils, das dem. Rad oder der Gruppe Räder zugeordnet ist, liefert, wenn die Verzögerung den Sollwert überschreitet. Darüber hinaus kann das Schutzsystem, auch ein Übersteuerungssignal zum ITehlerverstärker zum Ersetzen des Rückkopplungssignals liefern, das verschwindet, wenn das Schutzsystem ein Bremsenlösen bewirkt»

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind:

J¹Ig. 1 ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbelspiel der Erfindung zeigt,

Pig. 2 ein Blockdiagramm, dag ein anderes AusführungsbeiBpiel der Erfindung zeigt, und

I'ig. 3 ein Diagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfiadung zeigt.

In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in I¹Xg. 1 gezeigt ist, ist eine Mediumdruckquelle vorgesehen, die in der Form einer Kombination aus einem Elektromotor, einem Akkumulator und einem Druckschalter vorgesehen sein kann, der betätigbar ist, um den Motor abzuschalten, wenn ein Solldruck erreicht wird. Diese Druckmittelquelle 10 ist über ein erstes Hubmagnetventil 11 mit einer Kammer 12 verbunden, in der ein Kolben 13 verschiebbar gelagert ist. Der Kolben I3 ist durch eine

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ieder" "14 so beaufschlagt, da±3 dann, wenn das Ventil 11 geöffnet wird, der Druek, der den Kolben 13 beaufschlagt, ihn gegen die Pedervorspannung bewegt* Der Kolben bildet auiäerdem einen Bremshauptzylinder 15» derart, daß dann, wenn der Kolben 13 gegen seine Pedervorspannung verlagert wird, wie das vorstehend beschrieben worden ist, lledium aus dein Zylinder 15 verdrängt wird, um eine Bremse oder mehrere Bremsvorrichtungen zu betätigen. Ein weiteres Hubmagnetventil 16 verbindet die Kammer 12 mit einem Abfluß 17·

Sin elektrischer Schaltkreis ist vorgesehen, um die beiden Yentile und 16 zu steuern. Dieser Schaltkreis weist eine Brücke auf, die aus vier widerstandsarmen 18, 19» 20 und 21 gebildet ist, wobei die widerstände 18 und 19 beide veränderlich sind. Die Verbindung zwischen dem Widerstand 18 und dem Widerstand 21 ist mit einer Seite einer Stromversorgung in der Form einer Batterie 22 verbunden, und die Terbindungzwischen dem Widerstand 19 und dem Widerstand 20 ist mit der anderen Seite der Stromversorgung verbunden. Der Ausgang der Brücke ist die Spannung zwischen der Verbindung zwischen den Widerständen 18 und 19 und der Verbindung zwischen den Widerständen 20 und 21.

Der Regelwiderstand 18 bildet veränderliche Eingangsmittel und ist mecheanisch mit einem Bremsbetätigungshebel verbunden, durch den dessen Widerstand geändert werden kann. Der Regelwiderstand 19 bildet zweite veränderliche Mittel und ist mechanisch mit dem Kolben I3 verbunden, um eine Rückkopplung in den elektrischen Schaltkreis zu liefern.

Der Ausgang der Brücke wird über zwei Schaltkreise 23, 24 an die Wicklungen der Ventile 11 und 16 angelegt. Jeder Schaltkreis besteht aus einer elektrischen Schaltung mit oder ohne Relais und ist so eingerichtet, daß die zugehörige Wicklung immer dann erregt wird, wenn Strom von der Brücke durch die Eingangsstufe des Schaltkreises zu fließen beginnt. Die beiden Schaltkreise sind so eingerichtet, daß sie auf entgegengesetzte Polaritäten vom Ausgang der Brücke ansprechen, und zwei Dioden 25, 26 sind vorgesehen, um ein Fließen von Strom in dien Schaltkreis 23 nur dann zu gestatten, wenn die Verbindung zwischen

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den Widerständen 10 und 1J unter hölirer Spannung· steht als die Verbinuung zwischen den Widerständen 20, 21, und um ein Fließen von Strom in den Schaltkreis 24 nur dann au gestatten, wenn die erstere Verbindung unter einer niedrigeren Spannung als die letztere steht.

