DE2334235B2

DE2334235B2 - Steuerschaltung fuer eine blockiergeschuetzte fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE2334235B2
Application number: DE19732334235
Authority: DE
Inventors: Pierre Croissy-Sur-Seine Bouthors (Frankreich)
Original assignee: Regie Nationale des Usines Renault, Boulogne-Billancourt, Seine; Automobiles Peugeot, Paris; (Frankreich)
Priority date: 1972-07-19
Filing date: 1973-07-05
Publication date: 1977-11-24
Also published as: FR2192926A1; SE392692B; JPS4945295A; US3840277A; IT981683B; DE2334235A1; FR2192926B1; JPS5322625B2; GB1436949A; DE2334235C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage, bei der die Drehzahlen der einzelnen Räder durch Meßwertgeber gemessen werden und während der Bremsdauer eine auf die Vorderradbremsen einwirkende Betätigungseinrichtung in Abhängigkeit von dem Schlupf der Vorderräder gegenüber der Fahrbahn gesteuert und der Schlupf durch Vergleich der dauernd gemessenen Drehzahl der Vorderräder mit der wiederholt vorausberechneten Drehzahl der Hinterräder im ungebremsten Zustand bei schlupflosem Lauf ermittelt wird.

Bei einer aus der DT-OS 19 53 253 bekannten Steuerschaltung dieser Art sind allen Rädern des Fahrzeuges je ein Meßwertgeber zugeordnet, der die Drehzahl des jeweiligen Rades mißt, wobei die von den Meßwertgebern abgegebenen Signale mit einem Bezugsdrehzahl-Signal verglichen und daraus den Schlupf der Räd^r darstellende Signale erzeugt werden, von denen ihrerseits dann die Bremssignale abgeleitet werden. Das Bezugsdrehzahlsignal wird von den Hinterrädern derart abgeleitet, daß intermittierend die Drehzahl eines der Hinterräder festgestellt und gleichzeitig dessen Verlangsamung in einem Rechner berechnet wird. Dabei ist eine Einrichtung vorhanden, durch die die auf dieses Bezugsrad wirkende Bremskraft vorübergehend weggenommen oder so herabgesetzt wird, daß sich dieses Rad im Meßzeitpunkt mit der Drehzahl eines sich frei drehenden Rades dreht. Durch weitere, den einzelnen Rädern zugeordnete Rechner werden' der Schlupf und die Beschleunigung bzw. Verlangsamung der Räder berechnet, wobei die Drehzahl der Vorderräder dauernd gemessen wird. Die Ausgangsgrößen dieser Rechner steuern dann die Bremsvorrichtung über entsprechende Relais.

Die Erzeugung von Signalen, die der Radbeschleunigung und Radverzögerung entsprechen, erfordert einen verhältnismäßig großen Aufwand, der durch Differenzierglieder, Taktgeber, gesteuerte Schalter, Rechner etc. bedingt ist.

Bei einer anderen Steuerschaltung nach der FR-OS 20 03 808 ist jedem Rad des Fahrzeuges ein Meßwertgeber zugeordnet, der ein Signal erzeugt, dessen Frequenz der Raddrehzahl proportional ist. Dieses Signal wird nach einer Zwischenumformung in ein Gleichspannungssignal umgewandelt, dessen Spannungswert der Raddrehzahl proportional ist. Aus dem Gleichspannungssignal wird dann durch Differenzieren ein der Radverzögerung proportionales Signal erhalten.

