DE19500837C2

DE19500837C2 - Raddrehzahlbedingter Bremskraftverteiler

Info

Publication number: DE19500837C2
Application number: DE1995100837
Authority: DE
Inventors: Thomas Dieckmann
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2015-01-14
Also published as: DE19500837A1

Description

Die Erfindung betrifft einen raddrehzahlbedingten Bremskraftverteiler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Obwohl angenommen werden könnte, daß bei hydraulischen Bremsen mit an den Radbremszylindern allseits gleichen Bremsdrücken auch die an den beiden Fahrzeugseiten erzielte Bremswirkung jeweils gleich sein müßte, ist jedem technisch interessierten Fahrzeugbesitzer von den regelmäßigen TÜV- Untersuchungen her bekannt, daß Fahrzeugbremsen auf beiden Seiten einer Achse oder auch im Verhältnis zu verschiedenen Achsen mehr oder weniger große Differenzen und Schwankungen aufweisen.

Die DE 34 24 912 geht von der technischen Lehre der DE 29 26 017 aus, wonach versucht wird, Ist- und Sollwert der Fahrzeugverzögerung mittels einer Steuerlogik in Übereinstimmung zu bringen. Bei der Bestimmung des Ist- Wertes der Fahrzeugverzögerung bleiben hierbei radindividuelle Unterschiede außer Betracht.

Nach der DE 34 24 912 sollen zwar Informationen über das Drehverhalten der einzelnen Räder zur Bremskraftverteilung verwendet werden. Wie die elektronische Aufbereitung, Verarbeitung und logische Verknüpfung der radindividuellen Sensorsignale S1-S4 im einzelnen durchzuführen ist, wird nicht näher erläutert. Das Ziel der DE 34 24 912 besteht offenbar in einer Verbesserung der Bremsbetätigung durch eine Anpassung, d. h. Angleichung der einzelnen Bremskräfte aneinander.

Eine solche egalisierende Vorgehensweise läßt aber jegliche radindividuellen Unterschiede außer Betracht. So rotiert z. B. ein Rad, welches durch stärkeren Abnutzungsgrad des Profils oder geringeren Reifendruck einen effektiv geringeren Radius hat, entsprechend schneller und müßte deshalb bei einem Bremsvorgang auch einer größeren Winkelverzögerung unterzogen, d. h. mit größerer Bremskraft abgebremst werden, denn nur so ist an verschieden großen Rädern ein gleichmäßiges Bremsmoment zu erzielen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht insbesondere darin, dieses bisher nicht gelöste Problem anzugehen und die Bremskraftverteilung dementsprechend und unter Verwendung von (ABS-)Raddrehzahlgeberinformationen so zu optimieren, daß alle Räder in gleichem Maße zur Abbremsung des Fahrzeugs beitragen.

Bei einem gattungsgemäßen raddrehzahlbedingten Bremskraftverteiler mit einem Bremspedalsensor, (ABS)- Raddrehzahlgebern und Bremsstellern wird diese Aufgabe im wesentlichen durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Aus der DE 38 29 951 C2 ist ein Verfahren zur Durchführung einer lastabhängigen Regelung des Bremsdruckes an einem Nutzfahrzeug bekannt, das im folgenden kurz erläutert wird:

Zunächst werden die Einzelraddrehzahlen aller Räder des Fahrzeuges gemessen und daraus werden achsweise Mittelwerte, ein absoluter Überallesdrehzahlmittelwert sowie die Differenz der mittleren Drehzahlen zwischen Vorderachse und Hinterachse berechnet. Die Bildung achsweiser Mittelwerte erfolgt, um Störeinflüsse aus Drehzahlunterschieden, z. B. bei gebremster Kurvenfahrt, gering zu halten. In die weiteren Verfahrensschritte fließen nur noch die achsweisen Mittelwerte ein.

Im darauf folgenden Schritt wird geprüft, ob eine Bremsanforderung vorliegt. Ist dies nicht der Fall, so wird die zuvor berechnete Differenz zwischen den achsweisen Mittelwerten gespeichert. Der gespeicherte Wert repräsentiert somit den ungebremsten Drehzahloffset aufgrund abweichender Reifengrößen bzw. Abrollumfänge, abweichender Reifendrücke und somit auch differierender Abrollradien.

