-
Verfahren und Einrichtung zur Steuerung eines Antiblockiersystems
-
für Bremsanlagen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und
eine Einrichtung zur Steuerung eines Antiblockiersystems für Bremsanlagen, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, bestehend u. a. aus zumindest an einem Rad eines Fahrzeuges
angeordnetem Impuls geber zur Überwachung des Bewegungsablaufes.
-
Es ist bekannt, bei Antiblockiersystemen für Bremsanlagen von Krafttfahrzeugen
über Impulsgeber an einem oder an allen Rädern über ein festgelegtes Zeitintervall
hinweg die Anzahl der eingehenden Impulse auszuwerten und beim Ausbleiben von Impulsen
infolge eines blockierenden Rades den Druck im Bremszylinder dieses Rades kurzzeitig
zu unterbrechen. Die Länge dieses Zeitintervalls wird im wesentlichen bestimmt von
der Größe des möglichen Blokkierweges im Hochgeschwindigkeitsbereich des entsprechenden
Eraftfahrzeuges, und da mehrere Impulse zu einer einwandfreien Auswertung benötigt
werden, sind in den bekannten Anlagen die Abstände der einzelnen Impulse untereinander
äußerst gering (Größenordnung von 1 Impuls pro Grad Drehbewegung des Rades). Andererseits
sollen jedoch auch noch im niedrigen Geschwindigkeitsbereich genügend Impulse für
eine einwandfreie Überwachung des Bewegungszustandes des entsprechenden Rades eingehen.
Diese Forderung steht jedoch im Gegensatz zur Bemessung des Zeitintervalls bei hoher
Geschwizdigkeit.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerung eines Antiblockiersystems
für Bremsanlagen zu erstellen, welche mit einem möglichst geringen Herstellungsaufwand
eine hohe Fullkl;ionssicherheit sowohl im hohen als auch im niedrigen Geschwind:igkeitsbereich
gewährleistet.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Feststellung
einer vorhandenen lilockierneigung ein elektronisches Auswerte- und Steuerglied
die Zeitspannen zwischen den einzelnen Impulsen mißt und jeweils den Wert aus der
letzten Messung als Berechnungagrundlage für eine nachfolgende theoretische Zeitspanne
entsprechend der maximalen Verzögerung des Fahrzeuges ohne Blokkierneigung zugrunde
legt und mit der tatsächlichen Zeitspanne der nächsten Messung vergleicht. Ein solches
Meßverfahren hat den großen Vorteil, mit einer sehr geringen Anzahl von Impulsen
pro Radumdrehung auszukommen, wodurch beispielsweise der Impulsgeber weselltlich
einfacher und daher billiger in der Herstellung ist und zudem seine Verschmutzungsneigung
stark abnimmt. Weiterhin bringt das erfindungsgemäße Verfahren den großen Vorteil
mit sich, daß es im niedrigsten Geschwindigkeitsbereich bis zum Stillstand herunter
voll funktionsfähig ist und im höchsten Geschwindigkeitsbereich durch die geringe
Anzahl von Impulsen relativ große Zeitintervalle für die fortlaufenden Rechnungsgänge
des elektronischeh Auswerte- und Steuergliedes ermöglicht.
