DE3027747A1

DE3027747A1 - Regelsystem fuer eine fahrzeugbremsanlage mit stroemungs- und reibungsbremse

Info

Publication number: DE3027747A1
Application number: DE19803027747
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr. 6200 Wiesbaden Kahrs
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1980-07-22
Filing date: 1980-07-22
Publication date: 1982-02-18
Also published as: FR2487276B1; IT8123024A0; JPH0134822B2; GB2080458B; US4550372A; JPS5747239A; DE3027747C2; FR2487276A1; GB2080458A; IT1137743B

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für eine Fahrzeugbromsanlage mit Strömungs- und Reibungsbremse, insbesondere für schwere Rad- und Kettenfahrzeuge, bei dem als Maß für das gewünschte Gesamtbremsmoment der Bremspedalweg oder die Bremspedalkraft 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 es soll mittels solcher Regelsysteme erreicht werden, daß die Reibungsbremse nur noch denjenigen Anteil der insgesamt zu leistenden Bremsarbeit aufbringen muß, welcher infolge des Drehmomentabfalls der Strömungsbremse im unteren Geschwindigkeitsbereich von dieser nicht aufgebracht werden kann. Der Wirkungsübergang von der Strömungs- zur Reibungsbremse soll dabei jeweils unter möglichst kleinem Einbruch des Gesamtbremsmoments erfolgen.

Aus der DE-OS 21 20 743 ist ein Regelsystem für eine Fahrzeugbremsanlage mit einer Strömungs- und einer Reibungsbremse bekannt, bei der das zu erzeugende Gesamt-Bremsmoment durch den Hub des Bremspedals vorgegeben, durch eine Regeleinrichtung das Bremsmoment erstrangig durch die hydrodynamische Bremse erzeugt und die Reibungsbremse so geregelt ist, daß sie die Differenz zwischen dem vorgegebenen Gesamt-Bremsmoment und dem von der hydrodynamischen Bremse aufgebrachten Bremsmoment erzeugt, wobei die Regeleinrichtung vornehmlich aus einem zur Regelung der Beaufschlagung der Reibungsbremse dienenden Druckregelventil, das vom vorgegebenen Sollwert des Gesamtbremsmoments und gleichzeitig von einem dem Bremsmoment der hydrodynamischen Bremse proportionalen Steuerdruck, der in diesem Druckregelventil der Sollwert-Vorgabe entgegenwirkt, beeinflußt wird.

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Die Hauptnachteile eines derartigen hydraulischen Systems liegen in den in den langen Leitungen auftretenden Verzögerungen des Druckaufbaus, insbesondere im Falle von Lufteinschlüssen, in einem zu schnellen Ansprechen der Reibungsbremse gegenüber der Strömungsbremse bei höheren Geschwindigkeiten und in den Unsicherheiten des Rückmeldesignals für das Bremsmoment der Strömungsbremse.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Regelsystem der eingangs definierten Art so auszubilden, daß die Regelgenauigkeit erhöht und insbesondere das Zusammenwirken von Strömungsbremse und Reibungsbremse optimiert und gleichzeitig eine Verbesserung der Funktionssicherheit ohne Erhöhung des Aufwands erhalten wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das vom Bremspedalweg oder von der Bremspedalkraft abhängige, dem Sollwert der Verzögerung entsprechende Steuersignal als Eingangsgröße einerseits einer offenen, der Strömungsbremse zugeordneten Steuerkette und andererseits einem geschlossenen, der Reibungsbremse zugeordneten Regelkreis zugeführt ist und daß auf den Eingang des geschlossenen Regelkreises ein von der momentanen Verzögerung abhängiges Signal rückgeführt ist.

Durch die Ansteuerung der Strömungsbremse über eine offene Steuerkette und die Ansteuerung der Reibungsbremse über einen geschlossenen Regelkreis, in den die durch die Strömungsbremse erreichte Wirkung auf dem Wege der Gegenkopplung eingeführt wird, kann sichergestellt werden, daß immer zuerst die größtmögliche Bremsmomentabgabe der Strömungsbremse erreicht wird. Die Verwendung elektrischer Signalübertragung- und Verarbeitung vereinfacht den Gesamtaufbau des Systems und erhöht die Funktionssicherheit.