Iiii Eetrieb kann deshalb der Benutzer des Bremssystems, beispielsweise der Führer eines Schienenfahrzeugs, die Bremskraft wählen, die angelegt werden soll, indem der Viderstand 18 mittels des Bremshebels eingestellt Viiard. i/enn die Position des Kolbens 1J derart ist, daß das Verhältnis der Widerstände. 18 und 19 das gleiche ist wie das Verhältnis der Widerstände 21 und 20 ist die Brücke ausgeglichen, und es erfolgt weder ein Eingang in den Schaltkreis 23 noch in den Schaltkreis 24, und beide Ventile 11, 16 werden geschlossen, um damit den Kolben I4 hydrulisch zu blockieren. Venn die Brücke unausgeglichen ist, und zwar in einem Sinne, was davon herrührt, daß-der Kolben 1J weiter nach rechts (wie dargestellt) liegt, als von der Position her gefordert, erzeugt die Brücke einen positiven Ausgang, und der Schaltkreis 2J> erregt die Wicklung des Ventils 11, das sich öffnet, um Druckmittel zur Kammer 12 gelangen zu lassen. Das bewirkt eine Bewegung des Kolbens nach links, und das wiederum bewirkt eine Verstellung des Regelwiderstands 19 zur Verringerung des Ausgangs der Brücke zur Fullposition hin. Wenn sich der Kolben entsprechend zu weit links befindet, erzeugt die Brücke einen negativen Ausgang, um damit das Ventil 16 zu öffnen und ein Verlagern des Kolbens nach rechts durch die Feder Η zu bewirken. Der Hegelwiderstand wird also erneut eingestellt, um den Ausgang der Brücke zur Nullposition hin zu verringern.

Der Kolben wird damit veranlaßt, eine andere Gleichgewichtsposition für jede andere Position des Regelwiderstands 18 einzunehmen. Weil der Widerstand 18 durchgehend veränderlich ist, ist eine durchgehende Änderung des liaßes an Bremskraftausübung möglich.

Obgleich beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Position des Kolbens 1 ]5 benutzt wird, um eine mechanische Rückkopplung der Information zu liefern, die sich auf das Maß dea?s Anzugs der Bremsen be-

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zieht, und zwar an die elektrische Schaltung, sind andere Arten von Rückkopplung möglich. Der Widerstand I9 kann "beispielsweise veränderlich sein, und zwar mittels einer Druckfühlvorrichtung, die mit dem Hauptzylinder 15 verbunden ist.

Ferner sind in dem vorstehend "beschriebenen Ausführungsbeispiel die beiden Schaltkreise so eingerichtet, daß sie bei gleichem Spannungswert arbeiten, es versteht sich jedoch, daß der Schaltkreis 23 so eingerichtet sein kann, daß er bei einem ersten Sollwert arbeitet,und der Schaltkreis 24 so, daß er bei einem geringeren Wert arbeitet, um ein Totband zu schaffen, bei dem keines der YentiIe betätigt wird. Das führt zu einer Sbabilisierung des Systems und verhindert eine schwingende Breiasbetä tigung.

In S'ig. 2 ist ein Bremssystem dargestellt, das eine Antirutschschutzschaltung enthält. Wie bekannt, enthält eine solche Schaltung einen Raddrehzahlwandler oder mehrere Wandler 130, die Wechselstromausgangssignale liefern können, deren Frequenz direkt proportional zur Raddrehzahl ist. Die Schaltung weist herkömmlich einen Frequenz/Gleichstromspannungswandler, eine Differenzierungsschaltung, die ein Verzögerungssignal erzeugt, das sich in seiner Größe mit zunehmender Hadverzögerung erhöht, und einen Sohwellenwertkomparator auf, der ein Bremsinhibit-Ausgangssignal erzeugt, wenn das Y rzögerungssignal einen Sollwert überschreitet. Bei einem herkömmlichen Bremssystem mit einem mechanisch betätigten-Hauptzylinder zur Erzeugung des Bremsmitteldrucks betätigt die Schutzschaltung ein Yentil zur Minderung des Bremsdrucks im Ilediumkreis, der den Bremsen des Rads oder der Räder zugeordnet ist, das bzw. die von der Schutzschaltung gesteuert wird bzw. werden, Ba vorliegenden Fall wird jedoch der Ausgang der Schutzschaltung dazu benutzt, die Steuerung des Auslaßventils 16 zu übersteuern.

