DE4213407A1 - Vehicle with braking system producing wheel retardation regulated by ABS - has individual wheel brakes designed as electromagnetic disc brakes and braking power of which is varied as function of current strength applied at its electromagnets - Google Patents
Vehicle with braking system producing wheel retardation regulated by ABS - has individual wheel brakes designed as electromagnetic disc brakes and braking power of which is varied as function of current strength applied at its electromagnetsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Bremsvor richtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a vehicle with a Bremsvor direction according to the preamble of claim 1.
Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, Busse, Lastkraftwagen und Anhänger, werden zunehmend mit Anti- Blockier-Systemen ausgerüstet. Bei Lastkraftwagen und Anhängern besteht gewichtsabhängig sogar eine gesetzliche Forderung hierfür. Anti-Blockier-Systeme haben die Auf gabe, das Blockieren der Fahrzeugräder vornehmlich auf glatter Fahrbahn infolge zu kräftiger Betätigung der Betriebsbremse zu verhindern. Dadurch sollen auch bei Vollbremsungen Seitenführungskräfte an gebremsten Rädern erhalten bleiben, um die Fahrstabilität und Lenkfähigkeit zu gewährleisten. Zugleich soll die Ausnutzung des ver fügbaren Bremskraftschlusses zwischen den Reifen und der Fahrbahn und damit die Fahrzeugverzögerung und der Brems weg optimiert werden.Motor vehicles, especially passenger cars, buses, Trucks and trailers are increasingly being Blocking systems equipped. For trucks and There is even a legal trailer depending on the weight Demand for this. Anti-lock systems have the job surrender, blocking the vehicle wheels primarily smooth road as a result of too vigorous operation of the Prevent service brake. This should also help Full braking Braking forces on braked wheels are preserved to ensure driving stability and steerability to guarantee. At the same time, the utilization of ver available brake force connection between the tires and the Road and thus the vehicle deceleration and the brake be optimized away.
Zusammen mit Anti-Blockier-Systemen werden häufig auch Anti-Schlupf-Regelungen eingebaut, die dazu dienen, ein Durchdrehen angetriebener Räder auf glatter Fahrbahn infolge zu hoher Antriebsleistung zu verhindern. Dafür lassen sich die Komponenten des Anti-Blockier-Systems mit ausnutzen.Together with anti-lock braking systems are also common Anti-slip regulations built in, which serve one Spinning of driven wheels on a smooth road due to excessive drive power. Therefore the components of the anti-lock braking system can be used exploit.
Bei bisher üblichen Fahrzeugen werden die Betriebsbremsen über Druckmittel betätigt und zwar bei Bussen, Lastkraft wagen und Anhängern pneumatisch und bei Personenkraftwa gen hydraulisch. Dagegen geben die Steuergeräte von Anti- Blockier-Vorrichtungen elektrische Signale ab. Es muß daher eine Umsetzung der elektrischen Signale erfolgen, damit diese auf die Betätigung der Betriebsbremsen Ein fluß nehmen können. Dies geschieht durch Aktuatoren, die in den Druckmittelleitungen eingebaute Ventile in Abhän gigkeit der elektrischen Signale öffnen oder schließen und so über das Druckmittel die Bremskraft verändern.In the case of vehicles which have been customary to date, the service brakes are used actuated by pressure medium, namely on buses, load capacity wagons and trailers pneumatically and for passenger cars hydraulic. In contrast, the control units from Blocking devices from electrical signals. It must therefore the electrical signals are implemented, so that on the operation of the service brakes can take river. This is done by actuators that valves installed in the pressure medium lines depending open or close the electrical signals and so change the braking force via the pressure medium.
Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Umsetzung einer elektrischen Größe in eine pneumatische oder hydraulische Größe Verzögerungen und Linearitätsfehler auftreten, die die Wirksamkeit des gesamten Regelkreises der Anti-Bloc kier-Vorrichtung ungünstig beeinflussen. Darüberhinaus beinhaltet eine pneumatische oder hydraulische Steuerung prinzipiell auch Verzögerungen, die dem Erfordernis einer hohen Reaktionsgeschwindigkeit bei Anti-Blockier-Vorrich tungen entgegenstehen.It has been shown that with this implementation a electrical size in a pneumatic or hydraulic Size delays and linearity errors occur that the effectiveness of the entire anti-bloc control loop adversely affect the kier device. Furthermore includes a pneumatic or hydraulic control in principle also delays that meet the requirement of a high reaction speed with anti-lock device oppose.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einer Bremsvorrichtung, bei der die Bremsverzögerun gen der gebremsten Räder durch eine Anti-Blockier-Vor richtung regelbar sind, dahingehend zu verbessern, daß die Regelgeschwindigkeit der Anti-Blockier-Vorrichtung und damit deren Wirksamkeit erhöht wird.The invention has for its object a vehicle with a braking device in which the braking deceleration against the braked wheels thanks to an anti-lock brake direction can be regulated to improve that the control speed of the anti-lock device and thus their effectiveness is increased.
Diese Aufgabe wird bei einem Fahrzeug mit einer Bremsvor richtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöst.This task is performed on a vehicle with a brake direction according to the preamble of claim 1 by the Features specified in the license plate resolved.
Durch die Ausgestaltung der Radbremsen als elektromagne tische Scheibenbremsen entfällt die bisherige Notwendig keit, die Art der Steuergröße umsetzen zu müssen. Es kön nen also bei der Signalverarbeitung bis hin zur Speisung der Elektromagnete rein elektrische Größen übertragen werden. Dadurch lassen sich bisher unvermeidliche Fehler in der Signalverarbeitung und Signalübertragung sowie Zeitverzögerungen erheblich reduzieren. Die Bremskraft kann daher sehr viel schneller und feinfühliger geregelt werden, so daß besonders bei ungünstigen Straßenverhält nissen die Bremsverzögerung weiter verbessert werden kann und nahezu das physikalisch mögliche Optimum erreicht.By designing the wheel brakes as electromagnetic Disc brakes are no longer necessary ability to implement the type of tax variable. It can So in signal processing to supply the electromagnets transmit purely electrical quantities will. This allows errors that were previously inevitable in signal processing and signal transmission as well Significantly reduce time delays. The braking force can therefore be regulated much more quickly and sensitively be, so that especially in unfavorable road conditions braking deceleration can be further improved and almost reached the physically possible optimum.
Zwar wäre es bei den bekannten Bremsvorrichtungen mit Umformung der elektrischen Größen in pneumatische und hydraulische Größen möglich, eine Zeitverzögerung zu kom pensieren, indem die Aktuatoren aufgrund von Erfahrungs werten bereits vorher angesprochen werden, dies würde aber nur im eingeschwungenen Zustand hinreichend funktio nieren und hätte zudem einen erheblichen Mehraufwand schaltungstechnischer und progammtechnischer Art zur Folge. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung erübrigt sich dieser Mehraufwand.It would be the case with the known braking devices Forming the electrical quantities into pneumatic and hydraulic sizes possible, a time delay to com pens by the actuators based on experience would be addressed in advance, this would but only sufficiently functional in the steady state kidneys and would also have a considerable additional effort circuit-technical and program-related type for Episode. In the embodiment according to the invention is unnecessary this additional effort.
Weiterhin steigert die erfindungsgemäße Ausgestaltung die Zuverlässigkeit der Bremsvorrichtung, da sie mit weniger mechanischen und damit verschleißanfälligen Bauteilen auskommt.Furthermore, the configuration according to the invention increases the Reliability of the braking device as it is less mechanical and therefore wear-prone components gets along.
Für die Ansteuerung der Elektromagnete bestehen mehrere Alternativen. So besteht die Möglichkeit, die Stromstärke des Speisestroms zu verändern. Daneben ist es auch mög lich, das Tastverhältnis zweier unterschiedlicher Strom stärken des Speisestroms zu verändern.There are several for controlling the electromagnets Alternatives. So there is the possibility of amperage to change the feed current. It is also possible Lich, the duty cycle of two different currents to strengthen the strength of the feed current.