-
Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß das elektronische Auswerte-und
Steuerglied in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleiches der tatsächlichen Zeitspanne
der nächsten Messung mit der theoretischen Zeitspanne entsprechend der maximalen
Verzögerung des Fahrzeuges ohe Blockierneigung ein Stellglied, z. B. in Form eines
elektromagnetischen Ventils, zwischen dem Hauptbremszylinder und der Radbremszange
des entsprechenden Fahrzeugrades ansteuert. Es wird somit beim verspäteten Eintreffen
des erwarteten Impulses gegenüber der errechneten Zeitspanne in Abhängigkeit von
der maximal möglichen Verzögerung des Fahrzeuges die Radbremszange des entsprechenden
Rades vom Druck des Hydraulikmediums entlastet und dem Rad so die Miglichkeit gegeben)
wieder auf die noch vorhandene Fahrzeuggeschwindigkeit zu beschleunigen.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgedankens wird
vorgeschlagen, daß das Auswerte- und Steuerglied bei einem mehrrädrigen Fahrzeug,
bei welchem alle Räder mit Impulsgebern ausgerüstet sind, bei einer eingetretenen
Blockierullg von maximal allen Rädern mit Ausnahme eines einzigen a]s Berechnungsgrundlage
für die nachfolgende theoretische Zeitspanne entsprechend der maximalen Verzögerung
des Fahrzeuges den letzten Zeitwert des
oder eines nicht blockierten
Rades verwendet. Auf diese Weise steht allen Rädern des Fahrzeuges nach Eintreffen
des ersten Impulses nach der Aufhebung der Bremskraft sofort wieder eine errechnete
Zeitspanne entsprechend der maximalen Verzögerung des Fahrzeuges zur Verfügung.
-
Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Auswerte-und
Steuerglied bei einem mehrrädrigen Fahrzeug, bei welchem alle Räder mit Impulsgebern
ausgerüstet sind, bei einer eingetretenen Blockierung aller Räder als Berechnungsgrundlage
für die nachfolgende theoretische Zeitspanne die beiden ersten Impulse des am ehesten
wieder umlaufenden Rades verwendet. Somit setzt der volle Bremsdruck für alle Räder
mit dem Eintreffen des zweiten Impulses des am ehesten wieder umlaufenden Rades
ein.
-
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß jeder Impulsgeber
im wesentlichen aus einer im Bereich des Rades angeordneten Zahnscheibe und einer
Meßspule besteht und die Zähnezahlen Werte von etwa 6...24 aufweisen. Zahnscheiben
mit solch geringen Zähnezahlen sind sehr einfach und preiswert herzustellen und
durch die großen Abstände der einzelnen Zähne untereinander ist die Gefahr einer
Verschmutzung und einer damit verbundenen Verfälschung der Impulse praktisch nicht
vorhanden.
-
Die Erfindung wird anschließend an Hand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigen im einzelnen: Fig. 1 Prinzipdarstellung und Blockschaltbild
eines Antiblockiersystems; Fig. 2 den zeitlichen Ablauf von Impulsen bei konstanter
Geschwindigkeit; Fig. 3 den zeitlichen Ablauf von Impulsen mit geringer Verzögerung;
Fig. 4 den zeitlichen Ablauf von Impulsen mit einsetzender Blokkierneigung einzelner
Räder;
Fig. 5 den zeitlichen Ablauf von Impulscn mit Blockierneigung
aller Räder.
-
Das Blockschaltbild gem. Fig. 1 zeigt die prinzipielle Wirkungsweise
eines Antiblockiersystems. An einem oder an allen Rädern eines Fahrzeuges ist im
Bereich der Brenlsscheibe 2 bzw. auf einer mit dem entSprechenden Rad umlaufenden
Achse eine Zahnscheibe 3 drehfest angeordnet. Die einzelnen Zähne der Zahnscheibe
3 bewegen sich an einer nicht mit umlaufenden Meßspule 4 vorbei. Die durch das dichte
Vorbeilaufen der einzelnen Z>hne an der Meßspule 4 erzeugten Magnetfeldänderungen
ergeben auswertbare Impulse. Diese Impulse werden im Auswerte- und Steuerglied 5
verarbeitet. Das Auswerte- und Steuerglied 5 wird mit Energieversorgung 6 gespeist.
-
(Batterie bzw. Bordnetz des Kraftfahrzeuges) Das Auswerte- und Steuerglied
5 steuert ein Stellglied 7 cin, welches in die Druckleitung zwischen dem Hauptbremszylinder
9 und dem Radbremszylinder 1 angeordnet ist. Der Hauptbremszylinder 9 ist seinerseits
mit oder Energieversorgung 8 für die Brer.;anlage verbunden und wird vom Bremspedal
10 beaufschlagt.
