DE3027746A1 - Regelsystem fuer eine fahrzeugbremsanlage mit parallel wirkenden stroemungs- und reibungsbremse - Google Patents

Regelsystem fuer eine fahrzeugbremsanlage mit parallel wirkenden stroemungs- und reibungsbremse

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    • B60T13/662—Electrical control in fluid-pressure brake systems characterised by specified functions of the control system components

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für eine Pahrzeugbremsanlage mit parallel wirkender Strömungs- und Reibungsbremse, bei dem als Maß für das geforderte Gesamtbremsmoment die Bremspedalkraft oder Bremspedalstellung verwendet und das jeweilige Gesamtbremsmoment erstrangig durch die Strömungsbremse erzeugt und die Reibungsbremse so geregelt ist, daß sie die Differenz zwischen dem vorgegebenen Gesamtbremsmoment und dem von der Strömungsbremse aufgebrachten Bremsmoment erzeugt.
Regelsysteme dieser Art sind bekannt und befinden sich auch in praktischem Einsatz. Ein Problem solcher Regelsysteme besteht darin, daß die Reibungsbremse aufgrund der physikalischen Gegebenheiten eher anspricht als die Strömungsbremse und deshalb einem erheblichen Verschleiß unterworfen ist. Außerdem ist die Wirksamkeit der Strömungsbremse im wesentlichen nur in höheren Geschwindigkeitsbereichen gewährleistet, während die Reibungsbremse sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Geschwindigkeiten voll funktionstüchtig ist.
Um eine optimale Wirksamkeit von Regelsystemen mit kombinierter Strömungs- und Reibungsbremse zu gewährleisten, wird gefordert, daß oberhalb einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit, ab der die Strömungsbremse die notwendige Wirksamkeit besitzt, die Reibungsbremse keinesfalls, und zwar auch nicht zu Bremsbeginn eingreifen soll, sofern die Strömungsbremse die jeweils geforderte Radverzögerung erbringen kann. Bringt die Strömungsbremse die der aufgewandten Bremspedalkraft entsprechende Radverzögerung nicht oder nur teilweise auf, so muß die Reibungsbremse den fehlenden Anteil ersetzen. Schließlich muß bei Geschwindigkeiten, die unterhalb der bereits erwähnten Grenzgeschwindigkeit liegen und bei denen die Wirksamkeit der Strömungsbremse aufgrund der physikalischen Gegebenheiten und/oder aufgrund eines Defekts nachläßt, die
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_ 5 —
Reibungsbremse für den jeweils fehlenden bzw. den benötigten Verzögerungsanteil aufkommen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Regelsystem der eingangs definierten Art mit einfachen und auf wirtschaftliche Weise zu realisierenden technischen Mitteln so auszugestalten, daß die vorstehend erwähnten Forderungen erfüllt werden können und damit sichergestellt ist, daß ein insgesamt funktionssicheres Regelsystem mit optimaler Ausnutzung von Strömungs- und Reibungsbremse und minimalem Reibungsbremsbelagverschleiß erhalten wird.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Reibungsbremse in einem geschlossenen elektronischen Regelkreis mit rückgeführtem Ist-Verzögerungssignal angeordnet und die Ausgangssignale des Reglers über eine Anordnung logischer, in Abhängigkeit von einer Abfrage der Bremsbetätigungsdauer, der Geschwindigkeit und der Verzögerung durchgesteuerter oder gesperrter Schalter einer die Reibungsbremse betätigenden Ansteuereinheit zugeführt sind, wobei der Schalter für die Abfrage der Bremsbetätigungsdauer mit einem logischen UND mit den Schaltern für die Geschwindigkeitsabfrage und die Verzögerungsabfrage verknüpft und diese letzteren Schalter durch ein logisches ODER miteinander verbunden sind.
Aufgrund der in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern erfolgenden Steuerung des Einsatzes der Reibungsbremse wird ein optimaler Einsatz dieser Reibungsbremse verbunden mit dem minimal möglichen Belagverschleiß erreicht, wobei von besonderem Vorteil ist, daß das gesamte System allein aus digitalen Komponenten aufgebaut werden kann und damit besonders wirtschaftlich realisierbar ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Regelsystems nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild eines gemäß der Erfindung ausgebildeten elektrohydraulischen Systems zur Ansteuerung und Regelung einer Reibungsbremse.