Differenzierte Signale weisen häufig Überlagerungen auf, die ausgefiltert werden müssen, was einen Zeitverlust ergibt, abgesehen davon, daß Differenzierglieder aufwendig und ungenau sind. Bei dieser Steuerschaltung wird nicht die Fahrzeuggeschwindigkeit zum Steuern benutzt, sondern das Prinzip der Verzögerungs- und Beschleunigungs-Schwellen zum Ändern des Bremsmomentes.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltung für eine blockicrgeschützte Fahrzcugbremsanlage zu

schaffen, die es gestaltet, mit einfachen Bauelementen das Auslangen zu finden und dennoch den Schlupf jedes Rades zuverlässig in der Nähe des Optimalwertes zu halten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Steuerschaltung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsung der Hinterräder unterbrochen wird sobald die Drehzahl des am schnellsten drehenden Hinterrades auf einen vorbestimmten Bruchte'l der Anfangsdrehzahl zu Beginn der Bremsung abgesunken ist und sodann die Zeit zwischen zwei bei wiederzunehmender Drehzahl durchlaufenen, vorbestimmten, jeweils einen Bruchteil der Anfangsdrehzahl bildenden Teilwertes ermittelt und diese Zeit mit einem konstanten Faktor multipliziert wird, daß nach Ablauf der sich ergebenden Zeit das Hinterrad bezüglich der Fahrbahn keinen Schlupf mehr aufweist, und daß dann wiederum die Drehzahl des am schnellsten drehenden Hinterrades für den nächsten Zyklus gespeichert und einem Vergleicher zur Steuerung der Bremsung der Vorderräder zugeführt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Anordnung derart getroffen sein, daß sie Digitalzähler und wenigstens einen Speicher aufweist, mit denen die Zeitpunkte der Übereinstimmung der Drehzahl des am schnellsten drehenden Hinterrades mit den einzelnen betrachteten proportionalen Drehzahlwerten dadurch ermittelt werden, daß die von verschiedenen Taktgebern zwischen zwei Impulsen des Meßfühlers des betrachteten Hinterrades abgegebenen Impulse unterschiedlicher Frequenz, deren Frequenzen den vorgegebenen Proportionalitäts-Konstanten umgekehrt proportional sind, in den Digitalzählern gezählt werden, dessen Zählerstand mit dem Inhalt des Speichers verglichen wird, in den zu Beginn des Zyklus der Inhalt des anderen Digitalzählers eingespeichert worden ist.

Dabei kann die Steuerschaltung derart aufgebaut sein, daß durch den dem Taktgeber mit der höheren Frequenz zugeordneten Zähler nach Erreichen der Übereinstimmung des Zählerstandes mit dem Inhalt des Speichers die Bremsfreigabe gesteuert wird; daß, nachdem der Inhalt desselben Zählers den gleichen Wert wie der Inhalt des Speichers wiederum erreicht hat, in einem Saldierzähler die von einem Taktgeber mit einer vorgegebenen Frequenz gelieferten Impulse zu zählen begonnen wird; daß, nachdem Übereinstimmung zwischen dem Inhalt des dem Taktgeber mittlerer Frequenz zugeordneten Zählers und dem Inhalt des Speichers erreicht worden ist, die Zählung des Saldierzählers unterbrochen wird und mit der Subtraktion von durch einen anderen Taktgeber mit der vorgegebenen und durch den konstanten Faktor dividierten Frequenz begonnen wird; daß, nachdem der Inhalt des Saldierzählers den Nulldurchgang erreicht hat, eine erneute Betätigung der Hinterradbremsen ausgelöst und gleichzeitig der Inhalt des der niedrigsten Frequenz zugeordneten Zählers für den nächsten Zyklus in den Speicher eingegeben wird.

Bei der neuen Steuerschaltung werden lediglich Drehzahlinformationen der Hinterräder dazu benutzt, eine Voraussage über die Fahrzeuggeschwindigkeit zu machen. Dazu brauchen nur einzelne Zählvorgänge vorgenommen und Inhalte von Speichern miteinander verglichen werden, so daß sich ein sehr einfacher Schaltungsaufbau ergibt. Die Steuerschaltung zeichnet sich demgemäß durch eine hohe Zuverlässigkeit aus. die mit einfachen Bauelementen ihr Auslangen findet, weil keine Verzögerungen berechnet oder gemessen werden müssen.

