DE2360913A1

DE2360913A1 - Antiblockiersystem

Info

Publication number: DE2360913A1
Application number: DE2360913A
Authority: DE
Inventors: Yasuhisa Takeuchi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1972-12-07
Filing date: 1973-12-06
Publication date: 1974-07-11
Also published as: GB1415970A; FR2209683B1; JPS504471A; US3910647A; JPS5322232B2; FR2209683A1

Description

^s·^De?enber

2380913

Nissan Motor Co., Ltd. .

Ho. 2, Talcara-mächi, Kanagawa-ku, Yokohama City,

Japan .

Antiblockiersystem

Die. Erf inching-betrifft ein Antiblockiersystem für ein Räderfahrzeug, und insbesondere ein Antiblockiersystem zur Modulation des Fluiddrucks, der vorderen und hinteren hydraulischen Brems zylindern eines Fahrzeugs von einem mechanisch betätigbaren hydraulischen Hauptzylinder zugeführt wird. Ein solches Antiblockiersystem, das auch als Rutsch- oder Schleudersteuersystern bezeichnet werden kann, dient dazu, das Rutschen oder Schleudern eines Fahrzeugs aufgrund von blockierten Rädern zu verhindern, und zwar insbesondere dann, v/enn auf glatter bzw. schlüpfriger Strassenoberfläche gefahren wird, wobei der Reibungskoeffizient zwischen den Rädern und der Strassenoberflache klein ist.

Es ist allgemein'bekannt, dass die Lenkstabilität eines

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Fahrzeuge allgemein verbessert wird, wenn die auf die Räder ausgeübte Spuränderungsgegenkraft ansteigt». Die Spuränderungsgegenkraft wiederum ist umgekehrt proportional zum Schlupf zwischen den Rädern und der Strassenoberfläche während des Bremsens. Die grÖsste Bremswirkung tritt innerhalb eines Bereichs des Schlupfes von ungefähr 15 bis 25 Prozent auf.

Um zum Zwecke einer grösstmöglichen Lenkstabilität des Fahrzeugs während des Bremsens ein Schleudern bzw«, ein Rutschen des Fahrzeugs zu verhindern, wird durch typische, bekannte Antiblockiersysteme die Radverzögerung mechanisch oder elektrisch festgestellt und die Bremskraft auf die Räder vermindert, wenn die Radverzögerung gross ist, um ein Blockieren der Räder zu verhindern, und zwar unabhängig davon, ob der Fahrer das Bremspedal absichtlich freigibt oder nicht. Dadurch wird ein Rut sehen des Fahrzeugs aufgrund blockierter Räder, ein Verlust der Lenkgewalt und ein Drehen des Fahrzejgs verhindert. Herkömmliche Antiblockiersysteme schätzen in der Regel den Schlupf z^vischen den Rädern und der Strassenoberfläche während des Brexasens, wobei eine Recheneinrichtung verwendet wird, die auf die Radverzögerung anspricht und einen hydraulischen Druck— modulator in dem Sinne steuert, dass der Fluiddruck, der auf die hydraulischen Bremsen gegeben wird,' moduliert wird, damit der geschätzte Schlupf im Bereich zwischen ungefähr 15 und 25 Prozent gehalten wird.

Wenn jedoch bei einem herkömmlichen Antiblockiersystem der beschriebenen Art. der Schlupf zwischen den Rädern und der Strassenoberfläche während einer Notbremsung nicht richtig geschätzt wird, blockieren die Räder, was zu einem Schleudern

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des Fahrzeugs und zu einem Verlust der Lenkgewalt führt,-so dass eine sehr gefährliche Situation entsteht. Dies hat zur Folge, dass der gesamte Bremsweg und die gesamte Bremszeit erheblich verlängert werden, so dass der Nutzen des eingebauten Antiblockiersystems vollständig verlorengeht. Ferner besteht ein weiterer Nachteil herkömmlicher-Antiblockiersysteme darin, dass die Verzögerungssensoren im Betrieb nicht zuverlässig sind, weil sie unter starken Beanspruchungen arbeiten müssen/ wie beispielsweise Schwingungen oder- Stösse aufgrund blockierter Räder, eine verschmutzte Strasse oder Schwankungen der Temperatur.

