DE2100863A1

DE2100863A1 - Einrichtung zur Verhinderung des Radgleitens bei einer hydraulischen Fahrzeug bremse

Info

Publication number: DE2100863A1
Application number: DE19712100863
Authority: DE
Inventors: Allen D. Livonia Mich. Krugler jun. (V.St.A.)
Original assignee: Ford Werke AG, 5000 Köln
Priority date: 1970-01-09
Filing date: 1971-01-09
Publication date: 1971-07-22
Also published as: CA950510A; US3726568A; GB1313878A

Description

Patentanwälte

Dipl.-Wirtsell.-Ing. B. Jochem

Frankfurt am Main Freihorr-von-ßtein-Str. 18

In Sachen:

Fo rd-We rice
Aktiengesellschaft
Köln / Rhein
Ottoplatz 2

Einrichtung zur Verhinderung des Radgleitens bei einer hydraulischen Fahrzeugbremse.

Priorität der amerikanischen Patentanmeldung Nr. 1663 vom 9- Januar 1970

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung' zur Verhinderung des Radgleitens bei einer hydraulischen Fahrzeugbremse mit einem Hauptbremszylinder und mindestens einem daran über eine Bremsleitung angeschlossenen Radzylinder und ist bestimmt zur Verwendung in einem Antigleit-Brems-

system nach Patent .... (Patentanmeldung... vom ),

in dessen Patentschrift eine Einrichtung zur Beeinflussung des Radbremsdruckes sowie ein Steuerkreis zur Erzeugung von Eingangsspannungsimpulsen im einzelnen beschrieben sind. Der Bremsdruck für die Radbremsen des Fahrzeugs wird dabei verändert, wenn ein Spannungssignal, das dem prozentualen Radgleiten proportional ist, einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher das

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Antigleit-Bremssystem gemäß obigem Vorschlag auf zweckmäßige Weise in der Praxis ausführbar ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an die Bremsleitung eine den Flüssigkeitsdruck in dieser beeinflussende Pumpeneinrichtung angeschlossen wird, durch welche das Ansprechverhalten des Radzylinders im Verhältnis zu der auf den Hauptbremszylinder ausgeübten Bremskraft veränderbar ist, wobei die Pumpeneinrichtung von einem Elektromotor mit Energie versorgt wird, der seinerseits über einen Radgleit-Meßkreis gespeist wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Pumpeneinrichtung einen Bremsdruckmodulator mit einem Betätigungskolben sowie diestm mit Druckflüssigkeit beaufschlagende Pumpenelemente auf, durch welche der Kolben dergestalt verstellbar ist, daß sich das wirksame Flüssigkeitsvolumen innerhalb der Bremsleitung vergrößert, wenn der Kolben verstellt wird. Dabei weist der Bremsdruckmodulator in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig Betätigungsrückkopplungsmittel zwischen dem Betätigungskolben und dem Radgleit-Meßkreis auf, durch welche die Ansprechgeschwindigkeit des letzteren gegenüber einör Verminderung der Bremskraft vergrößerbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Radgleit-Meßkreis zur Erzeugung eines dem Radgleiten proportionalen Signals durch Vergleich der Fahrzeuggeschwindigkeit mit der Radumfangsgeschwindigkeit ,

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Fig. 1A daß Hochcchaltbild einer Einrieb- · ■ ·

tung zur Verhinderung des Radgleitens gemäß der Erfindung unter Einbeziehung des in Fig. gezeigten Meßkreises,

Fig. 2 einen elektrischen Schaltplan für den Meßkreis nach Fig. 1,

Fig. 3 die Schaltung eines bevorzugten Speicherkreises zur Verwendung in einem Meßkreis nach Fig. 1, 1a und 2,

Fig. 4 ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Bremskoeffisienten vom Prozentsatz des Radgleitens im Berührungsbereich zwischen Rad und Straße vjiedergibt, und

Fig. 5 &as Diagramm eires Meßschreibers, auf welchem die änderung des Bremsflüssigkeitsdruckes während eines charaktc-j.isoischen Bremsvorgangs aufgezeichnet ist.

In Fig. 1 bezeichnet 10 einen schematisch dargestellten Radgeschwindigkeitsmesser, der in Form einer antriebsmäßig mit einem Fahrzeugrad oder - im Fall, daß das Fahrzeugrad angetrieben ist, mit der Antriebswelle verbundenen Zahnscheibe ausgebildet sein kann. Die einzelnen Zähne der Scheibe passieren bei der Drehung durch das Fahrzeugrad bzw. die Antriebswelle das Feld einer Induktionsspule, wodurch Spannungsimpulse erzeugt werden, deren Frequenz der Drehzahl der Scheibe proportional ist. Diese Spannungsimpulse werden einem Vorverstärkerkreis 12 zugeführt, an dessen Ausgang ein verstärkte". Spannungssignal mit Rechteckwellenform konstanter Amplitude erscheint. Ein Impulsumformer 14 nimmt dieses Signal des Vorverstärkers auf und-

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wandelt es in ein Gleichspannungssignal um, dessen Mittelwert proportional der Fahrzeuggeschwindigkeit ist.

