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Einrichtung zur Uberwachung des Schlupfes
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an Rädern von Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur Uberwachung des Schlupfes an Rädern von Kraftfahrzeugen.
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Um das Blockieren von Rädern eines Kraftfahrzeuges während des Bremsvorgangs,
welches die bekannten nachteiligen Wirkungen hervorruft, zu vermeiden, gehören bereits
Antiblockiersysteme zum Stand der Technik.
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In einem solchen bekannten Antiblockiersystem wird eine adaptive Regelung
eingesetzt, die sich auf Fahrbahnen mit wechselnder Oberfläche sowie auf den Schräglaufwinkel
der Reifen an den Rädern einstellt (ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 81 - 1979
- 5, Seite 202). Bei dieser adaptiven Regelung werden als Regelgrößen die Umfangsverzögerung
oder -beschleunigung und der relative Schlupf der Räder benutzt.
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Die Verzögerungs- bzw. Beschleunigungssignale werden durch elektrische
Differentiation der Raduinfangsgeschwindigkeit gebildet. Mittels logischer Verknüpfungen
wird aus den Radgeschw.i.ndigkeiten eine fleferenzgeschwindigkeit abgeleitet.
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Diese ReIerenzgeschwindigkeit entspricht etwa der im je\.«eiligen
Augenblick gültigen Radgeschwindigkeit für den opt;ilncllen Kraftschluß. Die jewei].s
gültigen Schlupfsignale
werden durch Vergleich der tatsächlichen
Radgeschwindigkeiten mit der Referenzgeschwindigkeit gebildet. - Bei Geradeaus-Bremsungen
auf ebener Fahrbahn genügt bei mittlerem oder großem Kraftschlußbeiwert die Radverzögerung
als alleinige Regelgröße.
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Bei den bekannten Antiblockiersystemen werden in Abhängigkeit von
der gebildeten Regelabweichung Einlaß und/oder Auslaßvertile, Druckmittelwbetätigter
Fahrzeugbremsen bet~ätigt, um einen Bremsvorgang möglichst unabhängig von den Fahrbahnverhältnissen
zu optimieren. Diese Antiblockiersysteme sind aber gerätetechnisch aufwendig und
eignen sich nicht zur Nachrüstung von Fahrzeugen. Die Antiblockiersysteme nützen
nur während des Bremsens, nicht aber beim Beschleunigen des Fahrzeugs oder im beschleunigungsfreien
Fahrbetrieb, wobei es ebenfalls zu kritischen Situationen, beispielsweise bei Lenkmanövern
kommen kann. Ferner sind die Antiblockiersysteme im Fallen des Aquaplanings dann
wirkungslos, wenn die Räder bereits aufgeschwommen sind, bevor ein Bremsvorgang
eingeleitet wurde.
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Zu der vorliegenden Erfindung gehört daher die Aufgabe, eine Schlupfüberwachungseinrichtung
zu schaffen, die nicht nur beim Bremsen ein Gleiten zu vermeiden hilft, indem in
den Bremsvorgang selbsttätig eingegriffen wird. Vielmehr soll die Schlupfüberwachungseinrichtung
den Fahrer bereits bei Gefahr des Auftretens einer kritischen Situation, insbesondere
bei einem bevorstehenden Lenk- oder Bremsmanöver, zuverlässig und rechtzeitig warnen,
so daß er zweckmäßig reagieren kann.
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Insbesondere soll die Gefahr einer kritischen Situation bereits gemeldet
werden, bevor bei Aquaplaningsituationen die Räder des Fahrzeuges vollständig aufgeschwommen
sind oder wenn der Übergang zun Aquaplaningzustand bereits tattgelulden hat. Ferner
soll vor dem Auftreten kritischer Fahrzustände
beim Anfahren und
Bremsen bei Glätte, die durch unterschiedliche Ursachen hervorgerufen werden, gewarnt
werden, wie bei Nässe, Schnee und bei einseitigen Reibbeiwerten der Straßenoberfläche.
- Diese überwachungseinrichtung soll sich auch für nachträglichen Einbau in ein
Fahrzeug eignen und wenig aufwendig sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in dem kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Mit der erfindungsgeinäßen Einrichtung Wird Straßenglätte jedweder
Art beim Anfahren oder beim Bremsen durch einen Schlupfalarm, beispielsweise ein
Suimnersignal gemeldet. Weiterhin wird während einer normalen Fahrt der Fahrer über
die jeweiligen Fahrbedingungen - insbesondere wie Straßenzustand -informiert, bevor
eine Notsituation erscheint. Insbesondere wird bei Aquaplaninggefahr bereits bei
einer Geschwindigkeit, die nennenswert (10 bis 15 km/h) unterhalb der absoluten
Gefahrengrenze eines vollständigen Aufschwimmens liegt, diese Aquaplaninggefahr
gemeldet.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist kostengünstig und eignet sich
deshalb nicht nur für besonders aufwendige Fahrzeuge.
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Die Einrichtung läßt sich nachträglich ohne sehr großen Aufwand einbauen,
da das Bremssystem unberührt bleibt.