Die erste Alternative benötigt leistungsstarke Treiber bausteine, hat aber den Vorteil eines geringen Störfeldes im Bereich der den Speisestrom führenden Leitungen. Bei der zweiten Alternative können kostengünstige Treiberbau steine mit geringer zulässiger Verlustleistung eingesetzt werden. Dafür sind aber eventuell Maßnahmen zu treffen, empfindliche elektronische Baugruppen vor Störeinstrah lung zu schützen.The first alternative requires powerful drivers building blocks, but has the advantage of a low interference field in the area of the lines carrying the feed current. At The second alternative can be inexpensive driver construction stones with a low permissible power loss will. However, measures may have to be taken sensitive electronic components against interference to protect lung.
Auch bei der Ausgestaltung der elektromagnetischen Schei benbremsen bieten sich mehrere Alternativen. Eine erste Ausführung sieht vor, daß die Anziehungskraftrichtung der Elektromagnete gleichsinnig zur Betätigungskraftrichtung der Scheibenbremsen gerichtet ist.Even when designing the electromagnetic shit Braking offers several alternatives. A first one Execution provides that the direction of attraction of the Electromagnets in the same direction as the direction of actuation the disc brakes are directed.
Eine derartige Lösung zeichnet sich durch eine besonders kurze Ansprechzeit aus. Weiterhin wird nur dann elektri sche Energie benötigt, wenn die Betriebsbremse betätigt wird. Such a solution is characterized by a special one short response time. Furthermore, only then is electri energy is required when the service brake is applied becomes.
Bei einer zweiten Alternative stehen die Scheibenbremsen unter Federvorspannung, die in Betätigungskraftrichtung der Scheibenbremsen gerichtet ist. Die Anziehungskraft richtung der Elektromagnete ist gegensinnig zur Betäti gungskraftrichtung der Scheibenbremsen gerichtet.In a second alternative there are disc brakes under spring preload in the direction of actuation force the disc brakes are directed. The attraction Direction of the electromagnet is opposite to the actuation direction of the disc brakes.
Diese Lösung erfüllt zumindest die gleichen Sicherheits anforderungen wie konventionelle pneumatische Bremsvor richtungen bei Bussen, Lastkraftwagen und Anhänger. Fällt nämlich aus irgend welchen Gründen die elektrische Anlage aus, so werden die Bremsen zwangsweise betätigt, da der Federspeicher wirksam wird.This solution fulfills at least the same security requirements such as conventional pneumatic brake pre directions for buses, trucks and trailers. Falls namely the electrical system for some reason off, the brakes are forced because the Spring storage takes effect.
Eine dritte Alternative sieht vor, daß die Scheibenbrem sen unter Vorspannung von Permanentmagneten stehen, deren Anziehungskraftrichtung in Betätigungskraftrichtung der Scheibenbremsen gerichtet ist. Die Anziehungskraftrich tung der Elektromagnete ist wiederum gegensinnig zur Be tätigungskraftrichtung der Scheibenbremsen gerichtet.A third alternative provides that the disc brake sen are biased by permanent magnets whose Attraction in the direction of actuation of the Disc brakes is aimed. The attraction device of the electromagnet is in turn opposite to the Be direction of actuation of the disc brakes.
