DE1780062A1

DE1780062A1 - Antiblockierregelsystem mit einer Einrichtung zur Gewinnung der Steuersignale aus einer Tachospannung

Info

Publication number: DE1780062A1
Application number: DE19681780062
Authority: DE
Inventors: Armin Dipl-Ing Czinczel; Joachim Dr-Ing Rogge; Kurt Dipl-Ing Schindler; Heinz Dr Rer Nat Wehde
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1968-07-27
Filing date: 1968-07-27
Publication date: 1971-11-25
Also published as: FR2013869A1; US3620576A; SE350731B; GB1273207A

Description

TELDIX GMBH

69 HEIDELBERG
GRENZHÖFER WEG 36

Heidelberg, deni9. Juli 1968 . E/Pt-Ei/Sä - E-131 -

Antiblockierregelsystem mit einer Einrichtung zur Gewinnung der Steuersignale

aus einer Tachospannung ™

Die Erfindung betrifft ein Antiblockierregelsystem für druckmittelbetätigte Bremsen, bei dem mit elektromagnetisch betätigbaren Ventilen oder Steuerschiebern auf den wirksamen Bremsdruck Einfluß genommen wird. Dabei interessieren nur diejenigen bekannten Systeme, bei denen das Drchbewegungsverhalten des zu bremsenden Rades zunächst als drehgeschwindigkeitsproportionale elektrische Größe, meist als Spannung, abgebildet wird. Als Spannungserzeuger sind mit dem Rad auf beliebige Weise gekoppelte Tachogeneratoren bekannt oder auch Impulsgeber. Im Falle von Impulsgebern sind nur diejenigen bekannten Anordnungen in Betracht zu ziehen, bei denen die Impulse über Filtermittel zu einer zumindest annähernd dreh-" zahlproportionalen kontinuierlichen Größe geglättet werden. Zur Gewinnung des Steuersignales für das den Druck absenkende Stellglied ist es bekannt, die drehzahlproportionale Spannung einem als Hochpaßfilter wirkenden Vierpol aus einem Widerstand und einem Kondensator zuzuführen, wobei an dem Widerstand nur solange eine Spannung abfällt, wie sich die Drehgeschwindigkeit ändert. Diese Spannung wird dann mit einer vorher festliegenden Vergleichsspannung verglichen, und das gewünschte Steuersignal entsteht beim Überschreiten der Vergleichsspannung nach der einen oder anderen Richtung.

109848/0556 & ^{O1 l}*" j

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, mit Filtermitteln,potential gesteuerten Schaltern und logischen Verknüpfungen aus einer Tachospannung Steuersignale für Magnetventile zu gewinnen, wobei insbesondere an zwei Ventile pro System gedacht ist, nämlich an ein normalerweise geöffnetes Einlaßventil und ein normalerweise geschlossenes Auslaßventil. Das Ziel ist, ein Antiblockierregelsystem zu schaffen, das in einem höheren Maße als bisher bekannte Systeme adaptiv ist. Darunter wird ein System verstanden, das bei allen vorkommen^°n Reibwertpaarungen zwischen Rad und Fahrbahn und bei allen möglichen zeitlichen Änderungen dieser Reibwertpaarungen die höchstmögliche Bremswirkung ergibt.

Ein in hohem Maße adaptives Antiblockierregelsystem ist von uns schon früher, zum Beispiel in der Patentanmeldung T 35 14-1 II/63c vorgeschlagen worden. Wir sehen daher das Ziel der vorliegenden Erfindung auch darin, den durch vielfache Erprobungen bestätigten Wirkungsmechanismus des früher vorgeschlagenen Systems, das mit durch eine Schwungmasse betätigten mechanischen ■Kontakten arbeitet, mit-einer Tachospannung und elektrischen Filtern und Schaltgliedern zu realisieren. Es liegt auf der Hand, daß'ein solcher elektronischer Signalbildner die Betriebssicherheit eines Antiblockierregelsystems.erhöhen kann, da er nicht dem mechanischen Verschleiß unterworfen ist.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß mehrere von der gleichen Drehgeschwindigkeitsproportionalen Spannunggespeiste elektronische Signalbildner vorgesehen sind, deren Signale infolge verschiedener Filtercharakteristiken und/oder Schwellwerte nach Beginn und Dauer voneinander verschieden sind und die ein Einlaß- und ein von diesem mechanisch unabhängiges Auslaßventil steuern. Die einzelnen Signalbildner und Schwellwertschalter bestehen aus weitgehend gleichartigen Bauelementen und sind daher wirtschaftlich herzustellen.

