DE3518221C2

DE3518221C2 -

Info

Publication number: DE3518221C2
Application number: DE3518221A
Authority: DE
Inventors: Ken Ito; Yoshiki Yokohama Kanagawa Jp Yasuno
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-05-21
Filing date: 1985-05-21
Publication date: 1993-04-22
Anticipated expiration: 2005-05-22
Also published as: DE3518221A1; JPH0613287B2; DE3518221C3; US4809181A; JPS60248466A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer Einrichtung zur Querstabilisierung bei Kurvenfahrt.

Aus der DE-OS 21 12 669 ist eine Bremsanlage bekannt, bei der eine Blockierschutzregelung verwendet ist. Um eine bessere Kurvenstabilität zu erhalten, wird die Schlupfschwelle verringert. Im einzelnen umfaßt die Bremsanlage einen Zweikreis-Hauptzylinder, der über Bremsleitungen mit den Radzylindern verbunden ist. Vor jedem Rad befindet sich ein Magnetventil, das den Bremsdruck in seiner ersten Stellung absenken und in einer anderen wieder anheben kann. Die Magnetventile können dabei unabhängig voneinander erregt werden. Der zweite Fühler in Form eines Potentiometers erfaßt den von einem Lenkrad befohlenen jeweiligen Lenkeinschlag des Kraftfahrzeuges in Form eines mit einem Trägheitskörper bzw. Pendel gekoppelten Potentiometers, der die Abweichung der Längsachse des Kraftfahrzeuges von einer durch die in Querrichtung auf das Fahrzeug wirkenden Kräfte gegebenen Wirkungslinie angibt, oder in Form einer Kombination dieser beiden Einrichtungen sowohl den jeweils befohlenen Lenkeinschlag als auch die genannte Abweichung der Fahrzeuglängsachse angibt. Wenn das von dem zweiten Fühler abgegebene zweite Fühlersignal eine bestimmte Größe übersteigt, wird der auf die Fahrzeugräder wirkende Bremsdruck verringert, um den an den Fahrzeugrädern auftretenden Schlupf ebenfalls zu verringern. Andererseits kann dieser zweite Fühler auch hinsichtlich Rechts- und Linkskurve unterscheiden, um den Schlupf nur der linken oder der rechten Fahrzeugräder entsprechend zu vermindern. Dadurch soll ein das Fahrzeug stabilisierendes, rückdrehendes Moment um die Fahrzeug-Hochachse erzeugt werden.

Aus der DE-AS 19 02 944 ist eine ähnliche Bremsanlage bekannt, die als zweiten Fühler einen Kreisel mit drei Potentiometern benutzt, die jeweils einem Freiheitsgrad des Kraftfahrzeuges zugeordnet sind. Dadurch können die Winkelbewegungen der gefederten Massen des Kraftfahrzeuges hinsichtlich der Roll-, Nick- und Gierachse erfaßt werden. Die auf diese Weise von dem zweiten Fühler erzeugten zweiten Fühlersignale werden dazu benutzt, bestimmte, vom Fahrer des Kraftfahrzeuges bediente Steuer- und Betätigungselemente zu überbrücken, um aufgrund von Fehlreaktionen des Fahrers befohlene Steuer- und Betätigungssignale unwirksam zu machen. Neben dem Kreiselgerät werden auch Drehzahlfühler und Lenkwinkelsensoren benutzt. Ein Fühler stellt die am Fahrzeug in Querrichtung angreifenden Kräfte dar. In Form von elektrischen Signalen werden die gemessenen Werte einem Steuergerät zugeführt, das daraus einen Gierwinkel ermittelt und mit eingespeicherten Werten vergleicht. Beim Überschreiten der vorgegebenen Werte wird der Bremsdruck angepaßt bzw. die Antriebskraft verringert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bremssteueranlage so auszubilden, daß die erwünschten optimalen Steuerungseigenschaften des Kraftfahrzeuges auch im Augenblick des Bremsens bei Kurvenfahrt beibehalten werden.

Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Bremssteueranlage zeichnet sich dadurch aus, daß das Steuergerät aufgrund des jeweiligen Wertes des ersten Fühlersignals und des jeweiligen Wertes des zweiten Fühlersignals eine auf das Fahrzeug auszuübende Soll-Giergröße ableitet. Dieses geschieht z. B. durch Auslesen eines bestimmten Sollwertes in Abhängigkeit der Werte des ersten und zweiten Fühlersignals aus einer z. B. in einem Festspeicher eines Mikroprozessors gespeicherten Tabelle. Aufgrund dieses Sollwertes leitet das Steuergerät dann bestimmte Stellungen des ersten und zweiten Stellantriebes ab, die die auf Vorder- und Hinterachse jeweils wirkenden Bremsdrücke so steuern bzw. beeinflussen, daß die auf das Kraftfahrzeug jeweils ausgeübte Ist-Giergröße auf der Soll-Giergröße gehalten wird. Auf diese Weise ist das jeweils erwünschte und für ein bestimmtes Kraftfahrzeug typische Untersteuerungs- oder Übersteuerungsverhalten auch dann beizubehalten, wenn in einer Kurvenfahrt die Bremsen betätigt werden.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Bremssteueranlage nach der Erfindung, wobei die allgemeine Anordnung des Bremssteuerungssystems dargestellt ist, um den allgemeinen Gedanken der Erfindung zu erläutern,

Fig. 2 ein Blockdiagramm der bevorzugten Ausführungsform der Bremssteueranlage gemäß Fig. 1 im einzelnen,

Fig. 3 einen Hydraulikkreis der bevorzugten Ausführungsform der Bremssteueranlage,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Geschwindigkeitsfühlers des Kraftfahrzeuges, der bei der bevorzugten Ausführungsform der Bremssteueranlage gemäß Fig. 2 verwendet wird,