Ein Schalter 16 verbindet den Ausgang des Impulsumformers 14· mit einem Speicherkreis 18. Solange sich das Fahrzeug in einen normalen Fahrteustand ohne Bremsung befindet, empfängt der Speicherkreis 18 fortlaufend ein entsprechendes Signal von dem Radgeschwindigkeitsmesser. Die Ausgangsspannung Vq, die in diesem Zustand am Speicherkreis ansteht, ist gleich der Ausgangs Spannung Vy des Impulsumformers 14-,

Wenn nun die Fahrzeugbremse betätigt wird, öffnet der Schalter 16. Dies markiert den Beginn des Bremsvorgangs im Zeitpunkt t = 0. Ab "\iesem Zeitpunkt ist also der Speicherkreis 18 vom Radgeschwindigkeitsmesser 10 abgetrennt und die Aus gangsspannung Vq des Speicherkreises bleibt konstant, unabhängig davon, ob nun die Drehzahl bzw. die Umfangsgeschwindigkeit der Fahrzeugräder auf einen Vert absinkt, der kleiner ist als der im Zeitpunkt t = 0 existierende Wert. Vq ist die sog. gespeicherte Spannung.

Die tatsächliche Radgeschwindigkeit, die von dem Spannungssignal Vy angezeigt wird, wird zunehmend geringer als die Fahrzeuggeschwindigkeit im Zeitpunkt t = 0, sowie ein anfängliches Radgleiten auftritt.

Die gespeicherte Spannung Vq wird einem ersten Additionsglied 20 zugeführt, und die Ausgangsspannung Vy des Impulswandlers wird einem zweiten Additionsglied 22 zugeführt. Beide Signale werden von den beiden Additionsgliedern verarbeitet; Ebenso wie ein Signal, das die lineare Verzögerung des Fahrzeugs wiedergibt. Dieses Signal wird durch einen Linear-Beschleunigungsmescer 24- erzeugt, der auf Trägheitskräfte anspricht und in einer Leitung 26 mit

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t = O beginnend ein Signal Va erzeugt, j$_Q± Beginn des Bremsvorganges ist ein Bypass-SchaIter 28 geöffnet, und das Spannungssignal in der Leitung 26 ist dann ein Maß für die augenblickliche Verzögerung· Dieser Wert kann mhthenatiscli als zweite Ableitung des. Weges nach· der

Zeit angesehen werden. Ein Integratorkreis 30 integriert dieses Signal in einer linearen Beziehung, die ein Maß für die Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Der Integratorkreis umfaßt einen Hochleistungsverstärker mit negativem Ausgang. Dieser ist normalerweise durch einen Schalter 32 überbrückt. Dieser Schalter 32 wird Jedoch im Zeitpunkt t = O geöffnet und bleibt während des gesamten Bremsvorgangs in Offenstellung.

Ein Steuerkondensator 3^ "**"* Tntegratorkreises 30 erzeugt zusammen mit einer negativen Komponente des Hochleistungsverstärkers eine Spannung am Schaltpunkt, 36/,. die in einem

tQ} jeden Zeitpunkt während des Bremsens gleich -

worin Va die Spannung in der Leitung 26 ist. Dieser Wert wird im Schaltpunkt 38 der Spannung Vq an der Eingangsseite des ersten Additionsgliedes 20 überlagert. Weil die Signale entgegengesetzte Vorzeichen besitzen, nimmt das erste Additionsglied dann die Differenz zwischen den beiden Signalen auf. Die Ausgangsspannung des ersten Additionsgliedes ist somit s

^Vc

t=0

Ein Steuerwiderstand 44 ist parallel zu den Hochleistungsverstärkerelementen des ersten Additionsgliedes 20 geschaltet·

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Das zweite Additionsglied 22 ist mit seiner Eingangsseite an den Ausgang des ersten Additionsgliedes 20 angeschlossen Zwischen der Ausgangsseite des ersten Additionsgliedes und der Eingangsseite des zweiten Additionsgliedes befindet sich ein bei 46 gezeigter Steuerwiderstand R . Die Frequenz des Impulsumformers 14, der das Signal Vy erzeugt, wird weiterhin der gleichen Eingangsseite des zweiten Additionsgliedes 22 über einen zweiten Steuerwiderstand R zugeführt, der mit 48 bezeichnet ist· Die Größe des Stcuorwidcrntandos R_w ist kleiner als dio des Widerstandes R,,.