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Erfindungsgemäß ist die Grundlage der Schlupfüberwachung eine Feststellung
der Radumlaufzeit jedes Fahrzeugrades durch Addition von Zäh]. impulsen. Die Addition
wird in der Periode zwischen zwei Sensorimpulsen durchgeführt, die von je einem
mit einem Rad gekuppelten Sensor angegeben werden..Aus dem Zählwert errechnet eine
Rechenschaltung für jedes Rad ein Radgeschwindigkeitssignal unter Berücksichtigung
des eingespeicherten Radumfangs. Die Radgeschwindigkeitsignale
können
unmittelbar zur Ermittlung von Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den einzelnen
Rädern herangezogen werden, die insbesondere Aufschlüsse über den Aquaplaningzustand
ergeben: Hierzu ist die Rechenschaltung zum Vergleich der Geschwindigkeitssignale
sämtlicher Räder miteinander eingerichtet und zum weiteren Vergleich der ermittelten
größten Differenz zwischen zwei Geschwindigkeitssignalen mit einem in Abhängig keit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgegebenen Geschwindigkeitdifferenz-Schweltwert
ausgebildet.
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Durch den Vergleich der Geschwindigkeiten der einzelnen Räder läßt
sich insbesondere der Aquaplaningzustand bei bereits aufgeschwommenen Vorderrädern
signalisieren, da in diesem Fall die Vorderräder eine wesentlich geringere Geschwindigkeit
als die noch Fahrbahnkontakt aufweisenden Hinterräder aufweisen.
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Geschwindigkeitsdifferenzen können ferner bei Antriebsschlupf und
Bremsschlupf bei zu starkem Gasgeben oder Bremsen auftreten, und zwar vor allem
dann, wenn die fahrbaren Oberflächen zum Beispiel durch Splitt oder Schnee einen
verhältnismäßig geringen Reibbeiwert aufweisen.
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Schlupfalarm infolge einer Geschwindigkeitsdifferenz der Umlaufgeschwindigkeiten
der Räder wird weiterhin bei einseitig unterschiedlich glatten Fahrbalmoberflächen
abgegeben.
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Generell eignet sich die iberazachwlg der Geschwindigkeitdifferenzen
der Räder fiir den Fall, in dem ein Rad infolge angekuppelter Motorschwulgmasse
ohne erhebliche Verzögerungswerte
bis zum Stillstand abgebremst
werden kann. Es wurde jedoch herausgefunden, daß nicht jede Geschwindigkeitsdifferenz
der Räder einen Schlupfalarm auslösen darf, wenn dieser den Fahrer nicht irritieren
soll: Je nach der Reifenkonstruktion kann der Reifen seine maximale Haftkraft erst
bei einem verhältnismäßig großen Schlupf bis 20 % entwickeln. Hierauf hat auch der
Lenkradeinschlag bzw.
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der Schräglaufwinkel einen Einfluß. - Ferner können unterschiedliche
Reifendrucke Geschwindigkeitsdifferenzen ergeben.
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Eine weitere Geschwindigkeitsdifferenz tritt bei Kurvenfahrt infolge
des für die linken und rechten Räder unterschiedlichen Kurvenradius ein. - Weiterhin
kann Schlupf durch den sogenannten Radversatz auftreten. Der Radversatz bedeutet,
daß nicht die Umlaufgeschwindigkeiten aller Räder während des gleichen Zeitintervalls
miteinander verglichen werden, sondern daß ein Vergleich zwischen den Geschwindigkeitswerten
erfolgt, die zwei aufeinander folgenden Radumdrehungen zugeordnet sind. Dies trifft
zum Beispiel dann zu, wenn die Sensorimpulse eines den Gesamtablauf der Einrichtung,
insbesondere die Rechenvorgänge maßgeblich steuernden Rades, des sogenannten Leitrades,
gegenüber den von den anderen Rädern - Folgeräder genannt - abgegebenen Sensorimpulsen
versetzt sind, weil beispielsweise das sich mit verhältnismäßig geringem Schlupf
drehende Leitrad eines der unter größerem Schlupf abgebrelesten Folge räder während
einer einzigen Radumdrehung geringfügri.g überholt. Dadurch kann ein mit geringerer
Fahrzeugeschwindigkeit wachsender Schlupf fälschlich signalisiert werden.
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Um den Einfluß der voranstehenden Fehlereinflüsse auf die Uberwachung
des Schlupfes möglichst zu eliminieren, sind in der Ri.nrichtung für bestimmte Fahrzeugsgeschwindigkeits
bereiche
unterschiedliche Geschwindigkeitsdifferenz-Schwellwerte gespeichert. Diese Geschwindigkeitsdifferenz-Schwellwerte
sind in Abhängigkeit von der Fahrzeugeschwindigkeit zum Vergleich mit den gebildeten
Geschwindigkeitsdifferenzen abrufbar.
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Die Geschwindigkeitsdifferenz-Schwellzçerte werden vorzur:.sweise
nach folgender Beziehung gebildet und abgespeichert: = = iO km/h + 26 km/h . V ,
worin: 180 AV Geschwindigkeitsdifferenz-Schwellwert und V = Fahrzeuggeschwindigkeit.
