DE2926875A1

DE2926875A1 - Antiblockiervorrichtung fuer bremssysteme von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2926875A1
Application number: DE19792926875
Authority: DE
Inventors: Sergio Gillio; Gesualdo Musolino; Carlo Alberto Quilico
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 1978-07-04
Filing date: 1979-07-03
Publication date: 1980-01-24
Also published as: FR2430337A1; FR2430337B1; GB2024355B; US4308583A; GB2024355A; IT1108537B; IT7868562A0

Description

Antiblockiervorrichtung für Bremssysteme von Kraftfahrzeugen.

Die Erfindung betrifft eine Antiblockiervorrichtung für Bremssysteme von Kraftfahrzeugen, d.h. eine Vorrichtung zur Verhinderung des Gleitens der Räder eines Kraftfahrzeuges während des Bremsvorganges.

Eine bekannte Antiblockiervorrichtung löst die Fahrzeugbremsen, wenn ein vorgegebener Verzögerungsgrenzwert überschritten wird. D.h. der Bremsdruck wird gelöst, wenn beim Vergleich der Verzögerung der Räder mit einem festen oder variablen Verzögerungsgrenzwert festgestellt wird, daß die Verzögerung eines oder mehrerer Räder den Grenzwert überschreitet. Wenn das betroffene Rad oder die betroffenen Räder-den Verzögerungsgrenzwert in entgegengesetzter Richtung durchlaufen, wird der Bremsdruck wieder hergestellt. "Eine andere bekannte Vorrichtung löst die Bremsen, wenn ein Verzögerungsgrenzwert von einem oder mehreren Rädern überschritten wird, wohingegen der Bremsvorgang wieder aufgenommen wird, wenn mittels eines an dem Fahrzeug montierten Verzögerungsmessers festgestellt wird, daß die betreffenden Räder wieder den gleichen Schlupfwert erreicht haben., den sie in dem Zeitpunkt innehatten, in dem die Vorrichtung die Bremsen löste.

Es hat sich herausgestellt, daß bei Antiblockiervorrich-

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tungen, bei denen die Bremsen gelöst werden, wenn die Verzögerung eines oder mehrerer Räder einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, die Möglichkeit besteht, daß die Verzögerung der Räder größer ist als diejenige des Fahrzeuges jedoch kleiner als der erwähnte Verzögerungsgrenzwert der Vorrichtung; in einem solchen Fall vermag die Vorrichtung die Bremsen offensichtlich nicht zu lösen, obwoüL die Räder gleiten, so daß die Manövrierfähigkeit verloren geht. Dies ist sehr gefährlich, weil ein mit einer Antiblockiervorrichtung der beschriebenen Art ausgestattetes Fahrzeug unter bestimmten Bedingungen lange vor dem Blockieren der Räder zu gleiten beginnt, so daß die Nachteile, die mit Hilfe der Antiblockiervorrichtung beseitigt werden sollen, gerade nicht vermieden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antiblockiervorrichtung zu schaffen, die vorzugsweise bei Erreichen eines Grenzwertes des Schlupfes statt bei Erreichen eines Verzögerungsgrenzwertes anspricht, so daß sie unabhängig von der Verzögerung des Rades tätig wird, wenn ein vorbestimmter Gleitzustand des Rades erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Tail des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Eine mit diesen Merkmalen ausgestatte Antiblockiervorrichtung spricht bei einem vorbestimmten Grenzwert des Schlupfes an und vermeidet damit die oben beschriebenen Nachteile. Außerdem besitzt die Antiblockiervorrichtung gemäß der Erfindung eine einfache Konstruktion und ist vergleichsweise billig herzustellen.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt den gesetzmäßigen Zusammenhang zwischen dem Haftmoment oder dem sogenannten Kraftschlußbeiwert,

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der auf der Ordinate aufgetragen ist, und dem Schlupf des Rades, der in Prozentwerten auf der Abszissenachse aufgetragen ist,

Fig. 2 zeigt die Änderung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges und derjenigen eines gebremsten Rades, während die Vorrichtung gemäß der Erfindung in Tätigkeit ist; auf der Ordinatenachse ist die Geschwindigkeit und auf der Abszissenachse die Zeit aufgetragen,