Liegt hingegen eine Bremsanforderung vor, so wird von der berechneten Differenz der achsweisen Mittelwerte eine zuvor gespeicherte Differenz abgezogen. Die berechnete Differenz entspricht in erster Näherung der tatsächlichen Schlupfdifferenz zwischen den Rädern der Vorderachse und den Rädern der Hinterachse des Fahrzeuges.

In den nachfolgenden Schritten wird geprüft, ob die berechnete Differenz einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Solange dieser nicht überschritten wird, bleibt ein vorgegebenes Bremsdruckverhältnis zwischen der Vorderachse und der Hinterachse des Fahrzeuges unverändert; wird der vorgegebene Grenzwert jedoch überschritten, wird das Bremsdruckverhältnis zwischen der Vorderachse und der Hinterachse in einem die Überschreitung des Grenzwertes verringernden Sinne nachgeführt.

Die DE 37 38 914 A1 beschreibt ein Verfahren zur Korrektur der durch Radsensoren ermittelten Drehgeschwindigkeiten von Fahrzeugrädern. Es ist bekannt, die Drehgeschwindigkeiten von Fahrzeugrädern zu messen und die gemessenen Geschwindigkeiten in Regelsystemen für den Radschlupf (z. B. in Antiblockiersystemen und in Antriebsschlupfregelsystemen) zu verwenden. Nun können aber die Reifendurchmesser der Reifen eines Fahrzeuges voneinander abweichen, wodurch an den einzelnen Rädern unterschiedliche Radgeschwindigkeiten gemessen werden, so daß es hierdurch in den oben genannten Regelsystemen zu Fehlregelungen kommen kann. Aus diesem Grunde ist es gemäß der DE 37 38 914 A1 notwendig, an den gemessenen Radgeschwindigkeiten, in die der Reifendurchmesser einfließt, eine nichtlineare Korrektur vorzunehmen.

Sowohl die DE 38 29 951 C2 als auch die DE 37 38 914 A1 beschreibt ein Verfahren, in denen unterschiedliche Radgeschwindigkeiten, herbeigeführt z. B. durch unterschiedliche Reifengrößen, eliminiert werden sollen. Im Gegensatz dazu zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, die individuellen Reifengrößen bei einem Bremsvorgang derart zu berücksichtigen, daß sich bei einem Bremsvorgang die Raddrehzahlverhältnisse der Räder untereinander gegenüber dem ungebremsten Zustand nicht verändern.

Die Raddrehzahlverhältnisse werden laufend gespeichert. Dabei genügt es, daß der Speicher nur über ein Kurzzeitgedächtnis verfügt und bei einem Bremsvorgang lediglich die aktuellen und gegebenenfalls geeignet gefilterten Raddrehzahlverhältnisse aus der unmittelbar vor dem Bremsvorgang liegenden Zeitspanne einem Vergleicher zur Verfügung stehen.

Die Raddrehzahlverhältnisse sind gleich den Verhältnissen der Winkelgeschwindigkeiten der einzelnen Räder zueinander. Diese Winkelgeschwindigkeiten werden vorteilhafterweise dadurch bestimmt, daß man die pro Radumdrehung verstreichende Zeit mißt. Hierfür ist mindestens eine Radumdrehung erforderlich. Um exakte Messungen mit hoher Auflösung zu erzielen, sind mehrere Radumdrehungen erforderlich. Bei mit Antiblockiersystem ausgestatteten Fahrzeugen sind die Radumdrehungen von den Raddrehzahlgebern des ABS bekannt.

Die Radumdrehungen können aber auch mittels in die Laufflächen von Reifen implantierter Drucksensoren bzw. Wägezellen gewonnen werden.

Durch den erfindungsgemäßen radindividuellen Bremskraftverteiler wird sichergestellt, daß die während normaler, ungebremster Fahrt gegebenen Radrehzahlverhältnisse auch während eines Bremsvorgangs erhalten bleiben, und daß auf diese Weise die einzelnen Räder mit einer optimalen gleichmäßigen Bremskraftverteilung beansprucht werden.