Der Schlupf eines Rades ist als der Quotient der Differenz zwischen der ungebremsten und der gebremsten Raddrehzahl und der ungebremsten Raddrehzahl definiert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuerschaltung zur Ermittlung des am schnellsten

in drehenden Hinterrades,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuerschaltung gemäß der Erfindung zur Steuerung der Bremsung und Bremslüftung eines bestimmten Hinterrades zur Angabe der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit in diskreten Werten,

Fig.3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Form der Signale, die an verschiedenen Punkten des Blockschaltbildes nach F i g. 2 auftreten,
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer elektronischen Steuerschaltung gemäß der Erfindung zur Schlupfsieuerung bei der Bremsung des Vorderrades und

Fig.5 ein Diagramm zur Veranschaulichung des zeitabhängigen Verlaufes der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Drehzahl bzw. Umfangsgeschwindigkeit eines Fahrzeughinterrades während eines Programm- oder Funktionszyklus.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer elektronischen Anlage zur Ermittlung des am schnellsten drehenden Hinterrades eines Fahrzeuges. Die von den Hinterrädern abgegebenen Signale, die in Signalwandlern 1 und 2 umgeformt werden, erzeugen Rückstellsignale für Zähler 3 und 4 und Übertragungssignale für Speicher 5 und 6. An den Eingang der Zähler 3 und 4 ist ein Taktgeber 7 angeschlossen. Deren Zählerstände

j'i werden in einer Vergleichseinheit 8 miteinander verglichen, die eine Unterscheidungsinformation bezüglich der Hinterräder einer Weiche 9 zuführt. Am Ausgang der Weiche 9 tritt somit das Signal des Meßfühlers des am schnellsten drehenden Hinterrades auf.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer elektronischen Einrichtung zur Steuerung der Bremsung des am schnellsten drehenden Hinterrades und zur Ermittlung der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit. Das Signal des Meßfühlers des am schnellsten drehenden Hinterrades wird in dem Signalwandler 10 umgeformt; es erzeugt Rückstellsignale bzw. Nullstellungssignale für Digitalzähler 11 und 12 und Übertragungssignale für Speicher 13 und 14, wobei der Eingang zum Speicher 13

r,o über ein Tor 15 erfolgt. An den Eingang des Digitalzählers 11 ist ein Taktgeber 16 angeschlossen. Zwei weitere Taktgeber 17 und 18 sind über eine Weiche 19 an den Eingang des Digitalzählers 12 angeschlossen.

Das Frequenzverhältnis zwischen dem Taktgeber Ii einerseits und den Taktgebern 17 und 18 andererseits legt die Ansprechschweilwerte der Vorrichtung fest. Die Zählwerte aus den Digitalzählern 11 und 12 werder über die Speicher 13 und 14 in einer Vergleichseinheit 2(

ω miteinander verglichen. Der Ausgang dieser Vergleichs einheit steuert über ein Tor 21 einen bistabilen Schaltei 22, der an ansteigenden Signal- oder Impulsflankei schaltet und die Zeit der Bremslüftung für das Rac festlegt. Der Ausgang der Vergleichscinheit Steuer

b5 außerdem einen bistabilen Schalter 23, der ai abfallenden Impulsflanken schaltet und die Weiche V betätigt, um dadurch die Umschaltung zwischen dei Taktgebern 17 und 18 durchzuführen.

Die komplementären Ausgänge 23a und 236 des bistabilen Schalters 23 dienen darüberhinaus zur Auslösung der Berechnung der Bremslüftungszeit, indem sie über ein Tor 24 einerseits und einen bistabilen Schalter 25 und ein Tor 26 andererseits an einen Saldierzähler 27 angeschlossen sind. Taktgeber 28 und 29 liegen über die Tore 24 bzw. 26 an den Addition- und Subtraktionseingängen des Saldierzählers 27. Der Endausgangwert der Rückzahlung des Zählers 27 wird nach einer Signalinversion in einer Einheit 30 zur Rückstellung des Schalters .25 und zur Betätigung eines bistabilen Schalters 31 benutzt, der an abfallenden Impulsflanken schaltet. Der bistabile Schalter 31 wird durch das in dem Signalwandler 10 erzeugte Rückstellsignal zurückgestellt. Sein Ausgang ist zusammen mit dem Bremsbeginnsignal E an ein Tor 32 angeschaltet, welche das Tor 15 betätigt und durch Übertragung von Informationen aus dem Speicher 13 einen erneuten Programmablaufsbeginn ermöglicht. Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung gemäß Fig.2 wird besser verständlich, wenn man die in Fig. 3 in ihrem Verlauf dargestellten Signale betrachtet:

Zu Beginn des Programmzyklus haben das Fahrzeug und das ausgewählte Hinterrad die gleiche Geschwindigkeit; die entsprechende Drehzahl V wird mittels des Taktgebers 16 in dem Digitalzähler 11 bestimmt, und da E sich auf dem Niveau 1 befindet, erfolgt die Übertragung über den Speicher 13 zum parallelen Eingang A der Vergleichseinheit 20, wo das Signal V

(16) zur Verfügung steht. Andererseits wird die gleiche Drehzahl V über den Taktgeber 17 im Digitalzähler 12 ermittelt, wobei die Übertragung über den Speicher 14 erfolgt und am parallelen Eingang ßder Vergleichseinheit 20 das Signal V (17) erscheinen läßt. Da der Taktgeber 16 eine höhere Frequenz als der Taktgeber 17 besiizt, ist das Eingangssignal A größer als das Eingangssignal B, womit der Ausgang der Vergleichseinheit 20 sich auf dem Niveau 0 befindet. Bei Betätigung des Bremspedals kommt das Signal E (für den Bremsbeginn) von 1 auf 0, so daß aufgrund der Wirkung der Torschaltung 15 eine Übertragung in den Speicher 13 verhindert wird. Die Drehzahl am Eingang A der Vergleichseinheit 20 ist somit auf V₀ (16) fixiert und wird in jeder Periode des Signals des Meßfühlers des hinteren Rades in der Vergleichseinheit 20 mit V

(17) verglichen. Wenn das Rad eine ausreichende Verzögerung erfahren hat, wird A gleich oder kleiner B, so daß der durch eine ansteigende Impulsflanke betätigte bistabile Schalter 22 umschaltet und die Bremslüftung des in Betracht stehenden Hinterrades auslöst. Wegen seiner Massenträgheit wird das Rad seine Drehbewegung jedoch noch während einer kurzen Zeitspanne weiter verlangsamen und danach die Drehzahl erhöhen. Wenn die Drehzahl des Rads von neuem die Ansprechschwelle überschreitet, fällt die Ausgangsgröße der Vergleichseinheit 20 wieder auf das Niveau 0 zurück, so daß der durch eine abfallende Impulsflanke betätigte bistabile Schalter 23 anspricht und einerseits über die Weiche 19 die Umschaltung der Taktgeber 17 und 18 ermöglicht, wodurch in der folgenden Periode A < B wird, da der Taktgeber 18 eine etwas höhere Frequenz als diejenige des Taktgebers 17 besitzt, während andererseits im Saldicrzähler 27 die Impulse des Taktgebers 28 gezählt werden.

Wenn mit zunehmender Drehzahl des Rads die Schwelle A > B erreicht wird, fällt die Ausgangsgröße der Vcrglcichscinhcit 20 auf das Niveau 0 zurück, wodurch einerseits V (18) auf V (17) zurückgeschaltei wird, um den nächsten Programmzyklus vorzubereiten während andererseits unter Schließung des Tores 24 der bistabile Schalter 25 umschaltet und das Tor 26 öffnet womit die Impulse des Taktgebers 29 zu dem Subtraktionseingang des Zählers 27 gelangen. Das Verhältnis zwischen den Frequenzen der Taktgeber 28 und 29 bestimmt den Multiplikations-Koeffizienten C der Zeildauer t'\. Wenn der Saldicrzähler 27 durch Null geht, erscheint ein Rückzählimpuls. Nach der Inversion steuert der Impuls einerseits die Rückstellung des bistabilen Schalters 25, so daß das Tor 26 schließt und keine Impulse aus dem Taktgeber 29 zum Subtraktionseingang des Zählers 27 durchläßt. Andererseits wird auch der bistabile Schalter 22 zurückgestellt, wodurch eine erneute Bremsung des Rades ausgelöst und der bistabile Schalter 31 umgeschaltet werden, so daß über die Tore 32 und 15 ein Übertragungsimpuls in den Speicher 13 durchgelassen wird. Die nunmehr wieder der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Drehzahl des Rades erscheint nun am Eingang A der Vergleichseinheit 20 und ist der neue Bezugswert für den nächsten Programmzyklus. Der bistabile Schalter 31 wird unmittelbar nach diesem Übertragungsvorgang durch

