DE3325854A1

DE3325854A1 - Bremsregler

Info

Publication number: DE3325854A1
Application number: DE19833325854
Authority: DE
Inventors: Yasuo Kita; Michio Itami Hyogo Moriya; Kenichi Osaka Yoshida
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1982-07-21
Filing date: 1983-07-18
Publication date: 1984-02-02
Also published as: GB2127505A; GB2127505B; DE3325854C2; US4512615A; GB8319594D0

Description

Ρ-202?

Sumitomo Electric Industries, Ltd. 15, Kitahama 5-chome, Higashi-ku, Osaka/Japan

Bremsregler

Die Erfindung betrifft einen Bremsregler zum Regeln der Bremsen eines Fahrzeugs, und insbesondere einen mit einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung versehenen Bremsregler.

Konventionelle Fahrzeugbremsregler sind so aufgebaut, daß der auf die Bremsen einwirkende Arbeitsmitteldruck nur von der Kraft abhängt, mit welcher das Bremspedal vom Fahrer abgetreten wird. Im nahezu unbeladenen Zustand führt eine relativ kleine Pedalkraft zu einer großen Verzögerung, wie dies in der graphischen Darstellung der Fig. 2 mittels der Linie 1 angedeutet ist. Im voll beladenen Zustand stellt sich dagegen die gleiche Verzögerung nur bei Aufbringen einer wesentlich größeren Pedolkraft ein. Mit anderen Worten, der konventionelle Bremsregler ist so beschaffen, daß die Bremsen bei unterschiedlichen Fahrbedingungen, wie der Anzahl der Passagiere, dem Ladegewicht, der Straßenneigung und dem Reibungskoeffizienten von Bauteilen der Bremsen, unterschiedlich wirken. Infolgedessen mußte der Fahrer die Pedalkraft entsprechend solchen Fahrbedingungen verschieden stark dosieren. Für ein sicheres Fahren bedurfte es erheblicher Geschicklichkeit des Fahrers bei der richtigen Bemessung der Pedalkraft.

Der vorliegenden Erfindung ^.iegt die Aufgabe zugrunde,

einen Bremsregier zu schaffen, der die Beziehung zwischen der Pedoifcraft und der Wirkung der Bremsen unobhängig von Änderungen der Fohrbedingungen gleichförmig hält, so daß es bei der Betätigung des Bremspedals keiner besonderen Geschicklichkeit mehr bedarf und ein sicheres Fahren gewährleistet ist. {

Erfindungsgemäß wird eine Sollbeziehung zwischen der Pedalkraft, d. h. der auf die Bremssteuereinrichtung, beispielsweise ein Bremspedal, aufgebrachten Kraft F und der resultierenden Verzögerung 0 (beispielsweise entsprechend der linie (2) in der graphischen Darstellung der Fig. 2) in Form von Basisdaten in einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung, beispielsweise einem Mikroprozessor, eingespeichert, und die Pedalkraft sowie die erzielte Istverzögerung werden während des Bremsens in jedem Augenblick ermittelt und mit den gespeicherten Daten' verglichen. Der Ausgang der Stellvorrichtung wird selbsttätig derart geregelt, daß die Beziehung zwischen der Pedalkraft und der Verzögerung mit der gespeicherten SoIlbeziehuhg möglichst eng übereinstimmt.

Ein weiteres Problem bei einer solchen Bremsregelung' ergibt sich daraus, daß zwischen dem Anstieg des Druckes der Stellvorrichtung und dem Auftreten der Verzögerung notwendigerweise eine gewisse Zeitverzögerung (in der Größenordnung von 0,02 bis 0,05 Sekunden) vorhanden ist» Wenn die Pedalkraft plötzlich gesteigert wird, wird die Sollverzögerung entsprechend größer als die Istverzögerung, so daß der Druck der Stellvorrichtung ansteigt. Die Istverzögerung folgt jedoch nicht augenblicklich, sondern erst nach der vorerwähnten Zeitverzögerung. Infolgedessen beurteilt der Bremsregler die Istverzögerung als unzureichend, und er steigert den Druck der Stellvorrichtung weiter. Nach dem Verstreichen der Verzöge- ■

rungszeit kommt es wegen des übermäßig gesteigerten Stellvorrichtungsdruckes zu einer τ starken Verzögerung. Dies hat Regelschwingungen im Bremssystem zur Folge.

