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Antiblockierregelsystem
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Die Erfindung geht aus von einem Antiblockierregelsystem nach der
Gattung des Hauptanspruches.
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Es ist bekannt, in Fahrzeugen Antiblockierregelsysteme zu verwenden,
bei denen aus den Signalen von Raddrehzahlgebern Steuersignale erzeugt werden, die
der Fahrzeugverzögerung, der Fahrzeugbeschleunigung und dem Schlupf zwischen den
Rädern und der Fahrbahn entsprechen. In Abhängigkeit von Grenzwerten dieser Steuersignale
werden bei Blockierneigung der Räder die einzelnen Radbremsen derart angesteuert,
daß die Räder des Fahrzeugs jeweils kurz unterhalb der Blockiergrenze betrieben
werden.
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Bei Fahrbahnen mit stark asymmetischen Reibbeiwert kann es dann, wenn
die Räder der einen Fahrzeugseite sich auf trockenem Untergrund befinden und die
Räder der anderen Fahrzeugseite beispielsweise auf einer Eisplatte, zu erheblichen
Giermomenten, d.h. Momenten um die Hochachse des Fahrzeugs kommen, da die Räder
auf der trockenen
Fahrbahn greifen und das Fahrzeug verzögert, die
Räder auf der schlüpfrigen Fahrbahnseite jedoch nicht. Dies gilt insbesondere für
Schwerlastfahrzeuge.
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Um das Auftreten von zu hohen Giermomenten zu vermeiden, ist es bekannt,
die Bremsen auf der Fahrzeugseite mit dem höheren Reibbeiwert in Abhängigkeit von
den Bremsen auf der Seite mit dem niedrigen Reibbeiwert zu steuern. Hierzu ist es
beispielsweise bekannt, den Bremsdruck auf der Fahrzeugseite mit dem hohen Reibbeiwert
zunächst nicht abzusenken, jedoch auch nicht zu erhöhen, bis eine Wiedererhöhung
auf der Seite mit dem niedrigen Reibbeiwert auftritt. Auch in diesem Falle wird
der Druck auf der Seite mit dem hohen Reibbeiwert jedoch nur in einem bestimmten
Verhältnis der Werte der Fahrzeugseite mit dem niedrigen Reibbeiwert erhöht.
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Ein derartiges Antiblockierregelsystem ist beispielsweise aus der
DE-OS 28 30 809 bekannt.
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Unter extremen Fahrbedingungen, insbesondere bei besonders hohen Reibbeiwertunterschieden
zwischen beiden Fahrzeugseiten und remanenten Bremsmomenten auf der Fahrzeugseite
mit dem niedrigen Reibbeiwert, die durch erhöhte Lagerreibung oder schlecht lösende
Bremsen hervorgerufen werden, kann es bei dieser Lösung noch zu einem relativ langen
Bremsweg kommen, weil bei einer Wechselwirkung der oben beschriebenen Art der Druckaufbau
auf der Fahrzeugseite mit hohem Reibbeiwert zu lange verzögert wird. Zur Verbesserung
wird deshalb in einer älteren DE-Patentanmeldung P 32 09 369.1 vorgeschlagen, den
Bremsdruck (PL) des Rades mit höherem Reibbeiwert durch ein Zwangssteuersignal (Ez)
zu erhöhen, wenn bei Einsetzen des Antiblockierregelsystems die Zeit der Druckabsenkung
oder die Zeit bis zum Einsetzen der erneuten Druckerhöhung am Rad mit niedrigerem
Reibbeiwert eine vorgegebene Zeitdauer (to) überschreitet.
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Dies hat den Vorteil, daß ein optimaler Kompromiß zwischen geringem
Giermoment und kurzem Bremsweg erzielt wird. Bei der älteren Anmeldung kann eine
besonders einfache gesteuerte Erhöhung des Bremsdruckes auf der Fahrzeugseite mit
hohem Reibbeiwert dadurch erzielt werden3 daß das zeitliche Auftreten der Ansteuersignale
für das Ein- oder Auslaßventil der Bremsen der Fahrzeugseite mit niedrigem Reibbeiwert
überwacht wird.