Fig. 5 eine Darstellung der Arbeitsweise des Geschwindigkeitsfühlers gemäß Fig. 4,

Fig. 6 die wesentlichen Bauteile des Lenkwinkelfühlers, der bei der bevorzugten Ausführungsform der Bremssteueranlage gemäß Fig. 2 verwendet wird,

Fig. 7 ein Diagramm, das zeigt, wie der Lenkwinkel aus dem Ausgangssignal des Lenkwinkelfühlers gemäß Fig. 6 abgeleitet wird,

Fig. 8 eine grafische Darstellung der Seitenführungskraft c und der Straßenoberflächenreibung µ als Funktion des Radruschens λ,

Fig. 9 ein Diagramm, das zeigt, wie sich die Lenkeigenschaften des Kraftfahrzeuges während des Kurvenfahrens beim Bremsen ändern,

Fig. 10 ein Flußdiagramm eines Hauptprogramms, das von dem Steuergerät gemäß Fig. 3 durchgeführt wird, und

Fig. 11 und 12 Flußdiagramm von Unterprogrammen des Hauptprogramms gemäß Fig. 10.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt die Bremssteueranlage bzw. das System hydraulische Stellantriebe 9, die in einen hydraulischen Bremskreis geschaltet sind, der Vorder- und Hinterradzylinder umfaßt, die mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet sind. Die Stellglieder 9 sind mit einer Steuerungseinrichtung bzw. einem elektronischen Steuergerät 7 verbunden, die einen Mikrorechner umfaßt. Die Steuerungseinrichtung 7 ist mit einem Bremsschalter 1, einem Geschwindigkeitsfühler 2 für das Kraftfahrzeug, einem Lenkwinkelfühler 3 und einem Ausbrechgrößenfühler 5 verbunden.

Der Bremsschalter 1 erzeugt ein den Bremszustand anzeigendes Signal Sb. In der Praxis bleibt das den Bremszustand anzeigende Signal Sb auf einem hohen Pegel, während die Bremsen von Hand, d. h. nicht automatisch betätigt werden. Der Geschwindigkeitsfühler 2 für das Kraftfahrzeug überwacht die Durchschnittsgeschwindigkeit der beiden Hinterräder und erzeugt ein entsprechendes die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit anzeigendes Signal Sv. Der Lenkwinkelfühler 3 erfaßt den Lenkradausschlag von seiner neutralen Stellung und erzeugt ein den Lenkwinkel anzeigendes Signal Sst, welches die winkelmäßige Auslenkung von der neutralen Stellung anzeigt.

Der Ausbrechgrößenfühler 5 überwacht bzw. erfaßt die Ausbrechbewegung des Kraftfahrzeugkörpers und erzeugt ein die Ausbrechgröße anzeigendes Signal Sy, welches die Größe der Kraftfahrzeugausbrechbewegung darstellt.

Die Steuerungseinrichtung 7 spricht auf einem hohen Pegel des den Bremszustand anzeigenden Signals Sb an, indem ein Ausbrechschwellenwert Yref aufgrund des Signalwertes V für die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, den Signalwert St für den Lenkwinkel und den Signalwert Y für die Ausbrechgröße abgeleitet wird. Die Steuerungseinrichtung 7 vergleicht den Signalwert Y für die Ausbrechgröße mit dem Ausbrechgrößenschwellenwert Yref, um den Unterschied ΔY zwischen dem Signalwert Y für die Ausbrechgröße und den Ausbrechgrößenschwellenwert Yref festzustellen. Aufgrund des Unterschiedes ΔY leitet die Steuerungseinrichtung 7 ein Steuersignal Sc ab, welches verwendet wird, um den vorderen und hinteren Bremsdruck mittels der Stellglieder 9 zu steuern. In der Praxis bestehen die Stellglieder 9 aus zwei getrennten, hydraulischen Stellgliedern 9F, 9R, welche den Fluiddruck steuern, der auf die vorderen bzw. hinteren Radzylinder 11F und 11R unabhängig voneinander ausgeübt wird. Jeder der Stellantriebe 9F und 9R für die vordere und hintere Bremse ist mit einer Betätigungsbetriebsart, bei der der Bremsdruck in den Radzylindern erhöht wird, mit einer Haltebetriebsart, bei der der Bremsdruck konstant gehalten wird, und mit einer Freigabebetriebsart betreibbar, bei der der Bremsdruck verringert wird.

Der Ausbrechgrößenschwellenwert Yref stellt ein Kriterium dar, um Rutschen in Querrichtung der Räder zu erkennen. Insbesondere bedeutet ein positiver Unterschied ΔY eine Untersteuerung und ein negativer Unterschied ΔY eine Übersteuerung. Die Steuerungseinrichtung 7 leitet zwei Steuersignale für den Bremsdruck an den Vorder- und Hinterrädern unabhängig ab, um diesen Lenkparameter auszugleichen. In der Praxis leitet die Steuerungseinrichtung 7 ein Vorderbremsensteuersignal SFc und ein Hinterbremsensteuersignal SRc ab. Die Vorder- und Hinterbremsensteuersignale SFc und SRc bringen die entsprechenden Vorder- und Hinterbremsenstellantriebe 9F und 9R in eine der vorhergehend genannten Betriebsart, d. h. die Betätigungsbetriebsart, die Haltebetriebsart bzw. die Freigabebetriebsart.

Der Aufbau und die Arbeitsweise der bevorzugten Ausführungsform des Bremssteuerungssystems nach der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 13 erläutert.

Fig. 2 zeigt die bevorzugte Ausführungsform des Bremssteuerungssystems mehr im einzelnen. Wie bereits erwähnt, erfaßt der Bremsschalter 1 die Betätigung der Bremsen. Der Bremsschalter 1 ist mit einem Bremspedal 1a verbunden, welches mit einem Bremshauptzylinder 10 des hydraulischen Bremssystems verbunden ist.

