DK141088B - Køretøjshastighedsdetektor til brug i forbindelse med et skridningskontrolsystem. - Google Patents

Description

(φ ου fremlæggelsesskrift 1U1088 VjSy DANMARK («> int ci’B 60 τ β/οο §(21) Ansøgning nr. 5555/7I (22) Indleveret den 12. nOV. lg^ (23) Løbedag 12. HOV. 1971 (44) Ansøgningen fremlagt og

fremleeggelsesekrlftet offentliggjort den 14. jflH· I98Q

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begæret fra den

16. nov. 1970, 100429/70, JP

(71) NISSAN MOTOR COMPANY LIMITED, Yokohama City, No. 2, Takara-machi, Ka* nagawa-ku, JP.

(72) Opfinder: Hiromichi Nakamura, No. 5505-321, Shiomidai, Isogo-ku, Yoko« hama City, JP« Kogaku Baba, No. 1236, Takada-cho, Kohoku-ku, Yoko^ hama City, JP. ~ (74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Internationalt Patent-Bureau.

(54) Køretøjshagtighededetektor til brug i forbindelse med et skridningskon« trolsystem.

Opfindelsen angår en køretøjshastighedsdetektor til brug i forbindelse med et skridningskontrolsystem og indrettet til at afgive et signal, som simulerer køretøjets hastighed, og hvor skridningskontrolsystemet indbefatter en hjulhastighedsdetektor indrettet til at afgive et signal, hvis størrelse er proportional med hjulpe-riferihastigheden, en friktionskoefficientdetéktor indrettet til at afgive et signal, hvis størrelse er proportional med friktionskoef- : ficienten mellem hjulet og vejen, hvilken køretøjshastighedsdetektor omfatter en kondensator, der er forbundet med hjulhastighedsdetektoren og oplades af udgangssignalet fra denne hjulhastighedsdetektor, en afladningskreds til afladning af kondensatoren med konstant strøm og en i afladningskredsen indskudt omskifterkreds indrettet 2 U1088 til af aflade kondensatoren, når køretøjets bremser aktiveres, og til at afbryde denne afladning, når bremserne slækkes.

En af de væsentligste vanskeligheder, der opstår ved bremsning af et køretøj i bevægelse på en bane, f.eks. et automobil, et fly eller et andet køretøj med hjul, opstår når det eller de bremsede hjul skrider, hvilken skridning kan give anledning til en ustabil tilstand i køretøjets styrede bevægelse. Låsning af hjulene bevirker et tab i retningsstabilitet, der bevirker en ukontrolleret skridning, samtidig med at de låsede hjul generelt forøger den nødvendige afstand til standsning på grund af den nedsatte friktionskoefficient under skridningen. Ved de fleste vejforhold kan køretøjet sædvanligvis standses mere sikkert på en kortere afstand, hvis skridning hindres.

Der findes flere kendte skridningskontrolsystemer, der er effektive til under forskellige vejbetingelser at formindske standseafstanden, samtidig med at køretøjets retningsstabilitet forøges.

Nogle af disse kan på effektiv måde undgå en skridningstilstand for et køretøj ved at give hjulene lejlighed til at gå op i omdrejninger. Dette gennemføres ved at tilvejebringe et køretøjshastighedssignal, der svarer til køretøjets hastighed. Dette køretøjshastighedssignal sammenlignes med et hjulhastighedssignal svarende til hjulets hastighed, så at der kan afledes et kritisk skridningsforholdssignal. Dette kritiske skridningsforhold defineres som forholdet mellem en forudvalgt størrelse af variationen af hjulhastigheden i forhold til køretøjets hastighed sammenlignet med køretøjets hastighed.

Vanskeligheden er i dette tilfælde at bestemme køretøjets hastighed, skønt hjulets hastighed let kan bestemmes ved hjælp af drejningshastigheden af drivakslen eller lignende.

De kendte koblinger, hvor køretøjshastighedsdetektoren indbefatter en kondensator, hvis spænding anvendes som tilnærmelse til køretøjshastighedssignalet, har den ulempe, at skridningskontrolsystemet kun vanskeligt kan styres med den fornødne præcision og smidighed. Dette beror på det forhold, at kondensatoren aflades eksponentielt, hvorfor dens spænding aftager hurtigt og afviger ret væsentligt fra køretøjets aktuelle hastighed. Selv om den hastighed, hvormed den eksponentielle afladning sker, kan ændres efter ønske ved passende valg af kredsens tidskonstant, vil der stadigvæk være en forskel mellem en sådan afladningskarakteristik og den reelle hastighed. Et andet forhold af betydning i denne sammenhæng er, at 141088 3 afladningsforløbet ikke er knyttet til hjulenes friktionskoefficient, der som bekendt kan variere meget i afhængighed af·banebelægningen og vejrforholdene.

