DE2937289A1

DE2937289A1 - Blockierschutz-bremsregelvorrichtung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2937289A1
Application number: DE19792937289
Authority: DE
Inventors: John Adamson; Malcolm Brearley
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1978-09-15
Filing date: 1979-09-14
Publication date: 1980-04-03
Also published as: IT7925722A0; AU5077279A; CA1134011A; DE2937289C2; IT1123153B; US4320460A; JPS5555042A

Description

PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOET2

professional representatives before the european patent opflce agrees pres l'office europeen des brevets

du.-ing. pr/.nz vjestho. p

dk. phil. predr vuesthoff

DIPL₁-INCGERHARd puls (1952-1971}

dipl.-chem. dr. e. freiherr von fechiiann

dr.-ing. dieter behrens

dipl.-ing.; dipl.-virtsch.-inc. rupert cobtz

1A-52 739

D-8000 MÜNCHEN

SCHWEIGERSTRASSE 2 telefon: (089) 66 ίο Ji

TE LEG RAU U: PROTBCTFATENT

TB Le χ: 514070

Anmelderin: Lucas Industries Limited,

Great King Street, Birmingham, England

Titel:

Blockierschutz-Bremsregelvorrichtung für Fahrzeuge

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PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOETZ

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAtRES AGHttS PRES l'oFFICE EUROPEEN DES BREVETS

DR.-INC PR.-N2 T'JESTHOP." UK. PHII.. PIiEDA VUtiSTHOPF (19J DIFL.-ING. GERHARD PULS (1952-1971) DlPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PhCIlMANN DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-INC.; DIPL₁-VIRTSCh.-ING. RUPERT GOETZ

IA-52 739

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D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2 telefon: (089) 66 20 51 telegramm: protectpatent TELEX: J 24 070

Beschreibung

Bloekierschutz-Bremsregelvorrichtung für Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Blockierschutz-Bremsregelvorrichtung für Fahrzeuge gemäß Oberbegriff des Anspruchs

Es ist bekannt, das Gleiten oder Blockieren eines abgebremsten Rades mit einem Radgeschwindigkextsfühler zu beeinflussen, der ein der Winkelbeschleunigung des Rades proportionales Signal erzeugt, und dieses Beschleunigungssignal zum Steuern des Lösens und der Wiederbetätigung der Bremsen zu benutzen. Es ist erkannt worden, daß der Punkt, in dem das Rad nach dem Bremsen zu blockieren beginnt, zur Verzögerung, die das Rad erfährt, in Beziehung gesetzt werden kann, und daß Blockieren verhindert werden kann, wenn die Bremsen bei einem vorbestimmten Wert des Verzögerungssignals gelöst werden. Eine weitere Erkenntnis besteht darin, daß nach dem Lösen der Bremsen das Rad sich auf einen Maximalwert beschleunigt, und daß es angebracht ist, die Bremsen erneut zu betätigen, sobald dieser Spitzenbeschleunigungspunkt durchlaufen worden ist, in dem der Bremskraftbeiwert einen Größtwert hat. Unter bestimmten Umständen ist es jedoch schwierig, den Spitzenbeschleunigungspunkt festzustellen.

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Auch ist erkannt worden, daß beim Wiederbetätigen der Bremsen eine Verzögerung eintritt, wenn sich der Bremsdruck der Bremsflüssigkeit aufbaut, und daß dies zu einer Minderung des Bremswirkungsgrades führen kann. Es ist bekannt, daß dieser Nachteil überwunden werden kann, wenn die Herabsetzung des Bremsdruckes der Bremsflüssigkeit beim Lösen der Bremsen dadurch verringert wird, daß man den Bremsdruck vor dem Wiederbetätigen der Bremsen auf einem erniedrigten Niveau nahezu konstant hält, da die Meinung herrscht, daß niedrigerer Druck von minimaler Auswirkung auf das Lösen der Bremsen ist und den Nachteil hat, daß er eine Verzögerung hervorruft, während beim Wiederbetätigen der Bremsen Druck erneut aufgebaut wird. Jedoch sind solche Merkmale hinsichtlich des Aufhebens und Haltens des Bremsdruckes Ursachen für eine Verkomplizierung der Regelvorrichtung, insbesondere der Bremsflüssigkeits-Steuerventile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung zu schaffen, die im Hinblick auf einen optimalen Bremswirkungsgrad den Bremsen-Wiederbetätigungspunkt zuverlässiger vorherzusehen vermag und ohne die Notwendigkeit einer Haltezeit nach dem Aufheben des Bremsdruckes auskommt.

Erfindungsgemäß hat eine Blockierschutz-Bremsregelvorrichtung für Fahrzeuge eine Bremsdruckregelvorrichtung, die in aufeinanderfolgenden Bremsdruck-Aufhebe- und -Wiederzuführungszyklen ein Lösesignal, das die Aufhebung des Bremsdruckes einleitet, und ein nachfolgendes Wiederbetätigungssignal zu erzeugen vermag, das die Wiederzuführung des Bremsdruckes auslöst, Vorrichtungen zum Messen der Dauer der Synchronlaufzeit, während der das Rad sich mit im wesentlichen derselben Rate wie das Fahrzeug verzögert, und Vorrichtungen zum Einstellen des Zeitpunktes für das Wiederbetätigungssignal abhängig von der Dauer einer voraufgegangenen Synchronlaufzeit, wodurch eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Synchronlaufzeit in bezug auf eine optimale Zeitdauer die Bremsen zu einem früheren bzw. einem späteren Zeitpunkt erneut betätigt.

