DE19707210A1 - Verfahren zur achslastabhängigen Bremskraftverteilung in einer Bremsanlage eines Fahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur achslastabhän­ gigen Bremskraftverteilung in einer Bremsanlage eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 195 01 286 A1 bekannt.

Bei einer Abbremsung eines Fahrzeuges ist es üblicher­ weise erwünscht, einen möglichst kurzen Bremsweg zu er­ zielen. Hierbei soll außerdem ein stabiler, vom Fahrer beherrschbarer Fahrzustand beibehalten werden, d. h. es soll beispielsweise das Blockieren einer Fahrzeugachse vermieden werden. Eine bekannte Vorgehensweise zur Er­ zielung möglichst hoher Verzögerungswerte unter Beibe­ haltung eines stabilen Fahrzustandes besteht darin, die einzelnen Fahrzeugachsen in Abhängigkeit der jeweils vorhandenen Achslast gesondert mit Bremskräften zu be­ aufschlagen.

Bei den Achslasten wird nach einem statischen Anteil, der bei Fahrzeugstillstand vorliegt, sowie einem dyna­ mischen Anteil, der bei einer Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeuges dem statischen Anteil überlagert ist und zu einer Veränderung der momentanen Achslast führt, unterschieden. Als momentane Achslast wird daher der beschleunigungs- und verzögerungsabhän­ gige Momentanwert einer Achslast (Summe aus statischem und dynamischem Anteil) bezeichnet. So wird z. B. bei einer Abbremsung eines zweiachsigen Fahrzeuges bei Vor­ wärtsfahrt die Hinterachse um ein bestimmtes Maß entla­ stet und die Vorderachse um dasselbe Maß zusätzlich be­ lastet. Dieses Maß ist abhängig von dem Verzögerungs­ wert, den statischen Achslasten der Vorder- und der Hinterachse sowie von den geometrischen Daten des Fahr­ zeuges wie z. B. Länge und Schwerpunkthöhe. Die stati­ schen Achslasten sind im wesentlichen durch die Kon­ struktion und die Geometrie des Fahrzeuges sowie durch die Beladung bestimmt.

Bei Anhängefahrzeugen ist es zur Vermeidung von unzu­ lässigen Kopplungskräften zum Zugfahrzeug erforderlich, daß der Verzögerungswert des Anhängefahrzeuges dem Ver­ zögerungswert des Zugfahrzeuges bzw. dem Verzögerungs­ wunsch des Fahrers entspricht. Gemäß der Richtlinie ECE-13 Serie 09 über Bremsanlagen bei Nutzfahrzeugen darf bei Anhängefahrzeugen keine adaptive Anpassung des Sollwertes der Fahrzeugverzögerung an einen gemessenen Istwert nach Art eines Regelkreises erfolgen. Unter Heranziehung der Grundgleichung der Mechanik (Kraft = Masse . Beschleunigung) ist es statt dessen möglich, die physikalisch korrekten Absolutwerte der Bremskräfte, gemessen in Newton, an den Fahrzeugachsen zur Erzielung eines dem Zugfahrzeug entsprechenden Verzögerungswertes einzustellen.

Zur Bestimmung der korrekten Absolutwerte der Brems­ kräfte an den Fahrzeugachsen ist daher die Kenntnis der momentanen Achslast jeder Fahrzeugachse notwendig. Es wäre denkbar, die Information über die momentanen Achs­ lasten durch jeweils einen an jeder Fahrzeugachse ange­ ordneten Achslastsensor zu ermitteln. Dies wäre jedoch aufwendig und teuer. Bei dem bekannten Verfahren zur achslastabhängigen Bremskraftverteilung wird vorge­ schlagen, nur eine der Fahrzeugachsen mit einem Achs­ lastsensor auszustatten. Gemäß dem dort beschriebenen Verfahren wird aus dem Signal des Achslastsensors bei ungebremster Fahrt die statische Achslast der mit dem Achslastsensor versehenen Fahrzeugachse und während ge­ bremster Fahrt die dann vorherrschende momentane Achs­ last ermittelt. Aus der Differenz zwischen momentaner Achslast und statischer Achslast kann auf die momentane Achslast der anderen, nicht mit einem Achslastsensor versehenen Fahrzeugachse geschlossen werden.

Bei dem bekannten Verfahren ist der während der unge­ bremsten Fahrt bestimmte statische Achslastwert auf­ grund von Störeinflüssen durch Fahrbahnunebenheiten oder Kurvenfahrt relativ ungenau. Bei Fahrzeugen mit mehr als zwei Fahrzeugachsen ist das bekannte Verfahren nicht einsetzbar, es sei denn, es werden weitere Achs­ lastsensoren eingesetzt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur achslastabhängigen Bremskraftverteilung in einer Bremsanlage eines Fahrzeuges anzugeben, das unabhängig von den statischen Achslasten bei Verwendung nur eines Achslastsensors eine achslastabhängige Brems­ kraftverteilung an beliebig vielen Achsen eines Fahr­ zeuges derart ermöglicht, daß möglichst hohe Verzöge­ rungswerte des Fahrzeuges unter Beibehaltung eines sta­ bilen Fahrzustandes erzielbar sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 ange­ gebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteil­ hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben.

Es wird im folgenden unterschieden zwischen der Fahr­ zeuggeschwindigkeit und den Drehgeschwindigkeiten der einzelnen Achsen oder Räder des Fahrzeuges. Die Dreh­ geschwindigkeit kann von der Fahrzeuggeschwindigkeit verschieden sein, z. B. bei durchdrehender Antriebs­ achse des Fahrzeuges oder blockierenden Rädern.

Als Drehgeschwindigkeitssignal einer Fahrzeugachse wird im folgenden ein von einem oder mehreren Sensiermitteln abgegebenes Signal verstanden.