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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zur Erzeugung des dem Verzögerungs-Sollwert entsprechenden Steuersignals ein mittels des Bremspedals verstellbares elektrisches Organ vorgesehen ist, daß sowohl in der offenen Steuerkette als auch im geschlossenen Regelkreis als gesteuerte Elemente mittels elektrischer Signale betätigbare Ventile vorgesehen sind, und daß im Rückführungszweig des Regelkreises ein Differenzierglied angeordnet ist, an dessen Eingang ein der Fahrzeug- oder Radgeschwindigkeit entsprechendes Sensorsignal anliegt.

Die Verwendung von mittels elektrischer Signale betätigbaren Ventilen, insbesondere schnellschaltender elektrohydraulischer Ventile ist vor allem deshalb vorteilhaft, weil Nullpunktabgleich und Nullpunktkonstanz mit derartigen Ventilen problemlos erreichbar ist. Derartige Ventile sind auch kostengünstiger als analog arbeitende Servoventile, obwohl deren Verwendung im Rahmen des Grundgedankens der vorliegenden Erfindung grundsätzlich auch möglich ist.

Vorzugsweise wird die gesamte elektrische Signalübertragung und Signalverarbeitung in digitaler Technik vorgenommen, wozu dem Organ zur Steuersignalerzeugung ein Analog/Digitalwandler nachgeschaltet werden muß. Die digitale Technik ermöglicht bei kleiner und damit raumsparender Bauweise einen besonders funktionssicheren und exakten Betrieb und gestattet den Einsatz von kostengünstigen und zuverlässigen Bauelementen und Baugruppen.

Vorzugsweise wird mittels wenigstens eines Digitalsensors der Istwert der Verzögerung eines Fahrzeug- oder Kettenrades oder auch der Mittelwert zweier einer Achse zugeordneter Räder als Rückmeldesignal verwendet. Dies ist vorteilhaft, weil damit die bei Messung der Fahrzeugverzögerung auftretenden Fehler, die z.B. durch Geländeunebenheiten bedingt sein können, vermieden werden, und weil in der Nähe des Blockierens der Fahrzeugräder oder Fahrzeugketten die Messung und Verarbeitung

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der Rndverzögerunu kein weiteres Überbremsen des Fahr/ouqr; zuläßt. Würde die Fahrzeugverzögerung selbst als Istwert der Verzögerung benutzt werden, so könnte beim Blockieren eine weitere Zunahme des Bremsmoinents erfolgen, was natürlich unerwünscht wäre.

Nach einer weiteren Besonderheit der Erfindung ist den im geschlossenen Regelkreis vorgesehenen Regler ein v/eiterer Eingang zugeordnet, der an eine Logik für den Ausfall der Strömungsbremse und die Reibbremsunterdrückung bei Bremsbeginn angeschlossen ist, wobei dieser Logik als Eingangsgrößen der Sollwert der Verzögerung, die Radgeschwindigkeit und die Radverzögerung zugeführt sind. Die Vorteile dieser Logik bestehen einerseits darin, daß bei normaler. Funktionsweise die schnellere Reibungsbremse bei höheren Fahrgeschwindigkeiten zur Vermeidung von Überlastungen bezüglich der relativ langsam ansprechenden Strömungsbremse verzögert und zurückgehalten wird, während bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten im Interesse einer guten Dosierbarkeit der Bremsung die Reibungsbremse ohne Verzögerung einsetzen kann, und andererseits wird im Falle einer Störung oder des Ausfalls der Strömungsbremse durch diese Logik eine sofortige Übernahme der Bremsarbeit durch die Reibungsbremse eingeleitet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Regelsystems nach der Erfindung, und

Fig. 2 ein im Vergleich zur Fig. 1 detaillierter dargestelltes Blockschaltbild einer konkreten

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Ausführungsform eines Regelsystems nach der Erfindung.

