DE2354491A1 - Verfahren und einrichtung zur ermittlung der maximalen bremswirkung - Google Patents
Verfahren und einrichtung zur ermittlung der maximalen bremswirkungInfo
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Description
UmerZeidien: A 1948/B 28o9 633 Wetzlar,den 25. Oktober 1973
Pat Se/Hz
Verfahren und· Einrichtung zur Ermittlung
der maximalen Bremswirkung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zumindest angenäherten
Ermittlung der vorzugsweise bei Vollbremsung eines gummibereiften Straßenfahrzeugs zu erwartenden
maximalen Bremswirkung bzw* maximalen Antriebewirkung
infolge veränderlicher Fahrbahneigenschaften bereits
während der normalen Fahrt.
Verfahren und Einrichtungen zur Ermittlung und Realisierung der maximalen Bremswirkung bzw. des optimalen
BremsSchlupfes sind bekannt· Eine derartige Einrichtung
beruht darauf, daß eine mit dem Rad durch einen Antrieb verbundene träge Masse sich sowohl unter dem Einfluß
der translatorischen Verzögerung verschieben, als auch unter dem Einfluß einer Drehverzögerung relativ zum gebremsten
Rad verdrehen kann. Beide Bewegungen wirken derart mit Steilgewinde auf eine verschiebbare Hülse ein,
daß sich diese nur dann verschiebt, weniyzwischen diesen
beiden Verzögerungen ein Unterschied entsteht. Die Verschiebung
der Hülse wird in bekannter Weise über eine Servo-Einrichtung zur Beeinflussung des Bremsdruckes benutzt.
Bei dieser Einrichtung kann das Verhalten der Reibung in den Steilgewinden Schwierigkeiten verursachen.
Mittels Erfassung der Drehverzögerung und Vergleich mit .
der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit arbeiten auch weitere
bekannte Verfahren dieser Art.
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-z-
A 19^«/Β 28ο9
- 25.1ο.1973
Neben der Realisierung der unter den vorhandenen Umständen verfügbaren maximalen Brems- und/oder Antriebswirkung besteht als Aufgabe die Verhütung von Kollisionen
mit anderen Verkehrsteilnehmern oder Hindernissen auf oder neben der Fahrbahn. Bekanntlich kommen solche Kollisionen
mit den damit verbundenen Schaden häufig vor und zwar dann, wenn entweder die maximale Bremswirkung nicht realisiert
wird oder infolge zu hoher Relativgeschwindigkeit
die Kollision unvermeidbar ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, die infolge veränderlicher Fahrbedingungen unterschiedliche
jeweilige maximale Bremswirkung bereits während der normalen Fahrt zu ermitteln, um bei Annäherung an Hindernisse
oder Kurven die zur Vermeidung von Kollisionen noch zulässige Relativgeschwindigkeit nicht zu überschreiten.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, welches sich dadurch auszeichnet,
daß unter Zuhilfenahme an sich bekannter Meßmittel 1, Beschleunigung bzw. Verzögerung und/oder Antriebsbzw. Bremsmomente und gleichzeitig 2. der auftretende
positive bzw.negative Schlupf mindestens eines angetriebenen bzw. gebremsten Laufgliedes gemessen und in
ihrem zeitlichen Verlauf über eine vorbestimmte Zeit miteinander verglichen werden, daß die aus diesem Vergleich
resultierenden Kennwerte, gegebenenfalls nach Zwischenspeicherung, einem Anzeigesystem und/oder nach
Vergleich mit anderen Daten über vorliegende Fahrbedingungen einem Steuer- oder Regelsystem zur Beeä-nflussaag
"des Brems- oder Antriebsvorganges zugeleitet werden.
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A T948/B 28o9 23 · 1 ο. 1973
Bei einer vorteilhaften Vaxante dieses Verfahrens
wird zur Ermittlung des antriebe- bzw. bremsunab—
hängigen FormänderungsSchlupfes oder scheinbaren
Schlupfes als Vergleichswert der Schlupf mindestens eines angetriebenen bzw. gebremsten Laufgliedes innerhalb
des Bereiches der Antriebs- und/oder Bremsmomente gemessen, in welchem -dieser Schlupf sich
nicht änderte Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßig so durchgeführt, daß der Schlupf unter
Verwendung mindestens eines optischen !Correlators durch tfrührungslose Messung sowohl der Umfangsgeschwindigkeit
der Laufglieder als auch der Relativgeschwindigkeit zur Fahrbahnoberfläche ermittelt wird.