Im Falle eines einzelnen Sensiermittels pro Fahrzeug­ achse ist dieses üblicherweise so angeordnet, daß der arithmetische Mittelwert der Drehgeschwindigkeiten der einzelnen Fahrzeugräder der betreffenden Fahrzeugachse sensiert wird. Im Falle der Hinterachse eines Fahrzeu­ ges ist das Sensiermittel dann z. B. am Getriebeausgang vor dem Differentialgetriebe angeordnet.

Bei Verwendung mehrerer Sensiermittel an einer Fahr­ zeugachse, z. B. jeweils eines Impulsdrehzahlgebers pro Fahrzeugrad, wird als Drehgeschwindigkeitssignal der Fahrzeugachse im folgenden eine Verknüpfung der einzel­ nen Drehgeschwindigkeitssignale der Räder verstanden. Zur Verknüpfung der Einzelsignale zu dem Drehgeschwin­ digkeitssignal der Fahrzeugachse wird vorzugsweise eine arithmetische Mittelwertbildung vorgenommen. Ein Sen­ siermittel kann z. B. in bekannter Weise als ein elek­ tromagnetisch wirkender Impulsdrehzahlgeber ausgebildet sein, der mit einem mit dem Fahrzeugrad mitdrehenden Zahnrad, welches an einem Teil der Radaufhängung des Fahrzeuges oder der Bremseinrichtung befestigt sein kann, in Wirkverbindung steht.

Das zuvor Gesagte gilt sinngemäß auch für das Achslast­ signal, das die momentane Achslast einer Fahrzeugachse repräsentiert. Das Achslastsignal wird von weiteren Sensiermitteln erzeugt, die entweder als ein einziger die Achslast ermittelnder Achslastsensor, der vorzugs­ weise in der Mitte der Fahrzeugachse angeordnet ist, oder auch durch einzelne im Bereich der Räder der Fahr­ zeugachse angeordnete Radlastsensoren ausgebildet sein können. Im Falle mehrerer Radlastsensoren erfolgt vor­ zugsweise eine arithmetische Mittelwertbildung der Ein­ zelsignale zu dem Achslastsignal.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß zur Bestimmung der Bremskräfte für die einzelnen Fahrzeugachsen die vor­ handenen Komponenten der Bremsanlage des Fahrzeuges verwendet werden können und keine zusätzlichen Kompo­ nenten, insbesondere kein weiterer Achslastsensor, er­ forderlich ist. Durch die Verwendung von Zuordnungsein­ richtungen, die aufgrund von Eingangssignalen als Ausgangssignale Bremsanforderungssignale erzeugen, mit denen dann zur Erzeugung der Bremskräfte an den Fahr­ zeugachsen angeordnete Bremseinrichtungen beaufschlagt werden, ist eine besonders einfach an verschiedene Fahrzeugtypen anpaßbare Art der Signalverarbeitung und -erzeugung möglich.

Dadurch, daß wenigstens einer Zuordnungseinrichtung als eines der Eingangssignale statt dem Signal eines zu­ sätzlichen Achslastsensors ein Hilfssignal zugeführt wird, das ausschließlich aufgrund der Drehgeschwindig­ keitssignale der Fahrzeugachsen ermittelt wird, ist eine sehr einfache und effiziente Verwendung der vor­ handenen Sensiermittel möglich. Darüber hinaus kann eine in der Praxis recht ungenaue und aufwendige Er­ mittlung der statischen Achslast durch die Verwendung des Hilfssignales vermieden werden. Daher kann die Er­ findung auch in solchen Fällen angewandt werden, in de­ nen kurzfristige, große Änderungen der statischen Achs­ last auftreten, z. B. bei einem Verrutschen der Bela­ dung des Fahrzeuges in Folge einer Notbremsung.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Hilfssignal als ein Differenzwert (ΔX) aus wenig­ stens einem ersten und einem zweiten Drehgeschwindig­ keitssignal durch Subtraktion ermittelt. In besonders einfacher Weise wird dabei das erste Drehgeschwindig­ keitssignal von dem zweiten Drehgeschwindigkeitssignal abgezogen. Es ist auch möglich, den Differenzwert (ΔX) aus solchen Signalen zu bilden, die durch eine Signalaufbereitung, z. B. Filterung, aus den Drehgeschwindigkeitssignalen abgeleitet werden.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weisen die Zuordnungseinrichtungen Kennlinienfelder zur Zuord­ nung ihrer Eingangssignale zu ihrem Ausgangssignal auf. In besonders vorteilhafter Weise sind die Kennlinien­ felder auf die physikalischen Gegebenheiten der jewei­ ligen Fahrzeugachse derart abgestimmt, daß mit dem als Ausgangssignal erzeugten Bremsanforderungssignal ein Istwert der Verzögerung des Fahrzeuges erreicht wird, der wenigstens näherungsweise der vom Fahrer vorgegebe­ nen Sollverzögerung (Z) entspricht. Hierfür werden keine weiteren Eingangssignale, wie z. B. ein aus den Drehgeschwindigkeitssignalen ermittelter Istwert der Verzögerung, benötigt. Dadurch ist es möglich, eine Ab­ bremsung sowohl von Zugfahrzeugen als auch von Anhänge­ fahrzeugen gemäß der Richtlinie ECE-13 Serie 09 über Bremsanlagen bei Nutzfahrzeugen durchzuführen. Ein ge­ eignetes Verfahren zur Bestimmung der Kennlinienfelder ist z. B. in der DE 41 42 670 A1 angegeben.