BAD OF.:3!NAL I

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Beim bisher vorgeschlagenen System wird das Auslaßventil bei Auftreten einer bestimmten Drehverzögerung und gegebenenfalls noch unter einer weiteren Bedingung geöffnet, dagegen erst bei Auftreten einer bestimmten Drehbeschleunigung geschlossen. Das war mit Hilfe eines bistabilen Schaltgliedes (Kippschalter, Flip-Flop oder dgl.) erreicht worden. Die Erfindung zeigt demgegenüber weitere Möglichkeiten, ein und dieselbe Magnetventilwicklung bei einer Drehverzögerung ein-- und bei einer Drehbeschleunigung wieder auszuschalten oder umgekehrt. Dabei macht sie gegebenenfalls mehrfach Gebrauch von der an sich bekannten Parallelschaltung einer Diode mit dem Widerstand einer CR Schaltung. Der Sinn dieser Paralleldioden ist jedoch bei den bekannten elektronischen Antiblockier- " regelsystemen nicht klar erkennbar. Erfindungsgemäß werden sie dazu verwendet sicherzustellen, daß am Ende jedes Regelzyklus¹ an allen Filtern bzw. Schwellviertschaltern wieder die Anfangs-

bedingungen hergestellt sind bzw. daß die beiden Magnetventile ihre Normalstellung einnehmen. Anhand der Ausführungsbeispiele wird noch im einzelnen erläutert, wie die Dioden erfindungsgemäß gepolt sein müssen. Es wird sich z.B. zeigen, daß es zweckmäßig ist, während der Drehverzögerungsphase das Potential null als Ausgangszustand zu erzwingen, wenn mit einem differentiierenden Filter die Drehbeschleunigung erfaßt werden soll.

Eine spezielle Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes befaßt | sich mit dem Signalbildner für das Auslaßventil und sieht für diesen zwei Filter vor. Das eine gibt annähernd die Differenz zwischen der Radumfangsgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit wieder, während das andere differntiiert und somit annähernd die Drehverzögerung bzw. Drehbeschleunigung des Rades abbildet. Die Filter sind mittels einer Diode miteinander verkoppelt, so daß .am gemeinsamen Ausgang nur die jeweils kleinere Filterausgangsspannung wirksam ist. Als Schwellwertverstärker für diesen Signalbildner wird ein Hysterese-Schwellwer^verstärker gewählt, der infolge Rückkopplung des Ausganges au. den Eingang eine negative Einschalt- und eine positive

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Ausschaltschwelle aufweist. .Der Beginn des auf das Auslaßventil wirkenden Steuersignales liegt also dort, wo die. Differenz geschwindigkeit und das E η d e des Steuersignales liegt dort, wo die Dreh beschleunigung einen bestimmten Grenzwert übersteigt.

Eine zweite Möglichkeit zur Verwirklichungeines Signalbildners für das Auslaßventil besteht nach der Erfindung darin, daß parallel zu dem Widerstand der RC-Reihenschaltung eine weitere Diode oder Diodenkette mit gegenüber der ersten Diode entgegengesetzter Sperrichtung und höherer Durchbruchsspannung angeschlossen und die Filte^rcharakteristik so gewählt ist, daß

" das Filter die Differenz zwischen der Radumfangsgeschwindigkkeit lind der Fahrzeuggeschwindigkeit wiedergibt, und daß der Schwellwert knapp unterhalb der Sperrspannung der weiteren Diode liegt. Bei der vorgenannten Filtercharakteristik ergibt sich, daß die Filterausgangsspannung steigt, solange die Differenzgeschwindigkeit steigt,.die Raddrehung also verzögert wird, und daß die Filterausgangsspannung fällt, solange das Rad beschleunigt. Mit der zusätzlichen Begrenzung der Filterausgangsspannung, knapp unter dem Schwellwert wird im Effekt das gleiche erreicht wie mit dem früher vorgeschlagenen bistabilen Schaltglied oder dem vorgenannten Hysterese-Schwellwertverstärker: Das Auslaßventil schließt alsbald nachdem sich das.

| Rad wieder zu beschleunigen begonnen hat. Maßgebend ist allerdings in diesem Fall nicht ein bestimmter Wert dieser Beschleunigung, sondern ein bestimmter Wert des Integrals der Beschleunigung. Das ist aber nur vorteilhaft.

Der Signalbildner für das Einlaßventil kann in der einfachsten Ausführungsform aus einem Filter und einem Schwellwertschalter bestehen, wobei diese so dimensioniert sind, daß das Einlaßventil geschlossen ist, solange die Differenzgeschwindigkeit oberhalb einer bestimmten Schwelle liegt. Es ist jedoch besser, das Wiederöffnen des Einlaßventiles am Ende eines Regelzyklus

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nicht nur von der Differenzgeschwindigkeit sondern auch von der Drehbeschleunigung abhängig zu machen in dem Sinne, daß beide genannten Größen die ihnen zugeordnete Schwelle unterschritten haben müssen, bevor das Ventil öffnet. Dies läßt sich erfindungsgemäß einmal dadurch erreichen, daß ein weiteres differentiierendes Filter mit positivem Schwellwert vorgesehen ist, dessen die Drehbeschleunigung darstellendes Ausgangssignal zusammen mit dem die Geschwindigkeitsdifferenz darstellenden Ausgangssignal des vorerwähnten Schwellwertschalters über ein ODER-Glied dem Einlaßventil zufließt. Man kann auch die Ausgangsspannung des differentiierenden Filters nach der negativen Seite mittels einer Diode begrenzen, um zu verhindern, daß bei einer kurzzeitigen, auf eine Unebenheit der Fahrbahn oder der- ™ gleichen zurückzuführenden Drehverzögerung das Einlaßventil schließt. ■ ...

Eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines Signalbildners für das Einlaßventil beruht auf demselben Grundgedanken, bedarf jedoch nur eines Schwellwertschalters. Danach ist ein differentiierendes, nach der negativen Seite begrenztes erstes Filter und ein annähernd die Drehzaldifferenz wiedergebendes, nach der positiven Seite begrenztes Filter vorgesehen sowie ein Schwellwertschalter, dem die Differenz der beiden Filterausgangsspannungen zugeführt wird und der ein Steuersignal gibt, solange diese Differenz über einem ^ Schwellwert liegt.

Endlich kann man noch zusätzlich zu jedem der vorerwähnten Signalbildner für das Einlaßventil eine Anordnung vorsehen, welche bei besonders hohen Drehbeschleunigungen während der Schließphase des Einlaßventiles dieses kurzzeitig öffnet. Bei einem Antiblockierregelsystem mit von mechanischen Kontakten gesteuerten Magnetventilen wurde dies von uns in der Patentanmeldung T 32 662 II/63c schon früher vorgeschlagen. Beim vorliegenden elektronischen System wird der Gedanke dadurch

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verwirklicht, daß ein zusätzliches differentiierend.es Filter mit einem Schwellwertschalter mit verhältnismäßig hoch eingestellter positiver Schwelle vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal alle anderweitigen Einlaßventil-Steuersignale zeitweise unwirksam macht. Man wird praktisch das Ausgangssignal dieses Schwellwertschalters invertieren und dann zusammen mit dem anderen Einlaßventil-Steuersignal über ein UND-Glied dem Einlaßventil zuführen.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Signalbilders für die • Ventilsteuerung und .

Fig. 2 das zugehörige Potential- und Ventilstellungsdiagramm dieses ersten schematischen Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 zeigt ein gemischtes Block- und Wirksohaltbild einer zweiten Ausführungsform eines Signalbildners, bei dem ein Hystereseverstärker als bistabiles Schaltglied ver~ ., wendet ist,

Fig. 4 zeigt das zugehörige Diagramm,

Fig. 5 zeigt das Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels, bei dem zur Auslaßventilsteuerung ein Filter mit zweiseitig begrenzter Ausgangsspannung verwendet ist, ferner ist in diesem Bild eine Anordnung zur Wiederöffnung des Einlaßventiles bei Beschleunigungsspitzen erläutert, ·

Fig. 6 ist das zugehörige Diagramm,

Fig. 7 zeigt das Schaltbild eines vierten Ausführungsbeispieles, bei dem das Einlaßventil über ein ODER-Glied von zwei Signalen gesteuert wird, die aus der Differenzgeschwindigkeit und aus der Drehbeschleunigung gewonnen sind,

Fig. 8 zeigt das Schaltbild eines fünften Ausführungsbeispieles, das mit dem vorhergehenden Beispiel große Ähnlichkeit hat und weitgehend gleichartig wirkt, jedoch nur zwei Schwellwertschalter aufweist,

Fig. 9 zeigt das zu Fig. 8 gehörige Diagramm. ' :

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Fig. 1 zeigt drei Filter oder Filterschaltungen F₁ F und F₂, denen eine geschwindigkeitsproportionale Spannung U_v zugeführt wird. Die drei Filterausgänge führen zu drei Schwellwertschaltern oder Schwellwertverstärkern V₁ V und V . Hier handelt

χ y ζ

es sich um Transistorschaltkreise mit der Eigenschaft, daß am Ausgang nur dann Potential einer "bestimmten Hohe vorhanden ist, wenn das Eingangssignal eine "bestimmte Größe und Polarität "besitzt. Die Bemessung der sogenannten Schaltschwellen wird im einzelnen anhand von Fig. 2 erläutert. Als Schwellwertschalter können insbesondere auch Differenzverstärker verwendet werden, denen nicht nur diß Eingangssignalspannung, sondern auch eine bestimmte Referenzspannung zugeführt wird, und die dann ein Ausgangssignal abgeben, wenn die Eingangsspannung um einen ™ festgelegten Betrag größer ist als die Referenzspannung.

Das Ausgangssignal des Verstärkers^%V„ wird zunächst in einem Inverter 2 invertiert und dann zusammen mit dem Ausgangssignal des Verstärkers V einem UND-Glied 3 zugeführt, welches dann über einen Leistungsverstärker 4- das Einlaßventil E ansteuert. Das bei nicht erregter Wicklung geschlossene Einlaßventil ist somit nur geöffnet, solange das Signal des Verstärkers

V allein vorhanden ist. Die Ausgangssignale von V und V χ χ y

steuern über ein UND-Glied 5 und einen Leistungsverstärker 6 das normalerweise geschlossene Auslaßventil A. Die Leistungsverstärker können an sich bekannter Bauart sein und sind daher ä in die zeichnerischen Darstellungen der weiteren Ausführungsrbeispiele nicht mit aufgenommen.