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Unter Synchronlaufzeit wird der Zeitabschnitt verstanden, in dem sich das Rad mit im wesentlichen derselben Rate verzögert wie das Fahrzeug. Während der Synchronlaufzeit wird die Radgeschwindigkeit gewöhnlich kleiner sein als die Fahrzeuggeschwindigkeit.

Somit wird eine Vergrößerung der genannten Synchronlaufzeit über die genannte optimale Zeitdauer hinaus als Anzeichen dafür angesehen, daß die Bremsen nach einer Wiederbetätigung verzögert ansprechen; der Wiederbetatigungspunkt wird somit zeitlich vorverlegt. Dagegen wird das Nichtauftreten irgendeiner Synchronlaufzeit als Anzeichen für eine vorzeitige Bremsenwiederbetätigung angesehen; der Wiederbetätigungspunkt wird zeitlich zurückverlegt.

Vorzugsweise wird die Lage des Wiederbetätigungs-Zeitpunktes abhängig von der Dauer der Bremslösezeit des laufenden Zyklus verändert, wobei eine Vergrößerung dieser Dauer den Wiederbetätigungspunkt auf den anfänglichen Zeitpunkt zurückverlegt.

Vorzugsweise wird die Lage des Wiederbetätigungs-Zeitpunktes durch ein ständig veränderliches Steuersignal gesteuert, das sich während der Synchronlaufzeiten in einer Richtung und in den dazwischenliegenden Zeiten in der entgegengesetzten Richtung verändert, so daß das Steuersignal bei konstanten Bedingungen für die Oberflächenhaftung, insbesondere bei konstanten Kraftschlußbedingungen zwischen Luftreifen und Fahrbahnoberfläche, einen Zustand dynamischen Gleichgewichts annimmt.

Jede Veränderung der Kraftschlußbedingungen zwischen Luftreifen und Fahrbahnoberfläche führt zu Änderungen der Synchronlaufzeiten, die ihrerseits eine Einstellung des Wiederbe tätigungspunktes in der Weise hervorrufen, daß ein neuer Zustand dynamischen Gleichgewichts wiederhergestellt wird, der dem für die neuen Kraftschlußbedingungen zwischen Luftreifen und Fahrbahnoberfläche optimalen Bremswirkungsgrad entspricht.

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Vorzugsweise wird die Dauer der unmittelbar voraufgegangenen Synchronlaufzeit benutzt, um den Zeitpunkt des Wiederbe ta tigungs signals zu bestimmen. Im Bedarfsfall läßt sich jedoch die Dauer mehrerer vorhergehender Synchronlaufzeiten berücksichtigen.

Vorzugsweise wird der Zeitpunkt des Wiederbetätigungssignals durch Verändern eines Neueinstell-Schwellwertes eines Schwellwertschalters gesteuert, der auf die Rad-Beschleunigung/ -Verzögerung anspricht.

Vorzugsweise wird die Synchronlaufbedingung ausgehend von den Merkmalen eines Radgeschwindigkeitssignals bestimmt, ohne auf irgendein separat abgeleitetes Fahrzeuggeschwindigkeit ssignal Bezug zu nehmen. Die Vorrichtung kann dann zuverlässig an getrennten Rädern oder Achsen unter Benutzung nur eines Beschleunigungssignals eingesetzt werden, das von einem Radgeschwindigkeitseingang abgeleitet ist und verarbeitet wird, um die Antwort der Vorrichtung so einzustellen, daß sie Blockierzyklen erzeugt, die bei jeder Fahrbahnbeschaffenheit einen hohen Kraftschlußausnutzungsgrad ergeben. Diese adaptive bzw. selbstregelnde Wirkung steuert den Bremsenwiederbetätigungspunkt, der eine angemessene Radwiederbeschleunigung über die μ-Schlupfkurvenspitze hinaus gewährleistet, verhindert dennoch jeglichen wesentlichen Zeitabschnitt mit zu geringer Abbremsung durch Analysieren des Ansprechverhaltens des Rades zwischen Blockierzyklen und durch Erzeugen eines ständigen Korrektursignals, um den Wiederbetätigungspunkt für nachfolgende Zyklen in einem geschlossenen Regelkreis zu modifizieren.

Die Zeitpunkte des Beginns und des Endes der Synchronlaufzeit lassen sich auf verschiedene Weisen erfassen.

Ein Verfahren besteht darin, ein Rad-Beschleunigungs-Z-Verzögerungssignal zu differenzieren und Spitzenwerte des Ausganges der Differenzierschaltung zu erfassen.

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Bei einem bevorzugten Verfahren wird jedoch eine Abtast- und Speicherschaltung benutzt, die ein Beechleunigungs-/ Verzögerungssignal mit einem gespeicherten Signal vergleicht, dessen Amplitude derjenigen des Beschleunigungs-/ Verzögerungssignals folgt, wobei die Beginn- und End-Zeitpunkte durch Übereinstimmungen zwischen den beiden Signalen signalisiert werden.

