DE4031707A1 - Schaltungsanordnung fuer eine bremsanlage mit blockierschutz- oder antriebsschlupfregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung, die für eine Bremsanlage mit Blockierschutz- und/oder Antriebs­ schlupfregelung vorgesehen ist und zur Verbesserung der Re­ gelung während einer Kurvenfahrt dient. Es handelt sich um eine Schaltungsanordnung mit Sensoren zur Messung des Rad­ drehverhaltens und mit elektronischen Schaltkreisen zur Auf­ bereitung sowie Auswertung der Sensorsignale und zur Erzeu­ gung von Bremsdruck-Steuersignalen, wobei der Bremsdruck in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten, von der Fahrzeugge­ schwindigkeit oder von einer Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit sowie von Verzögerungs-, Beschleunigungs- und Schlupfschwel­ len steuerbar ist.

Der Nutzen eines Antiblockiersystems (ABS) wird entscheidend von der Güte und Genauigkeit der Bremsdruckregelung und von der Anpassung dieser Regelung an die unterschiedlichen Fahr­ situationen, an den Zustand der Fahrbahn bzw. an den momen­ tanen Reibwert zwischen den einzelnen Rädern und der Fahr­ bahn bestimmt. Dabei muß die Regelung derart ausgelegt sein, daß einerseits ein Blockieren der Räder unterbleibt und da­ durch die Fahrstabilität und Lenkbarkeit aufrechterhalten bleibt und daß andererseits der Bremsweg möglichst kurz wird. Die Verwirklichung dieser Forderungen führt teilweise zu widersprüchlichen Maßnahmen, weil z. B. die Fahrstabilität durch ein freilaufendes oder relativ gering gebremstes Rad begünstigt wird, während ein kurzer Bremsweg nur durch hohe Bremskraft zu erreichen ist. Die Regelung muß daher indivi­ duell für die einzelnen Räder möglichst genau auf einen Wert eingestellt werden, bei dem das Rad noch stabil läuft, je­ doch auch eine hohe Bremswirkung aufbringt. Dies läßt sich nur erreichen, wenn die Regelung in jeder Situation das Drehverhalten der Räder richtig interpretiert und den Druck­ verlauf entsprechend anpassen kann.

Wenn die Informationen zur Regelung des Bremsdruckes ledig­ lich mit Hilfe von Radsensoren gewonnen werden, bedarf es besonderer Maßnahmen um zu erkennen, daß ein bestimmtes Drehverhalten durch eine Kurvenfahrt oder durch drohendes Blockieren eines Rades verursacht ist. Während einer Kurven­ fahrt täuschen nämlich die schräg laufenden Räder dem Regler einen Schlupf vor, der, wenn tatsächlich gebremst wird, zu früh ein Instabilwerden des Rades signalisiert. Die Regelung des kurveninneren Rades wird dadurch gewissermaßen in Rich­ tung auf die Erkennung einer Instabilität dieses Rades "vor­ gespannt", mit dem Ergebnis, daß der Bremsdruckaufbau an diesem Rad zu früh gestoppt bzw. der Bremsdruck zu früh ab­ gesenkt und auf einem zu geringen Wert gehalten wird; das Rad wird folglich unterbremst. Bei einem Bremskreisausfall werden diese Auswirkungen noch verstärkt.

Es sind daher bereits zahlreiche Maßnahmen zum Erkennen ei­ ner Kurvenfahrt und Anpassung der Regelung an diesem Zustand bekannt. In der internationalen Patentanmeldung WO 90/09 301 ist schon eine Schaltungsanordnung der vorgenannten Art be­ schrieben, bei der zur Kurvenerkennung zunächst für jede Fahrzeugseite eine Seitenreferenzgeschwindigkeit gebildet wird, worauf aus beiden Seitenreferenzgeschwindigkeiten ein Differenzsignal abgeleitet wird, welches nach Verknüpfung mit der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit zur Kurvenerkennung und zur Anpassung der Regelung an das Fahrzeugverhalten wäh­ rend einer Kurvenfahrt auswertbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Schaltungsanordnung aufzuzeigen, die ebenfalls auf der aus­ schließlichen Verwendung von Radsensoren zur Gewinnung der für die Regelung benötigten Informationen beruht und die in der Lage ist, den nachteiligen Einfluß des während einer Kurvenfahrt vorgetäuschten Schlupfes auf die Bremsdruckrege­ lung auszugleichen.