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Obwohl ein Geschwindigkeitsvergleich als primäres Kriterium angesehen
werden kann,einen Schlupf von Kraftfahrzeugrädern zu ermitteln, ist eine besonders
feinfühlige Überwachung des Schlupfes infolge der geschilderten relativ hohen Geschwindigkeitsdifferenz-Schwellwerte
nicht ohne weiteres möglich.
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Die Schwellwerte könnten dann herabgesetzt werden, wenn durch Erhöhung
des Geräteaufwandes dafür gesorgt wird, daß die Auswirkungen des Radversatzes entfallen.
Eine solche vollständige Korrektur ist aber nicht unter allen Fahr- oder Gleitbedingungen
des Fahrzeugs möglich. - Weiterhin dauert es, wenn ein Fahrzeug in dem Aquaplaningzustand
einläuft und die Vorderräder aufzuschwimmen beginnen, zu lange, bis ein Schlupf
durch Messung der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den aufschimmenden Vorderrädern
und den noch ollne Kontakt habenden Hinterradern signalisiert wird Aus den voranstehenden
Gründen empfiehlt es sichtwie herausgefunken wurde, außer den Geschwindigkeitssignalen
auch Verzögerungssignale auszuwerten, die aus den Geschwindigkeitssignalen in einer
linearisierten Beziehung für jedes Rad
mit der Rechenschaltung
gebildet werden:
worin ist: b:die Verzögerung des Rades, V die Radumlaufgeschwindigkeit während einer
Radumdrehung, Vneu die Radgeschwindigkeit während einer darauf folgenden Radumdrehung
und trad:die Umlaufzeit während des zweiten Radwnlaufs.
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Die Radverzögerung läßt sich also zwischen zwei aufeinander folgenden
Radumdrehungen ermitteln. Sie ist darüber hinaus in vorteilhafter Weise fast unabhängig
von Reifendruck oder Belastung oder Reifenprofilstärke, da infolge der Differenzbildung
zwischen der alten und der neuen Geschwindigkeit diese Störfaktoren für jedes Rad
eliminiert werden.
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Störungen durch den Radversatz werden ebenfalls vermieden, da die
Verzögerungen bzw. Beschleunigungen sofort aufeinander folgend aus den Radumlaufgeschwindigkeiten
jedes Rades gebildet werden.
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Insoweit nach einem anderen Merkmal der Erfindung die Differenz zwischen
zwei Beschleunigungssignalen verschiedener Räder, und zwar die größte Differenz
mit einem vorgegebenen Beschleunigungsdifferenz-Schwellwert verglichen wird, spielt
auch die Stärke der Abbremsung des Fahrzeugs keine Rolle.
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Die F3eschleunigungssignale weruen jedes für sich in der Rechenschaltung
auf Uberschreiten eines vorgegebenen Verzögerungsschwellwerts überprüft, um eine
Überwachung des Schlupfes unabhangig von dem Beschleunigungsdifferenz-Schwellwert
zu ermög]ichen. Der Verzögerungsschwellwert wird auf einen Betrag eingestellt, der
etwas geringer als die rnaximal mögliche Verzögerung ist. Durch Vergleich
der
Beschleunigungssignale der einzelnen Räder mit dem Verzögerungsschwellwert wird
insbesondere signalisiert, ob ein Schlupfbeginn bei durchrutschenden Antriebsrädern
oder zu starkem Bremsen auftritt. Im Falle des Aquaplanings werden zu Aufschwimmbeginn
der Vorderräder diese so stark abgebremst, daß hier ebenfalls ein Alarm aufgrund
des Uberschreitens des Beschleunigungsschwellwertes eintritt.
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Mit der weiterhin erfindungsgemäß vorgesehenen Feststellung der Beschleunigungsdifferenzen
zwischen den einzelnen Radern wird ein Schlupfbeginn bei einsetzendem Aquaplaning
besonders zuverlässig angezeigt. Diese Signalisierung erfolgt auch dann, wenn die
Vorderräder mit einer Verzögerung abgebremst werden, die weit unter der auf trockener
Fahrbahn zulässigen Verzögerung liegt. Dies ist dadurch möglich, daß die Hinterräder
Bodenkontakt behalten und schon geringe Differenzen der Verzögerungssignale zwischen
den Vorderrädern und Hinterrädern sinnvoll durch Vergleich mit einem Beschleunigungsdifferenz-Schwellwert
ausgewertet werden können.
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Während ein typischer Verzögerungsschwellwert zweckmäßig auf 11 m/sec2
eingestellt ist, kann der niedrigste Beschleunigungsdifferenz-Schwellwert zweckmäßiger
Weise 3 m/sec2 betragen. Wie noch gezeig-t wird, können einzelnen Geschwindigkeitsbereichen
des Fahrzeugs mit zunehmender Geschwindigkeit wachsende Beschleunigungsdifferenz-Schwellwerte
zugeordnet werden.