Bei einem weiteren Verfahren wird der Beginn-Zeitpunkt der Synchronlaufzeit als der Zeitpunkt angenommen, in dem die Radverzögerung ungefähr null ist, und wird der End-Zeitpunkt der Synchronlaufzeit als der Zeitpunkt angenommen, in dem die Radverzögerung einen vorbestimmten Schwellwert erreicht, der kleiner ist als der Wert, bei dem das Signal zum Lösen der Bremsen erzeugt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Blockierschutz-Bremsregelvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine grafische Darstellung der Veränderungen im Zyklus-Ansprechverhalten entsprechend der Einstellung des Wiederbetätigungspunktes,

Fig. 3 einen detaillierteren Schaltplan einer Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine Reihe von grafischen Darstellungen der Veränderungen der Radbeschleunigung und der Änderungsrate der Radbeschleunigung bei verschiedenen Zyklusarten,

Fig. 5 und 6 je ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Untersystems zum Erzeugen von Wellenformen für das Eingangssignal eines Integrators,

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Pig. 7 eine Kurve, welche die Niveaus der Ausgangssignale der Beschleunigungsfolgeschaltung gemäß Pig. 6 während eines Zyklus verdeutlicht,

Pig. 8 ein Blockschaltbild eines Teiles einer anderen Regelvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 9 eine grafische Darstellung der Erzeugung eines Impulses am Ausgang des ODER-Gliedes der Regelvorrichtung gemäß Pig. 8 während eines Zyklus mit Kaskadenbedingung, und

Pig. 10 eine Fig. 9 ähnliche grafische Darstellung der Erzeugung eines Impulses während eines gesteuerten Zyklus.

Bei der in Pig. 1 dargestellten Regelvorrichtung wird ein zur Radgeschwindigkeit proportionales Gleichstromsignal w über ein Filter 1 einer Differenzierschaltung 2 zugeführt, die einen Verstärker 3 enthält. Die Differenzierschaltung 2 erzeugt Verzögerungs- und Beschleunigungssignale abhängig von der Entwicklung und vom Verschwinden eines Radblockierzustandes. Das Verzögerungssignal wird von einer Vergleichsschaltung 4 erfaßt, die schaltet, sobald der anfängliche Erfassungsschwellwert Va einer Schwellwertschaltung 7 überschritten wird. Die Vergleichsschaltung 4 gibt ein Steuersignal an einen Leistungsverstärker 5 ab, um ein einfaches Elektromagnetventil 6 einzuschalten und die Bremse zu lösen. Die Vergleichsschaltung 4 weist eine veränderliche Hysterese auf, welche durch die Schwellwertschaltung 7 eingestellt ist, die dann eine Neueinstellung der Vergleichsschaltung 4 nur dann zuläßt, wenn dieses Verzögerungsniveau unter das anfängliche Erfassungsniveau abgesunken ist. Dieser Neueinstellpunkt ist innerhalb eines großen Verzögerung:Beschleunigung-Bereiches durch einen Korrektur-Integrator 8 einstellbar, um bei jedem Blockierzyklus den Punkt der optimalen Wiederbetätigung zu wählen. Der Integrator 8 wird von einer Analysierschaltung 10 gesteuert, welche das Zyklusansprechverhalten analysiert und aus dem Ausgang der

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Differenzierschaltung 2 das Beschleunigungssignal dw/dt erhält. Wenn der Integrator 8 festgelegt hat, daß vor dem Signalisieren der Wiederbetätigung ein hohes Beschleunigungsniveau erforderlich ist,und wenn dieses Niveau nicht erreicht wird,

wird von einem auf den Ausgang der Differenzierschaltung 2 ansprechenden Detektor 9 zum Erfassen einer späten Wiederbetätigung ein Ersatzsignal erzeugt, sobald das Rad den optimalen Schlupfpunkt durchlaufen hat, der einer ausreichenden Wiederbeschleunigung über die μ-Schlupfkurvenspitze hinaus entspricht.

Pig. 2 verdeutlicht die Änderungen im Zyklusansprechverhalten beim Lösen und Wiederbetätigen der Bremse, wenn der Wiederbetätigungspunkt eingestellt wird. Der Zyklus 1 hat einen späten Wiederbetätigungspunkt R1, der, wenn der Bremsdruck während des Zeitabschnitts t2 aufgebaut wird, zu einem beträchtlichen Zeitabschnitt mit zu geringer Abbremsung führt. Die Wirkung einer vorzeitigen Wiederbetätigung ist am Beispiel des Zyklus 2 dargestellt, bei dem der Bremsdruck aufgebaut wird, sobald die Verzögerung endet, wodurch eine volle Wiederbeschleunigung des Rades vor Beginn des nächsten Blockierzyklus verhindert wird. Wenn bei allen Zyklen vorzeitig, entsprechend dem Wiederbetätigungspunkt R2, wiederbetätigt würde, würde am Rad eine Kaskadenbedingung entstehen, bei der in rascher Aufeinanderfolge Blockierzustände auftreten und das Rad sich allmählich völlig von der Pahrzeuggeschwindigkeit entfernt und in einen völlig blockierten Zustand einschwingt. Zyklus 3 verdeutlicht eine optimale Wiederbetätigung, bei der der Bremsdruck bis zum Blockierdruck zunimmt, wenn der Radschlupf unter das Niveau absinkt, das der μ-Schlupfkurvenspitze entspricht. Dieses Ansprechverhalten wird von allen Blockierschutzsystemen angestrebt und wird in der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung unter Anwendung einer selbstregelnden Steuerung verwirklicht, die den Wiederbetätigungspunkt ständig korrigiert, um trotz Änderungen in der Blockierschutzvorrichtung oder