Eine Möglichkeit, aus dem Differenzwert (ΔX) das Hilfssignal zu erzeugen, besteht darin, in einem zeit­ kontinuierlichen System ein Integral über den Diffe­ renzwert zu berechnen oder in einem zeitdiskreten Sy­ stem die einzelnen Differenzwerte aufzusummieren.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Hilfssignal immer dann automatisch verändert, wenn der Differenzwert (ΔX) einen bestimmten Wertebereich, dessen Obergrenze durch einen ersten Schwellenwert und dessen Untergrenze durch einen zweiten Schwellenwert festgelegt wird, verläßt. Anderenfalls wird das Hilfssignal konstant gehalten. Hierdurch kann ein Fehlansprechen bei der Ermittlung des Hilfssignals, z. B. aufgrund von Störungen der Drehgeschwindigkeitssignale, vermieden werden. Die automatische Vergrößerung des Hilfssignals bei Überschreiten des ersten Schwellenwertes bzw. die automatische Verkleinerung bei Unterschreiten des zweiten Schwellenwertes kann nach einer geeigneten mathematischen Funktion oder vorzugsweise mit einem festgelegten Gradienten zeitproportional erfolgen.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Er­ findung erfolgt die Bestimmung des Hilfssignals aus dem Differenzwert (ΔX) derart, daß das Hilfssignal die mo­ mentane Achslast der zweiten, nicht mit einem Achslast­ sensor versehenen Fahrzeugachse repräsentiert. Hier­ durch ist es einerseits möglich, die erste und die zweite Zuordnungseinrichtung nahezu identisch auszubil­ den. Insbesondere bei Einsatz eines ein Programm aus­ führenden Mikroprozessors zur Ausführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ist es dann möglich, die Zuord­ nungseinrichtungen als ein mehrfach aufrufbares Unter­ programm für den Mikroprozessor auszubilden, wobei die Daten der Kennlinienfelder achsabhängig dem Unterpro­ gramm als Parameter übergeben werden können. Anderer­ seits ist es durch diese Weiterbildung der Erfindung auch möglich, die Gesamtmasse des Fahrzeuges zu ermit­ teln und bei Bedarf über eine Anzeigeeinrichtung, die z. B. im Führerhaus des Fahrzeuges angeordnet sein kann, darzustellen.

Mit dem Begriff "Signalskalierung" wird eine Skalierung von Signalen bezeichnet. Als Signalskalierung bzw. Drehgeschwindigkeitsskalierung wird im folgenden das Verhältnis zwischen einem durch Sensiermittel abgegebe­ nen Signal bzw. Drehgeschwindigkeitssignal und der phy­ sikalisch wirklich vorliegenden Größe bzw. Drehge­ schwindigkeit angesehen. Einflußgrößen für die Drehge­ schwindigkeitsskalierung sind z. B. Reifengröße, Ge­ triebeübersetzung oder Anzahl der Zähne bei Verwendung eines Impulsdrehzahlgebers und eines Zahnrades als Sen­ siermittel.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft einsetzbar, wenn die Signalskalierungen der zur Bestimmung des Dif­ ferenzwertes (ΔX) herangezogenen Drehgeschwindigkeits­ signale gleich oder nahezu gleich sind. In einer vor­ teilhaften Weiterbildung der Erfindung ist daher zur Bestimmung des Differenzwertes (ΔX) ein aus wenigstens einem der Drehgeschwindigkeitssignale abgeleitetes Signal vorgesehen, das die gleiche Signalskalierung aufweist wie das andere zur Bestimmung des Differenz­ wertes (ΔX) verwendete Drehgeschwindigkeitssignal. Ein derartiges abgeleitetes Signal kann beispielsweise von einer von Antiblockiersystemen her bekannten Einrich­ tung zum Reifenabgleich gemäß DE 41 14 047 A1 erzeugt werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zur Erzeugung des abgeleiteten Signals ein Korrektur­ wert vorgesehen, der während ungebremster Fahrt des Fahrzeuges aus den Drehgeschwindigkeitssignalen ermit­ telt wird. Hierdurch ist die Erfindung auch ohne eine Einrichtung zum Reifenabgleich vorteilhaft einsetzbar.

Die zur Erzeugung des Achslastsignals vorgesehenen wei­ teren Sensiermittel sind in einer vorteilhaften Weiter­ bildung der Erfindung als wenigstens ein Kraftsensor ausgebildet. Hierdurch ist eine einfache und direkte Verarbeitung des Achslastsignals ohne Umrechnungsver­ fahren möglich. Im Falle eines einzigen Kraftsensors ist dieser im mittleren Bereich der zu sensierenden Fahrzeugachse angeordnet und ermittelt somit die Ge­ wichtskraft der Fahrzeugachse. Im Falle mehrerer Kraft­ sensoren sind diese im Bereich der der Fahrzeugachse zugeordneten Räder angeordnet und ermitteln die am je­ weiligen Fahrzeugrad vorliegende Gewichtskraft, die auch als Radlast bezeichnet wird.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Er­ findung wird als weitere Sensiermittel wenigstens ein Wegsensor verwendet, der einen Abstand zwischen der Fahrzeugachse und dem Fahrzeugrahmen ermittelt. Als Fahrzeugrahmen wird in diesem Zusammenhang jedes Fahr­ zeugteil angesehen, welches aufgrund der Wirkung der Fahrzeugfederung seinen Abstand zu der Fahrzeugachse ändern kann. Unter Berücksichtigung der Federungskenn­ linie der sensierten Fahrzeugachse wird dann aus dem Wegsensorsignal bzw. den Wegsensorsignalen die momen­ tane Achslast bestimmt. Bei Anwendung der Erfindung in einem Fahrzeug, das eine Niveauregelung aufweist, kön­ nen in besonders vorteilhafter Weise die zur Niveausen­ sierung dann vorhandenen Wegsensoren mitbenutzt werden, so daß keine weiteren Komponenten zur Achslastermitt­ lung am Fahrzeug installiert werden müssen.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung, die ins­ besondere für Fahrzeuge geeignet ist, die mit einer Druckmittelfederung und/oder einer Niveauregelung aus­ gestattet sind, werden als weitere Sensiermittel wenig­ stens ein den momentanen Druck in der Druckmittelfede­ rung sensierender Drucksensor eingesetzt. Dies hat den Vorteil, daß die weiteren Sensiermittel sehr kostengün­ stig sind. Da eine Druckmittelfederung bzw. eine Ni­ veauregelung vorzugsweise an der den überwiegenden Teil der Fahrzeugnutzlast tragenden Hinterachse des Fahrzeu­ ges angeordnet ist, wird gemäß einer weiteren vorteil­ haften Weiterbildung der Erfindung die Hinterachse des Fahrzeuges als erste Fahrzeugachse verwendet. Hierdurch können die für die Druckmittelfederung bzw. die Niveau­ regelung ohnehin vorhandenen Sensiermittel auch zur Er­ mittlung des Achslastsignals verwendet werden, ohne daß weitere Komponenten erforderlich sind.