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Durch den gegenseitigen Vergleich der Radbeschlenigungssignale läßt
sich ferner ein unterschiedlicher Rutschbeginn der Räder feinfühlig erkennen, der
insbesondere bei ungleichmäßig glatter Fahrbahnoberfläche auftritt.
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Es hat sich als positiv herausgestellt, daß dem Fahrern nicht die
unterschiedlich bedingten oder gemessenen
Schlupferscheinungen
getrennt signalisiert werden, sondern daß nur ein einheitliches Alarmsignal bei
Schlupfbeginn oder vorhandenem Schlupf abgegeben wird, unabhängig davon, ob dieses
Schlupfsignal durch Geschwindigkeitsdifferenz, durch Uberschreiten einer maximalen
Beschleunigung oder Verzögerung oder durch Beschleunigungssignaldifferenz festgestellt
wurde. Die Rechenschaltung arbeitet also auf einem Alarmgeber.
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Durch die Kombination der mit der Einrichtung ermittelten Kriterien,
die aus der Radlm.fangsgeschwindigkeit gewonnen 1 erden, nämlich Geschwindigkeitsdi
fferenz, maximale Verzögerung oder Beschleunigung und Beschleunigungsdifferenz wird
besonders zuverlässig ein bevorstehender oder eingetretener Aquaplaningzustand signalisiert:
In einem aber gangsbereich zwischen dem Totalaufschwimmen der Vorderräder entstehen
in-termittierende Beschleunigungsdifferenzsignale. Bei Aufschwimmbeginn der Vorderräder
werden diese so stark abgebremst, daß der Verzögerungsschwellwert überschritten
wird. Außerdem wird eine Beschleunigungsdifferenz der Hinterräder gegenüber den
Vorderrädern angezeigt. Bei bereits aufgeschwommenen Vorderrädern und vorhandem
Schlupf wird dieser nur durch die Geschwindigkeitsdifferenz der Vorderräder gtegenfiber
den Hinterrädern signalisiert.
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In zweckrn;ßlger Weitcrbildung der Einrichtung ist eine Unterdrückungseinrichtung
vorgesehen, die bei aufeinander folgendem Vorzeichenwechsel der Radbeschleunigungssignale
aller Räder eine Alarmsignalabgabe unterdrückt.
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Damit werden Störungen eliminiert, die bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs
infolge Straßenunebenheiten entstehen können, da diese fortlaufend ungleiche Radgeschwindigkeiten
hervorrufen. Die errechneten Beschleunigungssignale beinhalten
dann
aufeinander folgende Vorzeichenwechsel der Beschleunigungswerte, die bei fehlender
Unterdrückung Alarmsignale auslösen würden. Weiterhin ist eine Ausbildung der Einrichtung
mit dem Merkmal vorteilhaft, daß die Unterdrtickungseinrichtung zum Unterdrücken
des ersten Alarmsignals bei Bremsbeginn aus einer einen ersten Grenzwert übersteigenden
hohen Fahrzeuggeschwindigkeit eingerichtet ist, und zum Unterdrücken des ersten
und zweiten Alarmsignals bei Bremsbeginn aus einer einen zweiten Bremswert übersteigenden
Fahrzeuggeschwindigkeit eingerichtet ist.
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Damit werden falsche Alarmsignale beim Anbremsen vermieden, die dadurch
entstehen können, daß die Nickbewegting des Fahrzeugs beim Anbremsen über die Hinterachsschwinge
eine Beschleunigung des Hinterrades hervorruft. Außerdern greifen bzw. lösen die
Bremsen üblicherweise nicht exakt gleich, so daß dadurch Differenzen zwischen den
Beschleunigungssignalen auftreten können, die einfalls unterdrückt werden, um den
Fahrer nicht zu irritieren.
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Weiterhin ist zur Überwachung des Schlupfes die Einrichtung vorteilhaft
so weitergebildet, daß in der Rechenschaltung die von dem Sensoreinheiten abgegebenen
Sensorimpulse aller Räder auf Vorhandensein in ihrer Gesamtheit überprüft werden
und daß die Sensorimpulse zweier iiberkreuz zueinander angeordneter Räder, derart
miteinander verglichen werden, daß die Rechonschaltung an den Alarmgeber ein Signal
abgibt, wenn mindestens von einer Sensoreinheit während einer vorgegebenen Radumlaufzeit
kein Sonsorimpuls erzeugt wird.
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Damit wird ein Blockieren eines Rades insbesondere bei Glatteis oder
Schnee zuverlässig festgestbllt, und zwar auch unterhalb der Schwellwerte für Beschleunigungsdifferenz,
Geschwindigkeitsdifferenz
oder Maximalverzögerung. -Diese Radstillstandsüberwachung ergänzt die Unterrichtung
des Fahrers besonders beim Anfahren, wenn die angetriebenen Räder durchdrehen, die
anderen Räder aber stillstehen und beim Bremsen, wenn irgendein Rad durch Blockierbremsung
stillsteht.
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Zur schnellen und gefallen Berechnlmg der voranstehenden Kriterien
ist die Einrichtung zweckmäßig mit den Merkmalen nach Anspruch 6lausgebildet. Ein
Ausführungsbeispiel dieser Einrichtung wird weiter unten besprochen.