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auf diese wirkender Störungen, die sich aus Änderungen des Kraftschlußniveaus zwischen Luftreifen und Fahrbahnoberfläche oder aus einer ungleichmäßigen Druckanstiegsrate ergeben, Ansprechverhalten ähnlich den Zyklen 1 und 2 zu verhindern. Die vorgeschlagenen Regelvorrichtungen lassen sich so auslegen, daß sie das Wiederbetätigungssignal in jedem beliebigen Punkt eines Rad-Wiederbeschleunigungszyklus, also zwischen dem im Wiederbetätigungspunkt R2 erfaßten Ende einer übermäßigen Verzögerung und dem durch den Wiederbetätigungspunkt R1 dargestellten Ende der Rad-Wiederbeschleunigung, erzeugen, in diesen extremen Punkten jedoch nur dann, wenn sich die Korrektursignale aus einem Betrieb mit sehr hohem bzw. sehr niedrigem μ ergeben. Dieser große Einstellbereich ist ein wesentlicher Steuerparameter und wird erreicht durch die Ausbildung der Verzögerungs-Vergleichsschaltung 4 mit großer Hysterese, die veränderbar ist, um das Signal für das Lösen der Bremse zwischen einem Verzögerungsniveau, das etwas niedriger ist als der anfängliche Erfassungsschwellwert, und einem Niveau, das möglicherweise bis zum Doppelten der Amplitude des Erfassungsschwellwertes in Richtung der Beschleunigung beträgt, auf einen beliebigen Punkt neu einzustellen.

Die in Fig. 3 dargestellte Regelvorrichtung entspricht dem Blockschaltbild in Fig. 1, mit Ausnahme daß der Integrator nicht gezeichnet ist. Die Differenzierschaltung 2 enthält einen üblichen Rückkoppelungswiderstand 11 und den Filter 1, zu dem ein Kondensator 1· gehört. Die Analysierschaltung 10 für das Zyklusansprechverhalten ist zusammen mit dem Detektor 9 zum Erfassen einer späten Wiederbetätigung gemäß Fig. 1 als Abtast- und Speicherschaltung 10' ausgebildet, die eine Vergleichsschaltung 12, einen Transistor 13, eine Diode 14 und einen Kondensator 15 umfaßt. Die Arbeitsweise einer solchen Abtast- und Speicherschaltung ist in Einzelheiten, insbesondere auf Seite 3, Zeilen 43 bis 82, der GB-PS 1 539 210 beschrieben und wird nachstehend kurz zusammengefaßt.

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Der Ausgang der Differenzierschaltung 2 ist an die Minus-Eingangsklemme der Vergleichsschaltung 12, an die Plus-Eingangsklemme der Diode 14 und an die Basis des Transistors 13 angeschlossen, dessen Kollektor mit einer Nullpotentialleitung und der Emitter mit der Minusklemme der Diode 14 verbunden sind. Die Minusklemme der Diode 14 ist an die Plus-Eingangsklemme der Vergleichsschaltung 12 angeschlossen, und der Kondensator 15 ist zwischen die Plus-Eingangsklemme der Vergleichsschaltung 12 und die Nullpotentialleitung zwischengeschaltet. An den Eingang des Verstärkers 3 ist eine Vorspannung so angelegt, daß er eine Mittelbereichsruhespannung abgibt, die dadurch bei Verzögerung nach Plus und bei Beschleunigung nach Minus schwingt. Wenn die Differenzierschaltung 2 bei Verzögerung einen positiven Ausgang abgibt, wird der Kondensator 15 über die Diode 14 aufgeladen, bleibt jedoch, sobald die Verzögerung abzusinken beginnt, auf eine Spannung geladen, die höher ist als die, welche gewöhnlich am Ausgang der Differenzierschaltung 2 erscheint. Der Transistor 13 wirkt dann als Emitterfolger, um zwischen den positiven und negativen Eingängen der Vergleichsschaltung 12 eine vorbestimmte Spannungsdifferenz aufrechtzuerhalten. Diese vorbestimmte Spannungsdifferenz tritt somit an den Eingängen der Vergleichsschaltung 12 kurz nach der maximalen Verzögerung auf.

Der Ausgang der Differenzierschaltung 2 ist über einen Widerstand 16 an die Plus-Eingangsklemme der Vergleichsschaltung 4 angeschlossen, deren negative Eingangsklemme über einen Widerstand 17 mit einer Schwellspannung Va und direkt mit dem Kollektor eines Transistors 18 verbunden ist, welcher den Neueinstell-Schwellwert der Vergleichsschaltung 4 steuert. Der Emitter der Transistors 18 ist mit einer Neueinsteil -Steuerspannung Vb verbunden, seine Basis durch einen Widerstand 19 mit dem Ausgang der Abtast- und Speicherschaltung 10·. Das Schalten des Transistors 18 geschieht gemeinsam durch die Abtast- und Speicherschaltung 10' und den Ausgang der Vergleichsschaltung 4 über eine Verbindungsleitung 20, in der ein Widerstand 21 liegt.

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Die Vergleichsschaltung 4 wird geschaltet, wenn die Verzögerung einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, der durch die Schwellwertspannung Va an der Minus-Eingangsklemme der Vergleichsschaltung 4 eingestellt ist. Sobald die Vergleichsschaltung 4 schaltet, wird das Elektromagnetventil 6 durch den Leistungsverstärker 5 eingeschaltet. Sobald die Verzögerung begonnen hat, von ihrem Spitzenwert abzusinken, schwingt der Ausgang der Vergleichsschaltung 12 der Abtast- und Speicherschaltung 10» so lange nach Plus, wie der Ausgang der Vergleichsschaltung 4 geschaltet ist und den Leistungsverstärker 5 treibt.

