SE456897B - Saett att reglera bromsverkan hos ett bromsslirningsreglerat bromssystem for motorfordon samt bromssystem foer att tillaempa saettet - Google Patents

Description

,456 897 2 valet och utformningen av avkännare, utvärderingskretsar och Ibromstryckmodulatorer.

I syfte att förenkla regleranordningen och att minska insatserna vid tillverkning begränsar man sig ofta till att reglera enskilda hjul eller enbart en axel, medan de återståen- de hjulen påverkas av bromstryck med samma omfattning eller av bromstryck härrörande från de reglerade hjulen eller av oregle- rat bromstryck (europeisk patentansökan EU-PA 51 801). Över- bromsning och låsning av enskilda hjul under bestämda förhål- landen kommer här att accepteras. I beroende av det utvalda. systemet eller de valda begränsningarna i jämförelse med fordon där alla hjulen regleras kan man i vissa förhållandevis säll- synta situationer inte undvika uppkomsten av försämrad styr- ningsmöjlighet, längre bromssträcka eller instabila körförhål- landen.

Det är ett ändamål hos föreliggande uppfinning att före- slå ett sätt att reglera bromsverkan, vilket sätt kan förverk- ligas i ett enkelt bromssystem under utövande av förhållandevis ringa insats vid tillverkning, varvid nämnda system icke desto mindre säkerställer att fordonets körstabilitet upprätthålls under bromsningsmomentet under alla förhållanden och att effek- tiv bromsning utförs.

Det har visat sig att detta mål kan nås på ett förvå- nansvärt enkelt, tekniskt sett mycket progressivt vis medelst ett sätt av det inledningsvis nämnda slaget genom att induktiva omvandlare direkt eller indirekt mäter bromstrycket, axelbe- lastningarna och fordonets translationsretardation, varjämte de uppmätta värdena utvärderas för reglering av bromstryckva- riationen i hjulbromscylindrarna, medan då en anomali uppträder mellan fordonets translationsretardation och bromstrycket, vilken anomali är indikativ för överbromsning resp alltför högt bromstryck, kommer bromstrycket i alla eller i enskilda hjul- bromscylindrar att minskas periodiskt och/eller att hållas kon- stant och ökas på nytt, med hänsyn till de respektive axelbe- lastningarna, genom reglering av tryckmedieinflödet och dess återgång.

Fördelaktiga utföringsformer av det angivna sättet och bromssystemen för att tillämpa sättet kommer att beskrivas i 'a ma 456 897 underkraven.

Föreliggande uppfinning är således baserad på insikten att ett nära samband finns mellan bromstrycket och fordonets translationsretardation. Ett omedelbart förestående instabilt tillstånd hos fordonet kan därför detekteras genom förekomsten av en diskrepans eller en anomali - som överskrider ett tröskelvärde - mellan fordonets translationsretardation och bromstrycket, varvid nämnda tröskelvärde, vid vars överskri- dande bromsslirningsreglering kommer att påbörjas, kan vara förutbestämt såsom ett relationsvärde mellan bromstryck _ och retardation eller som ett differensvärde mellan verkligt tryck och nominellt tryck med avseende på den uppmätta transla- tionsretardationen. Således finns inget behov av att man skall utföra en direkt mätning av hjulets rotationsbeteende. över- bromsning kommer nu att motverkas genom att trycket periodiskt minskas och ökas på nytt, om så erfordras genom att man till- fogar tryckupprätthållande faser. I detta arrangemang definie- rar omfattningen av "anomalin" eller av diskrepansen hos de verkliga värdena i förhållande till de beräknade nominella vär- dena omfattningen av den periodiska tryckminskningen och för- hållandet mellan tryckminskningsfaserna och faserna under vilka trycket upprätthålls och ökas.

Om enligt uppfinningen enbart bromstrycket i huvudcylin- dern, axelbelastningarna och translationsretardationen uppmäts blir fördelen att man i så fall endast behöver enkla avkännare - i kontrast till avkännare för hjulrotationshastighet - vilka kan inpassas vid lätt åtkomliga lägen hos fordonet. Det är ock- så möjligt att utan svårighet eftermontera sådana avkännare på ett fordon. Signalbehandlingen, dess logiska kombinering och alstringen av reglersignalerna kan förverkas i elektroniska integrerade kretsar eller medelst en mikroregulator. I den sär- skilt enkla utföringsformen av uppfinningen som kommer att be- skrivas nedan medför de elektriska utgångssígnalerna direkt på- verkan av elektromagnetiskt manövrerbara omkopplingsventiler, t ex tvåvägs-/tvålägesreglerventiler, varvid en tvåvägs-/tvâlä- gesinloppsventil och en sådan utloppsventil räcker för vardera diagonalen vid en utformning med diagonala bromskretsar.