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Als eine weitere Ausbildung der Einrichtung nach Anspruch 6 weist.diese
eine Steuerung mit den Merkmalen nach Anspruch 7 auf.
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Hinsichtlich der Beschleunigungsdifferenzauswertung ist die Einrichtung
weiter vorteilhaft mit dem Merkmal ausgebildet, daß ein Speicher für mehrere Beschleunigungsdifferenz-Schwellwerte
vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit abfragbar sind.
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Insbesondere hat es sich bewährt, folgende Beschleunigungsdifferenzschwellwerte
einzuspeichern: O bis 80 km/h : Beschleunigungsdifferenz 3 m/sec2 PO bs 110 km/h
: I3eschleunigungsdifferenz 4,8 m/sec2 größer als 110 km/h : Beschleunigungsdifferenz
6,0 m/sec2 Diese Schwellwerte sind notwendig, da auch bei homogener Fahrbahnoberfläche
geringe Beschleunigungs- oder Verzögerungsdifferenzen zwischen den Rädern auftreten,
denen sich bei
höheren Geschwindigkeiten wachsende Störwerte aus
Straßenunebenheiten überlagern.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit sechs Figuren
erkäutert. Es zeigen: Fig. 1 - eine Prinzipschaltung der Auswerteelektronik der
Einrichtung, Fig. 2 - ein Blockschaltbild eines Teils der Einrichtung, die den PLadstillstandalarm
feststellt, Fig. 3 - ein Blockschaltbild eines Teils der Einrichtung, die den Geschwindigkeitsdifferenzalarm
feststellt, Fig. 4 - ein Blockschaltbild eines Teils der Einrichtung, die einen
Alarm bei Überschreiten des Verzögerungsschwellwerts auslöst, Fig. 5 - ein Blockschaltbild
eines Teils der Einrichtung, die einen Alarm bei überschreiten des Beschleuniglmgsdifferenz-Schwe-llwerts
bei einem Vorzeichenwechsel der Beschleunigung auslost und Fig. 6 - ein Blockschaltbild
eines Teils der Einrichtung, die das Überschreiten des ßeschleunigungsdifferenz-Schwellwerts
bei gleichbleibendem Vorzeichen der Beschleuniglmg feststellt.
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Die Teile der Einrichtung nach den Figuren 2 bis 6 können sowohl fest
verdrahtet sein als auch durch Programmierung eines Rechners erzielt werden.
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In Fig. 1 sind je einem Rad von rechts VA, vorne links VL, hinten
rechts HR und hinten links ML zugeordnete Sensoreinheiten mit 1 bis 4 bezeichnet.
Jede Sensoreinheit besteht aus einem an der Radfelge angebrachten Doppeltamgneten
und einem an der Radaufhängung in dichtem Abstand zu der Felge bzw. der Umlaufbahn
des Magneten angebrachten Hall-Geber.
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Jede Sensoreinheit ist mit einem nur ihm zugeordneten Sensor-Komperator
verbunden, die in ihrer Gesamtheit in dem Block 5 angedeutet sind.
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Die von den Sensoreinheiten abgegebenen Sensorimpulse laufen in die
Sensor-Komperatoren und erzeugen dort einen monostabilen Einheitsimpuls einer vorgegebenen
Pulsdauer,während der kein weiterer Impuls erzeugt werden kann. Dieser Impuls einer
vorgegebenen Impulsdauer wird als Einheitssensorimpuls bezeichnet. Die als Sensor-Komperatoren
bezeichneten Impulssperren verhindern eine Doppeltriggerung der nachgeschalteten
Teile der Schaltungsanordnung infolge mechanischer .Schwingungen der Sensoreinheiten.
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Von jedem der Sensor-Komperatoren 5 werden die Einheitssensorimpulse
je eines der Räder zu einer Zähler- und Verriegelungssteuereinrichtung 6 - 9 geleitet.
Jede Zähler-und Verriegelungssteuereinrichtung 6 - 9 steht mit einem der jedem Rad
zugeordneten Zähler 10 - 13 in Verbindung.
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Die Zähler werden von einem Zeitimpulsgenerator 14 über die Leitung
15 und die zugehörige Zähler- und Verriegelungssteuereinrichtung mit Zeitimpulsen
gespeist. Jeder Zählerausgang ist über eine Verriegelungsschaltung 16 - 19 mit einer
Interface-Schaltung 20 - 23 gekoppelt.
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Jede Verriegelungsschaltung wird von der Zähler- und Verriegelungssteuereinrichtung
über je eine Leitung 24 - 27 gesteuert.
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Uber die Interface-Schaltungen 20 - 23 wird die Verbindung zu Je einem
Adress-Bus 28 und einem Daten-Bus 29 eines Mikro-Prozessors 30 hergestellt. Mit
dem Mikro-Prozessor sind ferner über einen Bus 31 die Zähler- und Verriegelungssteuereinrichtungen
6 - 9 verbunden, um in diesen Interruptsignale einzuspeisen. Der Ausgang des Mikro-Prozessors
30 führt zu einer Alarmeinrichtung 32.