Der Erfindung liegt daher des weiteren die Aufgabe zugrunde, einen Bremsregler zu schaffen, der ungeachtet des Vorhandenseins einer gewissen Zeitverzögerung zwischen dem Aufbau des Druckes der SteJ]"c*richtung und dem Auftreten der Verzögerung befriedigend arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß die ermittelte Istverzögerung nicht mit der Sollverzögerung verglichen, sondern es erfolgt ein Vergleich eines Verzögerungswertes, der an Hand der eingespeicherten Daten auf Grund der Beziehung zwischen dem Stellvorrichtungsausgang und der tatsächlich erzielten Verzögerung abgeschätzt wird, mit der Sollverzögerung. Falls zwischen beiden Werten ein Unterschied besteht, geht von der Datenverarbeitungseinrichtung ein Regelsignal an die Stellvorrichtung, um diese Differenz zu beseitigen. Mit anderen Worten, wegen der Zeitverzögerung wird für den Vergleich mit der Sollverzögerung nicht die Istverzögerung, sondern ein geschätzter Verzögerungswert benutzt, wobei es sich bei der geschätzten Verzögerung um die Verzögerung handelt, die an Hand der eingespeicherten Daten nach einer gewissen Zeitverzögerung zu erwarten ist.

Verschiedene Fahrbedingungen, welche die Wirksamkeit der Bremsen beeinflussen, beispielsweise die Anzahl der Passagiere, ändern sich nicht sehr häufig. Infolgedessen würde eine befriedigende Bremswirkung für die Bremsregelung im jeweils gegenwärtigen Ze ":punkt erhalten, indem die Bremsdaten in der nicht besonders weit zurückliegenden Vergangenheit benutzt werden, z. B. die Daten

des letzten Bremsvorganges oder die Mittelwerte für mehrere letzte Bremsvorgänge oder die Daten, die gerade zuvor bei der jeweiligen Bremsung angefallen sind. Vorzugsweise sollten die Verzögerungen eingespeichert werden, die stabilen Abtretkräften entsprechen (die nicht für eine längere Zeitspanne - z. B. 0,1 bis 0,5 s - als die Verzögerungszeit - d. h. 0,02 bis 0,05 s - variieren),und es sollte ein Mittelwert dieser Verzögerungen für den Vergleich herangezogen werden. Die Daten werden vorzugsweise ständig erneuert, und für den Vergleich werden die auf den neuesten Stand gebrachten Daten benutzt .

Nimmt man an, daß der Stellvorrichtungsdruck zu einem gewissen Punkt in der Vergangenheit P , beträgt, daß die Verzögerung dabei ß , beträgt und daß diese Größen zueinander proportional sind, läßt sich die Beziehung zwischen beiden wie folgt ausdrücken:

ß , = b(P ,) n-I ^v n-1 '

wobei b eine Konstante ist (Fig. 6).

Die Beziehung wird in einer Datenverarbeitungseinrichtung eingespeichert. Bei jedem Bremsvorgang kann die erzielbare Verzögerung ß unter Verwendung der eingespeicherten Daten aus dem ermittelten Stellvorrichtungsausgang P wie folgt abgeschätzt werden:

ß = bP
η η

Andererseits wird eine Sollbeziehung zwischen der Pedalkraft F und der Verzögerung ß (entsprechend der Linie (3) in der graphischen Darstellung der Fig. 2) wie folgt vorbestimmt:

ß = oF ( α: konstant)

Auch die Sollbeziehung wird in der Datenverarbeitungseinrichtung eingespeichert. Durch Verwendung der eingespeicherten Daten kann eine Sollverzögerung ß entsprechend einer gegebenen Pedalkraft F unmittelbar berechnet wer-

den. Infolgedessen wird die Sollverzögerung erhalten, indem der Stellvorrichtungsdruck so geregelt wi.rd, daß die geschätzte Verzögerung ß" gleich der Sr¹!verzögerung ß ist. Das heißt, sie wird erhalten, indem der Stellvorrichtungsausgang P mittels der Datenverarbeitungseinrichtung so geregelt wird, daß

P =°F
η b η

Die vorstehende Erläuterung geht von der Annahme aus, daß einfache Proportionalbeziehungen zwischen ß und P sowie zwischen ß und F bestehen. Entsprechendes gilt jedoch auch, wenn eine beliebige Funktionsbeziehung zwischen diesen Größen vorliegt.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann eine im wesentlichen gleichförmige Verzögerung für eine vorgegebene, auf das Bremspedal ausgeübte Pedalkraft unabhängig von einer Änderung der Fahrbedingungen, wie der Anzahl der Passagiere, dem Ladegewicht und der Straßenneigung, erzielt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung hat ferner die Zeitverzögerung zwischen der Erzeugung des Bremsfluiddruckes und dem Auftreten der Sollverzögerung keine nachteilige Auswirkung auf die Bremsregelung.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläu ert. In den beiliegenden

— 8 —
Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausfüh

rungsform des Bremsreglers nach der Erfindung,

Fig.. 2 eine graphische Darstellung der Bezie

hung zwischen der Pedalkraft F und der Verzögerung ß,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Bezie

hung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V und ß /F , η η'

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Bezie

hung zwischen der Kraft F und ß /F ,

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer zweiten Aus

führungsform des Bremsreglers nach der Erfindung und

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Bezie

hung zwischen dem Ausgang P der Stellvorrichtung und der Verzögerung ß.