Hier gelten wieder die Vorteile, wie im Zusammenhang mit der zweiten Alternative erläutert. Darüberhinaus zeigt diese Lösung ein schnelleres Ansprechverhalten und weist eine Charakteristik auf, bei der die Bremskraft mit zunehmender Anlage der Bremsklötze an die Bremsscheiben zunimmt.Here again the advantages apply, as in connection with the second alternative explained. Furthermore shows this solution faster response and has a characteristic in which the braking force increasing contact of the brake pads on the brake discs increases.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß pneu matische oder hydraulische Kraftspeicher vorgesehen sind, die im stationären Fahrbetrieb anstelle der Elektroma gnete die Gegenkraft zur Federvorspannung bzw. Permanent magnetvorspannung aufbringen, und daß im Bremsbetrieb die pneumatischen oder hydraulischen Kraftspeicher abschalt bar sind.A further development of the invention is that pneu mechanical or hydraulic energy accumulators are provided, those in stationary driving instead of the electroma the counter force to spring preload or permanent Apply magnetic bias, and that the braking switch off pneumatic or hydraulic energy storage are cash.
Diese Lösung vereint die Vorteile der höchstmöglichen Sicherheit bei Ausfall der elektrischen und/oder pneuma tischen bzw. hydraulischen Anlage auf der einen Seite und eines geringen Energieverbrauchs auf der anderen Seite.This solution combines the advantages of the highest possible Safety in the event of failure of the electrical and / or pneuma tables or hydraulic system on one side and a low energy consumption on the other hand.
Auch hier wird eine Zwangsbremsung eingeleitet, wenn aus irgend welchen Gründen die elektrische und/oder pneumati sche bzw. hydraulische Anlage ausfallen. Zum Offenhalten der Bremse im stationären Fahrbetrieb wird aber keine elektrische Energie benötigt. Die dafür erforderliche Kraft wird vielmehr dem pneumatischen oder hydraulischen Kraftspeicher entnommen. Im Bremsbetrieb kommen dagegen die Eigenschaften der elektromagnetischen Scheibenbremse voll zur Geltung, also die schnelle und feinfühlige Reak tion auf Steuersignale. Here too, emergency braking is initiated if off for whatever reason the electrical and / or pneumati cal or hydraulic system fail. To keep open the brake in stationary driving is not electrical energy needed. The necessary Rather, the pneumatic or hydraulic force Lift mechanism removed. In contrast, come in braking mode the characteristics of the electromagnetic disc brake fully effective, so the quick and sensitive reak tion on control signals.
Gemäß einer Weiterbildung sind die Bremsverzögerungen der angetriebenen Räder zusätzlich durch eine Anti-Schlupf- Regelung regelbar.According to a further development, the braking decelerations are driven wheels additionally by an anti-slip Regulation adjustable.
In Verbindung mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Bremsen läßt sich die Wirkung der Anti-Schlupf-Regelung besonders gut optimieren. Da diese Regelung bei glatter Fahrbahn einsetzt, kommt es auf eine besonders genaue Dosierung geringer Bremskräfte an, um die Antriebskräfte optimal auf die Traktionseigenschaften der Straßenober fläche anpassen zu können.In connection with the configuration of the invention The effect of the anti-slip control can be braked optimize particularly well. Because this scheme at smoother Lane, it comes down to a particularly precise Dosage of low braking forces to the driving forces optimal on the traction properties of the road surface to be able to adapt the area.
Die Erfindung eignet sich auch besonders zum Einsatz in Modellfahrzeugen. Auf diesem Gebiet war es bisher üblich, das Bremsen über ein Umpolen des Antriebsmotors durch zuführen. Dagegen wurde eine Bremsvorrichtung, mit der sich das Bremsverhalten eines realen Fahrzeugs, insbeson dere mit einer Anti-Blockier-Vorrichtung, simulieren läßt, bisher nicht verwirklicht. Ein weiteres Anwendungs gebiet stellen Elektro- bzw. Hybridfahrzeuge dar, die über eine wesentlich größere Kapazität an elektrischer Energie verfügen als herkömmliche Fahrzeuge mit Verbren nungsmaschine. Der höhere Bedarf an elektrischer Energie zum Betrieb der elektromagnetischen Scheibenbremsen kann daher problemlos bereitgestellt werden.The invention is also particularly suitable for use in Model vehicles. So far it has been common in this area braking by reversing the polarity of the drive motor respectively. In contrast, a braking device with which the braking behavior of a real vehicle, in particular simulate with an anti-lock device leaves, not yet realized. Another application area represent electric or hybrid vehicles that over a much larger capacity of electrical Have more energy than conventional vehicles with scorching machine. The higher need for electrical energy to operate the electromagnetic disc brakes therefore can be easily provided.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der weiteren Beschreibung und der Zeichnung, anhand der die Erfindung erläutert wird.Further developments and advantageous refinements of Invention result from the claims, the others Description and the drawing, based on the invention is explained.