-
Die prinzipielle Funktionsweise einer Al .iblockiereinrichtung gem.
-
Fig. 1 ist folgende: Jedes mit einem Impulsgeber, bestehend r is Zahnscheibe
3 und Meßspule 4, ausgerüstete und an ein Ausweri .- und Steuerglied 5, bestehend
aus einem mit einem Mikroprosezser ausgerüsteten Mikrocomputer, angeschlossene Rad
eines Kraftfahrzeuges wird durch Messen der einzelnen Zeitintervalle zwi. zehen
zwei aufeinanderfolgenden Impulsen überwacht. Das Auswerte- und Steuerglied 5 berechnet
aus dem Zeitintervall der beide letzten Impulse die Geschwindigkeit.des Rades, berechnet
auf ( und der beispielsweise durch einen Festwertspeicher eingegebene t spezifischen
Werte des entsprechenden Kraftfahrzeuges die maxiale Zeitspanne, welche bei Zugrundelegung
der maximalen Verzögerung des Fahrzeuges unter günstigsten Bedingungen bis zum Eintreffen
des nächsten Impulses verstreichen darf und vergleicht dieses heoretische Zeitintervall
mit dem tatsächlich sich einstellenden Zitintervall. Aus diesem Vergleich können
zwei Entscheidungen für das Auswerte- und Steuerglied 5 getroffen werden, und zwar
entweler Fall 1, bei welchem das tatsächliche Zeit intervall kürzer ist als das
theoretische
Zeitintervall und was besagt, daß das Fahrzeug ohne
blockierendes Rad abgebremst wird, oder Fall 2, bei welchem das tatsächliche Zeitintervall
größer ist als das theoretische und was besagt, daß das überwachte Rad blockiert.
In diesem zweiten Fall wird das Auswerte- und Steuerglied 5 das Stellglied 7 so
ansteuern, daß der Druck in der Bremsleitung zur Radbremszange 1 schnell und vorübergehend
abgebaut wird. Dabei bleibt das Stellglied 7 so lange in diesem Zustand angesteuert,
bis die Zahnscheibe 3 über das wieder umlaufende Rad zwei Impulse Durchführung eines
neuen Rechenganges geliefert hat.
-
Die verschiedenen möglichen Betriebsabläufe für das Antiblockiersystem
werden in den folgenden Figuren 2 bis 5 eingehend erläutert.
-
In Fig. 2 sind einzelne, etwa rechteckförmige Impulse 11 bis 14 auf
der Zeitachse aufgetragen. Die Abstände der einzelnen Impulse untereinander sind
gleich groß, das bedeutet, daß das Fahrzeug sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit
fortbewegt. Das Zeitintervall t1 zwischen den beiden Impulsen 11 und 12 gibt den
Ausgangswert für die Berechnung der nachfolgenden, theoretischen Zeitspanne entsprechend
der maximalen Verzögerung des Fahrzeuges, tmax. durch das Auswerte- und Steuerglied
5. Da bei gleichbleibender Geschwindigkeit das Zeitintervall t2 zwischen den beiden
Impulsen 12 und 13 gleich groß ist wie t1 zwischen den beiden Impulsen 11 und 12
und die theoretische Zeitspanne tmax. in jedem Fall fühlbar größer ist als t2, bleibt
das Stellglied 7 unbeeinflußt in seiner Offenstellung. Für die Berechnung von t
für das Zeitintervall zwischen den Impulsen 13 und 14 wird das Zeitintervall zwischen
den Impulsen 12 und 13 herangezogen, welches der Größe sowohl von t1 als auch von
t2 entspricht.
-
In Fig. 3 ist der Betriebs zustand einer einsetzenden Verzögerung
ohne Blockiergefahr wiedergegeben. Die Impulse 11 und 12 folgen im Zeitintervall
t1. hieraus errechnet sich das Auswerte- und Steuerglied 5 t Nach dem Impuls 12
setzt bei A der Vtlrzögemax.