Regleringens noggrannhet kan förbättras ytterligare ge- 456 897 U nom att man använder sig av extra avkännare som bestämmer bromsvridmomentet och bromskraften exempelvis medelst en tråd- töjningsgivare.

Ytterligare kännetecken, fördelar och tillämpningar i samband med föreliggande uppfinning kan erhållas av den nu föl- jande beskrivningen över en utföríngsform under hänvisning till bifogade ritning som i ett förenklat schematiskt blockschema visar den fundamentala principen för ett bromssystem för att förverkliga sättet enligt uppfinningen.

I den âskâdliggjorda; ytterst enkla utföringsformen av uppfinningen anger hänvisningsbeteckningen 1 en konventionell tandemhuvudcylinder som matas med pedalkraften, som är antydd medelst pilen F, med hjälp av hjälpkraften från en vakuumför- stärkare 2. Vidare finns en symbolisk representation av ett hjälpenergitillförselsystem som innefattar väsentligen en tryckackumulator 3, en hydraulpump 4 och en utjämningsbehållare 5. I stället för en vakuumförstärkare 2 skulle hjälpkällan 3, U, 5 likaså kunna utnyttjas för att förstärka pedalkraften på i och för sig känt sätt.

Till huvudcylindern 1 är två hydraulbromskretsar 6, 7 anslutna, av vilka var och en i denna utföringsform leder till fordonets ena fordonsdiagonal 8 resp 9, varvid dessa diagonaler är på ritningen symboliserade medelst framhjulen VR och bak- hjulen HR.

Delarna som behövs för att utföra den enligt uppfinnin- gen angivna regleringen av bromsverkan är begränsade till två tvåvägs-/tvålägesreglerventiler per bromskrets 6, 7. Dessa ven- tiler är i detta fall elektromagnetiskt påverkbara snabbverkan- de ventiler, vilkas ventilorgan 10, 12, som förbinder utgångar- na från huvudcylindern med diagonalerna B, 9, är omkopplade a till öppen passage i avaktiverat tillstånd, I motsats till det- ta är de båda ventilorganen 11, 13; som förbinder diagonalernas 8, 9 hjulbromscylindrar med utjämningsbehållarna 5', 5", stäng- da i det avaktiverade tillståndet.

I den enklaste utföringsformen av uppfinningen bestäms fordonens bromsningsbeteende enbart av avkännarna 1U-16. Avkän- naren 1ü har till uppgift att mäta bromstrycket på huvudcylin- derns sida i den ena av de båda hydraulbromskretsarna, i detta eg- .w n 456 897 5 fall bromskretsen 6. Avkännaren 15, som företrädesvis är lut- ningskompenserad, har till uppgift att fastställa translations- retardationen, medan avkännaren 16 tjänar till att bestämma axelbelastningen vid vilken som helst av axlarna eller båda axlarna. Via signalledningarna 19-21 avges elektriska signaler, som svarar mot de avkända värdena, till blocket 22 som innehål- ler de elektroniska kretsarna och vari förberedandet, den lo- giska kombineringen och behandlingen av signalerna utförs. In- tegrerade kretsar eller en mikroregulator 22 kan lämpligen an- vändas för detta ändamål.

De elektromagnetiskt påverkbara omkopplingsventilerna 10-13 drivs av utgångssignalerna från kretsblocket 22 via de elektriska förbindningsledningarna 23-25.

För att uppfylla särskilda normer då det gäller nog- grannheten i regleringen kan man ytterligare inkoppla avkännar- na 17 och 18, med vars hjälp bromsvridmomentet och bromskraften fastställs och korresponderande signaler avges till krets- blocket 22 och logiskt kombineras där med avkänningssignalerna på ledningarna 19-21. I exceptionella fall kan avkännare 27 för rotationshastigheten dessutom anslutas till ett eller flera av hjulen VR, HR, varvid de korresponderande signalerna ingår i kombineringen och utvärderingen. _ Det visade bromssystemets arbetssätt kommer att beskri- vas nedan.