Eine vorteilhafte Einrichtung zur Ausführung des zuvor beschriebenen Verfahrens weist neben den bereits be­ schriebenen Sensiermitteln zur Erzeugung der Drehge­ schwindigkeitssignale, des Achslastsignals und des Sollverzögerungssignals (Z) noch Bremsen sowie die Bremsen betätigende Aktuatoren, die zusammen die erste und die zweite Bremseinrichtung bilden, und ein Steuer­ gerät auf.

Die Bremsen können in üblicher Weise als Trommel- oder Scheibenbremse ausgebildet sein, die über ein Betäti­ gungsgestänge von jeweils einem Aktuator betätigt wer­ den.

Ein Aktuator weist bei Verwendung der Erfindung in ei­ ner druckmittelbetätigbaren Bremsanlage vorzugsweise einen Stellzylinder und ein Ventil auf, das den Druck­ mittelzufluß und -abfluß zu dem Stellzylinder steuert. Das Ventil kann z. B. durch elektrische Signale betä­ tigbar sein. Die elektrischen Signale können dem Ventil über eine elektrische Leitung von dem Steuergerät zuge­ führt werden. Bei Verwendung der Erfindung in einem elektrischen Bremssystem (EBS) ist es vorteilhaft, dem Ventil Schnittstellenmittel zuzuordnen, durch die ein Bremsanforderungssignal von dem Steuergerät in ein elektrisches Schaltsignal für das Ventil umgewandelt werden können. Hierdurch sind die Aktuatoren direkt mit den als Informationssignale ausgebildeten Bremsanforde­ rungssignalen beaufschlagbar.

Das Steuergerät ist vorzugsweise als elektronisches Ge­ rät mit einem ein Programm ausführenden Mikroprozessor ausgestattet und weist außerdem signalempfangende Mit­ tel zur Umwandlung der Drehgeschwindigkeitssignale, des Sollverzögerungssignals (Z) und des Achslastsignals in Rechengrößen erster Art und signalabgebende Mittel zur Umwandlung von Rechengrößen zweiter Art in Betätigungs­ signale, insbesondere Bremsanforderungssignale, für die Aktuatoren auf.

Die signalempfangenden Mittel können beispielsweise als Analog/Digital-Wandler, Schnittstellenmittel für den Empfang serieller Daten oder Schmitt-Trigger ausgebil­ det sein. Als signalabgebende Mittel können beispiels­ weise Digital/Analog-Wandler oder Schalttransistoren eingesetzt werden. Durch in dem Steuergerät außerdem vorhandene Rechenmittel, insbesondere ein Mikropro­ zessor, wird aufgrund der Rechengrößen erster Art eine Berechnung der Rechengrößen zweiter Art durchgeführt.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der die Erfin­ dung betreffenden Komponenten einer Bremsan­ lage eines Fahrzeuges sowie eine Steuerein­ richtung dafür und

Fig. 2 einen Teil der signalverarbeitenden Mittel in der Steuereinrichtung als Blockschaltbild und

Fig. 3 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens als Flußdiagramm.

In den Fig. 1, 2 und 3 werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Teile und Signale verwendet.

In der Fig. 1 sind die Verbindungslinien zwischen den äußeren mechanischen, elektrischen oder elektromechani­ schen Komponenten (1, 2, 3, 4, 7, 10, 11, 12, 13, 17) mit Signalnamen (V2R, V2L, P2R, P2L, Z, V1R, V1L, P1R, P1L, P) bezeichnet. Diese Verbindungslinien sind unab­ hängig von der physikalischen Repräsentation der Signale als logische Signalkanäle zu verstehen. Die Richtung des Signalflusses in den Signalkanälen ist durch Pfeile gekennzeichnet. Die in der Fig. 1 darge­ stellten Signalkanäle sind ausschnittsweise auch in der Fig. 2 mit gleichen Bezeichnungen dargestellt. Die Signale werden vorzugsweise als elektrische Digital­ signale dargestellt. Als Signalkanäle werden dann elek­ trische Leitungen benutzt, die z. B. als serielles Bus­ system ausgebildet sein können. In diesem Ball können die verschiedenen logischen Signalkanäle gemäß Fig. 1 auch als ein einziges Bussystem, an das die Komponenten (1, 2, 3, 4, 7, 10, 11, 12, 13, 17) angeschlossen sind, physikalisch repräsentiert werden.