Bei positivem Ausgang der Vergleichsschaltung 12 wird der Transistor 18 in leitendem Zustand gehalten, um die Neueinsteil -Steuerspannung Vb dem den Schwellwert einstellenden Eingang der Vergleichsschaltung 4 zuzuführen. Bei einem hohen Wert der angelegten Neueinsteil -Steuerspannung Vb braucht die Verzögerung nur wenig unter den Erfassungs-Schwellwert abzusinken, damit die Vergleichsschaltung 4 neu

eingestellt wird. Bei einer niedrigen Neueinstell-Steuerspannung Vb jedoch muß, damit die Neueinstellung stattfindet, am Ausgang der Differenzierschaltung 2 ein hohes Wiederbesohleunigungsniveau erfaßt werden. Diese Neueinstell-Steuerspannung Vb wird während der gesamten Dauer eines Blockierschutz-Stopps vom nachstehend beschriebenen Korrektur-Integrator abhängig von der Zyklusanalyse dienenden Messungen, die bei jedem Arbeitsspiel und zwischen allen Arbeitsspielen vorgenommen werden, dynamisch eingestellt. Sobald die Vergleichsschaltungen 4 und 12 schalten, wirkt die dargestellte Schaltungsanordnung mit positiver Rückkoppelung, insofern als der Rückstellungs- bzw. Neueinstellungspunkt der Vergleichsschaltung 12 herabgesetzt wird, sobald die Verzögerung geringer zu werden beginnt. Wenn die für die Neueinstellung erforderliche Beschleunigung nicht stattfindet, wie es bei einigen Oberflächen mit niedrigem μ vorkommen kann, stellt sich die Vergleichsschaltung 12 neu ein, wenn die Wiederbeschleunigung beginnt, kleiner zu werden,

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oder geht, bei Betrieb mit sehr kleinem μ, durch den Nullbeschleunigungspunkt, wenn das Rad seine Wiederbeschleunigung beendet. Wenn sich die Vergleichsschaltung 12 neu einstellt, wird der Transistor 18 abgeschaltet, wobei der anfängliche Erfassungs-Schwellwert an der Vergleichsschaltung 4 wiederhergestellt wird, welche sich dann ausschaltet und dabei den Elektromagneten entregt, um die Bremsen erneut zu betätigen.

Die Neueinstellungs-Steuerspannung Vb wird durch Zyklusanalyse erzeugt, um eine Korrektur-Rückführgröße zu schaffen. Eine solche Analyse läßt sich nach mehreren Verfahren durchführen, die hauptsächlich vom Ansprechverhalten des Rades zwischen Blockierzyklen ausgehen. In Fig. 4 sind drei Ansprechverhalten dargestellt, in der Reihe darunter die zugehörigen Beschleunigungskurven und unter diesen die zugehörigen Änderungsraten der Beschleunigungssignale, welche durch weiteres Differenzieren erzeugt würden. Beim Ansprechverhalten (a) liegen die Radzyklen beträchtlich auseinander, bedingt durch späte Wiederbetätigung, und die Beschleunigungskurve fällt am Ende der Rad-Wiederbeschleunigung ab und verläuft zwischen ti und t2 mit der Fahrzeugverzögerung, während der Bremsdruck erneut auf das Blockierniveau zunimmt. Diese Zeit t2 - ti ist ein Maß für den Wirkungsgrad der Betätigung und sollte im Idealfalle bestehen und erfaßbar, jedoch so kurz wie möglich sein. Der betreffende Zeitabschnitt läßt sich in der grafischen Darstellung der Änderungsrate der Beschleunigungskurve d w/dt besser erkennen; letztere zeigt ein Ansprechverhalten mit zwei nach Minus gerichteten Spitzen, die dem Abfallen der Beschleunigung und der Zunahme der Verzögerung zwischen Blockierzyklen entsprechen. Der bei der Analyse des Ansprechverhaltens interessierende Zeitabschnitt ist dann die Zeitspanne zwischen den beiden Spitzen, welche verhältnismäßig einfach ermittelt werden kann.

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Beim Zyklus (b), der dem optimalen Ansprechverhalten nahekommt, ergibt sich eine zweizackige Beschleunigungeableitung, deren Spitzen jedoch enger beieinanderliegen und dadurch anzeigen, daß das Had die Fahrzeugverzögerung nur während einer kurzen Zeitspanne beibehält.

Der Zyklus (c) verdeutlicht einen Ablauf unter Kaskadenbedingungen, hervorgerufen durch vorzeitiges Wiederbetätigen bei jedem Zyklus. In diesem Falle nimmt das Rad zu keinem Zeitpunkt die Verzögerung des Fahrzeuges an, sondern geht bei Abfallen der Wiederbeschleunigung ohne Verzögerung in die nächste Zyklusverzögerung über und zeigt daher kein Verhalten mit zweizackiger Beschleunigungsableitung. Dieses Fehlen von doppelten negativen Spitzen ist ein deutliches Anzeichen dafür, daß ein Ablauf unter Kaskadenbedingungen stattfindet, und läßt sich benutzen, um in einem adaptiven Regler die Wiederbetätigung beträchtlich zu verzögern, um diese Bedingungen für die folgenden Zyklen wirksam zu beseitigen, wodurch eine volle Wiederbeschleunigung des Rades ermöglicht wird.