das in dem Signalwandler 10 erzeugte Rückstellsignal zurückgesetzt.

Daraus ergibt sich, daß mit Hilfe dieser Anordnung die Zeitdauer der Bremslüftung des Hinterrades derart geregelt wird, daß am Eingang A die tatsächliche

Geschwindigkeit des Fahrzeuges in diskreten Worten erscheint. Wenn keine Blockierung des Rades auftrilt, ist die Zeitdauer t', unendlich; deshalb ersetzt eine in der Figur nicht gezeigte monostabile Kippschaltung, deren Periode größer ist als jeder mögliche Wert der

Zeitdauer /',, die Bestimmung von /', und läßt die Bremsung wieder einsetzen.

Fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer elektronischen Schaltungsanordnung zur Steuerung der Schlupfbremsung eines Vorderrades auf. Das in einem

Signalwandler 40 umgeformte Signa! des Meßfühlers des Vorderrades erzeugt ein Nullrückstellsignal für einen Zähler 41 und ein Übertragungssignal für einen Speicher 42. Ein Taktgeber 43 ist an den Eingang des Zählers 41 angeschlossen und läßt den Speicher 42 in

jeder Periode den Meßwert der Drehzahl am Eingang Λ'eines Vergleichers 44 erscheinen. Am Eingang ß'des Vergleichers 44 liegt der Meßwert der tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeuges, die wie weiter oben beschrieben ermittelt worden ist. Durch geeignete Wahl

der Frequenz des Taktgebers 43 bezüglich des Taktgebers 16 läßt sich der Vorderradschlupf steuern, je nach dem, ob der Ausgangswert A', B'des Vergleichers 44 sich auf dem Niveau 1 oder 0 befindet.

Fig. 5 zeigt in einer grafischen Darstellung den

ν, Verlauf der Drehzahlen während eines Programmzyklus. Als Nullpunkt der Zeit ist der Bremsbeginn gewählt; der Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit ist durch eine gestrichelte Linie wiedergegeben, während die Drehzahl des Hinterrades der ausgezogenen Linie

Wi entspricht. Bei Beginn des Programmzyklus wird die der Fahrzeijggeschwindigkeit entsprechende Raddrehzahl in den Speicher eingeschrieben. Unter der Bremswirkung verringert sich die Raddrehzahl sehr schnell. Sobald sie einen bestimmten Bruchteil V, von K,

'·■ erreicht, wird die Bremsung unterbrochen. Aufgrund der Trägheit der Anordnung nimmt die Raddrehzahl noch leicht ab, bevor sie wieder ansteigt. Durch Berechnung der Zeitdauer bis zum Wiedererreichen der

₀ _g

der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Drehzahl für alle I

wird die Zeit /', gemessen, die zwischen dem Augenblick ten die '.

^ten' verstreicht, in dem die Drehzahl sich wiederum auf dem nigung des Rades notwendig ist. Das Rechengerät

Wert Vi befindet und dem Zeitpunkt, wo sie gleich ermittelt diese Zeit t'₂ = C χ /'/, womit sichergestellt einem bestimmten Bruchteil V, von V„ist. <·, ist, daß zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der

Durch theoretische Berechnung läßt sich zeigen, daß Umfangsgeschwindigkeit des Hinterrades Gleichheit

- ^Α'·~ 7oiirlanpr r', nur mit einem bestimmten besteht. Nunmehr kann der Programmzyklus von

zu multiplizieren braucht, um neuem beginnen.