Gemäß dem Prinzipdiagramm nach Fig. 1 wird der Sollwort des Gesamtbremsmoments durch den Fahrer über das Bremspedal vorgegeben und dabei ein der Bremspedalbetätigung entsprechendes elektrisches Signal gebildet, das über einen schematisch dargestellten Ansteuerungsblock 10 einerseits als Eingangsgröße einer der Strömungsbremse 11 zugeordneten Steuerkette und andererseits einem geschlossenen, der Reibungsbremse 16 zugeordneten Regelkreis zugeführt wird, der einen elektronischen Regler 13, eine Ventilanordnung 14, Bremszylinder 15 und schließlich die Reibungsbremse

16 umfaßt.

Die von der Strömungsbremse und ggf. von der Reibungsbremse bewirkte Fahrzeugverzögerung wird mittels eines elektrischen Beschleunigungsaufnehmers bzw. eines Geschwindigkeitssensors

17 am Fahrzeug oder Fahrzeugrad 12 erfaßt und nach Durchlaufen einer Signalaufbereitungsstufe 18 über eine Summierstufe mit negativen Vorzeichen wieder dem elektronischen Regler zugeführt.

Der elektronische Regler gewährleistet dabei, daß die evtl. fehlende Bremsmomentdifferenz, z.B. im unteren Geschwindigkeitsbereich oder bei Störung der Strömungsbremse, gebildet und über das Bremsventil ein entsprechendes Bremsmoment der Reibungsbremse bewirkt wird.

Prinzipiell ergibt sich das Gesamtbremsmoment als Summe beider Teilbremsmomente, wobei jedoch oberhalb einer bestimmten Geschwindigkeit,z.B. bei einer über 30 km/h liegenden Geschwindigkeit nur die Strömungsbremse wirksam ist, da in diesem Bereich der Anteil der Reibungsbremse am Gesamtbremsmoment gleich Null ist.

Das schematische Blockdiagramm nach Fig. 2 zeigt ein gegen eine Feder 21 wirkendes Bremspedal 20 mit dem der Schieber eines an einer Spannungsquelle liegenden Potentiometers

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22 verbunden ist, so daß die Fußkraft des Fahrers über die Feder 21 in einen Pedalweg umgesetzt werden kann, mit dem das Potentiometer 22 verstellt und somit ein elektrisches Signal erzeugt werden kann, das dem Sollwert des geforderten Gesamtbremsmoments entspricht. Dieses Signal wird über einen Analog/Digital-Wandler 23 der der Strömungsbremse zugeordneten offenen Steuerkette zugeführt, in der eine elektronische Ansteuerungseinheit 24 und ein der Strömungsbremse 11 vorgeschaltetes Ventil angeordnet sind, welches auf frequenz- und/oder pulsdauermodulierte elektrische Signale anspricht.

Ferner wird das Ausgangssignal des Analog/Digital-Wandlers

23 über einen elektronischen Verstärker 26 einem Eingang eines zum geschlossenen Regelkreis gehörenden Reglers 13 zugeführt, auf den wiederum ein frequenzmoduliertes, schnellschaltendes Ventil 14 folgt, das zur Betätigung der nachfolgenden Reibungsbremse 16 dient.

Beide Bremsen, nämlich die Strömungsbremse 11 und die Reibungsbremse 16 wirken auf die Fahrzeugräder, die mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet sind.

Die Rückmeldung der Fahrzeugverzögerung erfolgt mittels eines Impulsgebers 17 für den Istwert der Geschwindigkeit, und zwar insbesondere für den Istwert der Geschwindigkeit eines Fahrzeug- oder Kettenrades, und dieses Signal wird nach Durchlaufen einer Differenzierstufe 18 als Beschleunigungsbzw. Verzögerungssignal über die Addierstufe wiederum dem Eingang des Reglers 13 zugeführt.

Der elektronische Regler 13 kann gemäß einer vorzugsweise verwendeten Zusatzeinrichtung noch in Abhängigkeit von einer Logik 27 für Retarderausfall und Reibbremsunterdrückung bei Bremsbeginn beeinflußt werden, wobei dieser Logikeinheit 27 als Eingangsgrößen der Sollwert des Gesamtbremsmoments, die Radgeschwindigkeit und die Radbeschleunigung

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zugeführt sind. Durch diese Logik wird erreicht, daß bei Ausfall der Strömungsbremse die Reibungsbremse unverzüglich denjenigen Anteil der Bremsarbeit übernimmt, den die Strömungsbremse nicht mehr liefern kann, und daß bei höheren Fahrgeschwindigkeiten die an sich schnellere Reibungsbremse zur, Vermeidung von Überlastungen verzögert und zurückgehalten wird, während bei kleineren Fahrgeschwindigkeiten im Interesse einer guten Dosierbarkeit der Bremsung ein unverzögertes Einsetzen auch der Reibungsbremse ermöglicht wird.