Entsprechend Fig. 1 weist der Bremsregler einen Mikroprozessor 1 auf, an dessen Ausgang ein Regelventil 2 angeschlossen ist. Eine Druckquelle 3, beispielsweise eine Quelle für einen hydraulischen Druck, einen pneumatischen Druck oder einen Unterdruck, ist mit dem Eingang des Regelventils 2 verbunden. Die Ausgangsseite des Regelventils 2 ist an Druckkammern 5,5' einer Stellvorrichtung 4 über zwei Leitungen angeschlossen. Die Stellvorrichtung 4 weist ein Gehäuse 6 und einen in dem Gehäuse untergebrachten Kolben 7 auf. Eine Eingangswel-

le 8 und eine Ausgangswelle 9 sind an den Kolben 7 angekoppelt. Mit der Eingangswelle 8 "st ein Bremspedal 10 verbunden. Ein Hauptzylinder 11 ist an die Ausgangswelle 9 angeschlossen. Der Ausgangsdruck des Hauptzylinders 11 wird über zwei Bremsleitungen unmittelbar den Vorderradbremsen 13 sowie über ein Proportionierventil 15 den Hinterradbremsen 14 zugeführt.

Eine Propellerwelle 17, die mit einem Oif JVrentialgetriebe Ιέ für die Hinterräder gekoppelt ist, ist mit einem Geschwindigkeitssensor Io versehen, der Impulse erzeugt, deren Anzahl proportional der Drehzahl der Propellerwelle ist. Das Signal des Geschwindigkeitssensors wird dem Mikroprozessor 1 zugeführt, wo die an Hand der Impulszahl bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit differenziert wird, um die Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit, d. h. die Verzögerung, zu ermitteln.

Die Verzögerung läßt sich auch auf beliebige andere Weise bestimmen, beispielsweise dadurch, daß die Trägheitskraft ermittelt wird, die auf ein von dem Fahrzeug mitgeführtes Gewicht einwirkt.

Das vom Fahrer gegebene Bremsregeleingangssignal, d.h. die beim Abtreten des Bremspedals 10 auf dieses Pedal aufgebrachte Kraft, wird mittels eines Sensors 19 ermittelt. Dabei kann es sich um eine Kraftmeßdose handeln, die zwischen der Eingangswelle 8 und dem Kolben 7 der Stellvorrichtung 4 sitzt. Das Ausgangssignal des Sensors 19 wird gleichfalls dem Mikroprozessor 1 zugeführt.

Nunmehr sei angenommen, daß die Lir 3 (3) in Fig. 2 eine Sollbeziehung zwischen der Pedalkraft F und der Verzögerung ß darstellt. Die Do en für diese Beziehung

werden an den Mikroprozessor 1 gegeben und dort eingespeichert. Unter dem Begriff "Datenverarbeitungseinrichtung" soll vorliegend ein Mikroprozessor, ein Prozessor, ein Mikrocomputer oder ein Computer verstanden werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung hat die folgenden Funktionen auszuführen:

1) Bestimmen der Sollverzögerung ß entsprechend der

mittels des Sensors 19 bestimmten Pedalkraft F an

Hand der eingespeicherten Daten;

2) Vergleichen der von dem Geschwindigkeitssensor 18 ermittelten (oder durch Bestimmen der auf das Gewicht einwirkenden Trägheitskraft erfaßten) Istverzögerung ß' mit der Sollverzögerung ß ;

3) Beaufschlagen des Regelventils 2 mit einem Signal, welches das Regelventil derart betätigt, daß die Istverzögerung ß' gleich der Sollverzögerung ß gemacht wird;

4) Durchführen dieser Funktionen entsprechend einem vorbestimmten Programm.

Der erläuterte Bremsregler gewährleistet, daß die Bremsen stabil und unabhängig von Änderungen der verschiedenen Fahrbedingungen, beispielsweise der Anzahl der Passagiere im Fahrzeug, arbeiten.