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Um den Eingriff in die Bremsdruckregelung den verschiedenen Fahrsituationen
anzupassen, ist in der älteren Anmeldung in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung
vorgesehen, diesen Eingriff von der Fahrgeschwindigkeit abhängig zu machen.
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Die Problematik der Giermomentenbegrenzung ist für Fahrzeuge mit großem
positiven Lenkrollradius von Interesse, welche vornehmlich beim Abbremsen bei asymmetrischen
Fahrbahnen wirksam sein soll. Die Giermomentenbegrenzung ist ebenso wirksam für
Fahrzeuge, die bei hohen Geschwindigkeiten auf asymmetischen Fahrbahnen gut beherrschbar
abgebremst werden sollen.
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Diesselben unterschiedlichen Bremskräfte treten jedoch bei Kurvenbremsungen,
bei hoher Querbeschleunigung auf. Hier ist jedoch eine Giermomentenbegrenzung, die
zu Beginn der Abbremsung nicht die optimalen Bremskräfte zuläßt, schädlich. In diesem
Fall muß das Fahrzeug zumindest an der Vorderachse voll gebremst werden3 damit das
Fahrzeug aus dem Grenzgeschwindigkeitsbereich herauskommt. Dies wird durch die erfindungsgemäße
Ausbildung des Systems erreicht. Die Erfindung ist zwar für das Antiblockierregelsystem
gemäß dem Hauptpatent von besonderem Interesse, jedoch nicht auf diese Anwendung
beschränkt.
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Durch Verwendung eines Querbeschleunigungsgebers kann die Bremsung
in der Kurve von der asymmetischen Fahrbahn unterschieden werden. Damit wird die
gewünschte Fahrstabilität bei Kurvenbremsung erreicht und zugleich die gewünschte
Verbesserung der Beherrschbarkeit durch Wirksamwerden der Giermomentenbegrenzung
auf asymmetischen Fahrbahnen. Die Verwendung von Beschleunlgungsgebern zur Kurvenerkennung
ist an sich bekannt, z.B. aus der US-PS 3 797 892. Dort wird durch ein Querbeschleunigungssignal
von select-high auf select-low umgeschaltet.
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Anhand der Zeichnung wird eine Ausführungsform der Erfindung sowie
verschiedene Druckverläufe erläutert. Es zeigen Fig. 1 den Verlauf des Bremsdruckes
der linken und rechten Fahrzeugseite bei einem Antiblockierregelsystem mit Giermomentausgleich
gemäß der älteren Anmeldung.
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Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Antiblockierregelsystems; Fig. 3 und 4 der Bremsdruckverlauf bei diesem System.
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Fig. 5 der Bremsdruckverlauf bei Kurvenerkennung.
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In Fig. 1 ist der Bremsdruck P über der Zeit t aufgetragen.
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Zu einem Zeitpunkt, in dem das Antiblockierregelsystem ABS wirksam
wird, wird nicht mehr der Steuerdruck PS vorgegeben sondern der Bremsdruck wird
zunächst auf einem Wert Po konstant gehalten. In der nachfolgenden Beschreibung
wird auf den Fall abgestellt, daß die rechte Fahrzeugseite sich auf einem Untergrund
mit niedrigem Reibbeiwert (Schnee, Eis oder dgl.) befindet, während die linke Fahrzeugseite
sich auf einer griffigen Fahrbahn befindet. Demzufolge fällt auf der rechten Fahrzeugseite
der Druck PR bei 10 ab, geht bei 11 in eine Konstantphase über und wird bei 12 getaktet
wieder erhöht. Um zu hohe Giermomente des Fahrzeugs, d.h. Momente um die Hochachse,
zu vermeiden, sind im Stand
der Technik Systeme bekannt, die den
Druck der linken Fahrzeugseite zunächst konstant halten und dann bei 12 entsprechend
dem getakteten Aufbau des Druckes PR der rechten Fahrzeugseite erhöhen, vorzugsweise
jedoch in geringeren Stufen.