In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer erfin dungsgemäßen Bremsvorrichtung und Fig. 1 is a schematic diagram of a braking device according to the invention and
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine elek tromagnetische Scheibenbremse. Fig. 2 shows a longitudinal section through an elec tromagnetic disc brake.
Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemä ßen Bremsvorrichtung. Die Bremsvorrichtung umfaßt vier als elektromagnetische Scheibenbremsen 10 ausgebildete Radbremsen. Elektromagnete 12 der elektromagnetischen Scheibenbremsen 10 sind über eine Steuerschaltung 16 mit einem Steuergerät 18 einer Anti-Blockier-Vorrichtung 14 verbunden. Zur Anti-Blockier-Vorrichtung 14 gehören fer ner vier Drehzahlsensoreinheiten 20, die mit Radfelgen 22 gekoppelten Polrädern 24 zugeordnet sind. Ferner ist noch ein Stellglied 26 mit der Steuerschaltung 16 verbunden über das die Scheibenbremsen 10 betätigt werden. Die Energieversorgung erfolgt über eine Energiequelle 28. Fig. 1 is a schematic diagram showing an inventive SEN braking device. The braking device comprises four wheel brakes designed as electromagnetic disc brakes 10 . Electromagnets 12 of the electromagnetic disc brakes 10 are connected via a control circuit 16 to a control unit 18 of an anti-lock device 14 . To the anti-lock device 14 fer ner four speed sensor units 20 , which are associated with wheel rims 22 associated pole wheels 24 . Furthermore, an actuator 26 is connected to the control circuit 16 via which the disc brakes 10 are actuated. The energy supply takes place via an energy source 28 .
Wird das Stellglied 26 betätigt, was dem Niederdrücken des Bremspedals im Fahrzeug entspricht, so wird eine dem Betätigungsweg entsprechende Steuerspannung an die Steuerschaltung 16 übermittelt. Die Steuerschaltung 16 versorgt die Elektromagnete 12 der elektromagnetischen Scheibenbremsen 10 mit einem Speisestrom, der zu einem Anlegen der Bremsklötze oder Bremsfläche an die Brems scheiben führt, und zwar in dem Sinne, daß die Bremskraft mit zunehmendem Betätigungsweg des Stellgliedes 26 eben falls zunimmt und umgekehrt.If the actuator 26 is actuated, which corresponds to the depression of the brake pedal in the vehicle, a control voltage corresponding to the actuation path is transmitted to the control circuit 16 . The control circuit 16 supplies the electromagnets 12 of the electromagnetic disc brakes 10 with a supply current which leads to the brake discs or brake surface being applied to the brake discs, in the sense that the braking force also increases as the actuating path of the actuator 26 increases and vice versa.