Kombinationen af en lineær afladning og afladningsafbrydelse giver en bedre tilnærmelse til køretøjshastigheden end blot en eksponentiel afladning. Spændingen over kondensatoren, når den aflades, enten lineært eller eksponentielt, kommer til at ligge under den spænding, der svarer til hjulperiferihastigheden, når hjulet accelererer. Hvis spændingen over kondensatoren ikke falder under spændingen fra hjulhastighedsdetektoren, kan kondensatoren ikke lades op igen, og spændingen over kondensatoren vil derfor forblive højere end den højeste spænding fra hjulhastighedsdetektoren.

Dette betyder, at spændingen over kondensatoren kan være højere end den aktuelle kørehastighed.

Det er rigtigt som nævnt foroven, at afladningsstrømmens hældning kan ændres ved justering af RC-kredsens tidskonstant. Tidskonstanten må imidlertid justeres under en given værdi, således at spændingen over kondensatoren er lig med spændingen fra hjulhastighedsdetektoren , når hjulet accelererer. For at mindske forskellen mellem kondensatorspændingen og den aktuelle hastighed, ved man, at det er hensigtsmæssigt at "holde" spændingen over kondensatoren, når bremserne slækkes. For at holde spændingen konstant, afbrydes afladningen af kondensatoren ved åbning af afladningskredsen, når bremserne slækkes. Som følge heraf aflades kondensatoren ikke kontinuerligt, men den udsættes for skiftevis opladning og afladning. .

Da hældningen af kondensatorafladningen i begyndelsen af en eksponentiel afladning er relativt stejl, er det hensigtsmæssigt at vælge en lineær afladning for at få en mere præcis tilnærmelse til køretøjshastigheden.

Da køretøjets acceleration som bekendt afhænger af friktionskoefficienten y mellem hjul og vejen, vil spamdingen over kondensatoren, såfremt tidskonstanten er fastlagt, ofte være fejlbehæftet.

Opfindelsen tager sigte på en køretøjshastighedsdetektor af den indledningsvis nævnte art, hvor disse vanskeligheder er afhjulpet således, at skridningskontrolsystemet, kan bringes til at fungere mere præcist og mere smidigt.

Med henblik herpå er en køretøjshastighedsdetektor ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at afladningskredsen omfatter midler til ændring af værdien af konstantstrømmen i afhængighed af værdien af friktionskoefficienten.

141088 4

Det skal bemærkes, at det i og for sig er kendt at anvende en detektor for friktionskoefficienten (μ) mellem hjul og vejbanen. Fra f.eks. beskrivelsen til US.ps. 3.612.620 er det kendt at anvende en sådan detektor til afhængigt af den aktuelle værdi af koefficienten at styre tidsforsinkelsen mellem måletidspunktet og det tidspunkt, hvor bremserne aktiveres eller desaktiveres. Ved at styre afladningsstrømmens størrelse i afhængighed af den aktuelle frik-tionskoeffecient opnår man en mere præcis tilnærmelse til de aktuelle forhold.

Fordelen ved en sådan detektor med lineær afladningskarakteristik i stedet for en eksponentiel karakteristik er, at man får en væsentligt mindre forskel mellem den reelle hastighed af køretøjet og afladningsforløbet,og at selve kondensatorafladningsforløbet er gjort betinget af eventuelle variationer af friktionskoefficienten. Dette- indebærer en mere smidig aktivering og desaktivering af køretøjets bremser.

En effektiv, enkel og hurtig regulering af modstandsværdien i afhængighed af den aktuelle friktionskoefficient kan opnås ved en hensigtsmæssig udførelsesform for detektoren ifølge opfindelsen, hvilken detektor i så fald er ejendommelig ved, at nævnte midler udgøres af en fotoledende modstand forbundet med kondensatoren og en overfor den fotoledende modstand anbragt lampe indrettet til at styres af friktionskoefficientdetektoren. Fordelen herved er også, at værdien af modstanden varierer omvendt proportionalt med størrelsen af friktionskoefficienten.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et skematisk blokdiagram af et skridningskontrolsystem med en køretøjshastighedsdetektor ifølge opfindelsen, fig. 2 et kurvediagram, der illustrerer variationerne af køretøjets hastighed, hjulhastigheden og bremsetrykket i forhold til tiden i et køretøj med et skridningskontrolsystem, fig. 3 et kredsløbsdiagram for en køretøjshastighedsdetektor ifølge opfindelsen, fig. 4 et diagram til forklaring af virkemåden i kendt teknik, og fig. 5 et diagram, der viser et simuleret signal, som frembringes af en køretøjshastighedsdetektor ifølge opfindelsen.