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 1 zeigt die gesetzmäßige Abhängigkeit zwischen dem auf der Ordinatenachse aufgetragenen Kraftschlußbeiwert und dem auf der Abszissenachse aufgetragenen prozentualen Schlupf eines Rades. Der Ausdruck "Kraftschlußbeiwert" bezieht sich auf dem Kraftschluß zwischen der Lauffläche des Reifens und dem Untergrund, während der Ausdruck "prozentualer Schlupf" die Differenz zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Augenblickswert der Radgeschwindigkeit kennzeichnet und durch folgenden Ausdruck gegeben ist:

Vv-Vr
Vv

S = _Tr.. t

worin Vv den Augenblickswert der Fahrzeuggeschwindigkeit und Vr den Augenblickswert der Radgeschwindigkeit bedeuten.

"Die den Zusammenhang zwischen dem Kraftschlußbeiwert und dem Schlupf wiedergebende Kurve kann unterschiedliche Form besitzen, da sie vom Zustand der Reifen, der Beschaffenheit des Untergrundes und der absoluten Geschwindigkeit des Rades abhängt. Obwohl ihre Proportionen sich ändern können.ist der allgemeine Verlauf dieser Kurve selbst unter unterschiedlichsten Bedingungen im wesentlichen derselbe.

Der erste Abschnitt der Kurve, in dem der Schlupf zwischen

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Null und dem Wert So liegt, der dem maximalen Kraftschlußbeiwert entspricht, ist der Bereich des sogenannten "Pseudogleitens", indem die Differenz zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Radgeschwindigkeit auf die Durchbiegung der Elemente der Lauffläche des Reifens zurückzuführen ist, die durch die Bremsbeanspruchung verformt werden. Das Maximum des Kraftschlußbeiwertes Ca liegt unmittelbar vor dem Punkt, in dem die Elemente der Lauffläche des Reifens ihre Haftgrenze erreichen. Anschließend beginnen sie relativ zum Untergrund zu gleiten.

Der Bereich der Kurve zwischen dem Schlupfwert So, der dem Maximum des Kraftschlußbeiwertes Ca entspricht und dem Schlupfwert S = 100%, bei dem das Rad blockiert und vollständig gleitet, ist der sogenannte "Gleitbereich¹·".

Aus den vorangehenden Ausführungen wird deutlich, daß die Vorrichtung zur Erzielung des wirksamsten Antiblockiereffektes im Bereich des Abszissenpunktes So arbeiten sollte, der einem Schlupf von etwa 15% bis 20% entspricht.

Das in Fig. 3 dargestellte Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung besitzt zwei phonische Räder 2 und 4, die mit dem rechten bzw. dem linken Rad einer Fahrzeugachse verbunden sind. Die von diesen phonischen Rädern 2 und 4 erzeugten Signale werden Geschwindigkeitsdetektoren 6 bzw. 8 zugeführt. Der Geschwindigkeitsdetektor 6 ist mit einem ersten Eingang 10 eines Komparators 12 verbunden, dessen Ausgangssignal dem kleineren der seinen beiden Eingängen zugeführten Signale entspricht. Der Geschwindigkeitsdetektor 6 ist ferner mit einem ersten Eingang 14 eines weiteren Komparators 16 verbunden, dessen Ausgangssignal dem größeren der seinen beiden Eingängen zugeführten Signale entspricht. In entsprechender Weise ist der Ausgang des Geschwindigkeitsdet^ktors 8 mit dem zweiten Eingang 18 des Komparators 12 sowie mit dem zweiten Eingang 20 des Komparators 16 verbunden. Der Kompara-

