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Antischleudervorrichtung für Kraftfahrzeuge.
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Die Erfindung bezieht sich generell auf Antischleudervorrichtungen
für Kraftfahrzeuge und insbesondere auf eine Antischleudervorrichtung, die den Verlust
der Steuerfähigkeit des Steuerrads oder unregelmäßiges Schleudern des Kraftfahrzeugkörpers
verhindert, was dann auftritt, wenn die Räder infolge Notbremsung des Kraftfahrzeugs
bei hoher Geschwindigkeit auf Straßenoberflächen mit niedrigen Reibungskoeffizienten
zwischen den Rädern und der Straße, z.B. bei schneeglatter Oberfläche blockiert
sind.
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Bisher waren Antischleudervorrichtungen so ausgelegt, daß sie durch
Ermitteln der Verzögerung und der Beschleunigung der
Räder die Bremskraft
auf das Fahrzeug einwirken ließen oder aufheben. Z.B. wird die Bremskraft aufgehoben,
wenn beim Anlegen der Bremskraft an das Fahrzeug Verzögerung der Räder einen vorgestimmten
Wert überschreitet und die Bremskraft erneut einsetzt, wenn die Beschleunigung der
Räder erfolgt, so daß auf diese Weise unter Behinderung eines Blockierens der Räder
eine wirkungsvolle Bremsung des Kraftfahrzeugs bewirkt wird.
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Diese herkömmlichen Vorrichtungen sind jedoch insofern von Nachteil,
als r... die Zeitänderung der Radgeschwindigkeit, d.h. die Radverzögerung, die der
Differentialquotient der Radgeschwindigkeit ist, als ein Signal entnommen wird,
das seinerseits für das Steuern des Anlegens und Aufhebens der Bremskraft am Fahrzeug
verwendet wird, wobei eine Änderung in der dseschwindigkeit nur schwer in diesem
Signal wiedergegeben wird und es somit schwierig ist, in der Praxis das erwünschte
Signal von Geräuschsignalen zu unterscheiden. Dies kann insbesondere dann auStreten,
wenn auf Grund der Betätigung des Getriebes die Zahnräder verschoben werden und
eine kurzzeitige Änderung der Radgeschwindigkeit ein Geräuschsignal entwickelt,
das zu einem irrtümlichen Antischleudervorgang führen kann; darüberhinaus kann ein
derartiger fehlerhafter oder irrtümlicher Einsatz der Antischleudervorrichtung aus
dem gleichen Grund auf einer Fahrbahn mit Kies oberfläche auftreten.
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Wenn andererseits-auf einer nicht schlürigen Straßenoherfläche
die
Bremsen mit einer Stärke an dem Fahrzeug angelegt werden, die nicht so groß, sondern
gemäßigt ist, können die Räder blockieren, ohne daß eine Radverzögerung verursacht
wird, die einen vorbestimmten Wert überschreitet. Dies bedeutet, daß danach kein
Bremskraftaufhebesignal geliefert wird und die Räder blockiert bleiben. Dies ist
sehr gefährlich.
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Aus diesem Grunde wurde ein Versuch unternommen, die Bremskraft durch
Ermittlung eines Rad-Rutschverhältnisses zu steuern, das durch die Geschwindigkeit
des Fahrzeugkörpers und die Geschwindigkeit der Räder beim Anziehen der Bremsen
bestimmt wird> so daß die Radverzögerung in dem Bremskraftaufhebesignal eliminiert
wird. In diesem Falle ist es jedoch sehr schwierig,beim Zeitpunkt des Anziehens
der Bremsen des Fahrzeugs die Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermitteln. Um dies zu ermitteln,
ist es notwendig, den Faprzeugköprer zusätzlich zu den nprmalen vier Rädern mit
einem fünften Rad zu versehen, das ein Generatorelement treibt, das zum Zeitpunkt
des Anziehens der Bremsen die Fahrzeuggeschwindigkeit mit sehr hoher Genauigkeit
in eine elektrische Größe umsetzt. Dies ist jedoch in Hinsicht auf die Funktion
des Fahrzeugs nahezu nicht ausführbar. Daher erfordert die Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit,
daß die durch das Anziehen der Bremsen bedingte und mit einem Differentialumformer
oder dergleichen ermittelte Fahrzeuggeschwindig keitsabnahme nach der Integration
genau vor dem Anlegen der Bremsen von der Fahrzeuggeschwindigkeit subtrahiert wird.
Dies
führt unvermeidlich zu einer äusserst komplizierten elektrischen
Steuerschaltung, wobei diese Steuerschaltung weiterhin dadurch ncch komplizierter
wird, daß der Trägheitseinfluß in Hinsicht auf die Konstruktion eines derartigen
Differentialumformers oder dergleichen berücksichtigt werden muß. Der komplizierte
Aufbau der Steuerschaltung vergrößert die Anzahl der Bestandteile, wobei die Zuverlässigkeit
der elektrischen Steuerschaltung umsomehr abnimmt, je größer die.