Daher sind herkömmliche AntibJ-Ocki er sy sterne unzulänglich und entscheidende Probleme sind noch ungelöst, so dass ein dringendes Bedürfnis nach einem verbesserten Antiblockiersystem besteht. -

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Antiblockiersystem zu schaffen, das es ermöglicht, zuverlässig den richtigen Schlupf einzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch ein erstes Dopplerradar, das ein erstes Signal erzeugen kann, das analog der Relativgeschwindigkeit, des Fahrzeugs gegenüber dex Strassenoberflache in einer ersten Winkelrichtung ist, die einen Winkel mit der Längsachse des Fahrzeugs einschliesst: ein zweites Dopplerradar, das ein zweites Signal erzeugen kann, das analog der Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs gegenüber der Strassenoberf lache in einer zweiten Winkelrichtung ist, die be- ; züglich dar Längsachse des Fahrzeugs symmetrisch zur ersten Winkelrichtung ist; ein drittes Dopplerradar* das ein drittes Signal erzeugen kann, das analog zur Seiten-

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geschwindigkeit eines hinteren Abschnitts des Fahrzeugs ist; einen Lenkwinkelsensor, der ein Lenkwinkelsignal erzeugen kann, das analog zur Verdrehung eines handbetätigbaren Lenkungssteuerteils des Fahrzeugs aus einer Mittelstellung ist; einen Bremsanforderungssensor, der ein Bremssignal erzeugen kann, wenn der Hauptzylinder mechanisch betätigt wird; eine Recheneinrichtung, die jeweils aus dem ersten und dem zweiten Signal ein •Vorwärtssignal und ein Seitensignal erzeugen kann, wobei das Vorwärtssignal analog zur Vorwärtsgeschwindigkeit und das Seitensignal analog zur Seitengeschwindigkeit des Fahrzeugs gegenüber der Strassenoberflache ist; einen Multiplizierer, der ein viertes Signal erzeugen kann, das analog dem Produkt aus dem Vorwärtssignal und dem Lenkwinkelsignal ist; einen Subtrahierer, der ein fünftes Signal erzeugen kann, das analog der Differenz zwischer^Üem vierten Signal und dem Seitensignal ist; einen ersten Vergleicher, der ein sechstes Signal erzeugen kann, wenn der 3etrag des fünften Signals grosser als der Betrag des Vorwärtssignals ist und der Bremsanforderungssensor das Bremssignal liefert, wobei das sechste Signal zur Verhinderung des Rutschens des Fahrzeugs zu einer Verminderung des Fluiddrucks in den vorderen Bremszylindern führt; und einen zweiten Vergleicher, der ein siebentes Signal erzeugen kann, wenn der Betrag des dritten Signals grosser als der Betrag des Vorwärtssignals ist und der Bremsanforderungssensor das Bremssignal liefert, wobei das siebente Signal zur Verhinderung des Rutschens des Fahrzeugs zu einer Verminderung des Fluiddrucks in den hinteren Bremszylindern führt.

Ein Ausrührungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert... Es

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zeigen: Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

eine sehematische Darstellung eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispielg eines erfindungsgemassen Antibloakiersystems*

eine schematische Darstellung der Anordnung der Dopplerradars des AntibloclcLersystems nach Fig. 1 in einem..PahrzeugT und

ein Blockdiagrarnm eines elektrischen Steuerraoduls und weiterer Teile des Antibloclciersystems nach Fig.