Wie allgemein bekannt, speichert der Hauptzylinder 10 Fluiddruck, durch den das Bremsen in Abhängigkeit davon erfolgt, wie weit das Bremspedal 1a niedergedrückt wird. Der Hauptzylinder 10 ist mit einem vorderen hydraulischen Bremskreis und einem hinteren hydraulischen Bremskreis verbunden. Der vordere hydraulische Bremskreis umfaßt linke und rechte Vorderradzylinder 11FL und 11FR und den Vorderbremsenstellantrieb 9F. In gleicher Weise umfaßt der hintere hydraulische Bremskreis linke und rechte Radzylinder 11RL und 11RR und den Hinterbremsenstellantrieb 9R.

Fig. 3 zeigt das Leitungsdiagramm des vorderen hydraulischen Bremskreises. Der hintere hydraulisiche Bremskreis weist im wesentlichen das gleiche Leitungsdiagramm auf und wird somit nicht weiter erörtert. Es wird darauf hingewiesen, daß der in Fig. 3 gezeigte Bremskreis nur ein Beispiel darstellt, welches verwendet wird, um die Erfindung zu erläutern, und es ist nicht die Absicht, die Erfindung auf die besondere Ausgestaltung gemäß Fig. 3 zu beschränken.

In Fig. 3 umfaßt der vordere Stellantrieb 9F allgemein ein Strommagnetventil 90, eine Fluidpumpe 91, einen Druckspeicher 92 und einen Fluidbehälter 93. Das Stromventil 90 wird durch eine Magnetspule in eine der Betriebsstellungen BETÄTIGUNG, HALTEN oder FREIGABE gesteuert. Gemäß Fig. 3 weist das Stromventil 90 einen Einlaß 90i, einen Auslaß 90o und einen Abflußauslaß 90d auf. In der Stellung für die Betätigungsbetriebsart ist eine Fluidverbindung zwischen dem Einlaß 90i und dem Auslaß 90o hergestellt. Wenn das Stromventil 90 in der Haltebetriebsart betrieben wird, sind die Öffnungen 90i, 90o und 90d alle nicht verbunden. Andererseits ist in der Freigabebetriebsart der Auslaß 90o mit dem Abflußauslaß 90d verbunden. Der Einlaß 90i erhält Druckfluid von dem Hauptzylinder 10 über ein Rückschlagventil 95a. Der Einlaß 90i ist auch unmittelbar mit dem Druckspeicher 92 verbunden. Der Auslaß 90o ist unmittelbar mit den linken und rechten Vorderradzylindern 11FL und 11FR verbunden. Der Auslaß 90o ist auch zur Abgabe an die Hauptzylinderauslaßleitung über ein Druckregelventil 95b verbunden. Der Abflußauslaß 90d ist unmittelbar mit dem Fluidbehälter 94 verbunden und auch zur Ausgabe an die Fluidpumpe 91 über ein Rückschlagventil 95c.

Die Fluidpumpe 91 wird von einem Elektromotor 91a betrieben, während sich das Stromventil 90 in der Stellung für die Freigabebetriebsart befindet. Die Fluidpumpe 91 pumpt Arbeitsfluid aus den Radzylindern 11 und in den Druckspeicher 92 über ein Rückschlagventil 95d zur Verwendung beim nächsten Betätigungsbetriebsartzyklus.

Es wird wieder auf die Fig. 1 Bezug genommen. Der Bremsschalter 1 ist unmittelbar mit einer Eingabe-Ausgabe- Schnittstelle 71 eines als Steuerungseinrichtung 7 dienenden Mikrorechners verbunden. Der Kraftfahrzeuggeschwindigkeitsfühler 2 und der Lenkwinkelfühler 3 sind auch über einen Formungskreis 4 mit der Eingabe-Ausgabe- Schnittstelle verbunden. Der Ausbrechgrößenfühler 5 ist ebenfalls mit der Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle 71 über einen Analog-Digital-(A/D)-Umwandler 6 verbunden. Die Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle 71 der Steuerungseinrichtung 7 ist wiederum für die Ausgabe mit Treiberkreisen 8F und 8R verbunden, von denen jeder mit einem der Vorder- und Hinterradstellantriebe 9F und 9R verbunden ist. Der Mikrorechner 7 umfaßt auch eine Hauptrecheneinheit CPU 72, einen Nur-Lesespeicher ROM 73 und einen RAM 74. Der RAM 74 besitzt Flaggenregister 74a, 74b bzw. 74c für eine gesetzte oder gelöschte Bremszustandsflagge FLBR, eine Vorderbremse-Zustandskontrollflagge FLFC und eine Hinterbremse-Zustandskontrollflagge FLRC. Der ROM 73 umfaßt einen Speicherblock 73a, in dem eine Tabelle von Ausbrechgrößenschwellenwerten Yref als Funktion des Signalwertes V für die Fahrzeuggeschwindigkeit, des Signalwertes ST des Lenkwinkels und des Signalwertes Y für die Ausbrechgeschwindigkeit gespeichert ist. Der ROM 73 umfaßt auch Speicherblöcke 73b und 73c, die jeweils Schaltkriterien BFref und BRref für die Vorder- und Hinterradbetriebsart zum Vergleich mit dem Unterschied ΔY zwischen dem Signalwert Y für die Ausbrechgröße und dem Ausbrechgrößenschwellenwert Yref speichern.

Der ROM 73 weist auch einen Speicherblock 73d zum Speichern eines Bremssteuerungsprogramms auf, welches die von dem Ausbrechen abhängende Bremssteuerung nach der Erfindung vermittelt. Die Steuerungseinrichtung kann auch eine Antirutschbremssteuerung verwendet werden, mit der der Bremsdruck nahe dem Radblockierungsdruck gehalten wird, um die Bremseigenschaften des Kraftfahrzeuges zu optimieren.

Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Beispiel des Fahrzeuggeschwindigkeitsfühlers. Um die Drehzahl der Hinterräder zu überwachen ist der Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler 2 einer Ritzelantriebswelle oder einer Antriebswelle gegenüberliegend nahe dem Differenzialgehäuse angeordnet. Der Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler 2 umfaßt einen Fühlerrotor 21 und eine Fühleranordnung 22. Der Fühlerrotor 21 ist mit einem Seitenflansch 23 verbunden, welcher wiederum fest an der Antriebswelle zur gemeinsamen Drehung mit dieser angebracht ist. Somit dreht sich der Fühlerrotor 21 mit der Antriebswelle. Die Fühleranordnung 22 ist an einem Endantriebsgehäuse oder dem Differenzialgehäuse befestigt. Die Fühleranordnung 22 gibt ein Wechselstromfühlersignal für die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Frequenz ab, die der mittleren Umdrehungszahl der Hinterräder proportional ist oder dieser entspricht. Die elektromagnetische Spule 25 der Fühleranordnung 22 ist mit der Steuerungseinrichtung 7 über den Formungsschaltkreis 4 verbunden, um die Fahrzeuggeschwindigkeitsfühlersignale zuzuführen.

Die Fig. 6 und 7 zeigen ein Beispiel des Lenkwinkelfühlers 3. Gemäß Fig. 6 umfaßt der Lenkwinkelfühler 3 eine Scheibe 31, die fest an einer Lenkwelle (nicht dargestellt) nahe dem Lenkrad (nicht dargestellt) zur gemeinsamen Drehung mit jener befestigt ist. Die Scheibe 31 ist mit einer Vielzahl von Schlitzen 32 ausgebildet, die radial symmetrisch über ihren Umfang angeordnet sind. Jeder Schlitz 32 überdeckt einen Sektor Rsα über den Umfang und weist einen Randabstand von benachbarten Schlitzen von Rsα auf, wie es Fig. 7 zeigt. Ein Fotounterbrechungsmodul 33 tastet die Scheibe ab und weist ein Paar von Unterbrechern 34 und 35 auf. Jeder Unterbrecher 34 und 35 sendet einen Lichtstrahl durch einen entsprechenden Schlitz 32a und 32b, welcher eine Breite RF in der gleichen Größenordnung wie Rs aufweist und den durch den entsprechenden Schlitz 32a und 32b und durch einen der Schlitze der Scheibe 31 hindurchgehenden Lichtstrahl empfängt. Das Fotounterbrechermodul 33 erzeugt zwei parallele Impulssignale (i) und (ii), wie es Fig. 7 zeigt. Die Impulssignale weisen eine Phasendifferenz von Rs/2 auf. Die Drehrichtung der Fahrzeuglenkung bestimmt, welches der parallelen Signale (i) und (ii) in der Phase voraus ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Phasentrennung zwischen dem Fotounterbrecher 34 und 35 mit dem folgenden Ausdruck übereinstimmen muß, um eine Winkelauflösung von Rs/2 zu ergeben:

n × Rs + 5 × Rs/2 n = 0,1, . . .

In der Praxis gibt der Lenkwinkelfühler 3 ein Lenkwinkelsignalimpuls nach jeder Lenkwinkeländerung von 1° aus.

Das allgemeine Prinzip zum Auswählen und Erreichen optimaler Lenkeigenschaften durch die Steuerungseinrichtung 7 wird unten unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschrieben.

Fig. 8 zeigt die Änderung der Seitenführungskraft C als Funktion der Straßenreibung µ und des Radrutschens λ. Wie Fig. 8 zu entnehmen ist, nimmt die Seitenführungskraft C monoton zu, wenn das Radrutschen λ abnimmt. Das Rutschen des Rades tritt auf, wenn die Bremskraft, die gleich dem Produkt aus der Straßenreibung µ und der Radlast W ist, von der Zentrifugalkraft oder anderen Außenkräften überschritten wird. Der Bremsdruck P, der dem Produkt aus der Straßenreibung µ und der Radlast W entspricht, wird im folgenden als Blockierungsdruck P_LOCK′ bezeichnet. Das Radrutschen λ nimmt zu, wenn der Bremsdruck über den Blockierungsdruck P_LOCK hinausgeht. Wenn das Radrutschen λ zunimmt, nimmt die Seitenführungskraft C ab, was die Lenkkontrolle des Kraftfahrzeuges nachteilig beeinflußt.

Wenn die Bremsen während einer Kurvenfahrt betätigt werden, nimmt das Radrutschen λ zu, so daß die Seitenführungskraft verringert wird. Da ferner die Radlastwerte W auf den Vorder- und Hinterrädern normalerweise unterschiedlich sind, sind der vordere und der hintere Blockierungsdruck P_LOCKauch verschieden voneinander. Deshalb ist das Radrutschen λ_F der Vorderräder von dem Radrutschen λ_R der Hinterräder verschieden. Als Ergebnis hiervon unterschieden sich die Seitenführungskräfte der Vorder- und Hinterräder. Dies bringt eine Änderung der Lenkeigenschaften beim Bremsen während einer Kurvenfahrt mit sich.

Ein Stabilitätsfaktor A, der für die Lenkeigenschaften des Kraftfahrzeuges ohne Bremsen bzw. beim Bremsen repräsentativ ist, kann durch die folgenden Gleichungen dargestellt werden:

Ohne bremsen:

Mit bremsen:

wobei in Gleichung (1) und (2) bedeuten:
m das Fahrzeuggewicht,
l der Radstand,
l_f der Abstand zwischen dem Vorderrad und dem Schwerpunkt des Fahrzeuges,
l_r der Abstand zwischen dem Hinterrad und dem Schwerpunkt des Fahrzeuges,
K_f0, K_r0 Seitenführungskräfte ohne Bremsen an den Vorder- bzw. Hinterrädern,
ΔK_f, ΔK_r die Verluste bei der Seitenführungskraft bei den Vorder- bzw. Hinterrädern wegen eines Radrutschens.