I fig. 1 er der vist et skridningskontrolsystem 10, der omfatter en hjulhastighedsdetektor 12, der tilvejebringer et hjul- 5 U1088 hastighedssignal svarende til hjulets hastighed. En decelerations-detektor 14 modtager hjulhastighedssignalet gennem ledningen 16 fra hjulhastighedsdetektoren 12 og giver et logisk ON-signal, når decelerationen af køretøjets hastighed overstiger en forudbestemt værdi. Dette ON-signal gennem en ledning 18 føres til den ene indgang af en første OG-kreds 20. Udgangen fra denne OG-kreds 20 gennem en ledning 22 er tilsluttet den ene indgang til en anden OG-kreds 24. En accelerationsdetektor 26 er indrettet til gennem en ledning 28 at modtage hjulhastighedssignalet og tilvejebringe et logisk OFF-signal, når hjulaccelerationen overstiger en forudbestemt værdi. Dette OFF-signal føres gennem en ledning 30 til den anden indgang i den anden OG-kreds 24. En udgang fra OG-kredsen 24 er gennem en ledning 32 forbundet med en ikke vist solenoide i en solenoideventil, der er indrettet til at udløse bremsetrykket, når solenoiden aktiveres af et ON-signal. En køretøjshastighedsdetektor 34 ifølge opfindelsen anvendes i dette system og modtager hjulhastighedssignalet fra hjulhastighedsdetektoren gennem en ledning 36. Køretøjshastighedsdetektoren modtager endvidere gennem en ledning 38 afgangssignalet fra systemet lo og gennem en ledning 40 et signal svarende til friktionskoefficienten μ fra en detektor 42. Køretøjshastighedsdetektoren 34 tilvejebringer der- . efter et signal, der omtrent svarer til den virkelige køretøjshastighed. Detektoren 42 modtager gennem en ledning 44 udgangssignalet fra dette system og tilvejebringer μ-signalet med en spænding, der er proportional med friktionskoefficienten μ. μ-signalet føres også gennem en ledning 46 til en komparator 41, som endvidere gennem en ledning 50 modtager hjulhastighedssignalet og gennem en ledning 52 det omtrentlige køretøjshastighedssignal fra køretøjshastighedsdetektoren 34. Komparatoren 41 sammenligner det omtrentlige køretøjshastighedssignal med hjulhastighedssignalet og tilvejebringer et logisk ON-signal, når forskellen mellem køretøj shastighedssignalet og hjulhastighedssignalet overstiger den forudbestemte værdi betinget af μ-signalet. Udgangen fra komparatoren 48 føres gennem en ledning 54 til den anden tilgang i denvførste OG-kreds 20.

Systemet i fig. 1 forklares nærmere i det følgepde under henvisning til fig. 2.

Af fig. 2 ses det, at køretøjets hastighed til at begynde med er konstant, og at der begynder en deceleration ved tiden t^, 6 1A10 8 3 som vist med en linie 60, medens hjulhastigheden går nedad, som vist ved den kurveformede linie 62. Decelerationsdetektoren 14 tilvejebringer nu et ON-signal, som påføres den ene indgang af den første OG-kreds 20. Forskellen mellem køretøjets hastighed og hjulets hastighed når en forudbestemt værdi til tiden t£, hvorefter komparatoren tilvejebringer et ON-signal, som tilføres gennem ledningen 52 til den anden indgang i den første OG-kreds 20. Eftersom der tilføres et ON-signal til den første indgang til den første OG-kreds, vil denne tilvejebringe et ON-signal, som derefter gennem ledningen 22 føres til den ene indgang i den anden OG-kreds 24.

Den anden OG-kreds modtager gennem den anden indgang et ON-signal fra accelerationsdetektoren 26, og den anden OG-kreds tilvejebringer derfor et ON-signal ved sin udgang. Dette ON-signal føres gennem ledningen 30 til solenoiden i solenoideventilen, som derefter aktiveres til udløsning af bremsetrykket. Selv om bremsetrykket reduceres, vil hjulhastigheden fortsætte med at gå nedad mod et første punkt 66 med minimumhastighed på grund af tidsforsinkelsen i brem-seapparatet. Ved slaskning af bremserne vil hjulhastigheden begynde at stige. Når hjulhastigheden derefter når en forudbestemt værdi ved tiden t^, vil accelerationsdetektoren 26 tilvejebringe et OFF-signal, som gennem ledningen 28 føres til den anden OG-kreds 24.