In dem in Fig, 2 gezeigten System ist ein Bremssollsignalgenerator vorgesehen, der dem Potentiometer 18 nach Fig. 1 entspreicht, ferner ein Verdrängungsrückkopplungssignalgenerator II9, der dem Potentiometer 19 entspricht. Das Sollsignal und das Rückkopplungssignal werden

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zu eine-r Addier schaltung 1 31 geleitet, und zwar mit entgegengesetzten Vorzeichen, so da3 ein Fehlersignal entsteht, das durch einen Verstärker 132 vorstärkt wird. Zwei üjpannungsges teuer te Impulsbrei tenraodufetoren 1*5, 1^4 werden vom Verstärker 1 J)2 gesteuert und steuern ihrerfjai Is die durchschnittliche Spannung, aie über Treiberschaltungen 1J5> 1~6 an die Lubiuagnetventils 11 und 16 angelegt wird. Der I-odulator 1 J>3 ■^raeugt keine Ausgtingsiiupulse, wenn das Fehlersignal negativ ist, und erzeugt Impulse mit einea progressiv zunehmenden Impulsta-stverhältnis dann, wenn das rehlersignal progressiv weiter positiv wird. Der Lodulator 1*4 andererseits erzeugt keine Impulse, wenn das i'ehlersignal positiv ist, und gleiche Impulse, wenn das IPehlersignal negativ ist. Die 5'reöquenz der von den Ilodulatoren erzeugten Impulse wird von einen Oszillator 1J7 bestimrat.

L¹Ie An tirutsch schutz schaltung 1 3^ ϊιε-t einen Ausgangsanschluß 1JSa, hai dem ein Impuls veränderlicher L?nge erscheint, wenn eine exzessi ve Verzögerung festgestellt wird. Der Ausgangsanschl^iß 1J8a ist mit einem i'bersteuerungsensciluß 1J4a am Eodulator 134 verbunden, so daß c.ann, v/enn der Ausg£,ngsij:ipuls erscheint, der I'odulator 134 Treibsign?le erzeugt, die eine schnelle Bremsdruckverringerung bewirken.

Die Schaltung 1Jö hat ebenfa,lls einen Atisgangsanschluß 1J8b, an dem ein Steuersignal zur steuerung der frequenz des Oszillators 157 gewöhnlich vorhanden ist. v/enn ein Ausgangsiapuls am Anschlui3 1J8a erscheint, verschwindet dieres I'requenzsteuersignal, und dann erscheint es wider r.iit eiritr gesteuerter. Auf lauf rs te, uia daiait die Hate zu ändern, mit Ce?: die Tremse wieder engezogen werden kann, nach einer '['bcrsteuerung; J¹J.""ab lic Lritiriatsc.hcchaltung 1Jo.

■ in \jätersr .\pschlug 1^Bc liefert ein -IuslangsFignal während der ijbers büuerung des ixifciratsclisyattms, das an die Addiex-schaltung I5I in dem _Oloic'ien Sinns wie das Signal vom Generator 11 $; angelegt v/ird. Dieses Signal ¥e3?hindert die- iehlerverstärlceranordnung an einer "zerugung eines positiv&n Signals, das das Einlaßventil 11 öffnen würde.

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im Falle eines starken Rutschens kann ler Ausgang des Modulators 154 kontinuierlich werden, uui eine schnelle Erejslösung zu "bewirken, jedoch kann bei einem weniger starken Rutschen nur ein kurzer Inipuls am Anschluß 1JGa erscheinen. In dam einer, wie in dem anderen i'all ist eine Wegnahme der äückkopplungsübersteuerung langsam, um einen Druckaufbau zu steuern. In gleicher Weise wird die Oszillatorfrequenz bei aer längeren Frist verringert, um die folgende Druckanstiegsrate zu begrenzen, während der Bremsdruck bis zum Sollwert hin erhöht wird.

in Verbindung mit Fig. 1 erwähnt worden ist, kann ein Bremsdruckwandler anstelle des Verdrängungssignalsk-generators 119 eingesetzt werden, um eine Bremsbetätigungsrückkopplung zu schaffen.

Als weitere Alternativ die in 'Fig. 3 gezeigt ist, kann das Antirutschsysteia ein Signal erzeugen, das der Rad- oder Fahrzeugverzögerung entspricht, und dieses Signal kann von einer Rückkopplungsschaltung 1JSad verarbeitet werden, um das erforderliche Rückkopplungssgnal zu erzeugen, das sich mit dem HaS des erhaltenden Bremsanzugs ändert. Dieses Signal ist ersichtlich leine gültige Anzeige der Effektivität des Bremsens, wenn Rutschzustände vorliegen, in suchen Situationen unterbrehhen aber die Übersteuerungen, die in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben worden sind, effektiv den Rückkopplungskreis.