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tor 12 wird im folgenden auch als "Unterwertkomparator" bezeichnet, da er das Eingangssignal mit dem kleineren Wert auswählt. Der Komparator 16 wird im folgenden auch als "Oberwertkomparator" bezeichnet. Das Ausgangssignal des Oberwertkomparators 16 wird einem Operationsverstärker 22 zugeführt, der über ein richtungsabhängiges Element 24, das beispielsweise von einem Gleichrichter gebildet ist, mit einem ersten Ausgang 26 eines Speichers 28 verbunden ist. Dem zweiten Eingang 30 des Speichers 28 wird das Ausgangssignal eines Verzögerungsmessers 32 zugeführt, der außerdem mit einer Zeitgeberschaltung 34 verbunden ist. Letztere steht mit einem dritten Eingang 35 des Speichers 28 in Verbindung. Der Ausgang des Unterwertkomparators 12 und der Ausgang des Speichers 28 sind mit einem Komparator 36 verbunden, der seinerseits mit der Zeitgeberschaltung 34 sowie mit einer Leistungsstufe 38 in Verbindung steht, deren Ausgangssignal einem Magnetventil 40 zugeführt wird. Der Komparator 36 ist ferner mit einer Sicherheitsschaltung 42 verbunden, deren Ausgangssignal auf eine Stromversorgungsschaltung 44 einwirkt, die einerseits zur Speisung aller beschriebenen Schaltungskomponenten dient und andererseits einen Alarmausgang 48 zur Signalisierung eventueller Schaden oder Fehler besitzt.

Im folgenden sei die Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung näher erläutert:

■Ore Ausgangssignale der mit dem rechten bzw. linken Rad der in Frage stehenden Fahrzeugachse verbundenen phonischen Räder 2 und 4 sind Wechselstromsignale. Diese werden den Geschwindigkeitsdetektoren 6 bzw. 8 zugeführt, die sie in elektrische Signale umformen, die für die Geschwindigkeit der betreffenden Räder kennzeichnend sind. Diese die Radgeschwindigkeiten repräsentierenden Signale werden den Komparator en 12 und 16 zugeführt, die aus ihnen Ausgangssignale erzeugen, welche die kleinere bzw. größere Laufgeschwindigkeit der überwachten Räder kennzeichnen.

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Wenn das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit läuft und keines der Räder gleitet, sind die Ausgangssignale der Komparatoren 12 und 16 einander gleich und entsprechen der Fahrzeuggeschwindigkeit. Auch wenn das Fahrzeug abgebremst ist, ohne daß eines der· Räder gleitet, sind die Ausgangssignale der Komparatoren 12 und 16 einander gleich und kennzeichnen den Augenblickswert der Fahrzeuggeschwindigkeit.

Falls jedoch beim Abbremsen des Fahrzeuges eines der Räder gleitet, liefert der Oberwertkomparator 16 ein Signal, das der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, während der Unterwertkomparator 12 ein Signal liefert, das der Geschwindigkeit des gleitenden Rades entspricht. Auch wenn beim Abbremsen des Fahrzeuges beide Räder gleiten, liefert der Oberwertkomparator 16 - da der Schlupf der beiden Räder niemals genau gleich groß ist - ein Signal, das einerGeschwindigkeit entspricht, die nahe bei der Fahrzeuggeschwindigkeit liegt, während der Unterwertkomparator 12 ein Signal erzeugt, das der Geschwindigkeit des am meisten gleitenden Rades entspricht.

Das Ausgangssignal des Komparators 16 wird bei seinem Durchgang durch den Operationsverstärker 22 um einen vorbestimmten Faktor gedämpft, der dem gewünschten Schlupf-Grenzwert, d.h. einem Schlupfwert von etva 15% bis 20$ entspricht.

Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 22 wird über "das richtungsabhängige Element 24 dem Speicher 28 zugeführt, der in seiner einfachsten Ausführung aus einem Kondensator besteht, dessen Ladung äußerndem von dem Ausgangssignal des die Verzögerung des Fahrzeuges überwachenden Verzögerungsmessers 32 gesteuert wird. DiesesVerzögerungsmesser 32 besitzt einen Dämpfungskreis, durch den sein Ausgangssignal derselben Dämpfung unterworfen wird, wie sie das Ausgangssignal des Oberwertkomparators 16 in dem Operationsverstärker 22 erfährt.

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Das als Gleichrichter ausgebildete richtungsabhängige Element 24 ist für die Signale des Komparators 16 so lange durchlässig wie diese größer sind als der in dem Speicher 28 abgespeicherte Wert. Dieser Wert entspricht dem Augenblickswert der Fahrzeuggeschwindigkeit, da der Kondensator des Speichers 28 als Integrator wirkt und das ihm von dem Verzögerungsmesser 32 gelieferte Signal integriert, welches den Augenblickswert der Fahrzeugverzögerung kennzeichnet.