Um die Erläuterung zu vereinfachen, wird angenommen, daß K_f0=K₀ und l_f=l_r=1/2 ist. In diesem Fall kann der Stabilitätsfaktor A beim Zustand ohne bremsen bzw. beim Bremsen in folgender Weise ausgedrückt werden:

Ohne bremsen:

A₀ = 0

Mit bremsen:

Im Hinblick auf die Bewegung des Schwerpunktes während des Bremsens wird angenommen, daß die Fahrzeuggewichtsverteilung auf den Vorderrädern W_f und die auf den Hinterrädern W_r ist. Es wird auch angenommen, daß die Verteilung der Bremskraft an den Vorderrädern F_Bf und diejenige an den Hinterrädern F_Br ist. Wenn die Beziehung zwischen der Gewichtsverteilung und der Bremskraftverteilung W_f/W_r=F_Bf/F_Br ist, erfüllen die Seitenführungskraftverluste an den Vorder- und Hinterrädern die Gleichung ΔA_f=ΔK_r. In diesem Fall werden die Fahrzeuglenkeigenschaften durch den Stabilitätsfaktor A auf folgende Weise wiedergegeben:

A<0 = Untersteuerung
A=0 = neutrale Stellung
A<0 = Übersteuerung

Wenn also dK_r größer als ΔK_f ist, wird A_B negativ, d. h., eine Übersteuerung tritt auf. Andererseits, wenn ΔK_r kleiner als ΔK_f ist, wird A_B positiv, d. h., eine Untersteuerung tritt auf.

Bei einer anderen Betrachtungsweise wäre davon auszugehen, das die Vorder- und Hinterräder an der Straßenoberfläche mit Querrutschwinkeln β_f und β_r während des Kurvenfahrens angreifen. Bei Querrutschwinkeln werden Seitenführungskräfte C_f und C_r an den Vorder- und Hinterrädern erzeugt. Die Seitenführungskräfte C_f und C_r können durch die folgenden Gleichungen dargestellt werden:

C_f = - K_f × β_f
C_r = - K_r × β_R

Während des Kurvenfahrens gleichen die Seitenführungskräfte C_f und C_r die Zentrifugalkraft, die auf das Kraftfahrzeug wirkt aus, so daß das Kraftfahrzeug um die Kurve herumfahren kann.

Wenn die Bremsen betätigt werden, so ergibt das ein gewisses Radrutschen. Es sei angenommen, daß die Querrutschwinkel β_f und β_r konstant und die Seitenführungskräfte C_f und C_r verringert sind. Jedoch müssen die Seitenführungskräfte weiterhin die Zentrifugalkraft ausgleichen. Wenn ein Radrutschen auftritt, muß deshalb der vordere oder der hintere Querrutschwinkel β_f bzw. β_r zunehmen. Wenn der Vorderradrutschwinkel β_f zunimmt, weist das Fahrzeug zur Außenrichtung der Kurve, d. h., eine Untersteuerung tritt auf. Andererseits, wenn der Rutschwinkel β_r zunimmt, weist das Fahrzeug zur Innenseite der Kurve, d. h., eine Übersteuerung tritt auf.

Deshalb, wie es Fig. 9 zeigt, dominiert die Übersteuerungseigenschaft des Fahrzeuges, wenn die Bremskraft an den Hinterrädern größer als diejenige an den Vorderrädern ist. Andererseits, wenn die Bremskraft an den Vorderrädern diejenige an den Hinterrädern überschreitet, dominieren die Untersteuerungseigenschaften.

Deshalb ist es möglich, die Lenkeigenschaften selbst dann konstant zu halten, wenn während einer Kurvenfahrt gebremst wird, indem die Seitenführungskraftverluste ΔK_f und ΔK_r an den Vorder- und Hinterrädern konstant gehalten werden.

Aufgrund der vorgenannten Überlegungen können die Lenkeigenschaften beim Kurvenfahren gesteuert werden, indem die Seitenführungskräfte an beiden Vorderrädern des Fahrzeuges überwacht werden. Vergleichbare Ergebnisse können erhalten werden, indem der Bremsdruck auf der Basis der Ausbrechgeschwindigkeit bzw. des Ausbrechwertes des Fahrzeuges gesteuert wird. Die bevorzugte Ausführungsform des Bremssteuerungssystems nach der Erfindung verwendet den Ausbrechgrößenfühler 5, um einen Parameter zu erfassen, der dem Stabilitätsfaktor A äquivalent ist.

Bei der bevorzugten Ausführungsform werden der Fahrzeuggeschwindigkeitssignalwert V, der Lenkwinkelsignalwert ST und der Ausbrechgrößensignalwert Y während des Betriebes erfaßt bzw. abgetastet. Wenn die Bremsen zuerst betätigt werden, werden die gerade vorliegenden Größen für den Fahrzeuggeschwindigkeitssignalwert, das Lenkwinkelsignal und das Ausbrechgrößensignal als Anfangswerte V₀, ST₀ bzw. Y₀ festgehalten. Der Ausbrechgrößenschwellenwert Y_ref wird von diesen Anfangswerten entsprechend der folgenden Formel abgeleitet:

Y_ref = ST_t/ST₀ × V_t/V₀ × Y₀ (4)

worin bedeuten:
ST_t der gerade vorliegende Wert des Lenkwinkelsignals;
V_t der gerade vorliegende Wert des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals.

Es wird darauf hingewiesen, daß in der Praxis der Ausbrechgrößenschwellenwert Y_ref vorhergehend als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkwinkels gemessen und in der Steuerungseinrichtung 7 in der Form einer Nachschlagtabelle gespeichert werden kann.