-
rungsvorgang ein. Daraus ergibt si('h' daß der Impuls i vom Tmpuls
12 durch die Zeitspanne t2 g't-'reint ist, wobei t, größer t1 1 ist. Da jedoch die
maximale Verzögerung nicht voll ausgeschöpft wird, ist auch in diesem Fall tmax.
größer t2. Das Stellglied 7
wird somit nicht beeinflußt. Für die
Berechnung der theoretischen Zeitspanne, ausgehend vom Impuls 15, wird nun die Zeitspanne
zwischen den Impulsen 12 und 15, nämlich tT1 herangezogen. Daraus ergibt sich t'max
Innerhalb dieses Zeitintervalls t'max erfolgt jedoch die Übertragung des Impulses
16 mit einem Abstand zum Impuls 15 von t'2. 2 Da t'2 kleiner t'max ist, erfolgt
somit keine Beeinflussung des Stellgliedes 7.
-
Zu Fig. 4 ist auszuführen, daß es sich hier um einen Sonderfall handelt,
insofern, als ein Antiblockiersystem vorliegt, bei welchem an allen Rädern des Kraft
fahrzeuges Impulsgeber vorgesehen sind, welche an das gemeinsame Auswerte- und Steuerglied
5 Informationen liefern. Dabei sei angenommen, daß nach dem Impuls 12 bei A ein
Bremsvorgang eingeleitet wird, welcher bewirkt, daß ab der Zeit B einzelne Räder
bzw. alle Räder bis auf ein einziges blockieren.
-
Das Auswerte- und Steuerglied 5 stellt somit nach der Berechnung von
t max. aus t fest, daß der Zeitintervall t2 bis zum Eintreffen des Impulses 15 bei
einem der Räder größer ist als das berechnete Intervall tmax. Wie aus Fig.tLersichtlich,
sind unter der Zeitachse mit den Impulsen 11, 12, 15 und 17 mit den einzelnen Zeitintervallen
noch zwei weitere Zeitachsen aufgetragen, welche einmal den Druck 1 im Hauptbremszylinder
sowie den Druck 2 im Radbremszylinder wiedergeben. Zu Beginn des Bremsvorganges
bei A steigt sowohl der Druck p1 im Hauptbremszylinder als auch der Druck P2 im
Radbremszylinder auf einen bestimmten Wert an. Bei B wird der Beginn des Blockierens
zumindest eines der Räder des Kraftfahrzeuges angenommen. Nach Ablauf des berechneten
Wertes tmax.
-
bewirkt das Auswerte- und Steuerglied 5 eine Ansteuerung des Stellgliedes
7 zum Zwecke der Druckaufhebung im Radbremszylinder und Freigabe der Radbremszange
1. Durch die Druckaufhebung im Radbremszylinder'ist das eine bzw. sind die bis dahin
blockierten Räder in der Lage, zu ihrer Drehzahl entsprechend der momentanen Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeuges zu beschleunigen. Aus dieser Bewegung heraus entsteht der nächste
Impuls 15. Zur Berechnung der theoretischen Zeitspanne t'max ab Impuls 15 nimmt
nun das Auswerte- und Steuerglied 5 das Zeitintervall tl eines nicht blokkierenden
Rades. Damit ist das Antiblockiersystem in der Lage, sofort nach Eintreffen des
Impulses 1 über das Stellglied 7 den Bremsvorgang wieder neu einzuleiten durch Herstellung
des Druckes im im Radbremszylinder. Dieser Druck P2 bleibt nun so lange aufrechterhalten,
bis
- ein erneutes Blockieren eines oder mehrerer Räder vorausgesetzt - das errechnete
Zeitintervall t'max. abgelaufen ist.
-
Bis zum Eintreffen des Impulses 17 beschleunigen die vorher blokkierten
Räder auf die Fahrzeuggeschwindigkeit, was neue Impulse liefert. Es folgt nun der
gleiche Ablauf wie bereits beim Erscheinen des Impulses 15 beschrieben.
-
Fig. 5 zeigt eine prinzipielle Darstellung gem. Fig. 4 mit auf einer
Zeitachse aufgetragenen Impulsen 11, 12, 15, 16, 17 und 18 sowie darunter angeordneten
Zeitachsen mit dem Druck P1 im Hauptzylinder und Druck P2 im Radbremszylinder. Die
beiden Impulse 11 und 12 weisen einen zeitlichen Abstand von tl voneinander auf.
Daraus läßt sich entsprechend den Festwerten des Fahrzeuges die mittlere Geschwindigkeit
zwischen diesen beiden Impulsen berechnen. Mit diesen bekannten Werten errechnet
der Mikrocomputer des Antiblokkiersystems die theoretische Zeitspanne tmax.>
welche unter Zugrundelegung der höchstmöglichen Verzögerung des Fahrzeuges ohne
Blockierneigung der Räder bis zum Eintreffen des nächsten Impulses anzunehmen ist.
Nun setzt nach dem Impuls 12 bei A ein Bremsvorgang ein, welcher bei B zum Blockieren
sämtlicher Räder führt.
-
Nach Ablauf des Zeitintervalles max.' wobei dieser Ablauf erst nach
dem Beginn des Blockierzustandes sämtlicher Räder erfolgt, wird durch das Auswerte-
und Steuerglied 5 über das Stellglied 7 der Druck P2 in sämtlichen Radbremszylindern
sofort abgebaut.
-
Alle Räder können nunmehr in einem Beschleunigungsvorgang die momentane
Geschwindigkeit des Fahrzeuges erneut einnehmen. Die nächsten beiden eintreffenden
Impulse 15 und 16, welche die Zeitspanne t'l voneinander entfernt sind, erden nun
zur Grundlage eines neuen Rechnungsvorganges zur Ermittlung von tmax'. herangezogen.
Dabei ist, bedingt durch den Bremsvorgang bis zum Blockieren sämtlicher Räder, t1
größer als t1 und somit die Geschwindigkeit niedriger als vorher. Dadurch vergrößert
sich ebenfalls t'max gegenüber tmax. Bleibt nun der Druck P1 im Hauptbremszylinder
erhalten, so steuert das Auswerte- und Steuelsglned 5 über das Stellglied 7 gleichzeitig
den Druck P2 in sämtlichen Radbremszylindern auf den alten Wer. Falls sich nun die
Reibungsverhältnisse zwischen Reifen und Straße nicht geändert haben, setzt somit
bei B' ein erneuter Blockiervorgang ein. Dieser erneute Blockiervorgang wird nach
Ablauf des Intervalles t' max. vom Auwerte- und Steuerglied 5
zum
Anlaß genommen, den Druck P2 in den Radbremszylindern über das Stellglied 7 erneut
auf null abzubauen. Es wiederholt sich nun der Vorgang, daß sämtliche Räder, vom
Bremsdruck befreit, entsprechend der Geschwindigkeit des Fahrzeuges ihre Drehbewegung
wieder aufnehmen und neue Impulse 17 und 18 liefern. Mit Eintreffen des Impulses
18 wird der Druck in den Radbremszylindern wieder auf die vom Fahrer erzwungene
Höhe gebracht. Gleichzeitig kann durch das gemessene Zeitintervall t''l der Rechengang
zur theoretischen Zeitspanne t''max durchgeführt werden.
-
Das in den obenstehenden Ausführungen beschriebene Verfahren zur Steuerung
eines Antiblockierzystems ist durch den einfachen Aufbau der Zahnscheibe preiswert
und weist eine hohe Zuverlässigkeit auf. Die Methode zur Messung von aufeinanderfolgenden
Zeitintervallen sichert die Funktion des Systems bis herunter zu den niedrigsten
Geschwindigkeiten.
-
L e e r s e i t e