Dabei kann zur Erzeugung einer maximalen Brems-
bzw. Antriebswirkung als Vergleichswert für das Regelsystem zunächst der dem minimalen Laufglied Straße
- Kraftschluß entsprechende gemessene Kennwert und dann erst der unmittelbar ermittelte, dem
momentanen Kraftschluß entsprechende Kennwert verwendet werden. Auch kann der Schlupf durch Vergleich
der Geschwindigkeit nicht gebremster bzw. nicht angetriebener Laufglieder mit der Geschwindigkeit der
gebremsten bzw. angetriebenen Laufglieder ermittelt werden.
Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch Momentgeber und Drehgeber zur Bestimmung
von zwischen Rad und Fahrbahn wirksamem Drehmoment und Raddrehzahl, durch einen Geschwindigkeitsgeber zur Messung der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindig-
keit über Grund, durch eine Vergleichslogik mit Speicher
und Anzeige zur Bestimmung der maximalen Bremswirkung und durch ein Steuersystem mit BremsSteuerventilen zur
Beeinflussung der Bremsen de» des Fahrzeuges bei Kollisionsgefahr.
Ein dabei verwendeter optischer Bildkorrelator als Geschwindigkeitsgeber kann aufgebaut sein aus
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/ 28ο9
einer Lichtquelle, einem Kondensor, dem Meßobjekt, einer Abbildungsoptik, einem Prismenraster und zwei
fotoelektriscben Empfängern. Schließlich ist es zweckmäßig, eine von den gewonnenen elektrischen
Signalen gesteuerte Anzeigevorrichtung zur Anzeige einer auf den augenblicklichen Straßenzustand bezogenen,
empfohlenen Höchstgeschwindigkeit vorzusehen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele
näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Einrichtung zur Ermittlung der maximalen Bremswirkung,
Fig. Z einen optischen Bildkorrelator,
Fig. 3 eine Einrichtung zur Schlupfmessung.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Meßkopf bezeichnet, der die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges über Grund berührungslos
mißt. Hierfür kann ein Bildkorrelator gemäß der zur Fig. 2 beschriebenen Art Verwendung finden. Die elektrisehen
Ausgangssignale des Meßkopfes 1 sind einer Vergleichslogik mit Speicher 2 und Anzeigeeinrichtung 3
zugeführt. An den Achsen der Räder sind kombinierte Geber k, 5 bekannter Art zur Messung der Raddrehzahl und
des vom Rad auf die Fahrbahn übertragenen Drehmomentes vorgesehen, deren Ausgangssignale ebenfalls der Vergleichslogik
2 zugeführt sind. Der Vergleichslogik 2 ist ein Steuersystem 55 zur Beeinflussung der Bremsen des
Fahrzeuges über Steuerventile 7» 8, £, 1o nachgeschaltet,
Die soweit beschriebene Vorrichtung hat folgende Funktioni
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Bekanntlich besteht beim Bremsen d±e Aufgabe, zwischen den Reibpaarungen Bremsbelag-Bremstrommel und Rad-Fahrbahn
durch Begrenzung der aufgewendeten Bremskraft ein Gleichgewicht derart zu erhalten, daß der dem maximal
zwischen Rad und Fahrbahn übertragenen Bremsmoment zugeordnete Radschlupf nicht überschritten und innerhalb
der Bremse stets Gleitreibung erhalten wird. Dieses maximale Bremsmoment M hängt ab von den zwei unab-
max °
hängigen Veränderlichen Radlast G und Kraftschlußbeiwert
f:
Erfahrungsgemäß hängt f ab von der Fahrzeuggeschwindigkeit,
dem Fahrbahnzustand, und vom Reifen. Auch für
Bremsmomente M < M ist schon ein Radschlupf (Gleitmax
λ
geschwindigkeit) s vorhanden, der für M auf einen
m£L3£
kritischen Wert s, ". . ansteigt. Mißt man also den Schlupf
icrx t