Der absolute Wert für den Schwellenwert Y_ref der Ausbrechgröße, wie vorhergehend angegeben, wird fortwährend mit dem absoluten Wert des Signalwertes Y für die Ausbrechgröße verglichen, um den Unterschied ΔY zu erhalten. Dieser Unterschied ΔY zwischen dem Ausbrechgrößensignalwert Y und dem Ausbrechgrößenschwellenwert Y_ref wird dann als ein Parameter verwendet, der dem vorgenannten Stabilitätsfaktor A äquivalent ist. Somit zeigt ein positiver Unterschied ΔY eine Untersteuerung und ein negativer Unterschied ΔY eine Übersteuerung an.

Beim praktischen Betrieb wird der Unterschied ΔY mit einem oberen und einem unteren Schwellenwert B_refU bzw. B_refL verglichen. Der obere Schwellenwert B_refU weist einen positiven Wert auf und stellt ein Übersteuerungskriterium dar. Der untere Schwellenwert B_refL hat einen negativen Wert und stellt ein Übersteuerungskriterium dar.

Aufgrund der Ergebnisse des vorgenannten Vergleiches zwischen dem Unterschied ΔY und dem oberen und unteren Schwellenwert B_refU bzw. B_refL werden die Bremsdrücke an den Vorder- und Hinterrädern unabhängig voneinander und gemäß dem folgenden Schema gesteuert:

Vorderräder:
ΔYB_refL Freigabe-Betriebsart
B_refL<ΔY<0 Halte-Betriebsart
ΔY0 Betätigungs-Betriebsart

Hinterräder:
ΔYB_refU Freigabe-Betriebsart
B_refL<ΔY<0 Halte-Betriebsart
ΔY0 Betätigungs-Betriebsart

Die Fig. 10 bis 12 zeigen Bremssteuerungsprogramme, die von dem Mikrorechner 7 ausgeführt werden. Die Fig. 10 zeigit ein Hauptsteuerungsprogramm, welches so ausgelegt ist, daß es als Hintergrundprogramm durchgeführt wird. Das Hauptsteuerungsprogramm gemäß Fig. 10 wird dadurch ausgelöst, daß ein Zündschalter (nicht dargestellt), der als Hauptschalter wirkt, geschlossen wird. Unmittelbar nach dem Start der Programmausführung wird das System beim Block 1002 initiiert. Daraufhin werden vorbestimmte Bremssteuerungsvorgänge bei einem Block 1004 durchgeführt. Die in dem Block 1004 durchgeführten Arbeitsschritte umfassen das Abtasten bzw. Abnehmen des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals V_t, des Lenkwinkelsignals ST_t und des Ausbrechgrößensignals Y_t. Andere in dem Block 1004 durchgeführte Arbeitsvorgänge werden später unter Bezugnahme auf die Fig. 11 beschrieben. Fehlerüberwachung und Fail-safing-Vorgänge werden bei einem Block 1006 durchgeführt.

Die Blöcke 1004 und 1006 des Hauptsteuerungsprogramms werden in festgesetzten Intervallen, z. B. 1 ms wiederholt durchgeführt. Die Wiederholung der Blöcke 1004 und 1006 wird durch einen in den Mikrorechner eingebauten Zeitgeber gesteuert.

Fig. 11 ist ein Flußdiagramm eines Unterprogramms, das beim Block 1004 des Hauptsteuerungsprogramms der Fig. 10 durchgeführt wird. Bei dem Unterprogramm gemäß Fig. 11 wird der Bremszustandssignalpegel bei einem Block 1102 überprüft. Wenn die Bremsen nicht betätigt sind, und der Bremszustandssignalpegel niedrig (0) ist, werden die Vorder- und Hinerbremsenstellantriebe 9F und 9R auf die Betätigungsbetriebsart bei einem Block 1004 eingestellt, um das Bremsen von Hand zu ermöglichen. Daraufhin werden beim Block 1006 die Bremszustandsflagge FLBR, welche in Abhängigkeit von einem Bremszustandssignal Sb mit hohem Pegel gesetzt wird, die Vorderbremse-Zustandskontrollflagge FLFC, die gesetzt wird, wenn die Bremsen für die Vorderräder betätigt werden, und die Hinterbremse- Zustandskontrollflagge FLRC, welche gesetzt wird, wenn die Bremsen für die Hinterräder betätigt werden, alle auf 0 zurückgesetzt. Anschließend an den Block 1106 wird die Kontrolle an das Hauptsteuerungsprogramm der Fig. 10 zurückgegeben.

Andererseits wird, wenn der Bremsenzustandssignalpegel hoch (1) bei der Überprüfung beim Block 1002 ist, die Bremsenzustandsflagge FLBR bei einem Block 1008 überprüft. Wenn die Bremsenzustandsflagge FLBR nicht gesetzt worden ist, wird die Flagge FLBR bei einem Block 1110 gesetzt. Nachdem die Bremsenzustandsflagge FLBR bei dem Block 1110 gesetzt worden ist, werden die laufenden Werte des Fahrzeuggeschwindigkeitsignals V_t, des Lenkwinkelsignals ST_t und des Ausbrechgrößensignals Y_t festgehalten und als Ausgangswerte V₀, ST₀ bzw. Y₀ bei einem Block 1112 gespeichert. Anschließend gibt der Block 1112 die Kontrolle zu dem Hauptsteuerungsprogramm zurück.