Das in Fig. 2 dargestellte zu Fig. 1 gehörige Diagramm zeigt einen ersten Regelzyklus des Antiblockierregelsystems. Dieser erstreckt sich über einen Zeitraum von größenordnungsmäßig etwa 1/5 Sekunde. Ganz oben ist als gerade, nach rechts leicht abfallende Linie die Fahrzeuggeschwindigkeit V₅₁ dargestellt. Vj₁ bezieht sich auf die mit einer Pfeilspitze versehene, waagerechte Grundlinie. Es wird also vorausgesetzt, daß der Fahrer des Fahrzeuges schon bremst und das Fahrzeug sich somit in einer etwa gleichmäßig verzögerten Bewegung befindet.

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Gi riwy

Darunter folgt die Umfangsgeschwindigkeit Vj> des zu bremsenden Rades. Dieses Rad hat zunächst eine wenig kleinere Umfangsgeschwindigkeit, die sich in dem geringen Abstand zwischen den beiden Linien dokumentiert. Dann nimmt aber die Radgeschwindigkeit sehr stark ab; durch den Einfluß des Antiblockierregelsystems, das die Bremskraft in diesem Augenblick herabsetzt, fängt sich das Rad wieder, beschleunigt dann und erreicht gegen Ende des Zyklus annähernd wieder die Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Vn-Kurve, die sich im Anschluß an den ersten Zyklus in ähnlichen, der Fahrzeuggeschwindigkeitslinie benachbarten Schwingungen fortsetzt, stellt somit das ge- ψ wünschte Ergebnis des Antiblockierregelsystems dar. Im folgenden soll im Prinzip gezeigt werden, wie aus einer zur Drehgeschwindigkeit des Rades proportionalen Spannung gerade die 'Ventilsteuersignale gewonnen werden können, die zur _vErzielung der gezeigten Radgeschwindigkeitskurve notwendig sind.

Im unteren Teil von Fig. 2 sind drei mit x, y und ζ bezeichnete Kurven dargestellt, welche die Ausgangssignale der drei ■ Filter F , F und F darstellen. F zeichnet sich durch eine verhältnismäßig kleine Zeitkonstante aus, das heißt, Änderungen der Eingangsspannung spiegeln sich praktisch ohne Phasenverschie bung in den Änderungen der Ausgangsspannung wider. Daher ähnelt auch die Kurve χ weitgehend der Kurve v_R, allerdings ist die Grundlinie horizontal. Das Filter F hat eine kürzere Zeitkonstante, seine Ausgangsspannung hat eine kleinere Amplitude und das Maximum und Minimum ist gegenüber der Radgeschwindigkeit nach links verschoben. Das Filter F endlich hat dne Phasenverschiebung von praktisch 90 . Es kann schon als differentäerend bezeichnet werden. Seine Zeitkonstante ist abermals kleiner und ebenso die Amplitude der Ausgangsspannung.

Mit strichpunktierten waagerechten Linien S , S und S₂, sind die drei Schwellen der Schwellwertverstärker dargestellt. Bezogen auf die Grundlinie ist S negativ und verhältnismäßig niedrig eingestellt, S ist ebenfalls negativ aber höher, und

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S ist positiv und hoch eingestellt. Über der Filterkurvenschar sind die Ventilstellungen des Einlaßventiles E und des Auslaßventiles A dargestellt. Man sieht, daß zunächst beim Zeitpunkt t,, von der Ausgangsspannung des Filters F die Schwelle S_x überschritten wird. Die Folge ist ein Schließen des Einlaßventiles. Dann fällt y unter die Schwelle S ab und das Auslaßventil öffnet zum Zeitpunkt tp. Bei t, wird diese Schwelle schon wieder in umgekehrter Richtung überschritten,· so daß das Auslaßventil wieder schließt. Von t^ bis te ist die Drehbeschleunigung so hoch, daß das Ausgangssignal des Filters-F_ die Schwelle S_ überschreitet, so daß das Einlaßventil kurz, öffnet und dann wieder schließt,und bei λ tg endlich schließt das Einlaßventil endgültig* Die Abhängigkeit des Bremsdruckes und damit der Bremswirkung von der Ventilstellungskombination wurde in,den schon genannten früheren Vorschlägen eingehend beschrieben. Es dürfte somit hier genügen, wenn nur festgehalten wird, daß bei geschlossenem Einlaßventil der Bremsdruck in seiner augenblicklichen Höhe praktisch erhalten wird, bei geschlossenem Einlaßventil und gleichzeitig geöffnetem Auslaßventil sinkt der Druck ab und bei geöffnetem Einlaßventil und geschlossenem Auslaßventil, also im Normalzustand, steigt der Druck an, denn es wird ja vorausgesetzt, daß der Fahrer mit höchstmöglichem Bremsdruck bremst, so daß das Rad ohne Antiblockierregelsystem auf jeden Fall zum Blockieren kommen würde. Wenn also die Ventile in der "

gezeigten Weise betätigt werden und die Ansprechtzeiten der ■ Ventile klein genug sind, ergibt sich qualitativ die gezeigte Kurve der Radumfangsgeschwindigkeit Vr.

Mit der Erfindung kann somit das Problem grundsätzlich, und zwar.auf einfache Weise, gelöst werden, weil gleichartige oder ähnliche Filter und Schwellwertschalter Verwendung finden können, deren Dimensionierung ein breites Spektrum von. Möglichkeiten bietet, das System den praktischen Gegebenheiten bezüglich Fahrzeug und Bremsanlage anzupassen.