s, welcher bei unkritischen Brems- (oder Antriebs-) momentan M im normalen Fahrbetrieb auftritt, so läßt sich
aus dieser Messung der vorhandene fahrbahnabhängige Kraftschlußbeiwert
f und damit M bestimmen. Diese Bestimmung
max
geschieht in der Vergleichslogik 2 mittels der vom Meßkopf
1 und von den Gebern 4, 5 gelieferten Geschwindigkeits-, Drehmoment- bzw· Drehzahlmeßwerte. Um zu zuverlässigen
Ferten für M zu kommen, werden die Meßwerte . max
für eine vorgegebene Zeit einer Mittelwertbildung und
Extremwertbestimmung unterzogen. Das so ermittelte maximale
Bremsmoment M wird nun seinerseits mit der Fahrmax
geschwindigkeit verglichen. Nimmt das Verhältnis von Fahrgeschwindigkeit
zu M verkehrsgefährdende Ferte an,, so
max
wirkt die Logik 2 auf ein Steuersystem 6 für Bremsen und Antrieb im Sinne einer Geschwindigkeitsminderung über die
Bremssteuerventile 7, 8, 9, to ein, jedoch so, daß der
entstehende Schlupf den Vert S1 ,. nicht übersteigt. Zur
Beurteilung der Sicherheitsgrenze der Geschwindigkeit können noch weitere Informationen über die vorhandenen Fahrbedingungen
he*angezogen werden. Beispielsweise kann der
S0 9 8 196/Ö9-U
-G-
28ο9
23.ίο.1973
Fahrer über Drucktasten Angaben über Verkehrsdichte,
kurvenreiche Strecken, Straßenbreite, Stadtverkehr, Autobahnverkehr, gesetzliche Geschwindigkeitsbeschränkungen,
Sichtweite infolge Dunkelheit und Wetterbedingungen usw. eingeben.
Bekanntlich setzt sich der Schlupf gummibereifter Fahrzeuge
zusammen aus Gleitschlupf s und Formänderung^- schlupf sf. Da für die Bodenhaftung nur der Gleitschlupf
interessiert, soll der Formänderungsschlupf aus der Messung eliminiert werden. Dies gelingt erfindungsgemäß
dadurch, daß derjenige Schlupfwert bestimmt wird, der sich im Bereich kleiner Bremsmomente nicht ändert, und
dann von anderen Schlupfwerten s abgezogen wird. Damit erfolgt gleichzeitig eine Elimination anderer,- die Schlupfmessung
verfälschender Einflüsse, z.B. variabler Aufstandsradius
der Räder infolge Reifenabnutzung, Fahrzeugbelastung, Reifenluftdruck usw.
Ein an sich bekannter Bildkorrelator gemäß Fig. 2 weist zur Beleuchtung eines Meßobjektes (Straße) 11 eine Lichtquelle
12 auf. Das Objekt 11 wird mittels einer Optik 13
auf ein optisches Gitter 14 abgebildet. Die dabei resultierenden
Lichtflüsse sind fotoelektrischen Empfängern
15t 16 zugeführt. Bewegt sich das Meßobjekt in Richtung des
Pfeiles, so weisen die Ausgangssignale der Empfänger 15» 16"
eine der Bewegungsgeschwindigkeit proportionale Frequenzkomponente
auf.
Die Messung der Bremsmomente zur Bestimmung von M kann
erfindungsgemäß ersetzt werden, durch eine Messung der mit d.en Bremsungen verbundenen Änderungen der Fahrge schwindigkeit
(Verzögerung, Beschleunigung). Da bei normaler Fahrt
schon durch den Motor ein Antriebsmoment vorhanden ist, kann dieses zur erfindungsgemäßen SchlupfbeStimmung verwendet
werden, wenn d^essen Größe zur Erzeugung von Gleitschlupf ausreicht. Bremsmoment und Antriebsmoment sind in
- 7 50981 9/091k
A 1948/B 28o9 ty 25.10.1973
dieser Hinsicht einander äquivalent»
Neben der erwähnten Mittelwertbildung für den Kraft—
schlußbeiwert f zwischen Rad und Fahrbahn ist es zweckmäßig,
auch eine Anzeige der auf den augenblicklichen Straßenzustand bezogenen, empfohlenen Höchstgeschwindigkeit
vorzusehen für Fälle, in denen sich der vorliegende Kraftschlußbeiwert" kurzfristig ändert. Bei größeren derartigen
Änderungen ist darüberhinaus eine Warneinrichtung zweckmäßig.