In der Fig. 1 ist ein elektrisch steuerbares Bremssy­ stem (EBS) dargestellt, das als mechanische Komponenten die Radbremsen (5, 6) an der Vorderachse und die Rad­ bremsen (14, 15) an der Hinterachse aufweist. Zusätz­ lich ist an der Hinterachse des Fahrzeugs zur Federung und zum Niveauausgleich bei unterschiedlicher Beladung ein Luftfederbalg (16) angeordnet. Dem Luftfederbalg (16) kann zur Einstellung des Fahrzeugniveaus an der Hinterachse über eine nicht dargestellte pneumatische Anlage, die z. B. einen Druckmittelvorrat und Ventile aufweist, Druckluft zugeführt werden bzw. wieder abge­ führt werden.

Die Radbremsen (5, 6, 14, 15) sind zur Betätigung mit jeweils einem Aktuator (3, 4, 12, 13) ausgestattet. Die Aktuatoren (3, 4, 12, 13) betätigen über mechanische Gestänge die ihnen jeweils zugeordneten Radbremsen (5, 6, 14, 15). Die Aktuatoren werden mit den Bremsanforde­ rungssignalen (P1R, P1L, P2R, P2L) beaufschlagt. Zur Umsetzung eines Bremsanforderungssignals in eine Betä­ tigungskraft bzw. einen Betätigungshub für die Rad­ bremse ist ein Aktuator vorzugsweise mit einer elektro­ nischen Steuereinrichtung zur Verarbeitung des Bremsan­ forderungssignals, einem Druckmittelanschluß und einem hiermit verbundenen Ventil zur Zuführung des Druckmit­ tels zu einem Stellzylinder ausgestattet. Hierbei steu­ ert die elektronische Steuereinrichtung das Ventil der­ art, daß der Bremsdruck an der Radbremse dem Bremsan­ forderungssignal entspricht. Der Druckmittelanschluß des Aktuators ist mit einer hier nicht dargestellten Druckmittelanlage, die z. B. einen Kompressor und einen Druckluftvorratsbehälter aufweisen kann, verbunden.

Weiterhin ist jedem Rad ein Drehgeschwindigkeitssensor (1, 2, 10, 11) zugeordnet, der mit einem an dem jewei­ ligen Rad angebrachten Polrad (nicht dargestellt) in Wirkverbindung steht und ein die Drehgeschwindigkeit des Rades darstellendes Signal (V1R, V1L, V2R, V2L) an das Steuergerät (9) abgibt. Die Ermittlung von Drehge­ schwindigkeiten von Fahrzeugrädern ist im übrigen im Zusammenhang mit Antiblockiersystemen hinreichend be­ schrieben worden. Ein weiteres Eingangssignal (Z) für das Steuergerät (9) wird von einem Bremswertgeber (7) erzeugt, der mechanisch mit dem Bremspedal (8) des Fahrzeuges verbunden ist. Bei Betätigung des Bremspe­ dals (8) durch den Fahrer gibt der Bremswertgeber (7) ein Signal (Z) ab, das der von dem Fahrer gewünschten Verzögerung des Fahrzeuges entspricht.

Eine weitere Sensoreinrichtung (17) gibt ein Signal (P) an das Steuergerät (9) ab, das dem Druck in dem Luftfe­ derbalg (16) entspricht.

Das Steuergerät (9) führt eine Reihe von Steuerungs- und Regelungsaufgaben in dem Fahrzeug aus. Eine dieser Aufgaben besteht darin, in Abhängigkeit von dem Verzö­ gerungswunsch (Z) des Fahrers unter Zuhilfenahme weite­ rer Eingangssignale (V1R, V1L, V2R, V2L, P) die Rad­ bremsen über die Ausgangssignale (P1R, P1L, P2R, P2L) derart anzusteuern, daß das Fahrzeug die gewünschte Verzögerung erreicht und während dieser Abbremsung ei­ nen stabilen Fahrzustand beibehält. Hierzu führt das Steuergerät (9) verschiedene sich gegenseitig beein­ flussende und einander überlagerte Verfahren durch, wie z. B. Blockierschutz (ABS) auf niedrigen Reibwerten, Minimierung des Bremsbelagverschleißes und eine achs­ lastabhängige Bremskraftverteilung zwischen den Achsen des Fahrzeuges. Diese Verfahren sind in der Fig. 1 durch die Blöcke (9a, 9b, 9c) symbolisch dargestellt. Jedem der Verfahren (9a, 9b, 9c) stehen sämtliche Ein­ gangssignale des Steuergerätes (9) zur Verfügung, so­ weit diese benötigt werden.

Eines der zuvor genannten Verfahren, nämlich eine Ver­ teilung der Bremskraft auf die Achsen des Fahrzeuges in Abhängigkeit von der Achslast, ist in der Fig. 2 näher dargestellt. In dem Verfahren (9a) gemäß Fig. 2 wird in dem Block (20) eine Zuordnung von dem Sollverzögerungssignal (Z) zu dem Bremsanforderungs­ signal (P1) der Hinterachse, aus dem die Bremsanforde­ rungssignale (P1L, P1R) für die einzelnen Aktuatoren (12, 13) der Hinterachse erzeugt werden, vorgenommen. Die Zuordnungsfunktion in dem Block (20) ist dort als mehrspaltige Tabelle gespeichert. Das Ausgangssignal (P1) entspricht dann einem Tabellenwert, dessen Tabel­ lenzeile durch das Eingangssignal (Z) und dessen Tabel­ lenspalte durch das Eingangssignal (M1) festgelegt wird. Das Eingangssignal (M1) für den Block (20) wird aus dem Signal (P), das den Druck im Luftfederbalg (16) repräsentiert, in dem Block (18) durch Multiplikation des Signals (P) mit einem Umrechnungsfaktor K gewonnen.