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Im folgenden wird zunächst auf Fig. 1 bezuggaaoramen. Ein mit.Rädern versehenes Kraftfahrzeug hat nicht dargestellte Vorderräder, die mit Bremstrommeln 10 und 10' "sowie vorderen Bremszylindern 11 und 11' versehen sind, und nicht dargestellte Hinterräder mit Bremstrommeln 12 und 12' sowie hinteren Bremszylindern 13 und 13'. Hydraulische Leitungen 14 und 14' verbinden den Zylinder 11 bzw. den Zylinder 11' mit einer gemeinsamen Fluidleitung 15, die von einem Hauptzylinder 16 über eine Leitung 15' unter Druck gesetzt wird. Hydraulische Leitungen 17 und 17' verbinden den Zylinder 13 bzw. den Zylinder 13' mit einer weiteren gemeinsamen Fluidleitung 18, die vom Hauptzylinder 16 über eine Leitung 18' unter Druck gesetzt wird. Der Hauptzylinder 16 kann von beliebiger herkömmlicher Bauart und mittels eines Bremspedals 19 mechanisch betätig^-bar sein. Der Druck' des Fluids vom Hauptzylinder 16 kann durch eineivorderen Druckmodulator für den hydraulischen Druck moduliert werden. Der Druckmodulator 20 ist zwischen die Fluidleitungen 15 und 15" eingeschaltet und steuert, den Fluiddruck in den vorderen Bremszylindern 11 und 11' und somit den Betrieb der Bremsen. Die zu den Bremstroinmeln 10 und 10' gehörenden Bremsen können von beliebiger herkömmlicher-Bauart sein, und die Einzelheiten dieser Bremsen sind aus Gründen der Einfachheit weggelassen. In ähnlicher V7eise kann der Druck des Fluids vom Hauptzylinder 16 durch einen hinteren Druckmodulator 21 für den hydraulischen Druck moduliert werden. Der Druckmodulator 21 ist zwischen die Fluid-Jsitungen 18 und 18' geschaltet und steuert den Fluiddruck in den hinteren Bremszylindern 13 und 13' sowie den Betrieb der den Bremstrommeln 12 und 12' zugeordneten Bremsen. Der vordere, und der hintere hydraulische Druck-

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modulator 20 bzw. 21 kann von beliebiger bekannter Bauart sein. ·

Die vorderen und hinteren hydraulischen Druckmodulatoren 20 und 21 werden durch elektrische Signale S von einem elektrischen Steuerniodul 22 betätigt bzw. gesteuert. Der elektrische Steuermodul 22 empfängt ein·elektrisches Bremssignal Sb von einem Brerasanforderungssenor .26, dar mit dem Hauptzylinder 16 verbunden ist, sowie ein erstes ■ elektrisches Signal S-. , ein zweites elektrisches Signal S und ein drittes elektrisches 'Signal S₃ von einem Dopplerradarsystera, das noch ausf ühiich beschrieben wird. Der Steuermodul 22 betätigt den vorderen hydaulischen Druckmadulator 20 und den hinteren hydraulischen Druckmodulator 21 in der Weise, dass der Fluiddruck in den Brems zylindern 11 und 11' sowie 13 und 13' unabhängig vom Druck im Hauptzylinder 16 gesteuert wird. -

In Fig. 2 ist das „Doppler radar sy st em dargestellt, das ein erstes Dopplerraäar 30 und ein zweites Dopplerradar 31, die an einem Vorderabschnitt des Fahrzeugs angebracht sind, sowie ein drittes popplerradar 32 umfasst, das an einem hinteren Abschnitt des Fahrzeugs angebracht ist. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist das Dopplerradar 30 in eine erste Winkelrichtung gerichtet, die einen Winkel θ mit einer Längsachse 33 des Fahrzeugs einschliesst, . wogegen das Dopplerraäar 31 in eine zweite Winkelrichtung gerichtet ist, die symmetrisch zur ersten Winkelrichtung verläuft. Für den Fachmann ist klar, dass die Dopplerradars 30 und 31 auch nach innen zur Längsachse 33 gerichtet sein können, wenn dies gewünscht wird» Das Doppler-.radar 32 ist senkrecht zur Längsachse 33 ausgerichtet.