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Die Zähler- und die Verriegelungsschaltungen sowie die Interface-Schaltungen
werden durch die Sensorimpulse, d.h.
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die aus ihnen gebildeten Weise gesteuert: Bei jedem auftretenden Einheitssensorimpuls
werden die Zeitimpulse in der Zähler- und Verriegelungssteuereinrichtung des zugehörigen
Zählers gesperrt. Der Zählerstand wird in die Verriegelungsschaltung übertragen
und der Zähler wird auf Null gesetzt. Gleichzeitig wird ein Interrupteignal an den
Mikro-Prozessor gegeben. Die Zeitimpulse werden für den Zähler wieder freigegeben
und ein neuer Zählabschnitt beginnt.
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Durch jeden Einheitssensorimpuls und den aus ihm abgeleiteten Interruptsignal
IR1 - 1R4 wird auch die Datenübergabe von der Verriegelungsschaltung 16 - 19 zu
der zugehörigen Interface-Schaltung 20 - 23 gesteuert: Bei Auftreten jedes Einheitssensorimpulses
wird durch je einen Setzimpuls auf der zugeordneten der Leitungen 24 -27 die Datenübergabe
von einer der Verriegelungsschaltungsanordnungen zu der Interface-Schaltung im Parallelbetrieb
eingeleitet; der Mikro-Prozessor übernimmt die Daten aber noch nicht.
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Da die Sensorimpulse zu unterschiedlichen Zeitpunkten auftreten, muß
in die daraus bedingte willkürliche Daten
folge eine bestimmte
Ordnung eingeführt werden. Dies geschieht durch die Priorität des Interruptimpulses
IR1, welches durch ein von einem bevorzugten Rad, dem Leitrad, ausgehenden Sensorimpuls
hervorgerufen wird.
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Tritt ein Interruptimpuls IR1 durch den Sensorimpuls des Leitrades
auf, so wird die Dateneingabe von allen Verriegelungsschaltungen 17 - 19 zu den
Intervace-Schaltungen 21 - 23 für einige Mikrosekunden gesperrt. Demzufolge können
die Daten für eines der den letztgenannten Verriegelungsschaltungen zugeordneten
Räder nicht mehr in die Interface-Schaltungen 21 - 23 übergeben werden. Der Mikro-Prozessor
muß demzufolge mit den Daten der vorhergehenden Radumdrehung rechnen. Dies verursacht
einen vollen Radumfangversatz der Daten mit Ausnahme der Daten des Leitrades, mit
denen gerechnet wird. Der Radumfangversatz wurde voranstehend auch mit Radversatz
bezeichnet.
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Ferner werden bei Auftreten des Interruptsignals IR1 die in den Interface-Schalkngen
zur Zeit enthaltenen Daten der Reihe nach in den Mikro-Prozessor übernommen. Dann
erfolgt die Freigabe dieser Interface-Schaltungen, aus denen die Daten übernommen
wurden, zu den zugehörigen Verriegelungsschaltungen. Demzufolge kann beim nächsten
Interruptsignal, welches durch den folgenden Einheitssensorimpuls ausgelöst wird,
die Interface-Schaltung, die ihre Daten an den Mikro-Prozessor abgegeben hat, neue
Daten von der zugehörigen Verriegelungsschaltung übernehmen.
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Anschließend erfolgt in dem Mikro-Prozessor 30 die Auswertung der
in ihn eingespeisten Daten, d.h. der den Radumlaufzeiten proportionalen Zählwerten,
wie sie im folgenden geschildert wird.
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Im Alarmfall gibt der Mikro-Prozessor ein Alarmsignal an die Alareinrictung
32 ab, welches für die Dauer einer
Umdrehung des Leitrades in jedem
Fall erhalten bleibt, und danach je nach dem Schlupfzustand weiter erhalten bleibt
oder gelöscht wird. - Die Alarmabgabe erfolgt auch bei Radstillstand als einem der
ausgewerteten Kriterien. Wenn alle Räder stillstehen, bleibt der letzte Alarm erhalten.
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In Figur 2 ist der Teil der Einrichtung nach Figur 1 dargestellt,
der zur Radstillstandüberwachung dient: In dem Kreuzvergleichblock 33 wird daq Auftreten
von Finheitssensorimpulsen von dem Leitrad über den Eingang 34 mit dem über Kreuz
zu dem Leitrad links hinten angeordneten Vorderrad vorne rechts durchgeführt, dessen
Einheitssensorimpulse in den Eingang 35 eingespeist werden. Wenn der Vergleich ergibt,
daß ein Rad blockiert ist, erscheint ein Signal auf der Leitung 36, die über ein
ODER-Glied 37 mit einer Einrichtung 38 zur Alarmunterdrückung in Verbindung steht.
Die Einrichtung zur Alarmunterdrückung gibt erst dann ein Signal an einen Alarmspeicher
39 zur Signalisierung eines Radstillstandes ab, wenn ein Radstillstand auch während
des nächsten Laufzyklus des Leitrades gemeldet wird. Damit werden Fehler in der
Auswertung von dem Alarmspeicher ferngehalten, wenn insbesondere das Leitrad ein
anderes Rad während eines Radumlaufzyklus überholt.