Ein in Figo O mit 1 bezeichneter Meßkopf erfaßt gleichzeitig
die Relativgeschwindigkeit des Untergrundes und eines Laufgliedes 22 in einem gemeinsamen Meßfeld 23.
Sind beim Auftreten eines Schlupfes beide Geschwindigkeiten unterschiedlich, so weisen die Ausgangssignale
des Meßkopfes 1 unterschiedliche Frequenzkomponenten auf, welche analog zum schon Beschriebenen zur Ermittlung
von Fahrbahneigensehalte η ausgewertet werden.
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Claims (1)
1. Beschleunigung bzw.Verzögerung und/oder Antriebsbzw. Bremsmomente und gleichzeitig
2. der auftretende positive bzw. negative Schlupf mindestens eines angetriebenen bzw. gebremsten Laufgliedes
gemessen und in ihrem zeitlichen Verlauf über eine vorbestinunte Zeit miteinander verglichen
werden, daß die aus diesem Vergleich resultierenden Kennwerte, gegebenenfalls nach Zwischenspeicherung, einem
Anzeigesystem und/oder nach Vergleich mit anderen Daten über vorliegende Fahrbedingungen einem Steueroder
Regelsystem zur Beeinflussung des Brems- oder AntriebsVorganges zugeleitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des antriebe- bzw. bremsunabhängigen Form-Änderungsschlupfes
oder scheinbaren Schlupfes als Vergleichswert der Schlupf mindestens eines angetriebenen
bzw. gebremsten Laufgliedes innerhalb des Bereiches der Antriebs- und/oder Bremsmomente gemessen wird, in welchem
dieser Schlupf sich nicht ändert.
—ι Q —
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A 1948/B 28o9 25.1o.1973
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlupf unter Verwendung mindestens
eines optischen !Correlators (1) durch berührungäose
Messung sowohl der Umfangsgeschwindigkeit der Laufglieder als auch der Relativgeschwindigkeit zur Fahrjribahnoberflache
ermittelt wird«
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 3» dadurch
gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer maximalen
Brems- bzw. Antriebswirkung als Vergleichswert für das Regelsystem zunächst der dem minimalen Laufglied Straße
- Kraftschluß entsprechende gemessene Kennwert und dann erst der unmittelbar ermittelte, dem momentanen
Kraftschluß entsprechende Kennwert verwendet wird. .
5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schlupf durch Vergleich der Geschwindigkeit nicht gebremster bzw. nie ht angetriebener Laufglieder mit
der Geschwindigkeit der gebremsten bzwο angetriebenen
Laufglieder ermittelt wird.
6.Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Momentgeber und Drehgeber (4, J?) zur Bestimmung von zwischen
Rad und Fahrbahn wirksamem Drehmoment und Raddrehzahl, durch einen Geschwindigkeitsgeber (1) zur Messung der
tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit über Grund, durch eine Vergleichslogik mit Speicher (2) und Anzeige (3)
zur Bestimmung der maximalen Bremswirkung und durch ein Steuersystem (6) mit Bremssteuerventilen (7, 8, 9, 1o)
zur Beeinflussung der Bremsen des Fahrzeuges bei Kollisionsgefahr.
- 1o -
50 9819/09U
A 1
25.Ι0.Ι973
1. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen optischen Bildkorrelator als Geschwindigkeitsgeber (1), welcher aufgebaut ist aus einer Lichtquelle
(12), einem Kondensor, dem Meßobjekt. (11)| einer Abbildungsoptik
(13), einem Prismenraster (i4) und zwei
fotoelektrischen Empfängern (15| 16).
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 71 dadurch
gekennzeichnet, daß eine von den gewonnenen elektrischen Signalen gesteuerte Anzeigevorrichtung zur Anzeige einer
auf den augenblicklichen Straßenzustand bezogenen, empfohlenen Höchstgeschwindigkeit und/oder eines Sicherheitsabstandes
zum vorausfährenden Fahrzeug vorgesehen ist.
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