Nach dem Blockschaltbild ist die Reibungsbremse 13 in einem geschlossenen Regelkreis angeordnet, wobei einem Regler 11 einerseits der Sollwert b„^TT über einen mit dem Bremspedal 10 in Verbindung
bUXU-i
stehenden, mechanisch-elektrischen Wandler, insbesondere einem Potentiometer P1 zugeführt wird und andererseits dieser Regler 11 über einen Drehζahlaufnehmer 14 und eine Differenziereinheit 15 den momentanen Radverzögerungswert b erhält. Die beiden elektrischen Größen b,,--.,. und bTOm werden am Regler 11 ver-
bUlil XbX
glichen, und das resultierende Signal wird über Schalter S3, S2 und S1 einer elektrohydraulischen Ansteuereinheit 12 zugeführt und dort in einen entsprechenden Volumenstrom umgesetzt, der zu dem Radzylinder führt. Die Kolben dieser Radzylinder drücken die Reibbeläge an die Scheibe und erzeugen dabei eine Radverzögerung. Entspricht die Radverzögerung bTeiT1 dem Sollwert bai.TT, so entsteht an dem Regler 11 kein resultierendes Signal, d.h. keine Regelabweichung, und der Zustand der Verzögerung bleibt erhalten.
Dieser geschilderte Ablauf kann jedoch nur bei geschlossener Stellung der Schalter S3 oder S2 und S1 auftreten. Da die Reibungsbremse 13 - wie bereits erläutert - nur unter bestimmten Bedingungen zum Einsatz kommen soll, wird dieser Einsatz der Reibungsbremse 13 in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern über die Schalter S1, S2, S3 beeinflußt.
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Diese Schalter werden wiederum über Komparatoren KOO, K01 und K02 angesteuert, die jeweils verschiedene Betriebszuständige zu erfassen haben.
Mit Hilfe des Komparators KOO erfolgt eine Abfrage des Bremsbetriebsdauer und diese Abfrage dient dazu, ein frühzeitiges Eingreifen des Reibungsbremse zu unterbinden.
Am Bremspedalhebel 10 ist eine Stange befestigt, an der sich eine von einer Feder angedrückte, verschiebbare Scheibe befindet, welche Kontakte K1 und K2 betätigt. Bei genügend geringem Abstand der beiden Kontakte voneinander wird der Kontakt K2 nach Betätigung des Bremspedals schnell geschlossen, hingegen jedoch erst wieder geöffnet, wenn sich das Bremspedal 10 in seiner Ausgangsstellung befindet. Damit ist eine Zurücknahme des Bremspedals möglich, ohne Beeinträchtigung der Funktion der Reibungsbremse.
Ein Betätigen des Bremspedals hat daher neben einer elektrischen Sollwertvorgabe am Potentiometer P1 für die Verzögerung auch ein öffnen oder Schließen des Kontakts K1 bzw. ein Schließen oder Öffnen des Kontakts K2 zur Folge.
Die geschlossene Schaltstellung des Kontakts K1 soll sicherstellen, daß der Ausgang des Integrierers 11 vor Betätigung des Bremspedals spannungslos ist.
Die geschlossene Schaltstellung des Kontakts K2 setzt den Integrierer 11 in Funktion, dessen Ausgang nunmehr eine stetig vom Betrag her zunehmende elektrische Spannung erzeugt. Die Zunahme der Spannung pro Zeiteinheit ist über das Potentiometer (Integrierbeiwert) einstellbar. Diese positive Spannung wird an dem Komparator KOO mit der negativen, fest vorgegebenen Spannung U2 verglichen. Erst wenn die Summe dieser beiden Eingangsspannungen(P2U1 dt ^»Iu2| am
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Komparator positiv ist, hat sein Ausgang eine definierte Spannung, mit der der Schalter S1 beeinflußt wird (S1 = geschlossen). Der Schalter S1 bleibt so lange geschlossen, bis der Kontakt K1 wieder geschlossen ist, wodurch der Ausgang des Integrierers 11 spannungsmäßig auf Null gesetzt wird.
Diese Schaltung bewirkt einen über den Integrierbeiwert einstellbaren verzögerten Einsatz der Reibungsbremse zu Bremsbeginn (Abstimmung auf das Ansprechen der Strömungsbremse möglich) , und im "stand-by-Bstrieb" gewährt sie ein sofortiges Eingreifen der Reibungsbremse, und zwar auch beim Nachlassen der Wirkung der Strömungsbremse.
Mit Hilfe des Komparators KO1 wird eine Geschwindigkeitsabfrage durchgeführt, und die Abfrage der Geschwindigkeit dient der Unterbrechung oder Verbindung des Reglers 11 mit der elektrohydraulischen Ansteuereinheit 12.