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Meldet der Kreuzvergleichblock 36, daß die beiden verglichenen Räder
laufen, so gelangt ein Steuersignal über die Leitung 40 in einen Gesamtvergleichblock
41. In diesem Gesamtvergleichblock 41 wird festgestellt, ob während eines Umlaufzyklus
des Leitrades sämtliche anderen Sensoreinheiten Einheitssensorimpulse abgeben, die
in die Eingänge 42 - 44 eingespeist werden. Der Ein-
gang 45 dient
wieder zur Einspeisung des Einheitssensorimpulses von dem Leitrad. In dem Falle
des Stillstands eines Rades erscheint ein entsprechendes Signal auf einer Leitung
46, welches wiederum über das ODER-Glied 37 Zu der Einrichtung 38 zur Alarmunterdrückung
weitergeleitet wird und von dieser Einrichtung zu dem Alarmspeicher 39 gelangt.
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Auf der Leitung 47 erscheint ein Signal, welches angibt, daß sämtliche
Räder laufen und damit die übrigen vorgesehenen Vergleiche dersEinrichtung auslöst.
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Hierzu wird in dem Mikro-Prozessorteil 48 in Figur 3 die Geschwindigkeit
jedes Rades aus den in den Interface-Schaltungen 20 - 23 gespeicherten Radumlaufzeiten
errechnet, um die größte Differenzgeschwindigkeit zwischen zwei beliebigen Rädern
festzustellen.
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Hierzu werden die errechneten Geschwindigkeitssignale über eine Leitung
49 in die Geschwindigkeitsspeicher 50 -53 eingespeichert. In dem Geschwindigkeitsvergleicher
54 werden die Geschwindigkeiten beliebiger Räder miteinander verglichen, um die
größte Geschwindigkeitsdifferenz n V festzustellen. Die Geschwindigkeitsdifferenz
wird als Signal in einen Vergleicher mit einem Geschwindigkeitsdifferenzschwellwert
54 eingespeist. Der Geschwindigkeitsdifferenzschwellwert wird hierin nach Maßgabe
der niedrigsten Radgeschwindigkeit, die ebenfalls aus dem Geschwindigkeitsvergleicher
54 abgeleitet wird, aus einem Speicher ausgelesen und steht zum Vergleich mit dem
Geschwindigkeitsdifferenzsignal an. Der Geschwindigkeitsschwellwert wird in Abhangigkeit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgewählt, um zu berücksichtigen, daß ein bestimmter
Geschwindigkeitsschlupf wegen des zulässigen Reifenchlupfes, unterschiedlicher Reifenbeschaffenheit
bzw.
Reifendrücke, Schlupf durch Kurvenfahrt und Schlupf durch Radversatz auftreten kann.
Dabei sind insbesondere die Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den Rädern bei
zulässigem Beschleunigen oder Verzögern und bei Kurvenfahrt geschwindigkeitsabhängig.
Bei niedrigen Geschwindigkeiten können relativ große Geschwindigkeitsdifferenzen
bezogen auf die Geschwindigkeit auftreten.
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Überschreitet die in dem Geschwindigkeitsvergleicher 54 ermittelte
Geschwindigkeitsdifferenz die für die vorliegende Geschwindigkeit abgefragte Schwelle,
so erscheint auf der Leitung 56 ein Alarmsignal, welches in dem Alarmspeicher 57
für Geschwindigkeitsdifferenz Alarm gespeichert werden kann.
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In dem Teil der Einrichtung nach Figur 4 werden die Radbeschleunigungen
für sämtliche Räder in dem Mikro-Prozessorteil 58 berechnet. Die Signale der Beschleunigungen
werden in Beschleunigungsspeicher 59 - 62 über eine Leitung 63 eingespeist. In dem
Beschleunigungsvergleicher 64 werden die Beschleunigungssignale sämtlicher Räder
miteinander verglichen und die maximale Verzögerungsdifferenz erscheint als Signal
auf einer Leitung 67. Die Verzögerungsdifferenz wird, wie weiter unten geschildert,
verarbeitet.
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In dem Beschleunigungssignalvergleicher 64 wird ferner die maximale
Beschleunigung bzw. Verzögerung ermittelt und als Signal einem Verzögerungsschwellwertvergleicher
65 5 zugeführt. Dieser Verzögerungsschwellwertvergleicher ist auf einen festen Schwellwert
von beispielsweise 11 m/sec2 eingestellt. Er gibt ein Signal an den Alarmspeicher
66 ab, wenn das auftretende maximale Verzögerungssignal den gespeicherten Verzögerungsschwellwert
iiberschreitet.
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In dem Mikro-Prozessorteil 58 wird ferner das Vorzeichen jeder Radbeschleunigung
ermittelt und als Signal an die Leitung 68 abgegeben.