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ORJGi'j.sL i* «or ECTED

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Fig. 2 zeigt aber auch schon, daß die Anfangsbedingungen der Filter beim zweiten Regelzyklus im Gegensatz zum ersten Zyklus unterschiedlich sind und stark von der Zeitdauer und auch vom Verlauf des ersten Regelzyklus abhängen. Wie dieser Schwierigkeit durch den Einsatz von Nichtlinearitäten, z.B. in Form von Dioden oder Zenerdioden, begegnet werden kann, zeigen die weiteren Ausführungsbeispiele,

Gemäß Fig. 3 wird die drehzahlproportionale Spannung in Gleichstromgenerator 8 erzeugt, der vom gebremsten Fahrzeugrad möglichst schlupffrei angetrieben wird. Am Pluspol dieses

^ Generators, der auf der anderen Seite mit Masse verbunden ist, liegt als Filter eine RC-Reihenschaltung, bestehend aus einem Kondensator 11 und einem Widerstand-12. Ein zweites Filter besteht aus einem Kondensator 13 und einem Widerstand 14, wobei dessen Eingangsspannung gegenüber der vollen Generatorspannung mittels eines Ohmschen Spannungsteilers, bestehend aus den Widerständen 9 und 10, herabgesetzt ist. Die Filterausgangsspannung ist in jedem Falle die am Widerstand abfallende Spannung., Hier wird nun ein gemeinsamer Ausgang beider Filter dadurch gebildet, daß die Verbindungspunkte zwischen den Widerständen und den Kondensatoren mittels einer Diode 15 überbrückt sind. Die Diode ist so gepolt, daß stets die positivere oder weniger negative der beiden Filterausgangsspannungen am ge-

P meinsamen Ausgang 16 wirksam ist. Diese Spannung wird nun drei Schwellwertschaltern V_x., Vp und V, zugeführt. Am zweiten Eingang der Schalter liegen teils positive und teils negative, verschieden dimensionierte Spannungsquellen DL, Up und U,, welche die in Fig. 4 gezeigten Schwellen S-, S^ und S, definieren. Besonders zu beachten ist, daß der Schalter V^. einen Rückführzweig 17 zwischen seinem Ausgang und dem die Schwelle definierenden Eingang aufweist und dadurch zu einem Hysterese-Schwellwertschalter wird. Das bedeutet, daß, wenn einmal die Eingangsspannung die Schwelle überschritten hat, das Ausgangssignal erst wieder verschwindet, wenn das Eingangssignal eine zweite, positive Schwelle überschritten hat.

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ohoinal

Über ein logisches ODER-Glied 18 sind die Ausgänge aller drei Schalter mit dein Einlaßventil verbunden, während das Auslaßventil direkt am Ausgang des Schalters V,. liegt.

Die Wirkungsweise und die Dimensionierung der Schaltung ergibt sich aus Fig. 4. Im oberen Teil ist die Darstellung der Fahrzeuggeschwindigkeit Vp und der Radumfanggeschwindigkeit v-^ wieder übernommen, um zu zeigen, daß auch mit dieser Ausführungsform dasselbe Ergebnis erzielt wird. Allerdings fehlt hier der Einfachheit halber die Anordnung zur Kurzseitöffnung' des Einlaßventiles. in der.Beschleunigungsphase. Diese Anordnung wird jedoch noch in einem anderen Beispiel gezeigt.

Die Kurve der Ausgangsspannung des Filters 13/14- für sich allein betrachtet ist mit 20 bezeichnet und zum Teil gestrichelt dargestellt. Sie entspricht der Kurve χ aus Fig. 2 und bildet die Radunfangsgeschwindigkeit ab. Die Ausgangsspannung des Filters 11/12 für sich allein betrachtet ist ebenfalls teilweise gestrichelt dargestellt und mit 21 bezeichnet. Diese Kurve ist um 90° gegenüber der Kurve 20 verschoben und entspricht qualitativ der Kurve ζ in Fig. 2. Mit Hilfe des Spannungsteilers 9/10 sind die Kurven so aufeinander abgestimmt, daß sie die gleiche negative Amplitude haben. Es ergibt sich somit infolge-der Diode 15 als gemeinsame Filterausgangsspannung der dick ausgezogene Teil beider Kurven. λ

Die Ausgangssignale, die sich aus der Lage der Schwellen ergeben, sind im unteren Teil der Figur einzeln aufgeführt. Das Signal U^, nämlich das Ausgangssignal des Schalters Vp» dauert von to bis t„.Q und das Ausgangssignal U, des Schwellwertschalters V, dauert von t^p bis t,.,. Dieses ist der Figur unmittelbar zu entnehmen. Das Ausgangssignal des Schwellwertschalters V^ entspricht direkt der Stellung des Auslaßventiles und ist daher in Übereinstimmung mit den bisherigen Figuren mit A bezeichnet. Das Signal beginnt bei Tg, wenn nämlich die Ausgangs spannung des Filters die Schwelle S,- überschreitet.