Es hat sich herausgestellt, daß diese Aufgabe mit einer Schaltung der eingangs genannten Art gelöst werden kann, de­ ren Besonderheit darin besteht, daß während eines Regelungs­ vorganges bei einem für eine Kurvenfahrt typischen Raddreh­ verhalten, bei dem der Radschlupf bzw. die Abweichung der Radgeschwindigkeit von der Fahrzeug- oder Fahrzeugreferenz­ geschwindigkeit die Schlupfschwelle überschreitet, bei dem die Verzögerung/Beschleunigung relativ gering ist bzw. die verzögerungs- und beschleunigungsabhängigen Regelungsschwel­ len nicht erreicht werden, bei dem dieses Raddrehverhalten trotz Bremsdruckabbaues andauert, eine Sonderregelung er­ folgt, indem die Schlupfschwelle durch einen Offset für eine fest vorgegebene oder eine von dem weiteren Raddrehverhal­ ten, von dem Bremsdruckverlauf und/oder von weiteren Regel­ kriterien abhängige Zeitspanne erhöhbar ist.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird also auf einfache Weise einer Unterbremsung der kurveninneren Räder bei einer Kurvenfahrt entgegengewirkt und dadurch die Rege­ lung in dieser Situation erheblich verbessert. Auch unter ungünstigen Bedingungen wird während einer Kurvenfahrt ein kurzer Bremsweg erreicht.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung setzt die Erhö­ hung der Schlupfschwelle nach einer vorgegebenen Fil­ ter- oder Verzögerungszeit ein, die zweckmäßigerweise in ei­ ner Größenordnung von 50-100 ms liegt. Dadurch wird ein Auslösen der Sonderregelung durch kurzzeitiges Überschreiten der Schlupfschwelle verhindert.

Der Offset nimmt nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kontinuierlich oder stufenweise, z. B. in einem Ar­ beitstakt von 5-10 ms, bis zu einem vorgegebenen Maximal­ wert zu, allerdings zweckmäßigerweise nur solange, bis der Radschlupf die durch den Offset erhöhte Schlupfschwelle er­ reicht.

Ferner ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Offset, sobald der tatsächliche Radschlupf die erhöhte Schlupf­ schwelle erreicht, bis zur Beendigung der Sonderregelung konstant bleibt oder nach einer vorgegebenen Zeitspanne oder in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten, dem Bremsdruckver­ lauf etc. abnimmt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispiels anhand der beigefügten Diagramme und der Schaltungsanordnung hervor.

Es zeigen

Fig. 1A den Geschwindigkeitsverlauf und die Druckmodulation an einem kurveninneren Rad bei einer Schaltungsan­ ordnung ohne Sonderregelung,

Fig. 1B die gleichen Diagramme wie Fig. 1A bei Verwendung einer Schaltungsanordnung mit der erfindungsgemäßen Sonderregelung sowie

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung.