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Zahl der Bestandteile wird. Dies sind die unvermeidlichen Nachteile
der bekannten Vorrichtung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antischleudervorrichtung zu schaffen,
die diese Nachteile vermeidet. Diese Aufgabe ist gelöst durch eine Radgeschwindigkeitdetektorschaltung
für die Umwandlung der Radgeschwindigkeit in eine Gleichspannung, einen den maximalen
Ausgangswert der Detektorschaltung speicherndenKondensatüreine Schaltung für die
Ermittlung der Differenz zwischen der Ausgangsspannungsänderung der Detektorschaltung
und der KlemmenspannungsEnderung den Kondensator durch dessen Entladung und durch
eine Relaisstufe ..... für das Energieren eines die Bremskraft aufhebenden Solenoidventils
mit Hilfe des Ausgangssignals dieser Schaltung.
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Erfindungsgemäß wird die Bremskraft dadurch überwacht oder gesteuert,
daß man das Verhältnis zwischen dem'Maximalwert der in einem RondetakDrgespetcherten
Radgeschwindigkeit und der tatsächlichen Radgeachwindigkeit ermittelt 80 daß es
möglich
ist, einen fehlerhaften Antischleudervorgang infolge kurzzeitiger
Anderung in der Radgeschwindigkeit zu verhindern, der bei bisherigen Antischleudervorrichtungen
auftreten kann, bei denen zur Steuerung der Bremskraft die Verzögerung eines Rades
durch DiSferenzieren der Radgeschwindigkeit ermittelt wird. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung hat im Vergleich mit den herkömmlichen Antischleudervorrichtungen, bei
denen das Rutschverhältnis eines Rads zur Steuerung der Bremskraft ermittelt wird,
insofern besondere Vorteile, als die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugkörpers nicht
ermittelt zu werden vraucht und lediglich von der Radgeschwindigkeit ein Signal
erhalten wird, wobei sich ein sehr einfacher Schaltungsaufbau ergibt, dessen Zuverlässigkeit
beträchtlich verbessert und dessen Kosten auf ein sehr niedriges Niveau abgesenkt
sind, so daß die Vorrichtung sehr gut für praktische Anwendung geeignet ist.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen
an einem AuafGhrungsbeispiel näher erläutert: Fig. 1 ist ein elektrischer Schaltp
B ,der eine Ausführungsform der erfindungstem§ßen Vorrichtung zeigt; Fig. 2 ist
eine charakteristische Kurve, die bei der Vorrichtung nach der Erfindung die Beziehun&
zwischen der durch ein Radgeschwindigkeitadetektorelementerzeugten Radgeschwindigkeitsspannang
und der
Spannung über einen die maximale Radgeschwindigkeit speichernden
Kondensator sowie der Bremszeit zeigt; Fig. 3 verdeutlicht den Antischleudervorgang
der erfindungsgemäßen Vorrichtung und zeigt eine charakteristische Kurve, die die
Beziehung zwischen der durch das Radgeschwindigkeitsdetektorelement erzeugten Radgeschwindigkeitsspannung
und der Spannung über den für die Speicherung der maximalen Radgeschwindigkeit vorgesehenen
Konsensator sowie der Bremszeit wiedergibt.
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In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Radgeschwindigkeitdetektorschaltung;
la ist ein Radgeschwindigkeitsdeteküor element, z.B. ein Wechselstromgenerator,der
an die Radantriebsachsen zur Erzeugung einer zur Radgeschwindigkeit proportiona
len Wechselspannung angeschlossen ist; 1b ist eine Gleichrichterdiode für das Gleichrichten
des Ausgangssignals des-Elements la; le ist ein GlSttungskondensator, ici ist ein
Glättungswiderstand.
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Das Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Kondensator zur Speicherungdes
maximalen Ausgangswerts der Radgeschwindigkeitdetektorschaltung 1; .3 bezeichnet
eine Diode, die verhindert, daß der Entladungsstrom des Kondensators 2 in Richtung
der Detektorschaltung 1 zurückfließt; 4 ist ein Transistor, durch den aer Kondensator
2 die gespeicherte Spannung mit einer richtigen- Zeitkonstanten
entlädt.
Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Differentialverstärkerstufe; 5a und 5b sind
Feldeffekttransistoren; 5o und 5d sind Spannungsteilungswiderstände, die die Klemmenspannüng
des Transistors id teilen und die geteilte Spannung an das. Tor des Transistors
5a anlegen. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Detektorschaltung für die Ermittlung
einer vorher eingestellten Spannungshöhe; 6a ist eine Referenzdiode; 6b und 6c sind
Transistoren, die die Schnitt-Triggerschaltung bilden.
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Die Differentialverstärkerstufe 5 und die Detektorschaltung 6 für
die Ermittlung der vorbestimmten Spannungshöhe bilden eine Schaltung für die Ermittlung
der Differenz zwischen der Änderung der Ausgangsspannung der Radgeschwindigkeitdetektorschaltung
1 und der Anderung der Klemmenspannung des Kondensators 2 durch dessen Entladung.