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Da j'etzt aber infolge des Rückführ zwei ge s 17 die Schwellspannung angehoben wird, verschwindet das Signal erst wieder, wenn die Filterausgangsspannung die positive Schwelle S^. in positiver Richtung überschreitet. Dies geschieht bei T^* Die Ventilstellung des Einlaßventiles ergibt sich gemäß Fig.3 durch die ODER-Bedingung, wonach das Einlaßventil solange geöffnet ist, als mindestens eines der drei Signale 1^, U, oder A vorhanden ist.

Die Besonderheit des Ausführungsbeispieles nach Fig. 5 und 6 liegt in der Art, wie das Steuersignal für das Auslaßventil gewonnen wird. Der Vorschlag stimmt insoweit mit den vorhergehenden Beispielen und früheren Vorschlägen überein, als das Auslaßventil geöffnet wird, wenn die Drehgeschwindigkeit stark abnimmt, und wieder geschlossen wird, nachdem die Radgeschwindigkeit gerade ihr Minimum durchlaufen hat. Trotzdem dient hier als Führungsgröße nicht die Drehverzögerung und Drehbeschleunigung, sondern die Drehgeschwindigkeit. Dies wird unter anderem nun erläutert.

Fig. 5 zeigt drei Filter, bestehend aus den Kondensatoren 23, 24 und 25 und den Widerständen 26, 27 und 28. Die Filter werden gespeist von dem schon erwähnten Generator 8 und ihre Aus gangs signale gehen auf-drei Schwellwertschalter V^, Vj- und Vg. Das obere Filter 23/26 und das untere Filter 25/28 jeweils ohne Dioden für sich allein betrachtet sind gleich oder zumindest sehr ähnlich bemessen,und zwar so, daß sich eine die Radgeschwindigkeit abbildende Kurve ergibt, wie sie mit der Bezeichnung 29 in Fig. 6 dargestellt ist. Wesentlich ist zumindest beim Filter 23/26, daß das Maximum am Ende des Regelzyklus mit Sicherheit über der Grundlinie liegt. Dies kann man durch eine geringe Verkürzung der Zeitkonstante gegenüber der Kurve χ in Fig. 2 erreichen. Der Schwellwert Sg des Schwellwertverstärkers wird mit der Spannungsquelle Ugg eingestellt. Das Ausgangssignal des Schwellwertschalters V^ geht über ein UND-Glied 30 zum Einlaßventil ^ wobei vorausgesetzt

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■Μ

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werden kann, daß bei fehlendem Ausgangssignal des Schwellwertschalters Vc dieses UND-Glied Durchgang hat. Das erstmalige Schließen und letztmalige öffnen des Einlaßventiles wird also gemäß Fig. 5 vom Signal Ug des Schwellwertschalters VV- bestimmt Aus dem Diagramm nach Fig. 6 ist dies allerdings nicht ersichtlich, das Diagramm zeigt in diesem Punkt die Wirkungsweise der anschließend erklärten Schaltung nach Fig. 7. Die Anhebung des Maximums der Kurve 29 erhöht insofern die Betriebssicherheit, als es bei sehr langsamem Wiederanstieg der Drehgeschwindigkeit bzw. geringer Drehbeschleunigung gelegentlich vorkommen konnte, daß die Kurve 29 die Schwelle S^ gar nicht mehr erreichte. Das verhindert aber die richtige Systemfunktion, denn ohne eine Anhebung des Bremsdruckes nach dem ersten Regelzyklus würde eine erneute Absenkung im zweiten Zyklus einen zu tiefen Bremsdruck zur Folge haben.

Eine weitere Verbesserung wurde durch die Parallelschaltung einer Diode 31 zum Widerstand 26 erreicht. Sie bewirkt, daß die Kurve 29 nicht in den positiven Bereich übergeht, sondern durch die Grundlinie begrenzt wird. Zu Beginn jedes folgenden Regel-.zyklus befindet sich somit das Filter 23/26 im selben Zustand wie zu Beginn des ersten Zyklus. Der eine Zyklus wird also vom anderen unabhängig und das Einlaßventil schließt jedes Mal genau dann, wenn sich die Radgeschwindigkeit um die vorbestimmte Differenz von der Fahrzeuggeschwindigkeit entfernt hat.

In gleicher Weise wurde eine Diode 32 zum Widerstand 28 parallel geschaltet. Sie hat genau dieselbe Wirkung wie die Diode y\ und begrenzt die Ausgangsspannung des Filters 25/28 an der Grundlinie zum positiven Bereich hin. Das Ausgangssignal des Schwellwertschalters V^ steuert ohne weitere Nebenbedingungen unmittelbar das Auslaßventil. Auf diese Weise öffnet dieses bei t^c-i kurze Zeit, nachdem das Einlaßventil geschlossen hat. Nun soll aber das Auslaßventil nicht etwa so spät wieder schließen, wie man es bei der Lage der Schwelle S^ erwarten müßte (nämlich zwischen t^r/und t-jg)» sondern kurz nach dem Minimum der Kurve 29· Dies wird nun mit der Zenerdiode 33