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Claims

Patentansprüche:

1. Steuerschaltung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage, bei der die Drehzahlen der einzelnen Räder durch Meßwertgeber gemessen werden und während der Bremsdauer eii .,f die Vorderradbremsen einwirkende Betätigung Einrichtung in Abhängigkeit von dem Schlupf der Vorderräder gegenüber der Fahrbahn gesteuert und der Schlupf durch Vergleich der dauernd gemesse- Ό nen Drehzahl der Vorderräder mit der wiederholt vorausberechneten Drehzahl der Hinterräder im ungebremsten Zustand bei schlupflosem Lauf ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsung der Hinterräder unterbrochen ^|5 wird, sobald die Drehzahl des am schnellsten drehenden Hinterrades auf einen vorbestimmten Bruchteil V₁ der Anfangsdrehzahl V₀ zu Beginn der Bremsung abgesunken ist und sodann die Zeit t'i zwischen zwei bei wiederzunehmender Drehzahl durchlaufenen, vorbestimmten, jeweils einen Bruchteil der Anfangsdrehzahl V₀ bildenden Teilwerten Vu V, ermittelt und diese Zeit t'i mit einem konstanten Faktor C multipliziert wird, daß nach Ablauf der sich ergebenden Zeit t'2 das Hinterrad bezüglich der Fahrbahn keinen Schlupf mehr aufweist, und daß dann wiederum die Drehzahl des am schnellsten drehenden Hinterrades für den nächsten Zyklus gespeichert und einem Vergleicher (44) zur Steuerung der Bremsung der Vorderräder zugeführt wird.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Digitalzähler (11, 12) und wenigstens einen Speicher (13) aufweist, mit denen die Zeitpunkte der Übereinstimmung der Drehzahl des am schnellsten drehenden Hinterrades mit den einzelnen betrachteten proportionalen Drehzahlwerten Vi, Vi dadurch ermittelt werden, daß die von verschiedenen Taktgebern (17, 18) zwischen zwei Impulsen des Meßfühlers des betrachteten Hinterra- ίο des abgegebenen Impulse unterschiedlicher Frequenz, deren Frequenzen den vorgegebenen Proportionalitäts-Konstanten umgekehrt proportional sind, in den Digitalzähler (12) gezählt werden, dessen Zählerstand mit dem Inhalt des Speichers (13) verglichen wird, in den zu Beginn des Zyklus der Inhalt des anderen Digitalzählers (11) eingespeichert worden ist.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den dem Taktgeber (17) mit der höheren Frequenz zugeordneten Digitalzähler (12) nach Erreichen der Üoereinstimmung des Zählerstandes mit dem Inhalt des Speichers (13) die Bremsfreigabe gesteuert wird; daß, nachdem der Inhalt desselben Digitalzählers (12) den gleichen Wert wie der Inhalt des Speichers (13) wiederum erreicht hat, in einem Saldierzähler (27) die von einem Taktgeber (28) mit einer vorgegebenen Frequenz gelieferten Impulse zu zählen begonnen wird; daß, nachdem Übereinstimmung zwischen dem t>o Inhalt des dem Taktgeber (18) mittlerer Frequenz zugeordneten Digitalzählers (12) und dem Inhalt des Speichers (13) erreicht worden ist, die Zählung des Saldierzählers (27) unterbrochen wird und mit der Subtraktion von durch einen anderen Taktgeber (29) 6^r> niit der vorgegebenen und durch den konstanten Faktor Cdividierten Frequenz begonnen wird; daß, nachdem der Inhalt des Saldierzählers (27) den Nulldurchgang erreicht hat, eine erneute Betätigung der Hinterradbremsen ausgelöst und gleichzeitig der Inhalt des der niedrigsten Frequenz zugeordneten Zählers (11) für den nächsten Zyklas in den Speicher (13) eingegeben wird.