Das Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Relaisstufe; 7a ist eine Erregerspule; 7b ist
ein Transistors der die Erregerspule 7a in Betrieb setzt; 7c ist ein beweglicher
Kontakt, der unter der Wirkung der Anziehungskraft der Erregerspule 7a mit einem
stationären Kontakt 7b in Berührung bringbar ist. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet
ein Solenoidventil für die Aufhebung der BremsknSt, das nur dann zur Verringerung
des Hydraulikdrucks des (nicht gezeigten )hydraulischen Bremssystems energiert wird,
wenn die Kontakte 7e und 7b geschlossen sind.
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Das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine Energiequelle.
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Es wird nunmehr die Arbeitsweise der erfindungsgemEßen Vorrichtung
beschrieben. In den Fig. 2 und 3 ist die Bremszeit
auf der horizontalen
Achse markiert und die Radgeschwindigkeitsspannung VG und die Spannung VC ueber
den Kondensator 2 auf der vertikalen Achse angegeben, wobei die Kurve A die Anderungen
der Radgeschwind-igkeitsspannung VG und die Kurve B die Änderungen der Spannung
VC über den Kondensator 2 zeigen.
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Die Kurve C in Fig. 3 zeigt die 70%-Werte der Klemmenspannung VC des
Kondenators 2, die sich augenblicklich entsprechend der Entladung der in dem Kondensator
2 gespeicherten Ladung Endert. Es sei angenommen, daß das Fahrzeug mit einer konstanten
Geschwindigkeit läuft und keine Bremskraft angelegt- wird, so daß an den Klemmen
des Widerstands 1d eine Gleichs'pannung erzeugt wird, die der Umlaufgeschwindigkeit
der Räder proportional ist. Diese Spannung ist die Radgeschwindigkeitsspannung VG.
Diese Radgeschwindigkeitsspannung VG wird durch die Diode 3 unmittelbar an den Kondensator
2 angelegt, so daß der Kondensator 2 die maximale Umlaufgeschwindigkeit der RSder
unmittelbar vor- dem Anlegen der Bremse speichert. Die Spannung des Widerstands
ic wird durch die Widerstände 5c- und 5d- geteilt und an das Tor des Transistors
5b angelegt. Erfolgt Notbremsung des Fahrzeugs, so fällt gem. der Kurve A in Fig.
2 die Radgeschwindigkeitsspannung VG schnell ab. In der Zwischenzeit wird die in
dem Kondenator 2 gespeicherte Ladung gemäß der Kurve- B durch den Transistor 4 mit
einer geeigneten Zeitkonstanten entladen, die im Vergl-eich zu den Änderurgender
Radgeschwindigkeitsspannung V genü'gen<i- klein- ist. Es wird nunmehr unter-Hinweisauf
Fig. 3 der Antischleudervorgang erläutert, die den fortgesetzten
Zustand
der Fig. 2 verdeutlicht. Ist die an das Fahrzeug angelegte Bremskraft so groß, daß
die Radgeschwindigkeits-Spannung Va unter einen Punkt aabfällt,derdo.rt jO; d.Klemmenspannung
VC des Kondensators 2 repräsentiert, so wird durch die Differentialverstärkerstufe
5 die Differenz zwischen beiden Spannungen verstärkt und am Abfluß ihres Transistors
5b eine Signalspannung entwickelt, die ausreicht, die Referenzdiode 6a zu einem
Leiter zu machen. Tritt dieser Zustand ein, so wird die aus den Transistoren 6b
und 6c bestehende Schmitt-Triggerschaltung betätigt, so daß eine Signalspannung
aus der Schmitt-Triggerschaltung ; den Transistor 7b einschaltet und gleichzeitig
die Erregerspule 7a energiert. Hierdurch werden der bewegliche Kontakt 7c und der
stationäre Kontakt 7d geschlossen, so daß durch das Solenoidventil 8 ein Strom fließt.
Dies führt zu einer Abnahme des Hydraulikdrucks in dem hydraulischen Bremssystem,
so daß die auf das Fahrzeug wirkende Bremskraft aufgehoben wird. Steigt dann die
Radgeschwindigkeitsspannung VG allmählich an und übersteigt anschließend einen Punkt
b, der zu diesem Zeitpunkt 70% der Klemmenspannung VC des Kondensatprs 2 repräsentiert,
so wird das Signal am Abfluß des Transistors 5b kleiner als die Zusammenbruchspannung
der Referenzdiode 6a und die Schmitt-Triggerschaltung inaktiv. Hierdurch wird die
Erregerspule 7b deenergiert, so daß erneut die Bremskraft an das Fahrzeug angelegt
wird. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die auf das Fahrzeug wirkende Bremskraft
lediglich während der Zeitspanne aufgehoben wird, bei der die Radgeschwindigkeitsspannung
von
Punkt a nach Punkt b fortschreitet. Danach azird der vorbeschriebene Antischleudervorgang
wiederholt, um eine wirksame Bremsung auf einer schlüpfrigen Straßenoberfläche zu
erreichen.