Das Regelsystem nach der Erfindung wird bevorzugt in digitaler Technik ausgebildet, kann aber prinzipiell auch aus analog arbeitenden Elementen aufgebaut werden.

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Claims

ALFRED TEVES GMBH P 4913 '

Guerickestr. 7 Dr. M. Kahrs -3

FRANKFURT

Regelsystem für eine Fahrzeugbremsanlage mit Strömungs- und Reibungsbremse

Patentansprüche

/ Regelsystem für eine Fahrzeugbremsanlage mit Strömungs- und Reibungsbremse, insbesondere für schwere Rad- und Kettenfahrzeuge, bei dem als Maß für das gewünschte Gesamtbremsmoment der Bremspedalweg oder die Bremspedalkraft 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 das vom Bremspedalweg oder von der Bremspedalkraft abhängige, dem Sollwert der Verzögerung entsprechende Steuersignal als Eingangsgröße einerseits einer offenen, der Strömungsbremse (11) zugeordneten Steuerkette (24, 25) und andererseits einem geschlossenen, der Reibungsbremse

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(16) zugeordneten Regelkreis (13, 14, 15, 17, 18, 19) zugeführt ist und daß auf den Eingang (19) des geschlossenen Regelkreises ein von der momentanen Verzögerung abhängiges Signal rückgeführt ist.
2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzeugung des dem Verzögerungs-Sollwert entsprechenden Steuersignals ein mittels des Bremspedals (20) verstellbares elektrisches Organ

(22) vorgesehen ist, daß sowohl in der offenen Steuerkette als auch im geschlossenen Regelkreis als gesteuerte Elemente mittels elektrischer Signale betätigbare Ventile (25, 14) vorgesehen sind, und daß im Rückführungszweig des Regelkreises ein Differenzierglied (18) angeordnet ist, an dessen Eingang ein der Fahrzeug- oder Radgeschwindigkeit entsprechendes Sensorsignal anliegt.
3. Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η .zeichnet , daß das mittels des Bremspedals (20) verstellbare elektrische Organ (22) ein an einer Spannungsquelle liegendes Potentiometer ist, an dessen beweglichem Anschluß das Steuersignal abgegriffen ist.
4. Regelsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß dem Organ zur Steuersignalerzeugung ein A/D-Wandler (2 3) nachgeschaltet ist und sowohl die Steuerkette als auch der Regelkreis aus Digitalstufen aufgebaut sind, und daß die steuerbaren elektrohydraulischen Ventile (25, 14) aus auf frequenz-

und/oder pulsdauermodulierte Signale ansprechenden, schnellschaltenden Ventilen bestehen.

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5. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zur Gewinnung der von der Fahrzeug- oder Radgeschwindigkeit abhängigen Signale zumindest ein Digitalsensor (17) vorqesehen ist.
6. Regelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß mittels des zumindest einen Sensors "(17) der Istwert der Verzögerung eines Fahrzeugrades oder Kettenrades erfaßt wird.
7. Regelsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß ein bei Ausfall der elektrischen Versorgung oder bei Störung des Reglers wirksam werdendes hydraulisches Notsystem für die Übernahme der Bremsung vorgesehen ist.
8. Regelsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Digitalsensor (17) aus einem die Radumfangsgeschwindigkeit ermittelnden Impulsgeber besteht.
9. Regelsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Sollwerte dem geschlossenen Regelkreis über einen elektrischen Verstärker (26) zugeführt sind.
10. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß dem im geschlossenen Regelkreis vorgesehenen Regler ein weiterer Eingang zugeordnet ist, der an eine Logik für den Ausfall der Strömungsbremse und die Reibbrems-

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unterdrückung bei Bremsbeginn angeschlossen ist, wobei dieser Logik als Eingangsgrößen der Sollwert der Verzögerung, die Radgeschwindigkeit und die Radverzögerung zugeführt sind.

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