Jeder Fahrer bevorzugt ein gewisses Gefühl für die Wirksamkeit der Bremsen (ausgedrückt durch ß /F in Fig. 2).

Ein schwächerer Fahrer wird ein höheres ß /F -Verhält-

n η

nis bevorzugen. Dagegen wäre es für einen kräftigen Fahrer bei hohem ß /F -Verhältnis schwierig, die Bremswirkung fein zu dosieren. Bei dem vorliegenden Bremsregler läßt sich die Wirksamkeit der Bremsen entsprechend den Wünschen des Fahrers einstellen, weil die optimale Beziehung zwischen Verzögerung und Bremskraft, die im

Mikroprozessor eingespeichert wird (Linie (3) in Fig. 2) frei wählbar ist.

Beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit hat der Fahrer manchmal das Gefühl, daß die Bremswirkung unbefriedigend ist, obwohl ihm beim Fahren mit niedriger Geschwindigkeit die gleichen Bremsen normal wirkungsvoll vorkommen. Dies ist darauf zurückzufuhren, daß beim Abbremsen aus hoher Geschwindigkeit das Fahrzeug innpr!-_lvJlb einer kurzen Zeitspanne eine größere Strecke zurücklegt. Dieses Problem läßt sich dadurch lösen, daß beispielsweise die Programmierung derart erfolgt, daß das ß /F -Verhältnis in Abhängigkeit von der mittels des Geschwindigkeitssensors 18 bestimmten Geschwindigkeit V variiert, wie dies in der graphischen Darstellung der Fig. 3 durch ausgezogene und gestrichelte Linien angedeutet ist. Dadurch wird gewährleistet, daß der Fahrer das Gefühl einer konstanten Bremswirkung hat.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß bei einer zu der Pedalkraft proportionalen Verzögerung (ß /F = konstant) der Fahrer zuweilen den Eindruck hat, daß die Bremsen im Bereich hoher Pedalkräfte eine schlechte Wirkung haben. Eine Lösung dieses Problems besteht darin, die Programmierung so vorzunehmen, daß der ß /F -Wert im Bereich hoher Pedalkräfte F ansteigt, wie dies in Fig. 4 angedeutet ist.

Die zweite Ausführungsform gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von der zuvor erläuterten ersten Ausführungsform im wesentlichen nur in den folgenden Merkmalen:

1) Zusätzlich zu dem Sensor 19 ff die Pedalkraft ist ein Sensor 20 zum Ermitteln des Ausgangs der Stellvorrichtung zwischen den Kolben 7 und der Aus-

gangswelle 9 der Stellvorrichtung 4 vorgesehen. Das Ausgangssignal des Sensors 20 wird an den Mikroprozessor 1 übermittelt.

2) Es ist ein Sensor 21 vorhanden, der die Verzögerung an Hand der Trägheitskraft ermittelt, die auf ein in dem Fahrzeug befindliches Gewicht einwirkt. Das Ausgangssignal des Sensors 21 geht an den Mikroprozessor 1 .

3) Der Geschwindigkeitssensor 18 der ersten Ausführungsform ist nicht vorhanden.

4) Jedem Rad ist ein Gewichtssensor 22 zugeordnet. Die Ausgangssignale der Gewichtssensoren gehen an den Mikroprozessor 1.

Im Betrieb wird die optimale Beziehung zwischen der Verzögerung ß und der Pedalkraft F vorgegeben und wie im Falle der ersten Ausführungsform in dem Mikroprozessor 1 eingespeichert. Das Signal von dem Sensor 20 für den Stellvorrichtungsausgang und das Signal von dem Verzögerungssensor 21 werden dem Mikroprozessor 1 zugeführt, um dort die Beziehung zwischen dem Ausgang P der Stellvorrichtung und der Verzögerung ß auf Zeitablaufbasis (Fig. 6) einzuspeichern. Das heißt, die Beziehung zwischen P und ß zu verschiedenen Zeitpunkten in der Vergangenheit wird in den Mikroprozessor 1 eingespeichert.

Wenn der Fahrer auf das Bremspedal 10 tritt, wird der Ausgang P der Stellvorrichtung von dem Sensor 20 erfaßt und dem Mikroprozessor 1 zugeführt, der die Verzögerung ß" auf der Basis der eingespeicherten Daten schätzt, d. h. auf der Grundlage des Stellvorrichtungsausgangs P , und der zugehörigen Verzögerung ß _,, die

zu einem gewissen Zeitpunkt in der Vergangenheit tatsächlich auftraten, beispielsweise bei dem letzten Bremsen.