Die vorgeschlagene Zyklusanalyse geht daher von einer Bewertung des Zeitabschnitts aus, während dem bei jedem Zyklus das Rad sich mit nahezu Synchrongeschwindigkeit dreht. Dieses Analyseverfahren erfordert keine Messung der Synchrongeschwindigkeit, so daß es auf Ein-Achsen- oder Ein-Rad-Systeme anwendbar ist, die notwendigerweise oder aus praktischen Gründen voneinander getrennt sein müssen. Das Korrektursignal wird dynamisch in einem elektronischen Integrator geformt, welcher die Synchronzeit in bezug auf die gesamte Zykluszeit ständig dynamisch bewertet, um bei jedem Radzyklus die für die Wiederbetätigung erforderliche Beschleunigung zu erzeugen.

Anhand von Fig. 5, 6 und 7 werden nun drei Untersysteme beschrieben, welche aus Beschleunigungssignalen dw/dt die dem

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Integrator zuzuführenden Wellenformen zu erzeugen vermögen, die von den Schaitungsanordnungen gemäß Pig. 1 und 3 für die selbstregelnde Steuerung der Bremsenwiederbetätigung im geschlossenen Hegelkreis benötigt werden.

Im Blockschaltbild gemäß Pig. 5 ist eine zweite Differenzierschaltung 22 enthalten, die auf ein gefiltertes Beschleunigungssignal dw/dt einwirkt, das von der Differenzierschaltung 2 gemäß Fig. 3 erzeugt worden ist. Das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 22 wird durch eine Diodenblockierschaltung 23 blockiert, die nur die negative Halbperiode durchläßt, also die Doppel- oder Einfachspitzen der Beschleunigungsableitung, die hier von Interesse sind. Diese Spitzen werden dann einer der Abtast- und Speicherschaltung 10· gemäß Fig. 3 ähnlichen Abtast- und Speicherschaltung zugeführt, welche die Spitzen zu erfassen und Signale zu erzeugen vermag, die eine nachgeschaltete speichernde Sperrschaltung 25 steuern. Die Sperr schaltung 25 "treibt den Integrator 8 über einen Schalter 32. Jede Spitze erzeugt am Ausgang der Abtast- und Speicherschaltung 24 ein Signal, das die Sperrschaltung 25 einstellt. Die Sperrschaltung 25 hat eine Neueinstell-Anschlußklemme 26, der ein Neueinstell-Signal zugeführt wird, um eine Eingriffs- bzw. Korrekturbedingung zu schaffen, wenn sich das Rad mit einer größeren Rate als dem Erfassungs-Schwellwert beschleunigt oder verzögert. Somit wird die Sperrschaltung 25 nur durch die erste Spitze eingestellt und wird sofort nach Überschreiten des Erfassungs-Schwellwertes Va neu eingestellt. Die Zeitspanne, während der die Sperrschaltung 25 eingestellt bleibt, ist dann ungefähr gleich dem Abstand zwischen den beiden Spitzen, da sich die zweite Spitze aus zunehmender Verzögerung bei Beginn des nächsten Blockierzyklus ergibt.

Die logische Verknüpfungsschaltung, die der Neueinstell-Anschlußklemme 26 ein Signal zuführt, umfaßt ein ODER-Glied 27, dessen beidenEingänge an den Ausgang der Vergleichsschaltung 4 bzw. an den Ausgang einer weiteren Vergleichs-

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schaltung 28 angeschlossen sind. Wie oben schon erläutert, stellt die Vergleichsschaltung 4 das Vorliegen einer übermäßigen Verzögerung fest. Die Vergleichsschaltung 28 hat einen Schwellenwert-Eingang, der an ein Nullpotential angeschlossen ist, so daß sie einen Ausgang erzeugt, der die Neueinstellung der Sperr schaltung 25 erhält, wenn ihrem anderen Eingang von der Differenzierschaltung 2 ein Besohleunigungssignal zugeführt wird.

Wenn das Signal nicht sehr rein ist, ergeben sich aus der Verwendung der zweiten Differenzierschaltung 22 Schwierigkeiten durch die Verstärkung des Häuschens, so daß die Wegnahme dieses Bauteils bei bestimmten Anwendungen gewisse Vorteile haben kann. Fig. 6 zeigt das Blockschaltbild eines Zyklus-Analysiersystems, das die dem Integrator zuzuführende Wellenform ohne Verwendung einer zweiten Differenzierschaltung erzeugt, dennoch nach ähnlichen Grundsätzen arbeitet, indem es direkt auf die Beschleunigungswellenform einwirkt. Es wird eine der Abtast- und Speicherschaltung 10· gemäß Pig. 3 ähnliche zweite Abtast- und Speicherschaltung 29 benutzt. Die der Diode 14, dem Transistor 13 und dem Kondensator 15 entsprechenden Bauteile der Abtast- und Speicherschaltung 29 bilden eine Beschieunigungsfölgeschal tung 30. Der Vergleichsschaltung 12 entspricht eine Vergleichsschaltung 31» die jedoch so vorgespannt ist, daß sie bei statischem oder sich sehr langsam änderndem Eingangssignal nach hohen Verzögerungsniveaus hin schwingt. Die in Pig. 7 mit durchgezogenen und gestrichelten Linien dargestellten Eingänge der Vergleichsschaltung 31 folgen der Beschleunigungsspitze, und selbst mit der Vorspannung hängt der Kondensatoreingang (gestrichelte Linie) nach, wenn die Beschleunigung abfällt. Der Punkt ta wird von der Vergleichsschaltung 31 erfaßt, sobald die Änderungsrate der Beschleunigung abnimmt, wenn das Rad eine Wiederbe— schleunigung beendet. Die Vorspannung modifiziert dann die Nachlaufwirkung, wobei sie bewirkt, daß sich die Kondensatorspannung (gestrichelte Linie) weiter ändert, bis sie durch