Die einer vorgebbaren Grenzgeschwindigkeit entsprechende Größe wird in Form einer elektrischen Spannung fest vorgegeben und an einen Eingang des Komparators KO1 gelegt, und sie soll beispielsweise einer Ist-Geschwindigkeit VTcm — 30 km/h entsprechen.
Bleibt die Ist-Geschwindigkeit V unterhalb der Grenzgeschwindigkeit V--,, so ist deren Summe am Komparator KOt positiv,und der Schalter S2 ist geschlossen. Erst wenn
I Vxom|:^Hv__.| beträgt, wird über den Komparator der Schalter S2 geöffnet. Das Signal zur Reibungsbremse hin ist unterbrochen.
Mit Hilfe des Komparators K02 wird eine Verzögerungsabfrage durchgeführt und diese Abfrage dient der Erkennung der momentanen Funktionstüchtigkeit der Strömungsbremse. Bei kleinen Geschwindigkeiten oder bei defekter Strömungsbremse kann diese das vorgegebene Bremsmoment nicht aufbringen,und in diesen
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Fällen muß die Reibungsbremse zum Einsatz kommen.
Zu Bremsbeginn und für I ^isT^^^^ ^SOLL^ hält der KO2 den Schalter S3 geschlossen, der nur dann geöffnet ist, wenn für |bIgT| r=- Ib30nJ gilt. Im letztgenannten Fall soll die Reibungsbremse nicht zusätzlich zur Strömungsbremse eingreifen.
Das Potentiometer P3 dient zum sicheren Eingreifen der Reibungsbremse bei gesteuerter Strömungsbremse. In diesem Fall ist nicht gewährleistet, daß bIST = b^ für V^ gilt, und zwar trotz funktionstüchtiger Strömungsbremse.
Die kombinierte Funktion der einzeln erläuterten Abfragen ergibt für die Reibungsbremse folgende Betriebszustände: RB = 1 Φ Reibungsbremse kann arbeiten RB = O ^ Reibungsbremse kann nicht arbeiten.
Nachfolgend werden die verschiedenen Zustände, die im Betrieb möglich sind, tabellarisch zu fünf Fällen zusammengefaßt:
i. rp2Uidt>Ü2 λ VGR =-visT V bSOLL -ist => RB = 1
2. iP2U1dt>02 Λ VGR r=='viST V bSOLL ="bIST RB = 1
3. /P2U1^u2 Λ VGR <VIST V bSOLL RB = O
4. fP2Uldt>U2 Λ VGR<VIST V b <bTRip =* RB = O
5. P2ÜÄ<Ü2 Λ VRR^VTS_ V bcoi,T.>bI.qT =* ™ = °
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Die Fälle 1 bis 4 und der 5. Fall unterscheiden sich zunächst in der Abfrage der Bremsbetätigungsdauer. In den Fällen 1 bis 4 ist die Bremspedalbetätigung seit längerer Zeit als in dem Fall 5 vorgenommen worden. Deshalb ist in den Fällen 1 bis 4 der Schalter S1 bereits geschlossen, hingegen nicht im 5. Fall.
Der Schalter S1 ist mit einem logischen UND mit den Schaltern S2 und S3 verknüpft. Deshalb müssen für den Einsatz der Reibungsbremse der Schalter S1 und S2 oder. S3 geschlossen sein. Damit ist auch die Aussage getroffen, daß die Schalter S2 und S3 durch ein logisches ODER verbunden sind. Die verschiedenen dargestellten Betriebsfälle können wie folgt beschrieben werden:
1. Fall: Die Reibungsbremse greift ein, da die Ist-
Geschwindigkeit VxorT1 kleiner als die Grenz-
XOJ.
geschwindigkeit V\,_. und zusätzlich die Ist-Verzögerung b geringer als die Sollverzögerung
bSOLL iSt·
2. Fall: Aufgrund der logischen Verknüpfung kann die
Reibungsbremse theoretisch in Aktion treten. Da bTr<mr=^- b„nTT ist, besteht eine mit einem
XbX oUXiXi
negativen Vorzeichen versehene Regelabweichung, die das Abheben der Bremsbeläge von der Scheibe bewirkt - also kein Einsatz der Reibungsbremse.
3. Fall: Hier hat die Ist-Geschwindigkeit V einen
höheren Betrag als der vorgegebene Grenzwert V^113 jedoch wird die vorgegebene Verzögerung nicht erreicht (z.B. Defekt der Strömungsbremse). Deshalb greift die Reibungsbremse ein.