Ved modtagelsen af OFF-signalet fra accelerationsdetektoren vil den anden OG-kreds afgive et OFF-signal, som derefter deaktiverer solenoiden og muliggør fornyet udøvelse af bremsetrykket. Selv om bremsetrykket igen udøves , vil hjulhastigheden fortsætte med at stige mod det andet maksimumspunkt 67 på grund af bremseapparatets tidsforsinkelse. De i det foregående beskrevne operationer fortsætter, indtil køretøjets hastighed bliver nul.

Det fremgår af fig. 2, at længden af den tidsperiode, hvor solenoiden er aktiveret, f.eks. fra t2 til t^, t^ til tg eller tg til ty er omvendt proportional med størrelsen af friktionskoefficienten. μ-detektoren tilvejebringer derfor μ-signalet ved inversion af middelværdien af tidsperioderne, når solenoiden er aktiveret.

I fig. 3 er vist et foretrukket kredsløbsarrangement for køretøjshastighedsdetektoren i fig. 1, hvilket arrangement omfatter en diode D^ med en anode forbundet gennem en ledning 36 til hjulhastighedsdetektoren 12 og en katode forbundet gennem en ledning 72 med en kondensator C^, som igen er stelforbundet. Denne katode er gennem en ledning 76 forbundet med den ene terminal på 141088 7 en modstand R^, hvis anden terminal gennem en ledning 78 er tilsluttet den ene terminal på en modstand Rg· Modstanden R-^ er af fotoledende materiale. Den anden terminal P* modstanden R2 er gennem en ledning 80 forbundet med kollektoren på en NPN transistor , hvis emitter er stelforbundet. Basen i transistoren er gennem en ledning 38 forbundet med en ikke vist inverter til den anden 0G-kreds. Den nævnte katode er også gennem en ledning 82 forbundet med basen i en PNP transistor T2. Kollektoren i transistoren T2 er stelforbundet gennem en modstand R^. Emitteren i transistoren T2 er gennem en modstand R4 og en ledning 84 forbundet med den positive pol på en spændingskilde på 10 V og er også gennem en ledning 86 forbundet med basen i en PNP transistor T3. Kollektoren i transistoren er stelforbundet gennem en modstand R^, og emitteren er gennem en modstand Rg og ledningen 84 forbundet med den positive pol på spændingskilden på 10 V. Emitteren i transistoren T3 er også gennem en ledning 88 forbundet med basen i en NPN transistor T^, hvis emitter er stelforbundet gennem en modstand Ry. Emitteren i transistoren er også gennem en ledning 90 forbundet med anoden i en diode D2, hvis katode er forbundet til anoden i en diode Dg. Katoden i dioden Dg er forbundet med anoden i en diode D^, hvis katode gennem en ledning 92 er tilsluttet forbindelsespunktet mellem modstandene R^ og R2· Kollektoren i transistoren er gennem en ledning 94 forbundet med en kondensator C2, der er stelforbundet. Kollektoren i transistoren T4 er også gennem ledningen 94 og en modstand Rg forbundet med katoden i en diode Dg, hvis anode er forbundet gennem en ledning 96 med en anden positiv pol på en spændingskilde på 12 V. En lampe L er med sin ene terminal gennem ledningen 84 forbundet med den positive pol på 10 V. Den anden terminal på lampen L er gennem en ledning 98 forbundet med kollektoren i en transistor Tg, hvis emitter er stelforbundet. Basen i transistoren Tg er gennem en ledning 38 forbundet med detektoren 42. Lampen L er placeret således, at modstanden R^ bestråles &f lyset fra lampen L. Forbindelsespunktet mellem modstanden R^ og transistoren T2 er gennem en ledning 50 forbundet med komparatoren 46.

Virkemåden af det i fig. 3 beskrevne kredsløb beskrives i det følgende i forbindelse med fig. 4 og 5.

I fig. 4 er variationerne af den virkelige køretøjshastighed og hjulhastighedssignalet, der tilvejebringes af hjulhastighedsdetektoren, vist ved linierne 110 og 112 i eåmme spændingsforhold.