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die der Diode 14 entsprechende Eingangsdiode blockiert wird, nachdem sich die Differentialeingangsspannung umgekehrt hat, wodurch das Umschalten der Vergleichsschaltung 31 hervorgerufen wurde. Dies bewirkt das Schließen des den Eingang des Integrators 8 steuernden Schalters 32, vorausgesetzt, daß sich das Rad nicht auf einem höheren Niveau als dem Erfassunge-Schwellwert beschleunigt oder verzögert. Diese Bedingungen müssen erfüllt sein, damit ein UND-Glied 33 zusätzlich zum Polgerausgangssignal ein Schalterbetätigungssignal zur Verfügung stellen kann; sie werden durch die Vergleichsschaltungen 4 und 28 erzeugt.

Pig. 8 zeigt ein drittes Zyklusanalysiersystem, bei dem der Eingang des Integrators 8 für die Zeitdauer eingeschaltet wird, welche die Verzögerung braucht, um von Null auf ein Primärniveau Vp anzusteigen, das etwa 60$ des Erfassungs-Schwellwertes beträgt. Das Primärniveau Vp wird als Schwellwert einer weiteren Vergleichsschaltung 33' gesetzt. Dies stellt im allgemeinen eine Zahl dar für die größte Fahrzeugverzögerung, die unter den bestmöglichen Bedingungen einer blockierfreien Bremsung erzielbar ist. Selbst bei einer Kaskadenbedingung (Pig. 9), wo jeder Hinweis darauf fehlt, daß eine synchrone Radgeschwindigkeit erreicht wird, muß am Ausgang des ODER-Gliedes 27 ein Impuls VG von endlicher, wenngleich kleiner Länge vorhanden sein, innerhalb dessen die Verzögerung von Null auf das Primärniveau Vp ansteigt. Der erste Teil des Impulses VG wird daher nicht berücksichtigt, um diesen asynchronen Impuls zu ermöglichen. Dies wird durch eine Verzögerung-EIN-Schaltung 34 erreicht, in welcher der Eingangsimpuls VG während einer im voraus eingestellten Zeitdauer vorliegen muß, bevor ein Ausgangsimpuls VS erzeugt wird. Dennoch endet der Ausgangsimpuls VS praktisch zur gleichen Zeit wie der Eingangsimpuls VG. Unter Berücksichtigung dieser Korrektur ist der erzeugte Impuls in der Lage, den Integrator 8 so zu steuern, daß eine ständige Korrekturspannung zur Verfügung gestellt wird. In Pig. 10 sind die Ausgänge VG und VS der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 8 für einen normalen gesteuerten Zyklus dargestellt.

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Bei den drei Zyklusanalysiersystemen gemäß Pig. 5, 6 und 8 steuert der erzeugte Ausgangsimpuls einen Schalter am Integratoreingangskreis, was bewirkt, daß der Integrator 8 eine Eingangsamplitude erhält, die einen ansteigenden Sägezahnausgang Vb erzeugt, der, wenn er der Vergleichsschaltung 4 zugeführt wird, den Neueinstell-Schwellwert in Richtung einer Beschleunigungsminderung nachstellt, wodurch eine frühere Wiederbetätigung ausgeführt wird. Während des übrigen Teils jedes vollständigen Blockierzyklus erhält der Integrator 8 einen Grundeingang, der ein Abnehmen der Ausgangsspannung Vb mit stetiger Rate bewirkt. Somit ist es bei gleichbleibenden Kraftschlußbedingungen zwischen Luftreifen und Fahrbahnoberfläche möglich, ein dynamisches Gleichgewicht zu erzielen, in dem der Integratorausgang Vb über dem größten Teil jedes Zyklus stetig abnimmt und dann während der Zeit des vom Zyklusanalysiersystem abgegebenen Steuerimpulses mit einer höheren Rate ansteigt, wodurch jeder Zyklus bei der gleichen Spannung begonnen wird. Außerdem hat diese vom Integrator 8 erzeugte Sägezahnspannung im Wiederbetätigungspunkt das richtige Niveau, um diese Wiederbetätigung in der zur Erzielung eines optimalen Zyklusansprechverhaltens richtigen Position auszulösen. Wenn irgendeine Störung eintritt, z.B. eine Änderung von μ oder irgendeines anderen Parameters, so hat dies Einfluß auf die Steuerimpulsbreite und das Niveau des Integratorausganges steigt an oder sinkt ab, um das Zyklusansprechverhalten bei den folgenden Zyklen wiederherzustellen. Eine Zunahme von μ erzeugt entweder einen kurzen Blockierzyklus oder eine längere Zwischenzykluszeit, so daß die Integratorausgangsspannung ansteigt und beim folgenden Zyklus eine frühere Wiederbetätigung auslöst, um das Verhältnis Zykluszeit zu Zwischenzykluszeiten wiederherzustellen. Wenn μ kleiner wird, kann das Rad in eine Kaskadenbedingung einlaufen und wird am Ende dieses Zyklus kein Steuerimpuls erzeugt, so daß der Integrator 8 während der gesamten Dauer des nachfolgenden Zyklus weiter abfällt, wobei er den

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Wiederbetätigungspunkt bis zum Ende des Wiederbeschleunigungshubes verzögert, wo die Beschleunigung abzunehmen beginnt, wenn Rad— und Pahrzeuggeschwindigkeit ungefähr gleich werden.