Keines der Räder wird unverhältnismäßig mit Bremskraft beaufschlagt. Bei einem Bremsvorgang unterliegen alle Räder dem gleichen Mikroschlupf. Dadurch wird verhindert, daß einzelne Räder stärker als andere zur Fahrzeugverzögerung herangezogen werden. Erfindungsgemäß werden bei den Bremsungen insgesamt weniger ABS-Regeleingriffe erforderlich. Mit der erfindungsgemäßen Anpassung der Bremskraftverteilung an den jeweils vorliegenden Fahrzustand kann der Einsatzpunkt des energieverzehrenden ABS-Regelbetriebs zu höheren Verzögerungen hin verschoben werden. Jedes Rad erhält stets den optimalen Bremskraftanteil. Auch wird der Energiebedarf des Bremssystems insgesamt geringer, da das Ziel mehr auf eine Erhöhung der Bremswirkung und weniger auf erhöhten Krafteinsatz gerichtet ist. Insgesamt wird ein gleichmäßigerer und geringerer Reifenverschleiß und ein gleichmäßigerer Bremsbelagsverschleiß erzielt. Auch ergeben sich geringere Fahrwerksverspannungen beim Bremsen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand des Blockschaltbildes der Fig. 1 beschrieben:

Die Erfindung besteht im wesentlichen aus einer Bremssteuerungs/-regelungseinheit 2. Diese Bremssteuerungs/-regelungseinheit 2 verfügt über fünf Eingänge 16, 18a-d und vier Ausgänge 20a-d.

Der erste Eingang 16 ist mit einem Bremspedalsensor 22 eines Bremsgebers verbunden; die vier weiteren Eingänge 18a-d haben Kontakt mit jeweils einem (ABS-) Raddrehzahlgeber 24. Die vier Ausgänge 20a-d führen zu den jeweiligen Bremstellern 26.

Die vier Eingänge 18a-d dienen zur laufenden Aufnahme der Informationen bezüglich der Raddrehzahlen u(vl), u(vr), u(hl) und u(hr) von den außerhalb der Bremssteuerungs/- regelungseinheit 2 angeordneten (ABS-)Raddrehzahlgebern 24. Diese Raddrehzahl-Informationen werden laufend dem Schaltkreis 6 zur Bestimmung der Raddrehzahlverhältnisse u(vl)/u(vr), u(vl)/u(hl), u(vl)/u(hr), u(vr)/u(hl), u(vr)/u(hr) und u(hl)/u(hr) zugeführt.

Vereinfachte Ausführungsformen der Erfindung beschränken sich auf die Bildung der Relationen "links zu rechts" oder "vorne zu hinten".

Ebenso wie die Raddrehzahlen werden auch die Raddrehzahlverhältnisse laufend, d. h. sowohl bei normaler, ungebremster Fahrt als auch während eines Bremsvorgangs bestimmt.

Wegen gewisser Fertigungstoleranzen und wegen sonstiger Unterschiede zwischen den einzelnen Fahrzeugreifen, die sich insbesondere aus unterschiedlichem Abnutzungsgrad und unterschiedlichem Reifendruck ergeben, ist in der Regel das Drehzahlverhältnis zwischen jeweils zwei Rädern nicht exakt 1 : 1, sondern es kann in individueller Weise von 1 differieren. Die Abweichung der einzelnen Relationen vom Wert 1 : 1 bleibt zeitlich nicht konstant sondern kann sich auch während der Fahrt noch verändern.

So erwärmt sich z. B. ein schwach aufgepumpter Reifen bei schneller Fahrt rascher als ein normal oder stark aufgepumpter Reifen. Durch die erhöhte Temperatur erhöht sich der Druck in dem Reifen und damit entweder der Umfang oder bei Gürtelreifen der effektive Radius des bereiften Rades, was bei einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit zu einer geringeren Drehzahl führt. Wegen der geschilderten Möglichkeiten zeitlicher Änderung der Raddrehzahlverhältnisse, bzw. Winkelgeschwindigkeitsverhältnisse, ist es erforderlich, bei normaler, d. h. ungebremster Fahrt fortlaufend die Bestimmung der Raddrehzahlverhältnisse zu wiederholen.

Diese so bei ungebremster Fahrt fortlaufend festgestellten dimensionslosen Raddrehzahlverhältnisse werden als Relativwerte laufend in den Speicherzellen des Speichers 10 abgelegt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Speicherzellen mit den Meßwerten stets aktualisiert. Dabei werden die bestehenden Daten nicht einfach von den neuen Meßwerten überschrieben, sondern über geeignete Filteralgorithmen mit den neuen Daten verrechnet. Dadurch lasssen sich Fehler, z. B. durch Radfederbewegungen, ausschließen und um kurzfristige Schwankungen bereinigte Kennwerte erzielen.