Wenn sich bei der Überprüfung beim Block 1108 ergeben hat, daß die den Bremszustand anzeigende Flagge FLBR vorhergehend gesetzt worden ist, werden die gerade vorliegenden Werte V_t, ST_t und Y_t des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals SV, des Lenkwinkelsignals Sst und des Ausbrechgrößensignals Sy von den schnellen Zwischenregistern 71a, 71b und 71c ausgelesen, welche fortwährend beim Block 1114 durch entsprechende Eingangssignale auf dem aktuellen Stand gehalten werden. Die Ausbrechgrößenschwelle Y_ref wird beim Block 1116 aufgrund der ausgelesenen Werte V_t, ST_t und Y_t abgeleitet. Im Block 1116 wird der Ausbrechgrößenschwellenwert Y_ref durch arithmetische Berechnung gemäß der Formel (4) oder durch Nachsehen in der Tabelle bestimmt. Der absolute Wert des Ausbrechgrößenschwellenwertes wird mit dem absoluten Wert des gerade vorliegenden Ausbrechgrößensignalwertes Y_t, welches beim Block 1114 ausgelesen wurde, verglichen, um ihren Unterschied ΔY bei einem Block 1118 zu bestimmen.

Anschließend an den Block 1118 wird die Hinterbremse- Zustandskontrollflagge FLRC bei einem Block 1120 überprüft. Wenn die Hinterbremse-Zustandskontrollflagge FLRC bei der Überprüfung beim Block 1120 nicht gesetzt war, wird die Vorderbremse-Kontrollflagge FLFC bei einem Block 1122 überprüft. Wenn die Vorderbremse-Kontrollflagge FLFC auch zurückgesetzt ist, dann wird die Kontrolle zu einem FLFC und FLRC-Setzprogramm gegeben, welches in Fig. 12 dargestellt ist und später beschrieben wird.

Wenn andererseits bei der Überprüfung beim Block 1120 die Hinterbremse-Kontrollflagge FLRC gesetzt ist, wird der Unterschied ΔY der beim Block 1116 bestimmt wurde, mit dem niedereren Schwellenwert B_refL bei einem Block 1124 verglichen.

Wenn der Unterschied ΔY gleich dem oder größer als der obere Schwellenwert B_refU ist, dann wird beim Block 1126 das Hinterbremsensteuersignal SRc ausgegeben, um den Hinterbremsenstellantrieb 9R in die Stellung für die Freigabe-Betriebsart zu bringen. Entgegengesetzt hierzu wird, wenn der Unterschied ΔY kleiner als der obere Schwellenwert B_refU ist, der Unterschied ΔY bei einem Block 1128 überprüft, um festzustellen, ob er positiv ist. Wenn der Unterschied ΔY bei der Überprüfung beim Block 1128 positiv ist, dann wird das Hinterbremsensteuersignal SRc zu dem Hinterbremsenstellantrieb 9R bei einem Block 1130 ausgegeben, damit jener in die Stellung für die Halte-Betriebsart gebracht wird. Wenn der Unterschied ΔY gleich oder kleiner als 0 ist, dann steuert das Hinterbremsensteuersignal SRc den Hinterbremsenstellantrieb 9R bei einem Block 1132 in die Stellung für die Betätigungs- Betriebsart. Die vergangene Zeit, nachdem der Hinterbremsenstellantrieb 9R die Stellung für die Betätigungs- Betriebsart einnimmt, wird dann gemessen. Die gemessene, verstrichene Zeit t wird mit einer vorbestimmten Zeitdauerschwelle t_th bei einem Block 1134 verglichen. Wenn die Länge der verstrichenen Zeit t kleiner als die Zeitdauerschwelle ist, kehrt die Kontrolle von dem Block 1134 zu dem Hauptsteuerungsprogramm zurück. Wenn andererseits die verstrichene Zeit die Zeitdauerschwelle bei dem Block 1134 erreicht, wird bei einem Block 1136 die Hinterbremsenkontrollzustandsflagge FLRC zurückgesetzt. Dann erfolgt wieder die Rückkehr zu dem Hauptsteuerungsprogramm.

Wenn bei der Überprüfung beim Block 1122 die Vorderbremsen- Kontrollflagge FLFC gesetzt ist, wird der bei dem Block 1116 bestimmte Unterschied ΔY mit dem niederen Schwellenwert B_refL bei einem Block 1138 verglichen. Wenn der Unterschied ΔY gleich oder kleiner als der niedere Schwellenwert B_refL ist, dann wird bei einem Block 1140 das Vorderbremsenkontrollsignal SFc ausgegeben, um den Vorderbremsenstellantrieb 9F in die Stellung für die Freigabe-Betriebsart zu bringen. Entgegengesetzt hierzu wird, wenn der Unterschied ΔY größer als der niedere Schwellenwert B_refL ist, der Unterschied ΔY bei einem Block 1142 überprüft, um festzustellen, ob er negativ ist. Wenn der Unterschied ΔY bei der Überprüfung mit dem Block 1142 negativ ist, dann wird das Vorderbremsensteuersignal SFc an den Vorderbremsenstellantrieb 9F bei einem Block 1144 ausgegeben, um jenen in die Stellung für die Halte-Betriebsart zu bringen.

Wenn der Unterschied ΔY gleich oder größer als 0 ist, dann steuert das Vorderbremsensteuersignal SFc den Vorderbremsenstellantrieb 9F in die Stellung für die Betätigungsbetriebsart. Die verstrichene Zeit, nachdem der Vorderbremsenstellantrieb 9F die Stellung für die Betätigungs- Betriebsart angenommen hat, wird dann gemessen. Die gemessene, verstrichene Zeit t wird mit einer vorbestimmten Zeitdauerschwelle t_th bei einem Block 1148 verglichen. So lange die verstrichene Zeit t kleiner als die Zeitdauerschwelle ist, wird von dem Block 1148 die Steuerung zu dem Hauptsteuerungsprogramm zurückgegeben. Andererseits, wenn die verstrichene Zeit die Zeitdauerschwelle bei der Überprüfung beim Block 1148 erreicht, wird die Vorderbremse- Kontrollzustandsflagge FLFC bei einem Block 1150 zurückgesetzt, und die Steuerung wird wieder an das Hauptsteuerungsprogramm zurückgegeben.