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Die Dopplerradars 30, 31 und 32 sprechen auf von Gegenständen längs des Weges des Fahrzeugs reflekierte Signale an und messen Relativgeschwindigkeiten Vl und V2 zwischen dem Fahrzeug und der Strassenoberf lache in "ihrer Strahlungsrichtung und erzeugen die dazu analogen elektrischen Signale s_v2 und

Vx und Vy sind die relative Vorwärtsgeschwindigkeit bzw. relative S.eifcengeschwindigkeifc zwischen dem Fahrzeug und der Strassenoberflache..Die genannten Geschwindigkeiten Vl und-V2 sind bestimmt durch . . . ·

Vl = Vx cos θ + Vy sin θ (1)

V2 = Vx cos θ - Vy sin θ (·2)

Dies bedeutet, dass die Vorwärtsgeschwindigkeit Vx und die Seitengeschwindigkeit Vy aus den Relativgeschwindigkeiten Vl und V2 bestimmt werden können, die von den Dopplerradars 3Q und 31 geliefert werden. Daher sind die Vorwärtsgeschwindigkeit Vx und die Seitengeschwindigkeit Vy bestimmt durch:

V_x- ν¹ + ^V2 (3)

2 cos θ

^vl - ^V2

2 sin θ

Aus diesen Gleichungen ergibt sich, dass die Vorwärtsgeschwindigkeit Vx und die Seitengeschwindigkeit Vy durch eine geeignete Recheneinrichtung bestimmt v/erden können, die Funktionsgeneratoren umfasst, die in der Lage sind,

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die Gleichungen (3) und (4) in Abhängigkeit von den elektrischen Signalen S-. und S von den Dopplerradars 30 und 31 elektrisch zu lösen.

Fig. 3 zeigt den Schaltplan des elektrischen Steuerrnoduls 22, in dem ein erster bivariabler Funktionsgenerator 41 mit den elektrischen Signalen S , und S„„ von den Dopplerradars 30 bzw. 31 gespeist wird und daraus die Vorwärts— geschwindigkeit Vx berechnet und ein elektrisches Vorwärtssignal S erzeugt, das analog zur Vorwärt sgeschwindigkeit ist. Der Steuermodul 22 umfasst einen zweiten bivariablen Funktionsgenerator 42, dem die elektrischen Signale S .. und S von den Dopplerradars 30 und 31 eingespeist werden und der die Seitehgeschwindigkeit Vy er- -. rechnet und ein elektrisches .Seitensignal S erzeugt, das analog zur Seitengeschwindigkeit ist. Das Vorwärtssignal S wird einem Multiplizierer 43 eingespeist, dem ■ ferner ein elektrisches Lenkwinkelsignal S von einem Lenkwinkelsensor 44 zugeführt wird» Der Lenkwinkel?S ist analog zur Verdrehung eines handbetätigbaren Lenkungs- ■ Steuerteils, wie beispielsweise eines "Lenkrades 25, aus einer Mittelstellung. Der Multiplizierer 43 multipliziert das Vorwärtssignal S mit dem Lenkwinkelsignal S und erzeugt ein viertes elektrisches Signal S , das analog zu dem genannten Produkt ist. Das vierte Signal S wird

CXVX

einem Subtrahierer 45 zugeführt, der ausser.dem das Seitensignal S vom Funktionsgenerator 42 empfängt. Der Subtrahierer 45 berechnet die Differenz zwischen dem vierten Signal S . und dem Seitensignal S und erzeugt ein f ünf tes^ elektrisches Signal S _; , das zu dieser Differenz analog ist und einem Absolutwertgeber 46 zugeführt wird. Der Absolutwertgeber 46'erzeugt ein elektrisches Signal ³|_aVx__Vv| / clas gleich dem Betrag des fünften

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Signals S ist.und immer das gleiche Vorzeichen hat.