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erreicht, die ebenfalls zum Widerstand 28 mit umgekehrter Sperrichtung parallelgeschaltet ist. Anstelle der Zenerdiode könnte.man auch eine Kette mehrerer hintereinandergeschalteter gewöhnlicher Dioden verwenden, so daß sich deren Sperrspannungen addieren. Im Effekt wird dadurch die Ausgangsspannung des Filters 25/28 im negativen Bereich begrenzt, so daß sich der Kurvenzug 34 ergibt, der in Fig. 6 gezeichnet ist und knapp unterhalb der Schwelle S^ waagerecht verläuft. Wenn nun die Spannung des Generators 8 wieder ansteigt, so folgt die. Kurve 34 diesem Anstieg synchron und überschneidet die Schwelle S^. schon bei

Als zusätzliche Maßnahme kommt eine beschleunigungsabhängige Steuerung für das Einlaßventil hinzu, wie sie schon anhand von Fig. 1 und 2 angedeutet worden ist. Das mittlere Filter 24/27 in Fig. 5 differentiiert das Generatorsignal und gibt somit im negativen Bereich die Drehverzögerung und im positiven Bereich die Drehbeschleunigung des Rades wieder. Das Filter ist linear, das heißt, es sind keine Dioden wie bei den übrigen Filtern dieser Figur vorgesehen. Das Ausgangssignal des Filters wird durch die Kurve 35 dargestellt. Sie überschreitet die mittels der Spannung IJw definierte Schwelle S,- im positiven Bereich von t,,,-, bis t^g· Das entsprechende Ausgangssignal Uc des Schwellwertschalters Ve ist ebenfalls in Fig. 6 dargestellt. Es läuft dann über einen Inverter 36 und von diesem zum UND-Glied 30. Dieses Signal wirkt dem Signal Ug entgegen und öffnet während der genannten Zeit zwangsweise das Einlaßventil.

Das vorgenannte Beispiel weist insofern einen gewissen Nachteil auf, als der Zeitpunkt für das Wiederoffnen des Einlaßventiles am Schluß des Regelzyklus in bestimmten Fällen immer noch nicht genau genug festgelegt ist. Es kann nämlich vorkommen, daß sich der Bremsdruck nach der Absenkung auf einen Wert einstellt, "bei dem die am Rad wirkenden Bremsmomente nahezu gegeneinander ausgeglichen sind. In diesem labilen Zustand bleibt die Drehgeschwindigkeit des gebremsten Rades unterhalb der Fahrzeug-

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geschwindigkeit auf einem konstanten Wert oder nimmt nur sehr' langsam zu. Es wird also verhältnismäßig lange dauern, Ms die Radgeschwindigkeit die Schwelle Sg erreicht und das Einlaßventil wieder öffnet. Das Verharren in diesem laMlen Drehbewegungszustand ist jedoch nicht erwünscht, denn hier ist das Bremsmoment meistens wesentlich geringer als es an sich sein könnte, und es besteht die Gefahr, daß es bei einem plötzlichen Ansteigen des Reibwertes zwischen Rad und Fahrbahn, etwa durch eine geringe Veränderung der Fahrbahndecke, schnell zum Blockieren kommt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 bringt in dieser Hinsicht eine weitere Verbesserung. Die Wirkungsweise wird im Zusammen-.hang mit weiteren Einzelheiten der Fig. 6 erklärt. Fig. 7 stimmt bezüglich der Steuerung des Auslaßventiles und bezüglich des oberen Filters 23/26 mit zugehörigem Schwellwertschalter Vg genau mit ^ig. 5 überein. Auch das mittlere, differentiierende Filter 24/27 blieb unverändert. Die Schwelle eines hierzu gehörigen Schwellwertschalters Vy ist jedoch tiefer gelegt. Sie wird durch die Spannung T5gn bestimmt und ist in Fig. 5 mit S„ bezeichnet. Die Signale Ur₇ und Ug werden über ein ODER-Glied 37 dem Einlaßventil zugeführt. Das bewirkt, daß der Zeitpunkt, zu dem das Einlaßventil am Schluß des Regelzyklus wieder öffnet, von dem am spätesten endenden Signal Ug oder Ur₇ bestimmt wird. Wenn also nun das Signal Ug, wie in Fig. 6 dargestellt, früher endet, dann öffnet das Einlaßventil erst mit Beendigung von Ur₇. Dies ist der Zeitpunkt t^g, zu dem die Drehbeschleunigung auf einen bestimmten Minimalwert abgesunken ist. Wohlgemerkt kann zusätzlich noch die Anordnung zur Zwischenöffnung des Einlaßventiles bei Drehbeschleunigungsspitzen, also der mittlere Schaltungszweig entsprechend Fig.5, vorgesehen sein.

Das letzte Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 und 9 bringt abermalr eine Variante der Steuerung des Einlaßventils.