Die Pedalkraft F wird von dem Sensor 19 ermittelt und

dem Mikroprozessor 1 zugeführt. Dieser bestimmt die der ermittelten Pedalkraft F entsprechende Sollverzögerung ß an Hand der eingespeicherten Daten. Er gibt ein entsprechendes Signal an das Regelventil 2, um dieses so zu betätigen, daß die vorstehend erwähnte gesrHätzte Verzögerung ß" sich der Sollverzögerung 3 annähert. Auf diese Weise wird der Ausgang P der Stellvorrichtung 4 geregelt.

Die Wahrscheinlichkeit dafür, daß sich die Fahrbedingungen von einem gewissen Zeitpunkt zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt ändern, ist um so kleiner, je kürzer die dazwischenliegende Zeitspanne ist. Solche Änderungen der Fahrbedingungen bieten in der Regel kein Problem, wenn die Zeitspanne kurz ist. Jede Änderung der Fahrbedingungen, die einen großen Einfluß auf die Bremswirksamkeit hat, beispielsweise eine Änderung des Fahrzeuggesamtgewichts auf Grund einer Änderung der Anzahl der Passagiere, läßt sich in Betracht ziehen. Für diesen Zweck können die in dem Mikroprozessor 1. eingespeicherten Bremsregeldaten entsprechend dem Meßergebnis der Gewichtssensoren 22 geändert werden.

Mf.

Leerseite

Claims

PATENTANWALT"blPL.-lNG. GERHARD SCHWAN

ELFENSTRASSE 32 ■ D-8000 MÜNCHEN 83

P-2029

Ansprüche

1. /bremsregler zum Regeln eines mehrere Bremsen umfassenden Fahrzeugbremssystems mit einer Druckquelle, einer Stellvorrichtung zum Steuern des an die Bremsen angelegten Druckes und einer Bremssteuereinrichtung zum Betätigen des Bremssystems, gekennzeichnet durch eine zwischen der DruckquclJe (3) und der Stellvorrichtung (4) liegende Regelventilanordnung (2) zum Regulieren des von der Druckquelle an die Stellvorrichtung angelegten Druckes, eine erste Sensoranordnung (18, 21) zum Ermitteln der beim Bremsen eintretenden Verzögerung, eine zweite Sensoranordnung (19) zum Ermitteln der Kraft, mit der die Betätigung der Bremssteuereinrichtung (lO^rfolgt, und eine Datenverarbeitungseinrichtung (1) zum Einspeichern von eine Sollbeziehung zwischen Verzögerung und Kraft darstellenden Daten, zum Verarbeiten der Signale von der ersten und der zweiten Sensoranordnung zwecks Berechnung einer der ermittelten Kraft entsprechenden Sollverzögerung an Hand der eingespeicherten Daten und zum Anliefern eines für die Übereinstimmung von Istverzögerung und Sollverzögerung sorgenden Regelsignals an die Regelventilanordnung.

Z, Bremsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (4) einen Hauptzylinder (11) und einen Bremskraftverstärker aufweist und daß der Bremskraftverstärker von der Druckquelle und der Bremssteuereinrichtung (10) betätigbar ist.

FERNSPRECHER: 089/6012039 · KAE^.: ELECTRICPATENT MÜNCHEN

3. Bremsregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sensoranordnung (19) in die Stellvorrichtung (4) integriert ist.

4. Bremsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine dritte Sensoranordnung (20) zum Ermitteln des Ausgangs der Stellvorrichtung (4) und zum Anliefern eines diesem Ausgang proportionalen Signals an die Datenverarbeitungseinrichtung (1), die neben den die Sollbeziehung zwischen Verzögerung und Kraft darstellenden Daten auch Daten bezüglich der Signale von der ersten und der dritten Sensoranordnung auf Zeitablaufbasis einspeichert, unter Verwendung der letztgenannten Daten die Verzögerung entsprechend dem augenblicklichen Stellvorrichtungsausgang abschätzt und an die Regelventilanordnung (2) ein solches Regelsignal gibt, daß die geschätzte Verzögerung gleich der Sollverzögerung entsprechend der augenblicklichen Kraft wird.

5. Bremsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der ersten Sensoranordnung (21) eine Verzögerung an Hand einer Trägheitskraft bestimmbar ist, die auf ein von dem Fahrzeug mitgeführtes Gewicht einwirkt.

6. Bremsregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine dem Bestimmen des Gesamtgewichts des Fahrzeugs dienende vierte Sensoranordnung (22), deren Signal gleichfalls an die Datenverarbeitungseinrichtung (1) geht.