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Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Antiblockierregelsystems. Dabei sind zwei identische Kanäle für die linke und die
rechte Fahrzeugseite vorgesehen. Der Kanal der linken Fahrzeugseite besteht aus
einem Drehzahl geber 20, der auf eine Signalaufbereitungsschaltung 22 arbeitet.
Diese wiederum ist an Ansteuerschaltungen 24a, 24b für das linke Einlaßventil 26a
bzw. das linke Auslaßventil 26b angeschlossen. Der Kanal der rechten Fahrzeugseite
besteht aus entsprechenden Elementen 21, 23, 25a, 25b, 27a, 27b.
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In den Signalaufbereitungsschaltungen 22, 23 werden der Fahrgeschwindigkeit
v, der Fahrzeugbeschleunigung +b, der Fahrzeugverzögerung -b und dem Schlupf x zwischen
Rad und Fahrbahn entsprechende Signale gebildet und es werden Ansteuersignale EL,
AL, ER, AR für die Ein- bzw. Auslaßventile der linken bzw. rechten Fahrzeugseite
gebildet, die den Ventile 26, 27 über die Ansteuerschaltungen 24, 25 zugeführt werden.
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Um die zwangsweise Erhöhung des Bremsdruckes an dem Rad mit höherem
Reibbeiwert zu ermöglichen, ist in die Leitungen für die Einlaßventile jeweils ein
ODER-Gatter 28 bzw. 29 vor die entsprechende Ansteuerschaltung 24a bzw. 25a geschaltet.
Der weitere Eingang der ODER-Gatter 28 bzw. 29 ist mit dem Zwangssteuersignal Ez
beaufschlagt, das von einem Taktgenerator 30 bzw. 31 erzeugt wird. Dabei ist der
Taktgenerator 30 der linken Fahrzeugseite mit den Einlaß- und Auslaßventilen ER,
AR der rechten Fahrzeugseite beschaltet und zusätzlich mit einem überein Verzögerungsglied
32 erzeugten
Signal AR', das dann auftritt, wenn das Signal AR länger
als eine Zeitdauer t0 ansteht, die im Verzögerungsglied 32 vorgegeben ist. Entsprechende
symmetrische Verbindungen bestehen von der linken Fahrzeugseite zum Taktgenerator
31 der rechten Fahrzeugseite, wobei wiederum ein Zeitglied 33 die Zeit t0 darstellt.
Schließlich sind beide Taktgeneratoren 30, 31 noch mit einem fahrgeschwindi gkeitsabhängigen
Signal v beaufschlagt, das von den Slgnalaufbereitungsschaltungen 22, 23 zugeführt
wird. Die Taktgeneratoren 30, 31 erzeugen auf den Ausgang Ez ein Signal, das bei
Auftreten des Signals ER im anderen Kanal beginnt und nach Ablauf einer Zeit in
eine Impulsfolge mit einem Tastverhältnis t1 / tp übergeht.
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Die Impulse des Taktgenerators 30 werden nur dann auf den Ausgang
Ez durchgeschaltet, wenn die Regelung arbeitet, wenn weiterhin ein Signal AR' oder
kein Signal ER länger als t0 (weiteres Zeitglied im Taktgenerator) anliegt und wenn
schließlich keine Bremsdruckerhöhung auf der Fahrzeugseite mit niedrigem Reibbeiwert
vorgenommen wird. Ein zu langes Absenken des Bremsdrucks auf der Fahrzeugseite mit
niedrigem Reibbeiwert wird dadurch erkannt, daß entweder das Auslaßventil zu lange
geöffnet wird (Signal AR') oder daß eine Erhöhung des Bremsdrucks zu lange auf sich
warten läßt.