Fig. 12 zeigt das FLFC- und FLRC-Setzprogramm, welches ausgeführt wird, wenn weder die Vorderbremsen-Kontrollzustandsflagge FLFC noch die Hinterbremsen-Kontrollzustandsflagge FLRC bei der Überprüfung bei den Blöcken 1120 und 1122 gesetzt ist. Nach Beginn der Durchführung wird zuerst der Unterschied ΔY wieder mit dem oberen Schwellenwert B_refU bei einem Block 1202 verglichen. Wenn der Unterschied ΔY größer als der obere Schwellenwert B_refU ist, steuert das Hinterbremsensteuersignal SFc den Hinterbremsenstellantrieb 9R bei einem Block 1204 in die Freigabe-Betriebsart, und dann wird bei einem Block 1206 die Hinterbremsen-Kontrollzustandsflagge FLRC gesetzt.

Wenn andererseits der Unterschied ΔY gleich dem oder größer als der obere Schwellenwert B_refU ist, wird der Unterschied ΔY erneut mit dem niederen Schwellenwert B_refL bei einem Block 1208 verglichen. Wenn der Unterschied ΔY gleich dem oder größer als der niedere Schwellenwert B_refL ist, wird die Steuerung zu dem Hauptprogramm der Fig. 10 zurückgegeben. Wenn der Unterschied ΔY kleiner als der niedere Schwellenwert B_refL bei der Überprüfung bei dem Block 1208 ist, steuert das Vorderbremsensteuersignal SRc den Vorderbremsenstellantrieb 9F bei einem Block 1210 in die Stellung für die Freigabe- Betriebsart, und danan wird die Vorderbremsen-Kontrollzustandsflagge FLFC bei einem Block 1212 gesetzt.

Nach der Durchführung der Blöcke 1206 und 1212 wird die Steuerung zu dem Hauptsteuerungsprogramm der Fig. 10 zurückgegeben.

Obgleich das vorhergehend genannte Steuerungsprogramm nur einen der Vorder- und Hinterbremsenstellantriebe während jedes Programmdurchführungszyklus steuert, wäre es möglich, die Vorder- und Hinterbremsenstellantriebe innerhalb eines einzigen Programmausführungszyklus zu steuern. Ferner, obgleich der Ausbrechgrößenfühler verwendet wird, um eine Fahrbedingung des Kraftfahrzeuges zu überwachen, kann er durch irgendwelche Fühler ersetzt werden, welche die Fahrbedingungen des Fahrzeuges anzeigenden Parameter überwachen, die dem obengenannten Stabilitätsfaktor äquivalent sind. Beispielsweise kann ein Fühler zum Überwachen der Querkräfte (wie z. B. die zentrifugalen Pseudokräfte) als Ersatz für den Ausbrechgrößenfühler verwendet werden.

Claims

1. Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer Einrichtung zur Querstabilisierung bei Kurvenfahrt mit:
einem ersten, auf die Vorderräder wirkenden Bremskreis,
einem zweiten, auf die Hinterräder wirkenden Bremskreis,
je einem zwischen Hauptzylinder (10) und Radzylinder (11) eingeschalteten Magnetventil (9), das in einer ersten Stellung den Bremsdruck erhöht, in einer zweiten Stellung den Bremsdruck verringert und in einer dritten Stellung den Bremsdruck konstant hält,
einen ersten Fühler (1) zum Erzeugen eines die Bremsung angebenden Signals,
einem zweiten Fühler (5) zum Erzeugen eines Signals, dessen Wert die am Fahrzeug in Querrichtung angreifenden Kräfte angibt,
einem dritten Fühler (2) zum Erzeugen eines Signals, das die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentiert,
einem vierten Fühler (3) zum Erzeugen eines Signals, das die Kurvenfahrt repräsentiert,
einem elektronischen Steuergerät (7), das die Signale der Fühler (1, 5, 2, 3) erhält und bei Vorliegen des Signals des ersten Fühlers (1) aus den Werten der Signale des zweiten, dritten und vierten Fühlers (5, 2, 3) einen Gierwinkel-Referenzwert (Yref) bestimmt und mit dem vom Fahrzeug eingenommenen Gierwinkel (Y) vergleicht, der aus dem Signal des zweiten Fühlers abgeleitet wird, sowie ein das Vergleichsergebnis angebendes Fehlersignal (ΔY) erzeugt, wobei
die Magnetventile (9) nach Maßgabe des Vorzeichens des Fehlersignals (ΔY) unabhängig voneinander in jeweils eine ihrer Stellungen gesteuert werden, um das Fehlersignal (ΔY) dem Wert Null anzunähern.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlersignal (ΔY) mit einem positiven oberen Schwellenwert (B_refU) verglichen und mit einem negativen unteren Schwellenwert (B_refL) verglichen und das mit den Radzylindern (11F) der Vorderräder verbundene eine sowie das dem Radzylindern (11R) der Hinterräder verbundene andere Magnetventil (9) nach den folgenden Bedingungen gesteuert werden: Vorderräder:
ΔY B_refL zweite Stellung,
B_refL < ΔY < 0 dritte Stellung und
ΔY 0 erste Stellung des zugeordneten Magnetventils (9);Hinterräder:
ΔY B_refU zweite Stellung,
B_refL < ΔY < 0 dritte Stellung und
ΔY 0 erste Stellung des zugeordneten Magnetventils (9).

3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Fühler (5) eine Ausbrechgröße des Fahrzeuges überwacht, um das zweite, die in Querrichtung angreifenden Kräfte angebende Fühlersignal zu erzeugen.

4. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Fühler (5) die an dem Fahrzeug angreifenden Zentrifugalkräfte überwacht und ein die Zentrifugalkräfte angebendes Signal erzeugt.

5. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen und unteren Schwellenwerte (B_refU, B_refL) aufgrund der Signale des zweiten, dritten und vierten Fühlers (5, 2, 3) bestimmbar sind.