Der Block (21) erzeugt in analoger leise wie der Block (20) das Bremsanforderungssignal (P2) für die Vorder­ achse des Fahrzeuges. Aus dem Signal (P2) werden die einzelnen Bremsanforderungssignale (P2L, P2R) für die Aktuatoren (3, 4) erzeugt. Der Block (21) ordnet ebenso wie der Block (20) aufgrund der Eingangssignale (Z, M2) aus einer mehrspaltigen Tabelle das Ausgangssignal (P2) zu. Während das Signal (M1) unter Berücksichtigung der Meßtoleranzen annähernd der physikalischen Achslast der Hinterachse entspricht, wird das Signal (M2) hingegen in den Blöcken (19, 22) aus den Drehgeschwindigkeits­ signalen der einzelnen Räder (V1L, V1R, V2L, V2R) sowie dem Sollverzögerungssignal (Z) gewonnen. Daher ent­ spricht das Signal (M2) nur unter bestimmten Voraus­ setzungen den physikalischen Achslastsignal der Vorder­ achse. Folgende Voraussetzungen sind hierfür zu erfüllen:

• I. Die Zuordnungstabellen in den Blöcken (20, 21) müssen eine physikalisch korrekte Zuordnung zwi­ schen den Eingangsgrößen und der Ausgangsgröße er­ möglichen.
• II. Das Signal (M1) muß die physikalisch richtige Achslast der Hinterachse darstellen.
• III. Es dürfen keine weiteren, die Bestimmung der Bremsanforderungssignale (P1, P2) beeinflussenden Funktionen des Steuergerätes, z. B. Blockierschutz (9b) oder Verschleißoptimierung (9c), wirksam sein oder dem Verfahren (9a) überlagert sein.

Wenn die oben genannten Bedingungen erfüllt sind, was bei Abbremsungen mit hoher Verzögerung auf Fahrbahnen mit hohem Reibwert regelmäßig der Fall ist, dann wird in dem Block (19) in Abhängigkeit von den Eingangs­ signalen (V1, V2, Z) das Ausgangssignal (M2) als physi­ kalisch korrektes Achslastsignal der Vorderachse des Fahrzeuges erzeugt.

Dem Block (19) ist zur Umwandlung der Drehgeschwindig­ keitssignale (V1L, V1R, V2L, V2R) der einzelnen Räder in die Drehgeschwindigkeitssignale (V1, V2) der Fahr­ zeugachsen ein Block (22) vorgeschaltet. Die Umwandlung erfolgt achsweise durch arithmetische Mittelwertbildung der der jeweiligen Fahrzeugachse zugeordneten Drehge­ schwindigkeitssignale. Bei Verwendung nur eines Sen­ siermittels an einer Fahrzeugachse entfällt für diese Achse die beschriebene Umwandlung der Drehgeschwindig­ keitssignale.

Die in dem Block (19) zur Verarbeitung der Eingangs­ signale bzw. zur Erzeugung des Ausgangssignals durchzu­ führenden Verfahrensschritte sind in der Fig. 3 nach Art eines Flußdiagramms dargestellt. Das Verfahren be­ ginnt mit dem Block (23).

In einem Verzweigungsblock (24) wird abgefragt, ob ge­ rade ein Verzögerungswunsch des Fahrers bzw. eine Ab­ bremsung des Fahrzeuges vorliegt. Wenn nicht gebremst wird (Z = 0), dann wird in einem Zuweisungsblock (27) der Skalierfaktor (S) als Quotient aus den Drehge­ schwindigkeiten der Hinterachse (V1) und der Vorder­ achse (V2) berechnet. Mit dem Block (34) endet in die­ sem Fall das Verfahren.

Wenn hingegen das Fahrzeug gebremst wird (Z ≠ 0), dann wird von dem Verzweigungsblock (24) zu dem Anweisungs­ block (25) verzweigt. Dort wird ein korrigiertes Dreh­ geschwindigkeitssignal der Vorderachse (V2KORR) als Produkt aus dem Skalierfaktor (S) und dem Drehgeschwin­ digkeitssignal der Vorderachse (V2) gebildet. Mittels des korrigierten Drehgeschwindigkeitssignales (V2KORR) kann eine Fehlfunktion des Verfahrens bei unterschied­ lichen Drehgeschwindigkeitsskalierungen zwischen der Vorderachse und der Hinterachse, z. B. aufgrund unter­ schiedlicher Reifengrößen, vermieden werden. In dem darauf folgenden Anweisungsblock (26) wird daher das Differenzsignal (ΔX) aus der Differenz zwischen dem korrigierten Drehgeschwindigkeitssignal (V2KORR) und dem Drehgeschwindigkeitssignal der Hinterachse (V1) be­ rechnet.

In den Verzweigungsblöcken (28, 29) wird untersucht, ob das Differenzsignal (ΔX) größer als ein oberer Schwel­ lenwert (ΔXMAX) oder kleiner als ein unterer Schwellen­ wert (ΔXMIN) ist. Bei Überschreitung des oberen Schwel­ lenwertes (ΔXMAX) wird das Verfahren mit dem weiteren Verzweigungsblock (30) fortgesetzt. Bei Unterschreitung des unteren Schwellenwertes (ΔXMIN) wird das Verfahren mit dem Verzweigungsblock (31) fortgesetzt. Anderen­ falls endet das Verfahren in dem Block (34).

Der obere Schwellenwert (ΔXMAX) und der untere Schwel­ lenwert (ΔXMIN) sind fahrzeugspezifisch z. B. durch Versuche zu ermitteln. Geeignete Werte hierfür sind z. B. ΔXMIN = 0,4 Km/h und ΔXMAX = 0,4 Km/h.