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Gelangt demnach die Schaltung gemäß Figur 2 in eine Situation, in
der das Auslaßventil der rechten Fahrzeugseite zu lunge öffnet, so daß der Bremsdruck
der rechten Fahrzeugseite zu weit abfällt, oder das Signal ER, zu lange ausbleibt,
so führt dies nachdem zuerst das Einlaßventil geschlossen gehalten wurde, zu einem
Durchsteuern des Taktsignales des Taktgenerators 30, so daß das Signal Ez über das
ODER-Gatter 28 in den Einlaßkanal der linken Fahrzeugseite gelangt und damit im
eingestellten Tastverhältnis t1 / tp eine sukzessive Bremsdruckerhöhung der linken
Fahrzeugseite bewirken. Dies ist in Fig. 3 und 4 dargestellt. Dort ist
gezeigt,
daß nach Wirksamwerden des Regelsystems (ABS) zuerst Druck konstantgehalten wird
und die Zeit überwacht wird, in der der Bremsdruck PR der rechten Seite abgesenkt
bleibt bzw. keine erneute Bremsdruckerhöhung eintritt. Hierzu ist eine Maximal dauer
t0 vorgegeben, nach der eine zwangsweise Erhöhung des Bremsdrucks PL der linken
Fahrzeugseite vorgenommen wird. Hierzu wird das Zwangssteuersignal Ez mit dem Takt
tp / t1 vorgegeben, wobei tp die Impulspause und t1 die Impulslänge für eine Bremsdruckerhöhung
in Stufen AP auf der linken Fahrzeugseite darstellt. Da bei den üblichen Antlblockierregelsystemen
die Bremsdruckerhöhung dadurch erzeugt wird, daß ein Einlaßventil bei geschlossenem
Auslaßventil öffnet, ist die Druckstufe AP der Zeitdauer tp unmittelbar proportional.
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Die getaktete Zwangserhöhung des Druckes PL auf der linken Fahrzeugseite
wird nun solange fortgesetzt, bis auf der rechten Fahrzeugseite bei 17 wieder eine
reguläre Druckerhöhung eintritt. Von diesem Zeitpunkt an wird dann der Druck PL
der linken Fahrzeugseite, wie bei 18 dargestellt, vom Druck PR der rechten Fahrzeugseite
geführt, wie dies im Stand der Technik bekannt ist.
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Insgesamt ergibt sich damit eine erhebliche Verkürzung des Bremsweges,
ohne daß dadurch das Giermoment merklich zunimmt.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, die
Zeit tj oder tp zur Anpassung an verschiedene Fahrsituationen fahrgeschwindigkeitsabhängig
einzustellen, wie dies in Figur 4 durch unterschiedliche Zeiten t1, tl* angedeutet
ist. Dabei kann bevorzugt tp umgekehrt proportional zur Fahrgeschwindigkeit und
t1 proportional zur Fahrgeschwindigkeit eingestellt werden.
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In Fig. 2 sind noch zusätzlich zwei UND-Gatter 35 und 36 eingeschaltet,
durch die die Ausgänge Ez der Taktgeneratoren 30 und 31 gesperrt werden können.
Die Sperrung erfolgt, wenn ein Querbeschleunigungsgeber 36 je nach Richtung der
Querbeschleunigung auf seinem einen oder anderen Ausgang ein Signal augrund des
Überschreitens einer vorgegebenen Querbeschleunigungsschwelle (z.B. 0>3 g) abgibt.
Dies bedeutet, daß bei Durchfahren einer Kurve d-ies durch den Querbeschleunigungsgeber
36 erkannt wird, und damit das Ausgangssignal Ez (Konstanthalten oder Takten des-
Einlaßventils des belasteten Rads) unterbrochen und damit der Bremsdruck schnell
erhöht wird.
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Den Schaltern des Querbeschleunigungsgebers 36 sind Widerstände 37
und 38 parallel geschaltet, denen von einer Überwachungsschaltung 39 ein Strom eingeprägt
ist. Wird ein elektrischer Anschluß des Gebers unterbrochen, so wird die Änderung
dieses Stroms in der Schaltung 39 erkannt und durch eine Warnlampe 40 angezeigt.
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Fig. 5 zeigt die Verläufe der Drucke an den beiden Radbremsen, wenn
durch den Querbeschleunigungsgeber die Giermomentenbegrenzung ausgeschaltet ist.
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