DE3741380A1 - Vorrichtung zur schlupfbegrenzung bzw. -verhinderung von angetriebenen raedern eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Schlupfbegrenzung bzw.-verhinderung von angetriebenen Rädern eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-PS 33 37 664 bekannt. Bei dieser Antriebsschlupfregelung (ASR) für Nutzfahrzeuge erfolgt die Reduzierung der Motor­ leistung bei drohendem Durchrutschen der Räder über einen von einem hydraulischen Stellzylinder verstellbaren An­ schlag, der unmittelbar auf das Gaspedal wirkt. Als Druck­ mittelquelle für die Hydraulik ist dort ein weiterer Zylinder vorgesehen, dessen Kolben in Abhängigkeit von Ausgangssignalen einer Auswerteschaltung mechanisch ver­ schoben wird, wodurch Hydrauliköl von dem letztgenannten Zylinder in den Stellzylinder gedrückt bzw. aus letzterem abgezogen wird. Zwischen den beiden Zylindern ist noch ein Magnetventil geschaltet, welches zwischen zwei Stellungen für Zulauf und Rücklauf umschaltbar ist. Im Ergebnis wird also bei der DE-PS 33 37 664 die mechanische Bewegung eines Antriebes für den Kolben mittels einer Hydraulik in eine mechanische Bewegung des Stellzylinders für das Gaspedal umgewandelt. Solange der Antrieb für den Kolben stillsteht, ändert sich auch die Stellung des Stellzylinders nicht. Betrachtet man den im Stellzylinder herrschenden Hydraulik­ druck, so lassen sich dort die drei Druckphasen "Druck erhöhen", "Druck halten" und "Druck absenken" unterschei­ den.

Arbeitet man - wie bei Nutzfahrzeugen üblich - mit einer Druckluftbremse, so ist es zweckmäßig, auch für die Verstel­ lung des Stellzylinders Druckluft zu verwenden. In Analogie zu der hydraulischen Vorrichtung der DE-PS 33 37 664 würde man bei einer pneumatischen Lösung ein 3-Stellungsventil mit den Stellungen "Belüften", "Druckhalten" und "Entlüf­ ten" verwenden oder - wie bei der Pneumatik sonst üblich - zwei Ventile, nämlich ein Belüftungs- und ein Entlüftungs­ ventil, mit denen man auch die Stellung Druckhalten an­ steuern kann. Dies ist allerdings aufwendig, da entweder ein kompliziertes oder zwei normale Ventile verwendet werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die gattungsbildende Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß bei Verwendung von Druckluft als Arbeitsmittel und einfachem Aufbau trotzdem beliebige Druckgradienten einschließlich dem Druckgradienten "Null" (Druckhalten) eingestellt werden können.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsbildenden Vorrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angege­ benen Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch beschrieben.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß bei einer ASR ein pneumatischer Stellzylinder durch ein einziges Magnetventil angesteuert wird, das nur die zwei Stellungen "Belüften" und "Entlüften" einnehmen kann. Trotzdem lassen sich (in weiten Grenzen) damit beliebige Druckgradienten einstellen und auch im Ergebnis der Druck im Stellzylinder konstant halten, was dadurch erreicht wird, daß das Magnet­ ventil mit Impulsen angesteuert werden, deren Ein- und Auszeiten frei wählbar sind. Der jeweils im Stellzylinder herrschenden Druck wird dann zwar nicht exakt einem vorge­ gebenen Druckverlauf folgen. Er wird allerdings im Rahmen vorgegebener Abweichungen um den vorgegebenen Druckverlauf "Schwanken", wobei zusätzlich durch mechanische Trägheiten, Reibung etc. noch eine weitere Glättung des Bewegungsver­ laufes des Stellzylinders eintritt.

Mit dieser Anordnung erhält man folgende Vorteile: Zum einen ist der Aufbau sehr einfach, da nur ein einziges Standardventil benötigt wird. Weiterhin kann man im Ergeb­ nis mit dieser Anordnung eine präzisere Einstellung des Stellzylinders erreichen, da Hysteresefehler durch die ständigen geringen Schwingungen bzw. Vibrationen des Stellzylinders kaum noch auftreten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:.

Fig. 1 Ein Prinzipbild der Vorrichtung nach Erfindung;

Fig. 2 Ein Diagramm des zeitlichen Verlaufes verschiede­ ner Drücke zur Erläuterung der Erfindung.

Ein Stellorgan 1 einer Antriebsmaschine kann beispielsweise eine Einspritzpumpe oder die Drosselklappe einer Verbren­ nungskraftmaschine sein. Ein Stellhebel 2 dieses Organes 1 ist über ein Übertragungsgestänge 3 mit einem Leistungs­ stellorgan 4, das hier ein Gaspedal ist, mechanisch verbun­ den. Das Gaspedal 4 wird durch eine Rückholfeder 5 in die "Leerlaufstellung" des Motors gezogen. In das Übertragungs­ gestänge 3 ist ein Stellzylinder 6 "fliegend" zwischenge­ schaltet, dessen durch eine Feder 8 vorgespannter Kolben 7 den Stellhebel 2 verschieben kann. Der Druckraum des Stellzylinders 6 ist über ein flexible Leitung 9 und ein Magnetventil 10 entweder über eine Leitung 11 mit einer Druckmittelquelle, beispielsweise einem Druckbehälter 12 verbindbar und damit "belüftet" oder über einen weiteren Anschluß 12 des Magnetventiles mit Atmosphäre verbunden, also "entlüftet". Die Ansteuerung des Magnetventiles 10 erfolgt durch eine elektronische Auswerteschaltung 14, die Eingangssignale von Meßfühlern 16 über eine Leitung 17 empfängt. Die Meßfühler messen beispielsweise das Drehzahl­ verhalten der angetriebenen Räder des Fahrzeuges oder sonstige für eine ASR auswertbare Parameter. Da diese Meßfühler im Ergebnis von der Antriebsmaschine über die Regelstrecke "Kraftübertragung" beeinflußt werden, ist durch den Pfeil 18 angedeutet, daß es sich hier um einen geschlossenen Regelkreis handelt.