Så länge som de elektroniska delarna i kretsblocket 22 inte detekterar en anomali vid jämförelse och logisk kombine- ring av de uppmätta värdena som fastställts med hjälp av avkän- narna 1U-16 - om nödvändigt dessutom med hänsyn till utgångs- signalerna från avkännarna 17 och 18 - således då hjulen är olästa eller då låsning av hjulen är omedelbart förestående un- der alla bromsningsmoment, kvarblir solenoidventilerna 10-13 i sitt âskådliggjorda omkopplingsläge som svarar mot nämnda ven- tilers elektromagnetiskt avmagnetiserade utgângslägen. Sålunda blir båda hydraulkretsarna 6, 7 som tillhör tandemhuvudcylin- dern 1 direkt anslutna till de båda fordonsdiagonalerna 8, 9 via ventilerna 10, 12; returflödet via ventilerna 11, 13 till utjämningsbehållarna 5, 5', 5" - vilka utgör sammankopplade kamrar i en gemensam utjämningsbehâllare - förblir oförändrat. 456 897 6 Följaktligen har bromsslirningsreglering ännu inte tagits i bruk. Hjälpenergitillförselsystemet 3-5 behövs inte heller i denna utföringsform, eftersom tandemhuvudcylindern 1 1 detta fall påverkas via en vakuumförstärkare 2.

Om emellertid en bromsanomali beroende på överbromsning nu avkänns, vilken överskrider ett förutbestämt toleransvärde och således leder till antagandet att ett instabilt tillstånd hos ett eller flera av fordonets hjul är omedelbart förestående, kommer den enligt uppfinningen angivna bromsslirningsregle- ringen att börja verka. Omkoppling och återinställning av _ ventilerna 10-12 medför nämligen att en periodisk minskning och förnyad ökning av trycket påbörjas, medan faser under vilka trycket hålls konstant kan interfolieras medelst korresponde- rande reglering, dvs genom omkoppling av inloppsventilerna 10, 12 och genom avaktivering eller stängning av utloppsventilerna 11, 13. Tryckminskningsfaserna erhålls genom att inloppsventi- lerna 10, 12 stängs och utloppsventilerna 11, 13 samtidigt öpp- nas. Tryckökning utförs då genom att ventilerna omkopplas så att de intager sina visade utgångslägen i vilka utloppet är stängt och förbindningen från huvudcylindern till hjulbromscy- lindern resp till diagonalen är öppen.

Eftersom hydraulmedium matas ut i utjämningsbehållaren under tryckminskningen nödvändiggör detta returavgivning eller returflöde av hydraulmedium, enligt en känd metod, till arbets- kamrarna i huvudcylindern 1 eller direkt till bromskretsarna 6. 7, för vilket ändamål hjälpenergitillförselsystemet som inklu- derar tryckackumulatorn 3 och pumpen 4 finns. Genom återställ- ning, blockering av (de inte visade) huvudcylinderkolvarna el- ler genom någon annan känd metod hindrar man att införing av hydraulvolymen i huvudcylindern 1 kan inträffa under bromsslir- ningsreglering såsom följd av den periodiska tryckminskningen.

Omfattningen av den nödvändiga tryckminskningen för att återupprätta eller bibehålla fordonets körstabilitet uppnås i den beskrivna utföringsformen av uppfinningen, där omkopplings- ventilerna 10-12 används såsom bromstryckmodulatorer genom reg- lering av den periodiska växlingstiden hos dessa ventiler. Det har visat sig fördelaktigt att hålla pulsupprepningsfrekvensen konstant, varigenom utloppsventilerna 11, 13 blir omkopplade *CJ 456 897 7 till öppen passage för minskning av bromstrycket, samtidigt som ínloppsventilerna 10, 12 växlar eller passagen bryts, och att variera förhållandet mellan pulsbredd och pulsmellanrum i be- roende av den erforderliga tryckminskningen. Enligt den erfor- derliga tryckvariationen och utformningen av elektroniken i blocket 22 blir det möjligt att i pulsmellanrummen, under vilka utloppsventilerna 11, 13 omkopplas på så sätt att de stängs, omkoppla inloppsventilerna 10, 12 under en förutbestämd tids- period till tillståndet med öppen passage eller med sluten passage, varvid trycket i hjulbromscylindrarna förblir konstant i det sistnämnda fallet därför att både utlopps- och inlopps- ventilerna är "stängda".