141088 8

Udgangssignalet fra den anden OG-kreds 24, hvilket signal gennem inverteren er ført til basen i transistoren , er vist ved en linie 114 i den nederste del. Når hjulhastighedssignalet under normale kørselsbetingelser med en spænding Vw føres gennem ledningen 36 og dioden til kondensatoren C^, vil kondensatoren C-^ blive opladet med spændingen V . I dette tilfælde bemærkes det, at spændingen V er høj nok til at oplade kondensatoren C-^, skønt transistoren er ledende på grund af et OFF-signal ved udgangen fra den anden OG-kreds, således at der strømmer en afladningsstrøm I gennem modstandene R^ og R2 samt gennem transistoren .

Når motorkøretøjet imidlertid bremses, og hjulhastigheden begynder at falde, formindskes spændingen V , så at kondensatoren kan afla- w des af afladningsstrømmen I, så at potentialet ved forbindelses-

O

punktet mellem modstanden og transistoren T2 falder, som vist ved segmentet D-E på fig. 4.

I dette tilfælde antages potentialet ved forbindelsespunktet mellem modstanden R^ og transistoren T2 at være V , medens potentialerne ve2 0ίΓ V 3 ved hver af emitterne i transistorer ne T2' T3 og T4 udtrykkes som følger: el x dl V 0 = V + V-, + V.« e2 x dl d2 e3 x dl d2 d3 hvor V^, V^2 og hver for sig er basisemitter-spændings- faldet for hver af transistorerne T^, T2 og · Endvidere kan potentialet V ved forbindelsespunktet mellem modstandene R, og y -** R2 udtrykkes som følger y x dl d2 d3 d hvor repræsenterer spændingstabet over anode-katodestrækningen af hver af dioderne D^, D2 og D^ ·

Det er nu vigtigt at bemærke, at spændingsfaldet over basis-emitter s trækningen i en transistor i hovedsagen er konstant, når transistoren er tilstrækkelig forspændt. Det samme gælder en diode. Endvidere kan følgende ligning opstilles: 141088 9

Vy = Vx - 2Vd

Spændingsfaldet ovet forbindelsespunkterne mellem modstanden og transistoren T2 og mellem modstanden og R2 er såle des konstant 2V^, og kredsløbet 100, der er indrammet med den punkterede linie i fig. 3 virker som en konstantspændingskredsløb, der opretter konstant spændingsfald over de nævnte forbindelsespunkter. Eftersom værdien for modstanden R1 er tilstrækkelig meget større end for modstanden R2, holdes afladningsstrømmen 1 i hovedsagen konstant med det resultat, at potentialet V falder Λ lineært, som vist ved den retliniede kurve D-E.

Når udgangssignalet fra den anden OG-kreds nu ændres til ON, vil transistoren blive ikke-ledende, så at afladningsstrømmen I bliver nul, hvorved potentialet νχ holdes konstant, som vist ved segmentet E-F. Efter et stykke tids forløb bliver udgangssignalet igen OFF, hvorved transistoren bliver ledende, så at potentialet V sænkes, som vist ved segmentet F-G. Eftersom af-ladningsstrømmen konstant er I, vil hældningen af segmentet F-G svare til hældningen for segmentet D-E. På dette punkt G vil spændingen V Overstige potentialet V pg kondensatoren C.

w x 1 lades med spænding V . 0<3 spændingen V varierer som kurven G-H.

W A

Potentialet νχ gennemløber derefter påny de variationer, der er vist ved linien D-E-F-G-H, indtil køretøjets hastighed er nul.

Det er nu klart, at variationen D-E-F-G-H for potentialet νχ er en tilnærmelse af den faktiske køretøjshastighed. Potentialet V kan derfor anvendes som det omtrentlige køretøjshastigheds-- Λ signal, som gennem ledningen 52 føres til komparatoren.

Når friktionskoefficienten μ falder, vil ændringshastigheden for den faktiske køretøjshastighed blive reduceret som vist ved en linie 120 X fig. 5. Hjulhastigheden varierer i forhold hertil som vist ved linien 122. Hvis værdien af modstanden R-j^ ikke ændres, vil potentialet νχ variere efter linien D^-E1~F1-G1-H1. Hvis modstandsevnen på modstanden R. forøges, vil potentialet V va-

X A

riere som vist ved en linie D^-Ej-Fj-Gj-H^. Det foretrækkes derfor at ændre værdien af modstanden R^ omvendt proportional med størrelsen af friktionskoefficienten μ.

Modstanden R^ er fremstillet af fotoledende materiale, og lampen L er placeret således, at den er Ud for modstanden R^.

Når μ-signalet fra μ-detektoren tilføres gennem ledningen 38 til basen i transistoren T^, vil lampen udsende lys, hvis intensitet