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In Figur 5 ist der Teil der Einrichtung zum Vergleich der größten
Differenz der Beschleunigungssignale mit einem Beschleunigungsdifferenzschwellwert
dargestellt. Dieser Vergleich wird im Vergleicher 70 durchgeführt,.in dem der Beschleunigungsdifferenzschwellwert
für bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeiten gespeichert ist und in Abhängigkeit von
einem auf der Leitung 79 auftretenden Geschwindigkeitssignal ausgewählt wird. Das
Geschwindigkeitssignal der größten Radgeschwindigkeit wird in dem Geschwindigkeitsvergleicher
54 in Figur 3 gebildet.
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Die unterschiedlichen und mit wachsender Geschwindigkeit es Fahrzeugs
steigenden Beschleunigungsdifferenzschwellwerte sind deswegen erforderlich, da sich
bei höheren Geschwindigkeiten höhere Beschleunigungsdifferenzstörwerte aus Straßenunebenheiten
ergeben. Wenn die in den Vergleicher mit Beschleunigungsdifferenzschwellwert über
die Leitung 67 als Signal eingespeiste Beschleunigungsdifferenz den Schwellwert
für die jeweilige Fahrzeuggeschwindigkeit überschreitet, wird von dem Ausgang 71
des Vergleichers ein Signal abgegeben.
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Das Signal am Ausgang des Vergleichers mit Beschleunigungsdifferenzschwellwert
wird in die ebenfalls in Figur 5 dargestellte Unterdrückungseinrichturag eingespeist,
die bei aufeinanderfolgendem Vorzeichenwechsel der Radbeschleunigung aller Räder
eine Alarmsignalabgabe unterdrückt. Die Unterdrückungseinrichtung bes-teht aus einem
Diskriminator 72, der feststellt, ob bei einem Vorzeichenwechsel der Fahrzelgbeschleunigung
und bei Uberschreiten des Beschleunigungs-
differenzschwellwerts
die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem vorgegebenen Wert, hier 50 km/h liegt. Ist
die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger, so wird in dem Widerholungsblock 73 ein Alarmsignal
gebildet, wenn die Beschleunigungsdifferenz den Schwellwert bei dem nächsten Programmzyklus,
d.h. bei dem nächsten Umlauf des Leitrades ebenfalls überschreitet. Liegt dagegen
die Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb des vorgegebenen Wertes, so muß mit dem Wiederholungsblock
74 das Auftreten des Beschleunigungsdifferenzsignals oberhalb des Schwellwertes
für die beiden nächsten Programmzyklen, d.h. Umlaufzyklen des Leitrades gemeldet
werden. Die Ausgänge beider Wiederholungsblöcke 73 und 74 sind zu einem Alarm speicher
75 für die Beschleunigungsdifferenz geführt.
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Wenn kein Signal für wechselnd Beschleunigungsvorzeichen auf der Leitung
76 erscheint, werden die Signale, die das Uberschreiten der Beschleunigungsdifferenz
über den Schwellwert an dem Ausgang 71 des Vergleichers 70 melden, Geschwindigkeitsdiskriminatoren
77 - 79 zugeührt. Die Geschwindigkeitsdiskriminatoren werden mit Signalen entsprechend
der Fahrzeuggeschwindigkeit aus der Leitung 69 gespeist, die mit dem Geschwindigkeitsvergleicher
54 in Figur 3 verbunden ist.
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Mit den Geschwindigkeitsdiskriminatoren werden die Alarmsignale bei
überschreiten des Beschleunigungsdifferenzsignales über dem Schwellwert in Abhängigkeit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit unterschiedlich weitergeleitet: Sofort wird das
Beschleunigungsdifferenz-Schwellwertsignal zu einem Alarmspeicher 80 weitergeleitet,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb eines ersten vorgegebenen Geschwindigkeitswertes
je 80 km/h liegt: Hierzu dient der
Geschwindigkeitsdiskriminator
77.
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Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit hingegen zwischen dem ersten Grenzwert
der Geschwindigkeit, hier 80 km/h, und einem zweiten Grenzwert, hier 110 km/h, so
wird das Beschleunigungsdifferenz-Schwellwertsignal erst dann über einen Wiederholungsblock
81 zu dem Alarmspeicher 80 weitergeleitet, wenn bei zwei aufeinanderfolgenden Programmzyklen,
d.h. Leitradumläufen die Beschleunigungsdifferenz den Schwellwert überschreitet.
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Ubersteigt die Fahrzeuggeschwindigkeit hingegen den zweiten Geschwindigkeitsgrenzwert,
hier 110 km/h, was durch den Geschwindigkeitsdiskriminator 79 signalisiert wird,
so sind sogar drei aufeinanderfolgende Programmzyklen bzw. Leitradumläufe erforderlich,
um das überschreiten des Beschleunigungsdifferenzsignals über den Schwellwert an
den Alarmspeicher 80 weiterzugeben, da in diesem Falle der Widerholungsblock 82
wirksam wird.
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Durch Zusarnmenwirken der in den Figuren 2 - 6 dargestellten Einrichtungsteile
werden sämtliche während des Fahrbetriebs interessierenden Schlupfzustände eines
Fahrzeugs, aber ein Minimum irrelevanter Signale dem Fahrer gemeldet.
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