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Das Filter 23/26 mit der Diode 31 im obersten Zweig der Schaltung ist identisch mit Fig. 7. Das Filter 24/27 im mittleren Zweig unterscheidet sich von Fig. 7 durch eine in die Filterausgangsleitung eingeschaltete Diode 38, welche die Filterausgangsspannung nach der negativen Seite hin begrenzt. Die Schaltschwelle So des hier verwendeten Schwellwertschalter Vg ist jedoch nicht, wie in den bisherigen Beispielen, auf das Potential null bezogen. Die den Schwellwerten bestimmende Spannung Uqo ist daher nicht zwischen dem Verstärker und Masse, sondern zwischen dem Verstärker und der Ausgangsspannung des Filters 24/27 eingeschaltet. Am anderen Eingang des Schalters liegt die Ausgangsspannung des Filters 23/26. Auf diese Weise wird also die Differenz der beiden Filterausgangsspannun-,gen mit dem Schwellwert verglichen, so daß das Einlaßventil geöffnet ist, solange die Differenz den Schwellwert übersteigt. Der Schwellwert Sg ist zweimal als Doppelpfeil zwischen den Kurven 40 und 29 eingezeichnet, und zwar zu den Zeitpunkten tpQ und tpyp zu denen er über- bzw. unterschritten wird. Die Steuerung des Auslaßventiles entspricht genau Fig. 5 und 7 und bedarf daher keiner Erläuterung.

- Patentansprüche -

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Claims

178006 Patentansprüche

1.) Antiblockierregelsystem mit einem elektronischen Signalbildner, welchem eine zu der Drehgeschwindigkeit eines gebremsten Fahrzeugrades proportionale Spannung zugeführt wird und der die Signale zur Auf-Zu-Steuerung eines im Bremsdruckkreis angeordneten Magnetventiles erzeugt, dieser Signalbildner bestehend aus'einer als Hochpaßfilter wirkenden RC-Reihenschaltung und einem nachgeschalteten Schwellwertschalter, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere von der gleichen drehgeschwindigkeitsproportionalen Spannung ge-

, speiste elektronische Signalbildner (Fx, Vx) vorgesehen sind, deren Signale infolge verschiedener Filtercharakteristiken und/oder Schwellwerte (Sx) nach Beginn und Dauer voneinander verschieden sind und die ein Einlaßventil(E) und ein von diesem mechanisch unabhängiges Auslaßventil (A) steuern.

2.) Antiblockierregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Widerständen einzelner RC-Reihenschaltungen eine Diode (3Ό parallel geschaltet ist.

-v.

3.) Antiblockierregelsystem nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Signalbildner für das Auslaßventil, bestehen·' aus einem Filter (13;14-), das annähernd die Differenz zwischen der Radumfangsgeschwindigkeit ( '«) und der Fahrzeuggeschwindigkeit ( p) wiedergibt, und einem differentiierenden Filter (11; 12;, das annähernd die Drehverzögerung bzw. Drehbeschleunigung des Rades wiedergibt, wobei die Filter mittels einer Diode ,(15) miteinander verkoppelt sind, so daß am gemeinsamen Ausgang (16) nur die jeweils kleinere

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Filterausgangsspannimg wirksam ist und ferner aus einem Hysterese-Schwellwertverstärker (V^), der infolge Rückkopplung (17) des Ausgangs auf einen Eingang eine negative Einschalt- (S₁-) und eine positive Ausschaltschwelle (SJj) aufweist.

4-.) Antiblockierregelsystem nach Anspruch 1 und 2, gekenn-■ zeichnet durch einen Signalbildner für das Auslaßventil, bei dem parallel zu dem Widerstand (28) der RC-Reihenschaltung eine weitere Diode (33) oder Diodenkette mit gegenüber der ersten Diode entgegengesetzter Sperrichtung ) und höherer Durchbruchsspannung angeschlossen und die .Filtercharakteristik so gewählt ist, daß das Filter annähernd die Differenz zwischen der Radumfangsgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit wiedergibt, und"daß der Schwellwert (S^.) knapp unterhalb der Sperrspannung der weiteren Diode liegt.

5.) Antiblockierregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Signalbildner für das Einlaßventil, bestehend aus einem annähernd die Drehzahldifferenz wiedergebenden, einseitig nach der positiven Seite mittels einer Diode (31) begrenzten Filter und

»einem Schwellwertschalter (Vg) mit negativer Schwelle.

6.) Antiblockierregelsystem nach Anspruch 5, gekennzeichnet · durch ein weiteres differentiierendes Filter und einen Schwellwertschalter (V,-;) mit positivem Schwellwert (S₁-,), dessen Ausgangssignal zusammen mit dem Ausgangssignal des vorerwähnten Schwellwertschalters (Vg) über ein ODER-

" Glied (37) dem Einlaßventil zufließt.

7.) Antiblockierregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Signalbildner für das Einlaßventil, bestehend aus einem differentiierenden, nach der negativen

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Seite begrenzten Filter sowie aus einen annähernd die
Drehzahldifferenz wiedergebenden, nach der positiven Seite begrenzten Filter, und einem Schwellwertschalter (Vo), der:: die Differenz der beiden Filterausgangsspannungen zugeführt wird und der ein Steuersignal gibt, solange diese Differenz über einem Schwellwert (Sq) liegt.

8.) Antiblockierregelsystem nach einem der vorhergehenden
Ansprüche mit einem differentiierenden Filter und einem Schwellwertschalter (V₁-) mit verhältnismäßig hoch eingestellter positiver Schwelle (S^), dessen Ausgengssignal alle anderweitigen Einlaßventil-Steuersignale zeitweise unwirksam m:icht. ■ ä

69 Heidelberg, den19. Juli 1968
E/Pt-Ei/Sä E-131

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