In dem Verzweigungsblock (30) wird geprüft, ob das Si­ gnal (M2) den ihm zugeordneten oberen Grenzwert (M2MAX) bereits überschritten hat. In diesem Fall endet das Verfahren ebenfalls in dem Block (34). Anderenfalls wird vom Verzweigungsblock (30) zu dem Zuweisungsblock (33) verzweigt. Dort wird das Signal (M2) um einen Schritt (ΔM) erhöht. Daraufhin endet das Verfahren in dem Block (34).

Wenn aufgrund einer Unterschreitung des unteren Schwel­ lenwertes (ΔXMIN) in dem Verzweigungsblock (29) zu dem Verzweigungsblock (31) verzweigt wird, dann wird dort überprüft, ob das Signal (M2) den ihm zugeordneten un­ teren Grenzwert (M2MIN) bereits unterschritten hat. In diesem Fall endet das Verfahren in dem Block (34). An­ derenfalls wird in dem Zuweisungsblock (32) das Signal (M2) um den Schritt (ΔM) verkleinert. Daraufhin endet das Verfahren mit dem Block (34).

Der obere Grenzwert (M2MAX) und der untere Grenzwert (M2MIN) sind abhängig vom Fahrzeugtyp. Als geeignete Werte können hierbei z. B. für M2MAX die höchste zuläs­ sige Achslast und für M2MIN die Achslast im unbeladenen Zustand, gemäß der Fahrzeugzulassung, verwendet werden.

Der Schritt (ΔM) ist ebenfalls durch Versuche zu ermit­ teln. Ein geeigneter Wert bei Ausführung des Verfahrens gemäß Fig. 3 im zeitlichen Abstand von 5 ms ist ΔM = 10 kg. Die Schritte (ΔM) in den Zuweisungsblöcken (32, 33) können auch verschiedene Werte (ΔM1, ΔM2) aufweisen.

Vor der erstmaligen Ausführung des Verfahrens gemäß Fig. 3 wird außerdem das Signal (M2) auf einen Anfangs­ wert gesetzt. Als Anfangswert wird vorzugsweise der un­ tere Grenzwert (M2MIN) verwendet. Das Setzen des An­ fangswertes ist in der Fig. 3 nicht dargestellt. Es er­ folgt vorzugsweise direkt nach dem Einschalten des Steuergerätes (9).

Claims (13)

1. Verfahren zur achslastabhängigen Bremskraftvertei­ lung in einer Bremsanlage eines Fahrzeuges mit fol­ genden Merkmalen:

• a) Es ist wenigstens eine erste und eine zweite Fahrzeugachse vorhanden,
• b) zur Sensierung der Drehgeschwindigkeit der Fahrzeugachsen sind Sensiermittel (1, 2, 10, 11) vorgesehen, die ein der ersten Fahrzeug­ achse zugeordnetes erstes Drehgeschwindigkeits­ signal (V1) und ein der zweiten Fahrzeugachse zugeordnetes zweites Drehgeschwindigkeitssignal (V2) abgeben,
• c) zur Abbremsung der Fahrzeugachsen sind Brems­ einrichtungen (3, 4, 5, 6, 12, 13, 14, 15) vor­ gesehen, die in Abhängigkeit von einem der er­ sten Fahrzeugachse zugeordneten ersten Bremsan­ forderungssignal (P1) und einem der zweiten Fahrzeugachse zugeordneten zweiten Bremsanfor­ derungssignal (P2) betätigbar sind,
• d) es ist eine erste Zuordnungseinrichtung (20) zur Erzeugung des ersten Bremsanforderungs­ signales (P1) und eine zweite Zuordnungsein­ richtung (21) zur Erzeugung des zweiten Brems­ anforderungssignales (P2) vorhanden,
• e) jede Zuordnungseinrichtung (20, 21) bestimmt das von ihr abgegebene Bremsanforderungssignal (P1, P2) aufgrund eines ersten und wenigstens eines zweiten Eingangssignales,
• f) als erstes Eingangssignal für die erste und die zweite Zuordnungseinrichtung (20, 21) ist ein von einem Bremswertgeber (7) aufgrund der Bremspedalbetätigung durch den Fahrer erzeugtes Sollverzögerungssignal (Z) vorgesehen, das die gewünschte Fahrzeugverzögerung repräsentiert,
• g) als zweites Eingangssignal für die erste Zuord­ nungseinrichtung (20) ist ein von weiteren Sen­ siermitteln (17, 18) abgegebenes Achslastsignal (M1) vorgesehen, das die momentane Achslast der ersten Fahrzeugachse repräsentiert,
  gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
• h) als zweites Eingangssignal für die zweite Zu­ ordnungseinrichtung (21) ist ein Hilfssignal (M2) vorgesehen, das aufgrund der ersten und der zweiten Drehgeschwindigkeitssignale (V1, V2) ermittelt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Hilfssignal (M2) aufgrund eines Differenzwertes (ΔX) bestimmt wird, welcher aus der Differenz des zweiten Drehgeschwindigkeitssignals (V2) oder eines daraus abgeleiteten Signals zu dem ersten Drehgeschwindigkeitssignal (V1) oder einem daraus abgeleiteten Signal bestimmt wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zuordnungseinrichtungen (20, 21) die jeweils erforderlichen Bremsanforderungs­ signale (P1, P2) achsweise aus jeweils einem Kenn­ linienfeld derart bestimmen, daß die Istverzögerung des Fahrzeuges wenigstens näherungsweise der vom Fahrer vorgegebenen Sollverzögerung (Z) entspricht.

4. Verfahren nach Patentanspruch 2 oder 3, gekenn­ zeichnet durch folgende Merkmale:

• a) das Hilfssignal (M2) wird automatisch vergrö­ ßert, wenn der Differenzwert (ΔX) einen ersten Schwellenwert (ΔXMAX) überschreitet,
• b) das Hilfssignal (M2) wird automatisch verklei­ nert, wenn der Differenzwert (ΔX) einen zweiten Schwellenwert (ΔXMIN) unterschreitet,
• c) in allen anderen Fällen wird das Hilfssignal (M2) konstant gehalten.