CC VX- V y

Es ist kl'ar ersichtlich, dass der Unterschied zwischen der Lenkrichtung und der tatsächlichen Vorwartsrxchtung des Fahrzeugs um so grosser ist₍ je höher die Ausgangsspannung des Absolutwertgebers 46 ist. Das Signal S . wird auf einen Vergleicher 47 gegeben, der ferner das Vorwärtssignal S und das Bremssignal Sb empfängt.

Wenn der Betrag des Signals S _v-,__v ι grosser ist als der Betrag des Vorwärtssignals S , erzeugt der Vergleicher.47 ein sechstes Signal Sf, das dem vorderen hydraulischen Druckmodulator 20 zugeführt wird, damit der Fluiddruck, in den vorderen Bremszylindern 11 und II¹ vermindert und dadurch die auf die Vorderräder wirkende Bremskraft herabgesetzt wird, wodurch ein Blockieren der Vorderräder und somit ein Rutschen des Fahrzeugs verhindert wird. Wenn jedoch der Betrag des Signals 3. . kleiner als der Betrag des Vorwärtssignals S ist, erzeugt der Vergleicher 47 ein Signal Sf , das dem vorderen hydraulischen Druckmodulator 20 zugeführt v/ird, damit eine direkte Verbindung des Hauptzylinders 16 mit den Bremszylindern 11 und 11' hergestellt wird, wodurch auf die Vorderräder die volle Bremskraft wirkt.. Auf diese Wex3e wird während des Bremsens ein Schleudern oder seitliches Wegrutschen des Fahrzeugs verhindert, ohne dass die Lenkstabilität des Fahrzeugs beeinträchtigt wird.

Das dritte Signal S₃ vom dritten Dopplerradar 32 wird einem weiteren Absolutwertgeber 50 zugeführt, der ein elektrisches Signal ^s,_v3i erzeugt, das gleich dem Betrag das dritten Signals S _ ist und immer das gleiche Vorzeichen bzw. die gleiche Polarität hat. Das Signal S

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wird einem zweiten Vergleicher 51 zugeführt,. der femer das Vorwärtssignal S vom Furiktionsgenerator 41 und das Bremssignal Sb empfängt. Wenn das Bremssignal Sb vorliegt und der Betrag des dritten·Signals S grosser als der des Vorwärtssignals S₇ ist, erzeugt der Vergleicher 51 ein siebentes Signal Sr, das dem hinteren ' " hydraulischen Druckmodulator 21 zugeführt wird, worauf-■ hin der Druckmodulator 21 den Fluiddruck in den hinteren ' Brems zylindern 12 und 12' vermindert,, damit die auf die Hinterräder wirkende Bramskraft vermindert wird, wodurch die Hinterräder daran gehindert werden, zu blockieren, und ein Schleudern bzw_e Rutschen des Fahrzeugs zu verursachen. Wenn jedoch der Betrag des dritten Signals S-kleiner als der des Vorwärtssignals S₇. ist, erzeugt der Vergleicher 51 ein Signal Sr',ν das dem hinteren hydraulischen Druckmodulator 21 zugeführt wird, damit auf die Hinterräder die volle Bremskraft aufgebracht wird» . .

Patentansprüche!