Wenn das Ausgangssignal des Oberwertkomparators 16 unter den integrierten Wert des von dem Verzögerungsmesser gelieferten Signals absinkt, sperrt das richtungsabhängige Element 24 und verhindert damit, daß der Komparator 16 den Speicher 28 weiter laden kann, so daß letzterer nur noch von den von dem Verzögerungsmesser 32 gelieferten Signalen beaufschlagt wird (die selbstverständlich in der erwähnten Weise um den dem gewünschten Schlupfwert entsprechenden Faktor gedämpft sind).

Das Ausgangssignal des Komparators 12 ist, da es nicht gedämpft wird, üblicherweise größer als das Ausgangssignal des Speichers 28, das mit Hilfe der genannten gedämpften Signale erzeugt wird. Wenn eines der beiden Räder zu gleiten beginnt, fällt das Ausgangssignal des Komparators 12 ab, da es dem niedrigeren seiner beiden Eingangssignale entspricht. Sobald es auf den Wert des Ausgangssignals des Speichers 28 abgefallen ist, liefert der Komparator 36 ein Ausgangssignal, das der Leistungsstufe 38 zugeführt wird, die das Magnetventil 40 betätigt und damit ein Lösen der Bremsen bewirkt. Diese Situation entspricht dem Punkt A der in Fig. 2 dargestellten Kurve.

Das gleitende Rad oder - falls beide Räder gleiten - beide Räder gewinnen wieder an Geschwindigkeit, da sie nicht mehr durch die Bremsen verzögert werden. Wenn das gleitende Rad bzw. - falls beide Räder gleiten - das langsamer laufende

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Rad eine derartige Geschwindigkeit erreichen, daß das von dem Unterwertkomparator 12 abgegebene Signal wieder dem in dem Speicher 28 abgespeicherten Wert entspricht (Punkt B in Fig. 2) werden die Bremsen wieder aktiviert, Falls das Rad oder die Räder wieder zu gleiten beginnen, wiederholt sich der Zyklus in der in Fig. 2 dargestellten Weise.

Falls die Vorrichtung aus irgendwelchem Grunde,(beispielsweise infolge eines Defektes des Verzögerungsmessers), die Bremsen für eine Zeitdauer löst, die größer ist als eine vorbestimmte Zeitspanne, liefert die Zeitgeberschaltung 34 ein Signal an den Speicher 28, durch welches dieser entladen wird, so daß sein Ausgangssignal damit abfällt und die Eingangsbedingungen des Komparators 36 ändert, der das Magnetventil 40 über die Leistungsstufe 38 aberregt und damit die Bremswirkung wieder herstellt.

Die Zeitspanne der Zeitgeberschaltung 34 , die die größte zulässige Dauer des Bremslösezyklus bestimmt, ist kein fester Wert sondern kann (durch nichtAargestellte Mittel) in Abhängigkeit von dem Verzögerungswert des Fahrzeuges geändert werden, wobei die Grenzwerte bei 0,5 see für 1g und 1,5 see für Og liegen.

Eine weitere Sicherheitsmaßnahme liefert die Schaltung 42, die die Stromversorgung 46 von der Gesamtschaltung abtrennt "und den Ausgang 48 zur Einleitung eines Alarms aktiviert, wenn das Magnetventil 40 während einer vorbestimmten Zeitspanne von beispielsweise 2,5 see fortwährend erregt bleibt.

Obwohl in der vorangehenden Beschreibung die Räder nur einer Fahrzeugachse betrachtet wurden, kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch so gestaltet sein, daß sie Geschwindigkeitssensoren und zugeordnete Schaltungen für beide Fahrzeugachsen umfaßt, wobei die Einrichtungen für die beiden Fahrzeugachsen entweder unabhängig voneinander oder gemeinsam arbeiten.