Genom att pulsupprepningsfrekvensen bringas att variera och genom att pulsvaraktigheten hålls konstant kan emellertid den periodiska minskningen och den efterföljande ökningen samt faserna under vilka trycket hålls konstant likaså vara anpassa- de för att svara mot kraven som är uppställda av den elektriska kombineringskretsen i kretsblocket 22 i beroende av de uppmätta värdena.

De tillåtna tryckfluktuationerna, tryckminskningscykeln, etc, beror bl a på dimensioneringen av ackumulatorn 3 och pum- pen H, eftersom dessa aggregat inom den till buds stående tiden måste alstra energin som matas ut via utloppsventilerna 11, 13 när tryckbalansering sker.

I stället för omkopplingsventilerna 10-13 kan plunger likaså användas, vilka möjliggör en minskning i trycket hos hjulbromscylindrarna genom avbrott i förbindelsen med huvudcy- lindern och genom utvidgning av volymen i vilken hydraulmediet ingår. Sådana plungesystem är kända i skilda utformningar.

Den periodiska tryckminskningen och efterföljande ök- ningen i de båda diagonalerna 8, 9 i den ovan beskrivna ut- föringsformen av föreliggande uppfinning kan ske synkront eller med fasförskjutning. Det skall säkerställas att om en fasför- skjutning med 1800 förekommer råder under bromsslirningsreg- leringen ett minimum av bromstryck åtminstone i den ena diago- nalen och att följaktligen hjulen kan utföra maximal sidostyr- ning. Detta är till fördel särskilt under bromsningsmoment då en ytterst låg friktionskoefficient förekommer, därför att '456 89}7 8 tillfällig låsning av en del hjul kan vara gynnsamt 1 sådana situationer i syfte att erhålla en kort stoppstråcka.

Inverkan på kursstabiliteten kommer att hållas ringa tack vare en tillräckligt snabb sekvens av tryokminsknings- och tryckökningsfaserna på t ex 5 t o m 10 hertz; då så erfor- dras kan effekter som beror på de pulserande bromstryckfluktua- tionerna på styrningen kompenseras genom principen med den ne- gativa länkrullradien. <3 L» 44

Claims (16)

456 897 9 PATENTKRAV

1. Sätt att reglera bromsverkan hos ett bromsslirningsreg- lerat hydrauliskt eller pneumatiskt bromssystem för motorfor- don, särskilt för vägfordon, till vilket system hör ett hjälp- energitillförselsystem, enligt vilket sätt bromsbeteendet fast- ställs medelst induktiva omvandlare, vari de uppmätta värdena framställs, kombineras logiskt och behandlas, varjämte i fallet då en neglerverkan sker, t ex vid detektering av ett omedelbart förestående låst tillstånd, tryckmedieflödet till hjulbromscv- lindrarna stängs av tillfälligt och tryckmedium utmatas från hjulbromscylindrarna, k ä n- n e t e c k n a t därav, att omvandlarna (1U-18) direkt eller indirekt mäter bromstrycket, axelbelastningarna samt transla- tionsretardationen hos fordonet och att de mätta värdena utvär- deras för reglering av bromstryckvariationen i hjulbromscylind- rarna, medan då en anomali inträffar mellan fordonets transla- tionsretardation och bromstrycket, vilken anomali anger över- bromsning resp alltför stort bromstryok, kommer bromstrycket i alla eller i enskilda hjulbromscylindrar att periodiskt minskas och/eller hållas konstant samt åter ökas genom regle- ring av tryckmedieinflödet och dess retur med avseende på de respektive axelbelastningarna.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e o k n a t därav, att regleringen inte påbörjas förrän anomalin överskrider ett för- utbestämt maximivärde resp tröskelvärde.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att då upprepningsfrekvensen hos tryckminsknings- och/ eller tryckökningsfaserna är konstant kommer varaktigheten hos tryckminsknings-, trycköknings-, och/eller de tryckupprätt- hållande faserna att varieras eller regleras i beroende av de uppmätta värdena som är representativa för fordonets beteende vid bromsning. U.

4. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att då upprepningshastigheten hos tryckminsknings- och/ eller tryckökningsfaserna är konstant varieras amplitmderna hos de periodiska tryckfluktuationerna och/eller gradienterna hos tryckminskningen och tryckökningen.

5. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t 456 897 10 därav, att då frekvensen hos den periodiska tryckfluktuationen är konstant regleras varaktígheten hos tryckminskningsfasen i relation till varaktigheten hos tryckökningsfasen.

6. Sätt enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k - n a t därav, att i stället för direkt tryckmätning, eller förutom sådan mätning, fastställs bromsvridmomentet och/eller bromskraften och inkluderas i den logiska kombineringen och ut- värderingen.

7. Sätt enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k - _ n a t därav, att dessutom mäts rotationsbeteendet hos ett el- ler flera av fordonshjulen och inkluderas i den logiska kombi- neríngen och utvärderingen.

8. Bromsslirningsreglerat bromssystem för att tillämpa sät- tet enligt vilket som helst av kraven 1-7, vilket system inklu- derar ett hjälpenergitillförselsystem, varjämte en huvudcylin- der kommunicerar med hjulcylindrarna via tryckmedietillförsel- ledningar, varvid elektriskt påverkbara ventiler är belägna i tryckmedietillförselledningarna och i tryckmediereturledningar, varjämte omvandlare och elektroniska kretsar är anordnade att förbereda, logiskt kombinera och behandla de mätta signaler- na och att alstra elektriska signaler för ventilreglering, k ä n n e t e c k n a t därav, att avkännare (1U-18) är anord- nade sâsom omvandlare som alstrar elektriska signaler som är direkt eller indirekt beroende av bromstrycket, axelbelast- ningarna och translationsretardationen hos fordonet och som av- ger dessa signaler till de elektriska kretsarna (block 22), samt att vid detektering av alltför stort bromstryck i jämför- else med fordonets translationsretardation möjliggör ventilreg- lersignalerna en periodisk ändring över ventilerna (10, 12) i tryckmedietillförselledningen som leder till hjulbromscylind- rarna och/eller de som finns i returledningen (ventilerna 11, 13)

9. l Bromssystem enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda system innefattar en tandemhuvudcylinder (1) och två bromskretsar (6, 7) och att varje bromskrets är försedd med en enskild snabbverkande tvåvägs-/tvâlägesreglerventil i tryckmedietillförselledningen (ventilerna 10, 12) och i retur- ledningen (ventilerna 11, 13).

10. Bromssystem enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t rf' #4' 456 897 11 därav, att bromskretsarna (6, 7) är diagonalt anordnade.

11. Bromssystem enligt krav 9 eller 10, k ä n n e t e c k - n a t därav, att ventilerna (10, 11 resp 12, 13) i den ena bromskretsen (6 resp 7) är påverkbart förskjutna i fas med av- seende på de andra ventilerna (12, 13 resp 10, 11) i den andra bromskretsen (7 resp 6).

12. Bromssystem enligt något av kraven 8-11, k ä n n e - t e c k n a t därav, att varje bromskrets (6, 7) är försedd med en bromstryckavkännare (1U) som matar mätta signaler in~¿ elektronikkretsarna (block 22).

13. Bromssystem enligt något av kraven 8-12, k ä n n e - t e c k n a t därav, att ytterligare finns en bromsvridmoment- avkännare och/eller en bromskraftavkännare (17, 18). 1U.

14. Bromssystem enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a t därav, att bromsvridmomentavkännaren och bromskraftavkännaren innefattar en trådtöjningsgivare såsom mätinstrument.

15. Bromssystem enligt något av kraven 8-1U, k ä n n e - t e c k n a t därav, att vid ett eller flera av fordonshjulen (VR, HR) är ytterligare anordnade avkännare (27) för avkänning av rotationshastighet och anordnade att avge uppmätta signaler till elektronikkretsarna (block 22).

16. Bromssystem enligt något av kraven 8-15, k ä n n e - t e c k n a t därav, att avkännare (15) som ger en lutninge- kompensering är anordnade fih~mätning av translationsretarda- tionen.