Das zweite Additionsglicd 22 hat bei 50 ebenfalls einen Steuerwiderstanr' Kc in Parallelschaltung zu den Hochleistungsverstärkerelementen. Die Resultierende der beiden Eingangsgrößen des zweiten Additionsgliedes 22 ist ein Spannungssignal Y-, in einem Schaltpunkt 52, das der Gleichung folgt:

^Rw ^E

Zusätzlich zu"der sog. Radgeschwindigkeitsspannung V und der negativen Spannung der Fahrzeuggeschwindigkeit - V kann als drittes Signal ein Stellungs-Rückkopplungssignal von einem Bremsdruckmodulator verwendet werden. Dieses Signal kann am Ausgang eines Potentiometers 54-abgegriffen werden, dessen verstellbares Glied mit dem beweglichen Betätigungsglied für den Bremsdruckmodulator verbunden ist. Stattdessen können natürlich auch andere Rückkopplung smaßnahmen Verwendung finden.

Das Ausgangssignal des Potentiometers 54 wird, wenn es algebraisch zu dem Radgeschwindigkeitssignal und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal addiert wird, innerhalb vorbestimmter Toleranzgrenzen, variieren, wobei der Grenz-

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wert für das Gesteuerte Fahrzeuggleitsignal die Rückkopplungssteuerung des Systems empfindlicher macht. Wenn jedoch angenommen wird, daß das vom Potentiometer 5^ erzeugte Hilfs-Rückkopplungssignal nicht vorhanden ist, wird das Ausgangssignal V₇ in Schaltpunkt 52 an ft«r Ausgangsseite-des zweiten Additionsgliedes 22 ^⁰'. " ~ vorher angezeigten -^Stöße besitzen.

Wenn man sich dafür entscheidet, den Digitalkreis auf jeden Wert von V₇ gleich.oder größer als O ansprechen zu lassen, dann läßt sich der Wert von Vy durch Ansatz von V₇ = O errechnen. Vy wird dann gleich V_Q χ (1 - S )

100% Wenn dieser Wert für Vy in die Gleichung V₇ eingesetzt wird und R als Funktion von R dargestellt wird, dann

ergibt sich R = R (1 - S ). Der Grenzwert läßt ^{w c} 1OOS&

sich dann bestimmen durch entsprechende Bemessung der Widerstände R und R_c· Für jeden Betrag von V₇ größer als dieser Grenzwert \^ird der Auslöserkreis nach Fig. 1a unter Energie gesetzt.

Der Auslöserkreis ist in Fig. 1a mit 56 bezeichnet. Er umfaßt einen Elektromagneten 58» äer durch ein vom Radgleit-Meßkreis nach Fig". 1 empfangenes Signal erregt wird. Dieses Signal kann, falls erwünscht, verstärkt werden. Der Elektromagnet 58 schließt bei seiner Erregung einen Schaltkontakt 60, durch welchen ein Motor 62 an die Fahrzeugbatterie gelegt wird. Der Motor 42 treibt eine Pumpe 64 an, deren Ausgangsseite über ein Rückschlagventil 65 mit einer Leitung 66 in Verbindung steht. Die Eingangsseite der · Pumpe, die unmittelbar an einen Druckflüssigkeitsbehälter angeschlossen ist, ist mit der Leitung 66 über ein normalerweise geschlossenes Entlastungsventil 70 verbunden.

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Die Leitung 66 führt zu der einen Seite eines Betätigungskolbcns 72. Wenn der Pumpendruclc ausreichend hoch ist, um die Kraft einer Kolbenrückstellfeder 74- zu überwinden, bewegt sich der Kolben 72 und schließt ein Ventil 76-Dieses unterbricht die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 78 ^v^^1<^ den Radzylindern, von denen ein solcher bei 77 dargestellt ist. Wenn sich der Kolben 72 zu einer Bewegung weiter nach rechte anschickt, expandiert das wirksame Volumen für die Bremsflüssigkeit, in der zum Radzylinder"führenden Leitung und die'Brems-., wirkung wird vermindert. Dies hat eine Verminderung des Radgleitens zur Folge, und der Motor wird zu arbeiten,-aufhören, wenn"der Grenzwert für das Gleitsignal erreicht ist.

Die Rückkopplung von dem Rückkopplungsdetektor 80 vergrößert die Ansprechgeschwindigkeit im Sinne einer Verminderung des Gleitens.