Während eines Bremsvorgangs erzeugt der am Bremspedal bezüglich der Bremssteuerungs/-regelungseinheit 2 extern angeordnete Bremspedalsensor 22 ein Fahrzeugverzögerungssignal. Dieses Fahrzeugverzögerungssignal dient als Steuersignal zur Sperrung das Speichers und verhindert auf diese Weise, daß auch während des Bremsvorgangs weiterhin laufend die Quotienten der Raddrehzahlen gespeichert werden.

Gleichzeitig bewirkt das vom Bremspedalsensor abgegebene Fahrzeugverzögerungssignal, daß nun während des Bremsvorgangs die zuletzt im Speicher abgelegten Raddrehzahlquotienten u(vl, o)/u(vr, o), u(vl, o)/u(hl, o), u(vl, o)/u(hr, o), u(vr, o)/u(hl, o), u(vr, o)/u(hr, o) und u(hl, o)/u(hr, o) abgerufen und mit den weiterhin laufend bestimmten Quotienten der Raddrehzahlen u(vl, b)/u(vr, b), u(vl, b)/u(hl, b), u(vl, b)/u(hr, b), u(vr, b)/u(hl, b), u(vr, b)/u(hr, b) und u(hl, b)/u(hr, b) in dem Schaltkreis 8 die Wertepaare aus u(vl, o)/u(vr, o) und u(vl, b)/u(vr, b), ... gebildet werden.

Da die Bremsen üblicherweise mehr oder weniger ungleich "ziehen", ergibt sich dementsprechend ein ungleicher Schlupf zwischen Reifen und Straße oder auch nur eine ungleiche Verformung des den Boden berührenden Teils des Reifenprofils. Deshalb unterscheiden sich die Raddrehzahlverhältnisse während des Bremsvorgangs von denen bei normaler ungebremster Fahrt.

In einem sich an den Schaltkreis 8 anschließenden Vergleicher 12 werden aus den Wertepaaren die entsprechenden Differenzen

D1 = u(vl, o)/u(vr, o) - u(vl, b)/u(vr, b)
D2 = u(vl, o)/u(hl, o) - u(vl, b)/u(hl, b)
D3 = u(vl, o)/u(hr, o) - u(vl, b)/u(hr, b)
D4 = u(vr, o)/u(hl, o) - u(vr, b)/u(hl, b)
D5 = u(vr, o)/u(hr, o) - u(vr, b)/u(hr, b)
D6 = u(hl, o)/u(hr, o) - u(hl, b)/u(hr, b)

gebildet und anschließend einem Schaltkreis 14 zur Optimierung der Bremskraftverteilung zugeführt. Dieser Schaltkreis 14 beaufschlagt die einzelnen Bremssteller 26 über die Ausgänge 20a-d erfindungsgemäß derartig mit mehr oder weniger Bremsdruck bzw. Bremskraft, daß die positiven bzw. negativen Differenzen D1, ..., D6 Null ergeben. D. h.: Der dem Vergleicher 12 nachgeschaltete Schaltkreis 14 optimiert die Bremskraftverteilung in der Weise, daß die Raddrehzahlverhältnisse während der Bremsphase denen im ungebremsten Zustand angepaßt werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß alle Räder mit anteilig gleichen Bremsmomenten, d. h. einer optimalen Bremskraftverteilung beansprucht werden.

Bezugszeichenliste

2

Bremssteuerungs/-regelungseinheit

4

Schaltkreis zur Bestimmung der Fahrzeug-(Soll-)Verzögerung

6

Schaltkreis zur Bestimmung der Raddrehzahlverhältnisse

8

Schaltkreis zur Bildung von Wertepaaren

10

Speicher

12

Vergleicher (Vergleich mit bremsfreiem, optimalem Zustand)

14

Schaltkreis zur Optimierung der Bremskraftverteilung

16

Eingang Bremspedalsensor

18

a-dEingänge Raddrehzahlgeber

20

a-dAusgänge Bremssteller

22

Bremspedalsensor

24

(ABS-)Raddrehzahlgeher

26

Bremssteller

Claims

1. Raddrehzahlbedingter Bremskraftverteiler, wie er in Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen einsetzbar ist,