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4. Fall: Beide Ist-Werte (b IST/ Vtst^ uberscnreiten den
Soll-(b_„TT) und den Grenzwert (V_D). Das Signal
ovJJ-iJ-i tjK
zur elektrohydraulischen Ansteuerung wird unterbrochen .
5. Fall: Hier dominiert die Schalterstellung von S1, gleichgültig in welchen Betriebszustand sich das Bremssystem befindet. Dieser Zustand wird nur zu Bremsbeginn erreicht, er stellt das verzögerte Eingreifen der Reibungsbremse dar.
Diese im einzelnen erläuterten Beispiele zeigen deutlich, daß durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen die angestrebte Optimierung des Zusammenwirkens von Reibungsbremse und Strömungsbremse eindeutig erreicht wird, und zwar mit einem Minimum an Aufwand, was für die praktische Realisierung dieses Regelsystems von besonderer Bedeutung ist.
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Claims (8)

ALFRED TEVES GMBH 22' Jnlx198° FRANKFURT P 4914 Guerickestraße 7 Sprockhoff Regelsystem für eine Fahrzeugbremsanlage mit parallel wirkender Strömungs- und Reibungsbremse Patentansprüche
1.) Regelsystem für eine Fahrzeugbremsanlage mit parallel wirkender Strömungs- und Reibungsbremse, bei dem als Maß für das geforderte Gesamtbremsmoment die Bremspedalkraft oder Bremspedalstellung verwendet und das jeweilige Gesamtbremsmoment erstrangig durch die Strömungsbremse erzeugt und die Reibungsbremse so geregelt ist, daß sie die Differenz zwischen dem vorgegebenen Gesamtbremsmoment und dem von der Strömungsbremse aufgebrachten Bremsmoment erzeugt, dadurch gekennzeichnet , daß die Reibungsbremse (13) in einem geschlossenen elektronischen Regelkreis mit rückgeführtem Ist-Verzögerungssignal angeordnet und die Ausgangssignale des Reglers (11) über eine Anordnung logischer, in Abhängigkeit von einer Abfrage der Bremsbetatigungsdauer, der Geschwindigkeit und der Verzögerung durchgesteuerter oder gesperrter
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Schalter (S1, S2, S3) einer die Reibungsbremse (13) betätigenden Ansteuereinheit (12) zugeführt sind, wobei der Schalter (S1) für die Abfrage der Bremsbetätigungsdauer mit einem logischen UND mit den Schaltern (S2, S3) für die Geschwindigkeitsabfrage und die Verzögerungsabfrage verknüpft und diese letzteren Schalter (S2, S3) durch ein logisches ODER miteinander verbunden sind.
2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückführung des Ist-Verzögerungssignals über einen Drehzahlaufnehmer (14) und eine Differenziereinheit (15) erfolgt.
3. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die logischen Schalter (S1, S2, S3) über Komparatoren (KOO, K01, K02) angesteuert sind, die bei Abgabe eines AusgangsSignaIs den jeweils zugeordneten logischen Schalter schließen.
4. Regelsystem nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Bremsbetätigungsdauer abfragende Komparator (KOO) an einem Eingang eine fest vorgebbare Spannung (U2) und am anderen Eingang eine in Abhängigkeit von der Dauer der Bremspedalbetätigung ansteigende Spannung erhält und bei einem vorgebbaren Verhältnis beider Spannungen ein Ausgangssignal abgibt.
5. Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Anstieg der Spannung über ein Potentiometer (P2) einstellbar ist.
6. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der die Geschwindigkeit abfragende Komparator (K01) an einem Eingang eine
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vorgebbare, einer Grengeschwindigkeit entsprechende feste Spannung (V,,.,) erhält, während dem anderen Eingang dieses !Comparators ein zu der vom Drehzahlaufnehmer (14) ermittelten Ist-Geschwindigkeit proportionale Spannung zugeführt ist.
7. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der die Verzögerung abfragende Komparator (K02) an einem Eingang ein der durch die Stellung des Bremspedals (10) vorgegebenen Soll- Verzögerung entsprechendes Signal (bo_TT) und
oUJ-llj
am anderen Eingang ein der Ist- Verzögerung entsprechendes Signal (t>IST) erhält, das am Ausgang eines auf den Drehzahlaufnehmer (14) folgenden Differenzierers (15) abgegriffen ist.
8. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das der Soll-Verzögerung entsprechende Signal über ein Potentiometer (P3) veränderbar ist.
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