5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfssignal (M2) die momentane Achslast der zweiten Fahrzeugachse repräsentiert.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Patentansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) wenigstens eines der zur Bestimmung des Diffe­ renzwertes (ΔX) verwendeten Signale ist ein aus wenigstens einem der Drehgeschwindigkeitssig­ nale (V1, V2) abgeleitetes Signal (V2KORR),
• b) die zur Bestimmung des Differenzwertes (ΔX) verwendeten Signale (V1, V2KORR) weisen die gleiche Signalskalierung, inbesondere die glei­ che Drehgeschwindigkeitsskalierung, auf.

7. Verfahren nach Patentanspruch 6, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) während ungebremster Fahrt des Fahrzeuges wird ein Korrekturwert (S) aus den Drehgeschwindig­ keitssignalen (V1, V2) ermittelt,
• b) während einer Abbremsung des Fahrzeuges wird aus dem Korrekturwert (S) und einem der Drehge­ schwindigkeitssignale (V1, V2) das abgeleitete Signal (V2KORR) ermittelt.

8. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fahrzeugachse die Hinterachse des Fahrzeuges ist.

9. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Sensiermittel (17, 18) als wenigstens ein Kraftsensor ausgebildet sind.

10. Verfahren nach wenigstens einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Sensiermittel (17, 18) als wenigstens ein einen Ab­ stand zwischen der Fahrzeugachse und dem Fahrzeug­ rahmen ermittelnder Wegsensor ausgebildet sind und die Achslast aus dem Wegsensorsignal bzw. den Weg­ sensorsignalen unter Berücksichtigung der Fede­ rungskennlinie der sensierten Fahrzeugachse be­ stimmt wird.

11. Verfahren nach wenigstens einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den weiteren Sensiermitteln (17, 18) versehene Achse eine Druckmittelfederung aufweist und die weiteren Sensiermittel als wenigstens ein den momentanen Druck in der Druckmittelfeder bzw. in den Druckmit­ telfedern sensierender Drucksensor (17) ausgebildet sind.

12. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Patentansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Es ist wenigstens eine weitere Fahrzeugachse vorhanden,
• b) zur Sensierung der Drehgeschwindigkeit der wei­ teren Fahrzeugachse sind Sensiermittel vorgese­ hen, die ein der weiteren Fahrzeugachse zuge­ ordnetes weiteres Drehgeschwindigkeitssignal abgeben,
• c) zur Abbremsung der weiteren Fahrzeugachse ist eine weitere Bremseinrichtung vorgesehen, die in Abhängigkeit von einem der weiteren Fahr­ zeugachse zugeordneten weiteren Bremsanforde­ rungssignal betätigbar ist,
• d) es ist eine weitere Zuordnungseinrichtung zur Erzeugung des weiteren Bremsanforderungssigna­ les vorhanden,
• e) die weitere Zuordnungseinrichtung bestimmt das von ihr abgegebene Bremsanforderungssignal auf­ grund des Sollverzögerungssignales (Z) und ei­ nes weiteren Hilfssignales, das aufgrund der Drehgeschwindigkeitssignale der ersten und der weiteren Fahrzeugachse ermittelt wird.

13. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach we­ nigstens einem der vorhergehenden Patentansprüche mit folgenden Merkmalen:

• a) Es ist wenigstens eine erste und eine zweite Fahrzeugachse vorhanden,
• b) zur Sensierung der Drehgeschwindigkeit der Fahrzeugachsen sind Sensiermittel (1, 2, 10, 11) vorgesehen, die ein der ersten Fahr­ zeugachse zugeordnetes erstes Drehgeschwindig­ keitssignal (V1) und ein der zweiten Fahr­ zeugachse zugeordnetes zweites Drehgeschwindig­ keitssignal (V2) an wenigstens eine Steuerein­ richtung (9) abgeben,
• c) zur Abbremsung der Fahrzeugachsen sind Bremsen (5, 6, 14, 15) vorgesehen, die durch wenigstens einen der ersten Fahrzeugachse zugeordneten er­ sten Aktuator (3, 4) und wenigstens einen der zweiten Fahrzeugachse zugeordneten zweiten Ak­ tuator (12, 13) von dem Steuergerät (9) betä­ tigbar sind,
• d) ein durch die Bremspedalbetätigung des Fahrers betätigbarer Bremswertgeber (7) gibt ein Soll­ verzögerungssignal (Z), das die gewünschte Fahrzeugverzögerung repräsentiert, an das Steu­ ergerät (9) ab,
• e) ein mit der ersten Fahrzeugachse in Wirkverbin­ dung stehender Sensor (17) gibt ein die momen­ tane Achslast der ersten Fahrzeugachse reprä­ sentierendes Signal (P) an das Steuergerät ab,
• f) das Steuergerät (9) weist signalempfangende Mittel zur Umwandlung der Drehgeschwindigkeits­ signale (V1, V2), des Sollverzögerungssignals (Z) und des die momentane Achslast der ersten Fahrzeugachse repräsentierendes Signals (P) in Rechengrößen erster Art auf,
• g) das Steuergerät (9) weist signalabgebende Mit­ tel zur Umwandlung von Rechengrößen zweiter Art in Betätigungssignale für den ersten und den zweiten Aktuator (3, 4, 12, 13) auf,
• h) das Steuergerät (9) weist Rechenmittel, insbe­ sondere einen ein Programm ausführenden Mikro­ prozessor, zur Berechnung der Rechengrößen zweiter Art aus den Rechengrößen erster Art auf.