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Claims

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Patentans ρ r ü c h e

( 1.1 Antiblockiervorrlchtung für Bremssysteme von Kraftfahr- ^ zeugen zum Lösen der Fahrzeugbremsen, wenn wenigstens eines der Fahrzeugräder einen vorbestimmten Schlupf-Grenzwert erreicht, mit Sensoren zur Ermittlung der Drehgeschwindigkeit der beiden Räder zumindest einer Fahrzeugachse, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oberwertkomparator (16) zur Ermittlung des jeweils grösseren und ein Unterwertkomparator (12) zur Ermittlung des jeweils kleineren der von den genannten Sensoren (8, 6) gelieferten Signale und zur Erzeugung entsprechender Ausgangssignale vorgesehen sind, daß der Unterwertkomparator (12) mit einem Gleichwertkomparator (36) und der Oberwertkomparator (16) über eine sein Ausgangssignal um einen vorbestimmten Faktor dämpfende Schaltungseinrichtung (22) mit einem Eingang einer integrierenden Speichervorrichtung verbunden sind, deren zweitem Eingang das Ausgangssignal eines an dem Fahrzeug montierten Verzögerungsmessers (32) zugeführt wird,welches um denselben vorbestimmten Faktor gedämpft ist wie das Ausgangssignal des Oberwertkomparators (16), daß der Ausgang der integrierenden Speichervorrichtung (28) mit dem anderen Eingang des Gleichwertkomparators (36) verbunden ist, so daß letzterer ein Ausgangssignal abgibt, wenn das Ausgangssignal des Unterwertkomparators (12) unter einen dem Ausgangssignal der integrierenden ■" Speichervorrichtung (28) entsprechenden Wert absinkt, und daß das Ausgangssignal des Gleichwertkomparators (36) angibt, daß wenigstens eines der überwachten Räder den genannten vorbestimmten Schlupf-Grenzwert erreicht hat.
2. Antiblockiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Gleichwertkomparators, (36) mit einer Leistungsstufe (38) verbunden ist, die Magnetventil (40) steuert, mittels dessen die Brem-

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ORIGINAL INSPECTED

sen gelöst werden, wenn der Gleichwertkomparator (36) ein Ausgangssignal erzeugt.
3. Antiblockiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a durch gekennzeichnet, daß zwischen die Schaltungseinrichtung (22) zur Dämpfung des Ausgangssignals des Oberwertkomparators (16) und die integrierende Speichervorrichtung (28) ein richtungsabhängiges Element (z.B. ein Gleichrichter) (24) eingefügt ist, das für von der genannten Schaltungseinrichtung (22) zu der Speichervorrichtung (28) gelieferte Signale durchlässig ist, einen Signalfluß in Rückwärtsrichtung zu der genannten Schaltungseinrichtung (22) jedoch sperrt ,wenn deren Ausgangssignal niedriger ist als dasjenige der Speichervorrichtung (28).
4. Antiblockiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Zeitgeberschaltung (34) vorgesehen ist, deren Ausgang mit der Speichervorrichtung (28) verbunden ist und deren Eingang mit dem Ausgang des Gleichwertkomparators (36) verbunden ist,derart daß diese Zeitgeberschaltung (34) durch das Ausgangssignal des Gleichwertkomparators (36) aktivierbar ist und nach Ablauf ihrer Verzögerungszeit ein Signal an die Speichervorrichtung (28) liefert, durch welches deren Ausgangssignal verringert wird, derart daß der Gleichwertkomparator (36) kein Ausgangssignal mehr erzeugt und damit die Bremsen wieder wirksam werden.
5. Antiblockiervorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r ch gekennzeichnet, daß die Zeitgeberschaltung (34) einen weiteren mit dem Verzögerungsmesser (32) verbundenen Steuereingang besitzt, über welchen seine Verzögerungszeit in Abhängigkeit von dem Augenblickswert der Verzögerung des Fahrzeuges veränderbar ist.

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6. Antiblockiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Gleichwertkomparators (36) einer einen zweiten Zeitgeber mit fester Verzögerungszeit beinhaltenden Sicherheitsschaltung (42) zugeführt wird, die die elektrische Stromversorgung der Vorrichtung unterbricht, wenn das Ausgangssignal des Gleichwertkomparators (36) während einer Zeitspanne kontinuierlich erzeugt wird, die langer ist als die genannte feste Verzögerungszeit des zweiten Zeitgebers.

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