Ansprüche

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Claims

Anspräche

1. !Bremssystem, gekennzeichnet durch eine Ksammer mit hitteln darin, die duerch Mediumdruck so bewegbar sind, daß eine Radbremse oder lladbreasen angelegt werden, ein elektrisch betätigbares Einlaßventil und ein elektrisch betätigbares Auslaßventil zur Bestimmung des otroHis an Iledium in bzw. aus der Kammer und eine elektrische Schaltung, die zur Steuerung der "Ventile dient und veränderliche ^ingangsmittel und zweite veränderliche Mittel aufweist, die auf das Haß des erreichten Breiasanzugs ansprechen, wobei die Schaltung so eingerichtet ist, daß ein Ausgang geliefert wird, der entsprechend den 3ingangsniitteln und den zweiten veränderlichen Mitteln veränderlich ist, und zur Betätigung einer der Ventile dann, wenn im Betrieb der Ausgang größer als ein erster Sollwert ist, und des anderen Ventils dann eingerichtet ist, wenn der Ausgang unter einem zweiten Sollwert liegt, der nicht größer als der erste Sollwert ist, derart, daß das Maß des Bremsenanzugs geändert wird und damit der Ausgang im wesentlichen auf den Sollwert gebracht wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten veränderlichen Mittel funktionell mit den Mitteln verbunden sind, die in der Kammer bewegbar sind, derart, daß eine Änderung entsprechend dsr Position der genannten beweglichen Mittel erfolgt.

J5. Systen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Kammer beweglichen Mittel zur Verdrängung eines Bremsmittels zu der Bremse oder zu den Bremsen eingerichtet sind und die zweiten veränderlichen Kittel auf dien Druck des Druckmittels ansprechen.

4· System nach einem der Ansprüche 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderlichen Eingangsmittel und die zweiten veränderlichen Mittel beides Regelwiderstände sind, die Stoerschaltung eine Brücke ist, die die Regelwiderstände als zwei Arme und zwei weitere Widerstände als die verbleibenden Arme aufweist, und Schaltrkeise mit der Brücke so verbnnden sind, daß die Ventile entsprechend der Polarität des Ausgangs der Brücke betätigt werden.

Va/Ti - 2 -

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5· System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Hut sch schutz schaltung, die ein Ausgang sMgnal dann erzeugt, wenn die Verzögerung des Rads oder eines der Hader, dessen oder deren Bremsen durch die beweglichen Mittel gesteuert werden, einen Sollwert überschreitet, wobei die Eutschschutzschaltung mit der uteuerschaltung übersteuernd so verbunden ist, daß das Auslaßventil geöffnet wird, wenn das Ausgangssignal erzeugt wird.

6. System nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Fehlerverstärker zur Erzeugung eines lehlersignals aufweist, das der Differenz zwischen Signalen von den veränderlichen lüingangsmitteln und den zweiten veränderlichen Mitteln entspricht, ferner Mittel zum Betätigen der betreffenden Yentile dann, wenn der Fehler positiv bzw. negativ ist.

7· System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Betätigen Impulsbreiten-Modulationsmittel zur Änderung der durchschnittlichen Spannung aufweisen, die an das zugehörige Ventil angelegt wird, entsprechend der Größe des Fehlersignals.

8. System nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß diae Rutschschutz schaltung mit den Mitteln zur Betätigung in Zuordnung zum Auslaßventil so verbunden ist, daß die Mittel zum Betätigen zur Lieferung eines durchgehenden Signals an das Auslaßventil dann veranlaßt werden, wenn die Rutschschutzmittel ein AusgangsieHgignal erzeugen, und auch mit dem Fehlerverstärker zur Übersteuerung des Sollsignals von den veränderlichen Eingangsmitteln verbunden ist.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet j daß die Impulsbreiten-Modulationsmittel durch einen Oszillator aktiviert werden und die Rutschschutzschaltung ein die Frequenz des Oszillators steuerndes Signal liefern, derart, daß das Wiederanlegen der Bremsen gesteuert wird, nachdem die Rutschschutzschaltung einen Ausgang erzeugt hat.

80S829/OB8

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