In Fig. 5 sind die Schwankungen des tatsächlichen Bremsdruckes durch einen Meßschreiber aufgezeichnet, wobei sich die Aufzeichnungszeit längs der Horizontalachse in negativer Richtung erstreckt. Der Druck in den Radzylindern ist 'durch eine Schwingungslinie 102 angegeben. Die vergleichbare Fahrzeuggoschwindigkoi^, die vorhanden sein würde, wenn kein Gleiten auftreten würde, besitzt einen etwas größeren Wert als die bei 104- eingezeichnete Radgeschwindigkeit. Der durchschnittliche prozentuale Fehler in jedem Zeitpunkt wahrend des Bremsens kann dann durch Subtraktion des Durchschnittswertes der Kurve 102 im betrachteten Zeitpunkt von dem entsprechenden Wert an der Kurve 104 ermittelt werden. Die Ordinate im Diagramm nach Fig. 5 ist umgekehrt, so daß sich die höheren Drücke im unteren Teil des Diagramms befinden.

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Pig. 5 zeigt einen verhältnismäßig kleinen Überschuß und eine schnelle Schwingungsfrequenz von angenähert 22 Perioden pro Sekunde. Dies führt zu einer exakten Radgeschwindigkeitssteuerung über den vorbestimmten Gleitwert. Um diese Kurve zu erhalten, wurde von dem Potentiometer 80, das von dem Bremsdruckmodulator verstellt wird, eine 10%ige negative Rückkopplung -abgegriffen und dem Geschwindigkeitssignal am Eingang des zweiten Additionsgliedes überlagert.

Eine Ausführungsform des Prinzipschaltkreises nach Fig. 1 ist in Fig. 2 gezeigt. Der Impulsumformer 14 umfaßt, wie in Fig. 2 dargestellt, einen Kondensator 106, der das Rechteckwellensignal von dem Vorverstärkerkreis 12 empfängt. Jedes Signal resultiert in einer Änderung der Basis-Emitter-Vorspannung an einem Transistor 108. Wenn diese Vorspannung den Umschaltwert des Transistors übersteigt, fließt Kollektorstrom von einer Speiseleitung 110 über einen Widerstand 112 und eine Diode 114 zur einen Seite eines Kondensators 116, welcher die Einlaßseite des Speicherkreises bildet.

Ein typischer Speicherkreis ist in Fig. 3 dargestellt, wenngleich es nicht notwendig ist, diese besondere Ausführungsform des Speicherkreises zu verwenden. Die besondere Ausgestaltung nach Fig. 3 umfaßt einen Kondensator 118, der mit einem gittergesteuerten Feldeffekt-Transistor 120 verbunden ist, dessen Eingangsseite an eine Speiseleitung 122 angeschlossen ist. Die Ausgangsseite des Transistors 122 speist einen Dauerwiderstand 124, und die am Kondensator 118 auftretende Spannung veranlaßt dann das Gitter, einen Stromfluß durch den Feldeffekt-Transistor 120 hervorzurufen, der einen Spannungsabfall am V/iderstand 124 zur Folge hat. Dieser Spannungsabfall

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iüt (lau opannunG^Giciial Vq, das dem ercten Additionc^lied 20 dec Meßkreices nach Pie· 1 in oben erläuterter Weise zugeführt wird.

Patentansprüche

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1 Ü 9 8 3 C) / 12 9 S

Claims

-W-

Pat entansprüche

1 .\ Einrichtung zur Verhinderung des Radgleitens bei einer hydraulischen Fahrzeugbremse mit einem Hauptbremszylinder und mindestens einem daran über eine Bremsleitung angeschlossenen Radzylinder, dadurch gekennzeichnet , daß an die Bremsleitung eine den Flüssigkeitsdruck in dieser beeinflussende Pumpencinrichtung angeschlossen ist, durch welche das Ansprechverhalten des Radzylinders (77) im Verhältnis zu der auf den Hauptzylinder (78) ausgeübten Bremskraft veränderbar ist, wobei die Pumpeneinrichtung von einem Elektromotor (62) mit Energie versorgt wird, der seinerseits über einen Radglelt-Meßkreis (Fig. 1) gespeist wird.

2* Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Pumpeneinrichtung einen Bremsdruckmodulator mit einem Betätigungskolben (72) oowie diesen mit Druckflüssigkeit beaufschlagende Pumpenelemente (64-) aufweist, durch welche der Kolben (72) dergestalt verstellbar ist, daß sich das wirksame Flüssig" keitsvolumen innerhalb der Bremsleitung vergrößert, wenn der Kolben verstellt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Bremsdruckmodulator Bewegungsrückkopplungsmittel (80) zwischen dem Betätigung®« kolben (72) und dem Radgleit-Meßkreis aufweist, durch welche die Ansprechgeschwindigkeit des letzteren gegen* über einer Verminderung der Bremskraft vergrößert wird,

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