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Leerseite

Claims

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PATENTANWÄLTE _Dr. ph,,. f„_küa ,„_mt.,o,p

WUESTHOFF-v. PECHMANN -BEHRENS-GOETZ DirL.-iN_C.c«H*«Drut,(,„i-.5,₇.)

Oiri.-CHEM. DR. E. PRElHKRR VON PECHMANN PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THH EUROPEAN PATENT OFFICE DR.-INC. DIETER BEHRENS

UANDATAIRES AGREES PRES l'oFFICE EUROPEEN DES BREVETS DIPL.-ING.; DIPL.-TI RTSC H.-I NG. RU PE RT COETI

D-8000 MÜNCHEN 90 1A-52 739 SCHWEIGERSTRASSE 2

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TBLECRAMM: PROTECTPATENT TELEX:

Patentansprüche

(λ A Blockierschutz-Bremsregelvorrichtung für Fahrzeuge iit einer Bremsdruckregelvorrichtung, die in aufeinanderfolgenden Bremsdruck-Aufhebe- und -WiederZuführungszyklen ein Lösesignal, das die Aufhebung des Bremsdruckes einleitet, und ein nachfolgendes Wiederbetätigungssignal zu erzeugen vermag, das die Wie der zuführung des Bremsdruckes auslöst, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (Differenzierschaltung 22, Abtast- und Speicherschaltung 24; Abtast- und Speicherschaltung 29; Vergleichsschaltung 28, UND-Glied 33) zum Messen der Dauer der Synchronlaufzeit, während der das Rad sich mit im wesentlichen derselben Rate wie das Fahrzeug verzögert, und durch Vorrichtungen (Schwellenschaltung 7» Korrekturintegrator 8) zum Einstellen des Zeitpunktes für das Wiederbetätigungssignal abhängig von der Dauer einer vorauf gegangenen Synchronlaufzeit, wodurch eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Synchronlaufzeit in bezug auf eine optimale Zeitdauer die Bremsen zu einem früheren bzw. einem späteren Zeitpunkt erneut betätigt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der unmittelbar voraufgegangenen Synchronlaufzeit benutzt wird, um den Zeitpunkt des Wiederbetätigungssignals zu bestimmen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein Schwellwertschalter (7) auf die Rad-Beschleunigung/—Verzögerung anspricht, und daß

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ORIGINAL INSPECTED

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der Zeitpunkt des Wiederbetätigungssignals durch Verändern eines Neueinstell-Schwellwertes (Vb) des Schwellwertschalters (7) gesteuert wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Synchronlaufzustandes völlig auf der Basis von Messungen der Rad-Be8Chleunigung/-Verzögerung, ohne Messung der Fahrzeug-Beschleunigung/-Verzögerung, bestimmt wird.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt des Beginns (ti) und der Zeitpunkt des Endes (t2) der Synchronlaufzeit durch eine Differenzierschaltung (22) bestimmt werden, die ein Rad-Beschleunigungs-/-Verzögerungssignal differenziert, wobei die Zeitpunkte (t1,t2) durch Spitzenwerte des Ausganges der Differenzierschaltung (22) angegeben werden.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Zeitpunkt des Beginns und der Zeitpunkt des Endes der Synchronlaufzeit durch eine Abtast- und Speicherschaltung (29) bestimmt werden, die ein Beschleunigungs-/Verzögerungssignal mit einem gespeicherten Signal vergleicht, dessen Amplitude derjenigen des Beschleunigungs-/Verzögerungssignals folgt, wobei die Beginn- und End-Zeitpunkte durch Übereinstimmungen zwischen dem Beschleunigungs-/Verzögerungssignal und dem gespeicherten Signal signalisiert werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein Integrator (8) das Zeitintervall zwischen den Beginn- und End-Zeitpunkten (tl,t2) mißt.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verknüpfungsschaltung (Vergleichsschaltung 4, Vergleichsschaltung 28, ODER-Glied 27) verhindert, daß der Integrator (8) das Zeitintervall zwischen dem End-Zeitpunkt einer Synchronlaufzeit und dem Beginn-Zeitpunkt der nachfolgenden Synchronlaufzeit mißt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Beginn-Zeitpunkt der Synchronlaufzeit als der Zeitpunkt angenommen wird, in dem die Radverzögerung ungefähr null ist, und der End-Zeitpunkt der Synchronlaufzeit als der Zeitpunkt angenommen wird, in dem die Radverzögerung einen vorbestimmten Schwellwert (Primärniveau Vp) erreicht, der kleiner ist als der Wert, bei dem das Bremsenlösesignal erzeugt wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Lage des Wiederbetätigungs-Zeitpunktes abhängig von der Dauer der Bremslösezeit des laufenden Zyklus verändert wird, wobei eine Vergrößerung dieser Dauer den Wiederbetätigungspunkt auf einen späteren Zeitpunkt verlegt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Lage des Wiederbetätigungs-Zeitpunktes durch ein ständig veränderliches Steuersignal gesteuert wird, das sich während der Synchronlaufzeiten in einer Richtung und in den dazwischenliegenden Zeiten in der entgegengesetzten Richtung verändert.

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