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Claims

Pat. ent ansprüche

,Antiblockiersystem, zur Modulation des Fluiddrucks, der vorderen und hinteren hydräulxsdi en Brems zylindern ' eines Fahrzeugs von einem mechanxsch betätxgbaren hydraulischen Hauptzylinder zugeführt wird, gekennzeichnet durch ein erstes Dopplerradar (30), das ein erstes Signal (S .. } erzeugen kann; das analog der Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs gegenüber der. Strassenoberflache in einer ersten Winkel richtung ist, die einen Winkel mit der Längsachse (33) des Fahrzeugs einschliesst; ein zweites Dopplerradar (31), das ein zweites Signal (S „) erzeugen kann, das analog der Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs gegenüber der Strassenoberflache in einer zweiten Winkelrichtung ist, die bezüglich der Längsachse (33) des Fahrzeugs symmetrisch zur ersten Winkelrichtung ist? ein drittes Dopplerradar (32), das ein drittes Signal (S ₃) erzeugen kann, das analog zur Seitengeschwindigkeit eines hinteren Abschnitts des Fahrzeugs ist? einen Lenk— _ wirikelsensor (44), der ein Lenkwinkelsignal (S) erzeugen kann, das analog zur Verdrehung' eines handbetätigbaren Lenkungssteuerteils (25) des Fahrzeugs aus einer Mittelstellung X3t7 einen Bremsanforderungssensor (26),. der ein Bremssignal (Sb) erzeugen kann, wenn der Hauptzylinder (16) mechanisch betätigt wird; eine Recheneinrichtung (41, 42), die jeweils aus dem. ersten und dem zweiten Signal ein Vorwärtssignal (S ) und ein Seitensignal (S ) erzeugen kann, wobei das Vorwärtssignal analog zur Vorwärtsgeschwindigkeit und das Seitensignal analog zur Seitengeschwindigkeit des Fahrzeugs gegenüber der Strassenoderflache ist? einen Multiplizierer (43), der ein viertes Signal (S ) erzeugen kann, das analog dem Produkt aus

CC VX . \

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dem Vorwärtssignal" und'dem Lenkwinkelsigrialiisti. einen Subtrahierer (45}, der ein fünftes Signal (S _ _ ) erzeugen,.Icanöt-idas anal·?!,der, BifferenÄ zvascihsji dan ' · ■vierten, Signal und de^ Sei^^nysignal ist; einen ernten . Vergleijcher iA7^-derei» see^^e^Sigöal (Sf > erzeugen Τξ,βηϊΐ^ wep, der Betrag de^ ^fef^en—Sigiialk grosser ■ . als, der Betrag;.dfes V^wa^saLgrtals ist- und der Breinsän-.fQrderxjngssenspr;, 626^ das S^emssi^a;! liefert, vrabe^ das s^eQhst^/Signal; z^r jVerhin^ des

Fahrzejicjsi au, einher V^rrainderutng: des, Fiuiddruq]cs'· in den vorderen Bremszvlirtdei:n p,l; 11¹J "fü^fcj und'e^nen ' zweiten, .Vergleich^r: (51=)., der ei^t siebentes."Signal ■"'.-."· . (SrIv erzeugen. ;feanix_r wenn der- Se^rag dejs dritten ^gnal-S: grosser als der; Betrag des ^ybriiiä%:tss;igria$,s ist. und. . ^: der - Brems anf^orderungssensö!^ {26) <$aß Brexrvssignal lief ert_# wobei das, siebente:: Signal ;zur Verhinderung^ des, Rutschens des Fahrzeugs zu,- einer Verminderuiig de^ Fviijiädituc^s in den hinfcereji; Bremszjrlindern:; ϊ ^:
2. Antiblockiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die-Recheneinrichtung einen ershen Funktionsgenerator (41) zur Erzeugung des Vorwärtssignals (S ) und einen zweiten Funktionsgenerator (42) zur Erzeugung des Seitensignals (S„ ) umfasst, daß die Grosse des Vorwärtssignals gleich der'Summe aus dem ersten und zweiten Signal, dividiert dreh deri Winkel zwischen der ersten und der zweiten Winkel richtung (bzw. den doppelten, cos des Winkd3 zwischen der Längsachse und einer Winkelrichtung), ist und dass die Grosse des Seitensignals gleich der Differenz zwischen dem ersten Signal und dem zweiten .Signal, dividiert durch den Winkel zwischen der ersten und der zweiten Winkelrichtung ("bzw. den doppelten sin des Winkels zwischen

' ___de"r Läng'sachse und einer Winkelrichtung), ist."

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