Das Magnetventil 10 ist ein 3/2-Wege-Ventil, das also drei Anschlüsse und zwei Stellungen hat. Die drei Anschlüsse sind über die Leitung 11 mit der Druckluftquelle, über die Leitung 12 mit Atmosphäre und über die Leitung 9 mit dem Stellzylinder 6 verbunden. Die zwei Stellungen ermöglichen folgende Verbindungen:

1. Stellung "Entlüften" (dargestellt): Der Stellzylinder 6 ist zur Atmosphäre hin entlüftet; eine Druckluft­ nachspeisung aus dem Druckbehälter 12 ist abgesperrt;

2. Stellung "Belüften": Der Druckbehälter 12 ist mit dem Stellzylinder 6 verbunden.

Durch getaktetes, impulsförmiges Ansteuern des Magnetventi­ les 10 können damit trotzdem beliebige Druckverläufte im Stellzylinder 6 realisiert werden einschließlich der Zustand "Druckhalten". Zur näheren Erläuterung wird hierzu auf Fig. 2 verwiesen.

Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf verschiedener Drücke. Die Kurve B _max zeigt den zeitlichen Verlauf des Druckes im Stellzylinder 6, wenn das Magnetventil 10 permanent in der Stellung "Belüften" ist. Ausgehend von dem Druck Null wird sich der Druck im Stellzylinder dann nach einer e- Funktion dem Behälterdruck annähern. Vorausgesetzt, die übrigen Parameter wie Leitungsquerschnitte, Leitungslänge und absoluter Druck im Druckbehälter sind konstant, so reprä­ sentiert die Kurve B _max den maximal möglichen Druckgradien­ ten für das Belüften. In analoger Weise repräsentiert die Kurve E _max den maximal möglichen Gradienten für das Entlüf­ ten. Mit anderen Worten kann der Stellzylinder 6 nicht mit steilerem Gradienten be- bzw. entlüftet werden als durch die beiden genannten Kurven vorgegeben ist.

Mit der gestrichelten Linie P _s ist ein gewünschter Druck­ verlauf bzw. "Solldruckverlauf" dargestellt. Ausgehend von dem Druck Null soll der Druck im Stellzylinder 6 zunächst linear mit vorgegebenem Gradienten ansteigen und dann auf einem vorgebenen Wert konstant gehalten werden.

Das Magnetventil 12 wird dazu entsprechend den in Fig. 2 unten dargestellten Impulsen immer abwechselnd zwischen Belüften und Entlüften umgeschaltet, woraus sich dann der um die Sollwertkurve P _s pendelnde Druckverlauf P _i des tatsächlichen Druckes im Stellzylinder 6 ergibt. Während der einzelnen Intervalle des Be- bzw. Entlüftens folgt der tatsächliche Druckverlauf entsprechend der absoluten Druckhöhe immer den Kurven B _max bzw. E _max . Die Abweichungen des Ist-Druckes P _i von dem Solldruck P _s können natürlich durch Ändern der Frequenz der Impulse für die Ansteuerung des Magnetventiles vorgewählt werden, während der mittlere Gradient, d.h. die Steilheit des Anstieges bzw. Abfalles des Ist-Druckes oder (Gradient=Null) das Konstanthalten des Ist-Druckes durch Änderung des Tastverhältnisses bzw. des Verhältnisses zwischen Einschalt- und Ausschaltzeit vorge­ wählt wird. In Fig. 2 sind zur Verdeutlichung relativ große zulässige Abweichungen zwischen Ist- und Solldruck (P _i - P _s ) dargestellt. Es ist klar, daß diese Abweichungen durch Erhöhung der Frequenz verringert werden kann.

Aufgrund der endlichen Schaltzeiten des Magnetventil wird der tatsächliche Druckverlauf gegenüber dem dargestellten Druckverlauf stark geglättet sein und weniger scharfe Zacken aufweisen. Darüberhinaus wird auch die jeweilige Stellung des Stellzylinders nicht unmittelbar dem Druck folgen sondern aufgrund von Reibung, Masseträgheit eine weitere "Dämpfung" bewirken, so daß sich in der Praxis glatte Verläufe für die Stellung des Stellhebels 2 reali­ sieren lassen.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Schlupfbegrenzung bzw.-verhinderung von angetriebenen Rädern eines Kraftfahrzeuges, mit einer durch ein direkt bedienbares Leistungsstellorgan (z.B. Gaspedal) steuerbaren Antriebsmaschine, mit einem auf das Leistungsstellorgan einwirkenden, von einem Magnetventil steuerbaren Stellzylinder, der in Abhängigkeit von einer das Magnetventil ansteuernden elektrischen Auswerteschaltung die von der Antriebsma­ schine abgegebene Leistung verändert, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellzylinder (6) mit Druckluft betätigbar ist, daß das Magnetventil (10) nur zwei Stellungen für Belüften und Entlüften des Stellzylinders (6) aufweist und daß die elektrische Auswerteschaltung (14) Impulse an das Magnetventil (10) liefert, deren Ein- und Auszeiten frei wählbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil ein 3/2-Wege-Magnetventil ist, das zwischen einen Druckluftbehälter (12) und den Stellzylinder (6) geschaltet ist.