Die Fig. 1A und 1B veranschaulichen ein typisches Raddreh­ verhalten, bei dem die Sonderregelung nach der Erfindung von Nutzen ist. Dargestellt ist in beiden Figuren der zeitliche Verlauf der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit V_REF, das Drehverhalten bzw. die Radgeschwindigkeit v_R1, v′_R1, die sogen. normale Schlupfschwelle S_O und, jeweils die untere Kurve in Fig. 1A und in Fig. 1B, der Druckverlauf p_R1 und p′_R1 in der Radbremse des Fahrzeugrades, dessen Geschwin­ digkeitsverlauf v_R1 bzw. v′_R1 in dem oberen Diagramm wiedergegeben ist. Es handelt sich bei dem dargestellten Beispiel um das typische Drehverhalten eines kurveninneren Fahrzeugrades während der Fahrt in einer relativ engen Kurve und einer starken Abbremsung, die zum Zeitpunkt t₀ zum Einsetzen der Blockierschutzregelung führt. In dem Zeitin­ tervall von t₀-t₁ wird der Regelungsverlauf in erster Linie durch die verzögerungs- und beschleunigungsabhängige Regelung bzw. durch die entsprechenden Regelungsschwellen beherrscht. Ab dem Zeitpunkt t₁ wird jedoch erkennbar, daß es sich hier um ein für eine Kurvenfahrt typisches Raddreh­ verhalten handelt. Zum Zeitpunkt t₀ sinkt nämlich die Rad­ geschwindigkeit V_R unter die Kennlinie S₀, deren Abstand A von der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit v_REF gewisser­ maßen den maximal zulässigen Bremsschlupf bei Geradeausfahrt wiedergibt. Beim Überschreiten dieses Schlupfwertes A bzw. der Schlupfschwelle S₀ setzt die schlupfabhängige Regelung ein.

Das Überschreiten der Schlupfschwelle zum Zeitpunkt t₁ hat in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einen starken Abbau des Bremsdruckes p_R1, p′_R1 zur Folge. Dennoch nä­ hert sich die Radgeschwindigkeit v_R1, v′_R1 nicht mehr der Referenzgeschwindigkeit v_REF an, sondern es bleibt bei einem hohen, weit über dem Grenzwert A liegenden Schlupf. Es wird daher in dem Beispiel nach Fig. 1A weiterhin Druck ab­ gebaut. Handelt es sich bei dem Rad, dessen Geschwindigkeit v_R1, v′_R1 gezeigt ist, in Wirklichkeit um das kurvenin­ nere Rad während einer engen Kurve, wird durch die Schräg­ stellung dieses Rades dieser hohe Bremsschlupf nur vorge­ täuscht. Der starke, andauernde Bremsdruckabbau ist folglich unerwünscht und verursacht einen unnötig langen Bremsweg.

Erfindungsgemäß wird daher, wie Fig. 1B zeigt und im Ver­ gleich mit Fig. 1A veranschaulicht, eine Sonderregelung durchgeführt, sobald die Regelung erkennt, daß ein für eine Kurvenfahrt typisches Raddrehverhalten vorliegt. Nach dem Überschreiten der Schlupfschwelle S₀ zum Zeitpunkt t₁ und dem Verstreichen einer vorgegebenen Filter- oder Verzö­ gerungszeit T_F von z. B. 70 ms wird die normale Schlupf­ schwelle S₀ durch einen Offset ΔS₀ erhöht. Beginnend zum Zeitpunkt t₂ wird die Grund-Schlupfschwelle S₀ quasi kontinuierlich - im vorliegenden Ausführungsbeispiel schrittweise nach jeweils 7 ms - erhöht. Zum Zeitpunkt t₃ erreicht daher die Radgeschwindigkeit v′_R1 die durch den Offset ΔS₀ erhöhte Schlupfschwelle S₀+ΔS₀. Dadurch wird der Druckabbau gestoppt und anschließend, beginnend zum Zeitpunkt t₅ der Bremsdruck p′_R1 in der Radbremse dieses kurveninneren Rades wieder erhöht. Durch den Offset und die entsprechende Änderung der Schlupfschwelle wird folglich der vorgetäuschte Schlupf kompensiert und der Regelungsbereich, in dem Druckaufbau möglich ist, erweitert. Eine Unterbrem­ sung des kurveninneren Rades wird dadurch verhindert.

Die Zeitspanne T_M in Fig. 1B bezeichnet die Maximalzeit­ spanne, bis zu der das Ansteigen des Offset fortgesetzt wird. Zum Zeitpunkt t₄ ist im vorliegenden Beispiel ein Maximalwert ΔS_0max erreicht. Der Schlupf ist um ca. 10 km/h über die normale Schlupfschwelle S₀ angewachsen. Nach der Zeitspanne T_M bleibt in diesem Ausführungsbeispiel der Offset bis zur Beendigung der Sonderregelung konstant, so­ fern diese Situation weiterhin besteht.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 besteht im wesentlichen aus einer Signalaufbereitungsstufe 1, der die Signale v_R1 -v_R4 der einzelnen (nicht gezeigten) Radsensoren zuge­ führt werden, aus einer strichpunktiert eingerahmten Regel­ schaltung 2, aus einem Ventiltreiberblock 3 und aus einer gestrichelt eingerahmten Zusatzschaltung 4 zusammen. Es ist hier nur eine einzige Zusatzschaltung wiedergegeben, obwohl für jedes Rad eine grundsätzlich gleiche Schaltung benötigt wird.

In der Regelschaltung 2 werden grundsätzlich alle logischen Verknüpfungen und Rechenoperationen durchgeführt, die bis zur Ermittlung der Ventilsteuersignale, zur Überwachung der Regelung usw. notwendig sind. Symbolisch dargestellt im In­ neren der Schaltung 2 ist lediglich eine Stufe 5 zur Ermitt­ lung des momentanen Radschlupfes S₁-S₄, dessen Ausgang S_R1 zu der Zusatzschaltung 4 und von dieser über eine Lei­ tung 10 zurück zur Schaltung 2 geführt ist. Auf entsprechen­ de Weise sind die Schlupf-Ausgangsleitungen S_R2-S_R4 mit den nicht gezeigten Zusatzschaltungen für die Räder 2-4 verbunden.

Mit einem digitalen Zähler 6, dem ein Multiplikator 7 nach­ geschaltet ist, wird die Höhe eines Offsetsignals b ermit­ telt. Multipliziert wird der Zählerstand in der Stufe 7 mit einer Konstanten K. Die Summe aus dem Offsetsignal b und aus einem von der Normal-Schlupfschwelle S₀ abgeleiteten Wert a wird in einem Addierer 8 gebildet. In einem Vergleicher 9 wird die Summe a+b mit dem Schlupf S_R1 verglichen und schließlich dem Regler 2 über die Leitung 10 signalisiert, ob das Radverhalten momentan stabil oder instabil ist. Diese Information wird im Regler 2 in bekannter Weise bei der Er­ mittlung der Bremsdrucksteuersignale bzw. bei der Steuerung der Ventile des Ventilblocks 3 verwertet.

Der Digitalzähler 6 wird über ein ODER-Gatter 28 zurückge­ stellt, wenn der Schlupf 0 ist, positiv ist ODER wenn über die normalen Schlupfschwellen ein Druckaufbau eingelei­ tet wird.

Der digitale Zähler 6 wird einerseits über ein UND-Gatter 11 angesteuert, das den Inhalt dieses digitalen Zählers 6 er­ höht, wenn der Regler 2 über eine Leitung 12 instabilen Rad­ lauf signalisiert und wenn gleichzeitig über eine Leitung 13 der Arbeitstakt (clk) durchgeschaltet ist. Eine über einem Grenzwert liegende Radbeschleunigung (im vorliegenden Fall muß die gefilterte Radbeschleunigung b_R1 über +0,3 g lie­ gen) führt dagegen über ein UND-Gatter 14 zur Verringerung des Zählerinhalts; eine relativ hohe Radverzögerung deutet nämlich darauf hin, daß die erfindungsgemäße Sonderregelung nicht angebracht ist.

Ein Vergleicher 16, der die Radgeschwindigkeit v_R1 mit ei­ ner konstanten Geschwindigkeit K₂ vergleicht, und ein UND-Gatter 17 geben den Weg vom Zähler 6 zum Addierer 8 erst frei, wenn die Radgeschwindigkeit v_R1 einen Mindestwert von z. B. 4 km/h übersteigt.

Die erfindungsgemäße Sonderregelung ist nur dann in Funk­ tion, wenn die Werte für die Verzögerung oder Beschleunigung des Rades relativ gering sind, d. h. in einem Bereich von et­ wa ±1 g oder ±1,1 g liegen. Über eine Leitung 18 und über Ver­ gleicher 19, 20, die auf eine obere und eine untere Schwelle Th₀ bzw. Th_U eingestellt sind, sowie über ein ODER-Gat­ ter 21 wird daher eine Zeitstufe 22 über einen Reset-Eingang R immer dann zurückgesetzt, wenn die Beschleunigung oder Verzögerung über den vorgenannten relativ geringen Grenzwer­ ten liegt. Die Zeitstufe 22 wird über ein UND-Gatter 23 an­ gesteuert, wenn zum einen der Arbeitstakt (Clock) ansteht und wenn über die Leitung 12 instabiles Raddrehverhalten ge­ meldet wird. Nach einer vorgegebenen Filter- oder Verzöge­ rungszeit T_F - ein Vergleicher 24 führt nur dann ein Aus­ gangssignal, wenn der Inhalt der Zeitstufe 22 über die Zeit T_F angestiegen ist - wird schließlich über das UND-Gatter 25 und über das UND-Gatter 11 der Digitalzähler 6 in Rich­ tung auf eine Vergrößerung des Zählerinhaltes angesteuert. Das UND-Gatter 25 wird allerdings über ein UND-Gatter 26 ge­ sperrt, wenn auf einer Leitung 27 kein Signal ansteht. Über diese Leitung 27 wird das UND-Gatter 26 bei hohem Radschlupf gesperrt, der durch ein Motorschleppmoment verursacht sein könnte.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung für eine Bremsanlage mit Blockier­ schutz- und/oder Antriebsschlupfregelung zur Verbesserung der Regelung während einer Kurvenfahrt, mit Sensoren zur Messung des Raddrehverhaltens und mit elektronischen Schaltkreisen zur Aufbereitung sowie Auswertung der Sen­ sorsignale und zur Erzeugung von Bremsdruck-Steuersigna­ len, wobei der Bremsdruck in Abhängigkeit von dem Rad­ drehverhalten, von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder von einer Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit sowie von Verzöge­ rungs-, Beschleunigungs- und Schlupfschwellen steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Regelungsvorganges bei einem für eine Kurvenfahrt typischen Raddrehverhalten, bei dem der Radschlupf (A) bzw. die Abweichung der Radgeschwindigkeit (v_R1) von der Fahrzeug- oder Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit (V_REF) die Schlupfschwelle (S₀) überschreitet, bei dem die Verzögerung/Beschleunigung relativ gering ist bzw. die verzögerungs- und beschleunigungsabhängigen Re­ gelungsschwellen nicht erreicht werden und bei dem dieses Raddrehverhalten trotz Bremsdruckabbaues andauert, eine Sonderregelung erfolgt, indem die Schlupfschwelle (S₀) durch einen Offset (ΔS₀) für eine fest vorgegebene oder eine von dem weiteren Raddrehverhalten, von dem Bremsdruckverlauf und/oder von weiteren Regelkriterien abhängige Zeitspanne erhöhbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Erhöhung (ΔS₀) der Schlupfschwelle (S₀) nach einer vorgegebenen Fil­ ter- oder Verzögerungszeit (T_F) einsetzt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Offset (ΔS₀) kontinuierlich oder stufenweise bis zu einem vorgegebenen Maximalwert (ΔS_0max) zunimmt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Offset (ΔS₀) solange zunimmt bis der Radschlupf die durch den Offset (ΔS₀) erhöhte Schlupfschwelle (S₀+ΔS₀) erreicht.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Offset (ΔS₀), sobald der tatsächliche Radschlupf die erhöhte Schlupfschwelle (S₀+ΔS₀) erreicht, bis zur Beendigung der Sonderre­ gelung konstant bleibt oder nach einer vorgegebenen Zeit­ spanne oder in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten, von dem Bremsdruckverlauf etc. abnimmt.