1. mit einem Bremspedalsensor (22),
2. mit (ABS-)-Raddrehzahlgebern (24),
3. mit Bremsstellern (26) an allen Rändern vl, vr, hl und hr
4. und mit einer Bremssteuerungs/-regelungseinheit (2),

gekennzeichnet durch

1. einen Schaltkreis (6) zur laufenden Bestimmung der Quotienten u(vl)/u(vr), u(vl)/u(hl), u(vl)/u(hr), u(vr)/u(hl), u(vr)/u(hr) und u(hl)/u(hr) aus den von den (ABS-)Raddrehzahlgebern zur Verfügung stehenden Radumdrehungszeiten u(vl), u(vr), u(hl) und u(hr),
2. einen Speicher (10) zur fortlaufenden bzw. sequentiellen Abspeicherung der bei normaler, d. h. ungebremster Fahrt, laufend bestimmten Quotienten u(vl, o)/u(vr, o), u(vl, o)/u(hl, o), u(vl, o)/u(hr, o), u(vr, o)/u(hl, o), u(vr, o)/u(hr, o) und u(hl, o)/u(hr, o)
3. einen Schaltkreis (8) zur Bildung von Wertepaaren der vor und während eines Bremsvorgangs gebildeten Quotienten aus u(vl, o)/u(vr, o) und u(vl, b)/u(vr, b); u(vl, o)/u(hl, o) und u(vl, b)/u(hl, b); u(vl, o)/u(hr, o) und u(vl, b)/u(hr, b); u(vr, o)/u(hl, o) und u(vr, b)/u(hl, b); u(vr, o)/u(hr, o) und u(vr, b)/u(hr, b); u(hl, o)/u(hr, o) und u(hl, b)/u(hr, b),
wofür der Bremspedalsensor (22) während des Bremsvorgangs ein Steuersignal zum Auslesen der letzten, bei ungebremster Fahrt gespeicherten Raddrehzahlverhältnisse erzeugt,
4. einen Vergleicher (12) zur Berechnung der Differenzen
D1 = u(vl, o)/u(vr, o) - u(vl, b)/u(vr, b);
D2 = u(vl, o)/u(hl, o) - u(vl, b)/u(hl, b);
D3 = u(vl, o)/u(hr, o) - u(vl, b)/u(hr, b);
D4 = u(vr, o)/u(hl, o) - u(vr, b)/u(hl, b);
D5 = u(vr, o)/u(hr, o) - u(vr, b)/u(hr, b);
D6 = u(hl, o)/u(hr, o) - u(hl, b)/u(hr, b)
der Wertepaare und
5. einen Schaltkreis (14) zur Optimierung der Bremskraftregelung durch Nullregelung der Differenzen D1, ..., D6, so daß die Raddrehzahlverhältnisse während der Bremsphase denen im ungebremsten Zustand angepaßt werden.

2. Raddrehzahlbedingter Bremskraftverteiler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ältere Daten, bzw. Sequenzen in dem Maße in dem Speicher (10) löschbar sind, wie neue Daten, bzw. Sequenzen hinzukommen, so daß nur die jeweils letzten Daten (Quotienten) aus dem Speicher abrufbar zur Verfügung stehen.

3. Raddrehzahlbedingter Bremskraftverteiler nach Patentanspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein (digitales) Filter zur zeitlich bewerteten Mittelung der jeweiligen Bremsstellerdaten und damit zur Aktualisierung der Werte des bremsfreien Zustands in dem Speicher (10).

4. Raddrehzahlbedingter Bremskraftverteiler nach einem der Patentansprüche 1-3, gekennzeichnet durch einen Schaltkreis (14) zur Ausregelung der Differenzen D1, ..., D6 auf einen Fixwert (≠0) oder auf einen von der jeweiligen Fahrzeugverzögerung abhängigen Wert, durch den die Radradienveränderung (die durch die Radlastverlagerung beim Bremsen erfolgt) berücksichtigbar ist.

5. Raddrehzahlbedingter Bremskraftverteiler nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Raddrehzahlverhältnisse mittels in die Lauffläche der Reifen implantierter Drucksensoren oder mittels Wägezellen bestimmbar sind.