Während eines Bremsvorganges wird die Drehbewegung der Radfelgen 22 über die mit ihnen gekoppelten Polräder 24 mittels der Drehzahlsensoreinheiten 20 überwacht. Durch Auswertung der von den Drehzahlsensoreinheiten 20 abgege benen Signale ermittelt das Steuergerät 18 der Anti-Blok kier-Vorrichtung, 14 ob eines der Räder übermäßig verzö gert oder blockiert. Wenn dieser Fall eintritt, wird an die betreffende Steuerschaltung 16 ein Steuersignal abge geben, das der vom Stellglied 26 abgegebenen Steuerspan nung entgegenwirkt und im Ergebnis zu einer solchen Redu zierung der Bremskraft führt, daß das betreffende Rad weiterdreht. Im Vergleich zur Massenträgheit des Rades arbeiten die Anti-Blockier-Vorrichtung 14 und die elek tromagnetische Scheibenbremsen 10 praktisch verzögerung frei und ermöglichen das Blockieren der Fahrzeugräder zu verhindern und den Bremsweg zu optimieren.During a braking operation, the rotational movement of the wheel rims 22 is monitored via the pole wheels 24 coupled to them by means of the speed sensor units 20 . By evaluating the signals emitted by the speed sensor units 20, the control unit 18 of the anti-blocking device 14 determines whether one of the wheels is excessively decelerated or blocked. If this occurs, the control circuit 16 will give a control signal which counteracts the control voltage output by the actuator 26 and, as a result, leads to such a reduction in the braking force that the wheel in question continues to rotate. Compared to the inertia of the wheel, the anti-lock device 14 and the elec tromagnetic disc brakes 10 practically decelerate freely and make it possible to prevent the vehicle wheels from locking and to optimize the braking distance.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine elektromagne tische Scheibenbremse 10, wie sie bei einem Modellfahr zeug mit der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung reali siert wurde. Über dem Boden 30 einer topfförmigen Ausneh mung der Radfelge 22 ist eine aus weichmagnetischem Mate rial bestehende Bremsscheibe 32 schwimmend angeordnet. Die Bremsscheibe 32 ist also in Drehrichtung der Radfelge 22 mit dieser gekoppelt, aber axial verlagerbar. In die topfförmigen Ausnehmungen der Radfelge 22 tauchen die Pole eines Elektromagneten 12 ein, der stationär mit der nicht drehbaren Radachse verbunden ist. Am Ende der Pole befin det sich eine Bremsfläche 34 aus einem nicht magnetischen Material. Die Bremsscheibe 32 wirkt als Anker des Elek tromagneten 12 und legt sich unter dem Einfluß des Ma gnetfeldes an die stationäre Bremsfläche 34 an. Die durch die Reibung der Bremsscheibe 32 an der Bremsfläche 34 entstehende Bremskraft ist in Abhängigkeit der Feldstärke des Magnetfeldes über den Speisestrom des Elektromagneten 12 veränderbar. Fig. 2 shows a longitudinal section through an electromagnetic disc brake 10 , as was realized in a model driving tool with the braking device according to the invention. Above the bottom 30 of a pot-shaped Ausneh the wheel rim 22 is made of a soft magnetic mate rial brake disc 32 is arranged floating. The brake disc 32 is thus coupled to the wheel rim 22 in the direction of rotation, but axially displaceable. The poles of an electromagnet 12 are immersed in the cup-shaped recesses of the wheel rim 22 and are connected in a stationary manner to the non-rotatable wheel axle. At the end of the poles is a braking surface 34 made of a non-magnetic material. The brake disc 32 acts as an anchor of the electromagnet 12 and lies under the influence of the magnetic field on the stationary braking surface 34 . The braking force generated by the friction of the brake disk 32 on the braking surface 34 can be changed as a function of the field strength of the magnetic field via the feed current of the electromagnet 12 .
Claims (8)
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Applications Claiming Priority (2)
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DE4113145 | 1991-04-23 | ||
DE19924213407 DE4213407A1 (en) | 1991-04-23 | 1992-04-23 | Vehicle with braking system producing wheel retardation regulated by ABS - has individual wheel brakes designed as electromagnetic disc brakes and braking power of which is varied as function of current strength applied at its electromagnets |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4213407A1 true DE4213407A1 (en) | 1992-10-29 |
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ID=25903056
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DE19924213407 Ceased DE4213407A1 (en) | 1991-04-23 | 1992-04-23 | Vehicle with braking system producing wheel retardation regulated by ABS - has individual wheel brakes designed as electromagnetic disc brakes and braking power of which is varied as function of current strength applied at its electromagnets |
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Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |