DE3522226C2

DE3522226C2 -

Info

Publication number: DE3522226C2
Application number: DE3522226A
Authority: DE
Inventors: Helmut 6232 Bad Soden De Fennel; Hans 6382 Friedrichsdorf De Wupper
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1985-06-21
Filing date: 1985-06-21
Publication date: 1992-12-10
Also published as: GB2176556A; FR2583692A1; JPS61295165A; FR2583692B1; GB8614389D0; JPH072460B2; US4718736A; DE3522226A1; GB2176556B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung des Druckabbaus bei der Regelung des Radschlupfes mit Hilfe einer blockiergeschützten hydraulischen Bremsanlage, bei deren Druckmittelleitungen elektromagnetisch betätigte Einlaß- und Auslaßventile eingefügt sind, mit Sensoren zur Erzeugung von das Raddrehverhalten darstellenden elektrischen Signalen, mit elektronischen Schaltkreisen zur Verarbeitung der Sensorsignale und zur Erzeugung von Ventil-Steuersignalen, mit denen der Druckabbau durch pulsweises Ansteuern der Auslaßventile und Variieren des Puls/Pulspausen-Verhältnisses oder der Pulsbreiten in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten steuerbar ist.

Eine derartige Anordnung ist aus der DE-OS 19 14 765 bekannt. Nach dieser Schrift werden mit Hilfe von Radsensoren elektrische Signale erzeugt, die das Drehverhalten der einzelnen Räder wiedergeben. In den Druckmittelleitungen der einzelnen Räder sind Einlaß- und Auslaßventile eingefügt, mit denen bei einem drohenden Radblockieren der Bremsdruck konstantgehalten, abgebaut und wieder erhöht werden kann. Die Geschwindigkeit bzw. der Gradient des Bremsdruckaufbaus und -abbaus wird dabei mit Hilfe von pulsförmigen Ventil-Ansteuersignalen variiert, deren Puls/Pulspausen-Verhältnis in Abhängigkeit von dem Radbewegungsverhalten zwischen 0 und unendlich veränderbar ist. Die Druck/Zeit-Entladekennlinie bzw. der Druckverlauf in der Druck-Abbauphase wird dabei nicht oder nur indirekt und dadurch in ungenügendem Maße berücksichtigt. Wegen der bekannten Nichtlinearität der Druck/Entlade-Kennlinie eines Bremssystems stellt sich deshalb zu Beginn ein sehr schneller Druckabbau ein, während danach die Druck/Zeit-Kennlinie sehr flach verläuft. Die anfangs sehr hohe Druckabbau-Amplitude erschwert eine genaue Dosierung des Druckabbaus und begünstigt die Schwingneigung der Radaufhängung. Außerdem leidet der Fahrkomfort unter den anfangs sehr hohen Amplituden, mit denen der Druck schwankt. Insbesondere bei glatter Fahrbahn erweist sich der langsame Druckabbau im unteren Bereich der Druck/Zeit-Kennlinie als Nachteil.

Eine Pulsstufenregelung ist auch bereits in dem Aufsatz "Antiblockiersystem für Personenwagen mit digitaler Elektronik - Aufbau und Funktion -, ATZ 1979, Seiten 569 bis 583, beschrieben. Nach Bild 10, Seite 578 dieses Aufsatzes wird beim Druckaufbau zunächst ein großer Gradient vorgegeben, der dann durch Wechsel des Taktverhältnisses kleiner gemacht wird. Dabei werden die Impulse gezählt. Sollten sie eine vorgegebene Anzahl überschreiten, wird beim nächsten Regelspiel der Gradient anders eingestellt, um das Rad besser im optimalen Schlupfbereich zu halten. Die Druck/Zeit-Kennlinie des Einlaßventils wird dabei höchstens indirekt berücksichtigt. Eine Anwendung der Pulsstufenregelung auf den Druckabbau ist aus der DE-OS 24 60 904 bekannt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung der eingangs genannten Art den Druckabbau während einer Schlupfregelung sehr viel genauer und feiner an den jeweiligen Reibbeiwert bzw. an die Fahrbahnbedingungen und unter Berücksichtigung der Druck/Zeit-Kennlinie des Bremsensystems anzupassen.

Es hat sich herausgestellt, daß diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 genannte Weiterbildung der Anordnung zur Steuerung des Druckabbaues zu lösen ist. Danach besteht die Besonderheit der Anordnung darin, daß die Ansteuerzeiten der Druckabbau-Ventile nach einer vorgegebenen Zeitspanne, die durch eine vorgegebene Anzahl von Ansteuerpulsen oder durch eine vorgegebene Druckabbauzeit festgelegt ist, bei weiterhin anstehendem Druckabbausignal erhöht werden. Dadurch wird trotz der anfangs sehr steilen Druckabbaukennlinie, die sich schließlich asymptotisch dem Endwert nähert, ein genau dosierter, der jeweiligen Situation genau angepaßter Druckabbau erreicht.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung wird nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne und weiterhin anstehendem Druckabbausignal das Puls/Pulspausen-Verhältnis der Ventil-Ansteuersignale auf einen höheren, konstanten Wert umgeschaltet. Diese Umschaltung des Puls/Pulspausen-Verhältnisses der Ansteuersignale kann dabei in mehreren Stufen auf jeweils einen höheren, wiederum konstanten Wert erfolgen.

Andererseits kann das Puls/Pulspausen-Verhältnis der Ansteuersignale während der Druckabbauphase auch kontinuierlich oder quasi kontinuierlich erhöht werden.

Eine weitere Ausführungsart der Erfindung besteht darin, daß nach einer vorgegebenen Zeitspanne das Auslaßventil bis zur Beendigung der jeweiligen Druckabbauphase auf Dauererregung umgeschaltet wird.

Die Auslaßventile können über einen Druckabbau-Modulator angesteuert werden, der bei anstehendem Druckabbau-Signal nach der vorgegebenen Zeitspanne nach Einsetzen des Druckabbaues das Auslaßventil bis zur Beendigung der Druckabbauphase auf Durchlaß schaltet. Der Druckabbau-Modulator erhöht zweckmäßigerweise in mehreren Stufen das Puls/Pulspausen-Verhältnis der Ansteuersignale, die die Schaltstellung der Auslaßventile bestimmen. Allerdings ist es auch möglich, den Druckabbau-Modulator derart auszulegen, daß er das Puls/Pulspausen-Verhältnis der Ansteuersignale kontinuierlich oder quasi kontinuierlich vom Einsetzen des Druckabbaues bis zur Beendigung der Druckabbauphase erhöht.

Durch die Erfindung wird also eine Anordnung geschaffen, mit der es möglich ist, ohne Erhöhung des Herstellungsaufwandes, nämlich lediglich durch entsprechende Auslegung oder Programmierung der elektronischen Verknüpfungsschaltung, die nachteiligen Auswirkungen der nichtlinearen Druck/Entlade-Kennlinien eines Bremssystems bzw. des nichtlinearen Druckabbaus über der Zeit auszuschalten. Im Gegensatz zu bekannten Anordnungen werden erfindungsgemäß bei der Steuerung des Druckabbaus nicht nur Rad-spezifische Größen als Eingangsgrößen zur Ermittlung der Ventil-Ansteuersignale benutzt, sondern auch von der Druck-Kennlinie der hydraulischen Bremsanlage abhängige Regelgrößen. Der Druckabbau-Algorithmus läßt sich durch diese Berücksichtigung der Kennlinie einer hydraulischen Bremse erheblich verbessern. Der Schwingneigung der Radaufhängung, die sich insbesondere durch starke Druckamplituden-Änderungen bei hohem Reibbeiwert ergeben, läßt sich durch die feine Dosierung unter Berücksichtigung der Druck/Zeit-Kennlinie des Bremsensystems entgegenwirken. Der Fahrkomfort wird ebenfalls durch die feinere, genauere Druckmodulation erhöht. Die zur Schlupfregelung benötigte hydraulische Hilfsenergie, die beispielsweise durch die Pumpe oder den Hydraulikspeicher einer üblichen hydraulischen Bremsanlage zur Verfügung gestellt werden muß, wird verringert. Der beschleunigte Druckabbau bei Regelvorgängen auf relativ geringem Druckniveau, beispielsweise bei sehr glatten Fahrbahnen, ist ebenfalls von großem Vorteil. Folglich führt die Erfindung sowohl bei hohem als auch bei geringem Reibwert zur erheblichen Verbesserung der Schlupfregelung.

Weitere Details der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Schaltungen und Diagramme hervor.

Es zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung

Fig. 1 das hydraulische und elektrische Schaltbild einer Bremsanlage nach der Erfindung,

Fig. 2 im Blockschaltbild den Teil der elektronischen Schaltungsanordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 im Diagramm den Druckverlauf und die Auslaßventil- Ansteuersignale gemäß einer Ausführungsart der Erfindung,

Fig. 4 in gleicher Darstellung wie Fig. 3 den Druck- und Signalverlauf bei einer zweiten Ausführungsart der Erfindung und

Fig. 5 in gleicher Darstellung wie Fig. 3 und 4 den Druck- und Signalverlauf gemäß einer dritten Ausführungsart der Anordnung nach der Erfindung.

Nach Fig. 1 besteht eine blockiergeschützte Bremsanlage, bei der die erfindungsgemäße Anordnung zur Steuerung des Druckabbaus zur Anwendung gelangt, aus einem Bremsdruckgeber 1, an den drei hydraulisch getrennte Druckmittelkreise 2, 3, 4 angeschlossen sind. Es handelt sich hier beispielsweise um einen hydraulischen Bremskraftverstärker 5, der baulich mit einem Tandem-Hauptzylinder 6 vereinigt ist.

Mit einer derartigen bekannten Anlage wird im Normalfall in den einzelnen Bremskreisen 2, 3, 4 ein Bremsdruck aufgebaut, der zu der auf ein Bremspedal 7 einwirkenden Fußkraft F annähernd proportional ist. Die Hilfsenergie zur Verstärkung der Fußkraft F wird dabei einer Hilfsdruckquelle entnommen, die im wesentlichen aus einer Hydraulikpumpe 8 mit dem zugehörigen Rückschlagventil 9 und aus einem Druckspeicher 10 besteht. Die Saugseite der Pumpe 8 ist mit einem Ausgleichs- und Vorratsbehälter 11 verbunden, der außerdem den Hauptzylinder 6 mit Druckmittel versorgt.

Die Arbeitskolben 12, 13 des Tandem-Hauptzylinder 6 und die zugehörigen Rückstellfedern 14, 15 sind ebenfalls in Fig. 1 angedeutet.

In dem hier geschilderten Ausführungsbeispiel sind die beiden Vorderräder VR,VL jeweils an einen Druckmittelkreis 2, 3 des Hauptzylinders 6 und die beiden Hinterräder HR, HL gemeinsam an den Kreis 4 des Bremskraftverstärkers 5 angeschlossen.

Jeder Druckmittelkreis ist mit einem Einlaß- und Auslaß- Ventilpaar 16, 17; 18, 19; 20, 21 ausgerüstet, mit dessen Hilfe der Bremsdruck in den Radbremsen der Vorderräder VR,VL individuell und in den Hinterrädern HR,HL gleichphasig geregelt werden kann. Über die Einlaßventile 16; 18; 20 wird der Druckaufbau gesteuert, über die Auslaßventile 17; 19; 21 der Druckabbau. In der Konstanthaltephase sind beide Ventile 16, 17; 18, 19; 20, 21 gesperrt.

Alle Ventile sind hier als elektromagnetisch betätigbare 2/2-Wegeventile ausgebildet, von denen die Einlaßventile 16, 18, 20 in der Grundstellung, d.h. solange sie nicht erregt werden, auf Durchlaß geschaltet sind, während die Auslaß- oder Druckabbau-Ventile 17, 19, 21 in der Grundstellung gesperrt sind und erst nach elektromagnetischer Erregung bzw. Umschaltung Druckmittelabfluß über die Rückflußleitung 22 in den Ausgleichsbehälter 11 zulassen. Bremsanlagen dieser Art enthalten außerdem hier nicht dargestellte ventilgesteuerte Druckmittelwege, über die Druckmittel aus dem Hilfsdruck-Versorgungsystem (8, 9, 10) in die statischen Kreise 2, 3 nachgeliefert wird. Dies ist notwendig, um die in der Druckabbauphase über die Ventile 17 und 19 in den Behälter 11 abfließende Druckmittelmenge nachzuliefern.

Jedes Fahrzeugrad VR,VL,HR,HL ist außerdem mit einem Sensor 23, 24, 25, 26, z.B. einem induktiven Meßwertaufnehmer, zur Ermittlung des Raddrehverhaltens ausgerüstet. Die Informationen werden in Form von elektrischen Signalen über Signalleitungen den in dem Block 27 zusammengefaßten elektronischen Schaltkreisen zugeleitet, in denen die Signale aufbereitet, verarbeitet und logisch verknüpft werden. In Abhängigkeit von diesen Sensorsignalen, die an den Eingängen E1-E4 anliegen, werden in dem Block 27 Bremsdruck-Steuersignale erzeugt, die über die Ausgänge A1-A6 den 2/2-Wegeventilen 16-21 zugeführt werden, mit denen der Bremsdruck in den einzelnen Radbremszylindern beim Auftreten einer Blockiertendenz geregelt bzw. gesteuert wird.

Die Schaltkreise in dem Block 27 können als festverdrahtete elektronische Logikschaltungen, aber auch als programmierbare Schaltkreise, beispielsweise Microcomputer, ausgebildet werden.

Ein symbolisch durch die gestrichelte Abtrennung dargestellter Bestandteil 28 der elektronischen Schaltungen in dem Block 27 dient zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Fig. 2 sind im Detail die einzelnen Funktionsblöcke einer solchen Schaltung dargestellt, von denen allerdings einige, insbesondere die Sensoren S₁ -S₄, die mit den Meßwertaufnehmern 23-26 in Fig. 1 identisch sind, sowie die zugehörigen Signalaufbereitungsschaltungen und andere Blöcke ohnehin innerhalb der Schaltung 27 (vgl. Fig. 1) zur Erzeugung der Bremsdruck- Steuersignale erforderlich sind.

Eine Schaltung mit den in Fig. 2 gezeigten Bauteilen wird für jeden Regelkanal benötigt, abgesehen von den gestrichtelt dargestellten Bauteilen, die nur einmal vorhanden sind.

Das Signal des Sensors 23 wird gemäß Fig. 2 zunächst einer Geschwindigkeitsmeßschaltung 29 zugeführt, in der das Signal aufbereitet, verstärkt und ggf. zur weiteren Verarbeitung umgewandelt wird. Durch Differenzieren in dem Differenzierer 33 entsteht ein der Radbeschleunigung und -verzögerung entsprechendes Signal. In einer Verknüpfungsschaltung 23 wird das Beschleunigungs-/Verzögerungssignal mit dem über die Signalleitung 35 direkt der Schaltung 34 zugeführten Geschwindigkeitssignal und mit einer Referenzgröße, die über die Leitung 36 in die Schaltung 34 eingespeist wird, zur Erzeugung der Bremsdruck- Steuersignale logisch verknüpft. Die Referenzgröße, nämlich die sogen. Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit, wird in dem Schaltkreis 37 aus den aufbereiteten Geschwindigkeitssignalen aller Radsensoren 23-26 nach einem vorgegebenen Logarithmus gebildet.

Während über den Ausgang A1′ (A3′, A5′) die in der Logik 34 gebildeten Bremsdruck-Steuersignale unmittelbar den Einlaßventilen 16′ (18′, 20′) zugeführt werden, gelangen die Signale zur Ansteuerung des Bremsdruck-Abbauventils 17′ (19′, 21′) über eine Signalleitung 38 zunächst zu einem Druckabbaumodulator 39. Über die Signalleitung 40 werden dem Modulator 39 außerdem Radbeschleunigungs-/ Verzögerungssignale zugeführt. Außerdem werden die Ausgangssignale des Modulators 39, mit denen die Auslaß- bzw. Druckabbauventile 17′ (19′, 21′) gesteuert werden, über einen Zähler 41 erfaßt. Das Zählergebnis wird über die Leitung 42 ebenfalls in den Druckabbaumodulator 39 eingespeist.

Die Fig. 3-5 veranschaulichen die durch die entsprechende Auslegung des Modulators 39 gemäß Fig. 2 erreichte Verbesserung des Bremsdruckabbaus. Dargestellt sind der Bremsdruckverlauf und die am Ausgang des Modulators 39 anstehenden Steuersignale i_AV, mit denen die Auslaß- bzw. Druckabbauventile gesteuert werden. Nach Fig. 3 ist zum Zeitpunkt t₅ eine Umschaltung vorgesehen, wenn zu diesem Zeitpunkt das über die Leitung 38 der Schaltung 39 (vgl. Fig. 2) zugeführte Druckabbau-Signal noch ansteht. Zum Zeitpunkt t₅ wird nämlich das zunächst pulsierend angesteuerte Auslaßventil bis zur Beendigung des Druckabbaus dauererregt.

Die Zeitspanne t₅-t₁ bis zur Umschaltung auf Dauererregung wird entweder durch ein Zeitglied fest vorgegeben oder durch eine bestimmte Pulszahl festgelegt. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erfolgt die Umschaltung auf Dauererregung, wenn zu Beginn des fünften Impulses ein Druckabbau-Signal noch vorhanden ist.

Die fett ausgezogene Kurve 43 in Fig. 3 stellt den gemittelten Druckverlauf dar. Ohne die Umschaltung zum Zeitpunkt t₅ würde der Druck der strichpunktierten Linie 44 folgen. Während der Druck zu Anfang relativ rasch sinkt, würde ohne die erfindungsgemäße Umschaltung der Abbau des Restdruckes verhältnismäßig lange dauern. Die dünn ausgezogene Treppenkurve 45 zeigt den tatsächlichen Druckverlauf in der Zeitspanne t₁-t₅, der sich durch das Pulsieren des Auslaßventils aus Phasen mit sehr steilem Druckabfall und aus Phasen mit konstantem Druck zusammensetzt.

Eine noch stärkere Linearisierung und Verbesserung des Druckabbaus, d.h. Verlangsamung zu Beginn der Abbauphase und schnelle Annäherung an den völligen Druckausgleich, läßt sich durch Steuerung des Druckabbaues mit mehreren Umschaltpunkten verwirklichen. Dies zeigt Fig. 4. Zum Zeitpunkt t₆ setzt der Druckabbau ein. Nach zwei gleichlangen Pulsen - die Impulspausen bleiben konstant - wird die Dauer des Ansteuersignals i_AV verdoppelt; und nach wiederum zwei gleichlangen Pulsen wird die Pulsdauer zum Zeitpunkt t₁₀ nochmals erhöht. Das Puls/Pulspausen-Verhältnis wird also in diesem Ausführungsbeispiel stufenweise erhöht. Zum Zeitpunkt t₁₂ findet die Umschaltung auf Dauererregung statt.

Schließlich ist es in der Ausführungsart der Erfindung nach Fig. 5 noch vorgesehen, das Puls/Pulspausen-Verhältnis quasi kontinuierlich vom Beginn des Druckabbaus (t₁₃) bis zur Dauererregung (t₁₇) zu erhöhen.

Für die Varianten gemäß Fig. 4 und Fig. 5 wird anstelle des Zählers 41 eine ein wenig aufwendigere Schaltung benötigt, die in Verbindung mit dem Modulator 39 die mehrfache Umschaltung oder die kontinuierliche Verlängerung der Auslaßventil-Ansteuersignale i_AV herbeiführen.

Claims

1. Anordnung zur Steuerung des Druckabbaus bei der Regelung des Radschlupfes mit Hilfe einer blockiergeschützten hydraulischen Bremsanlage, bei deren Druckmittelleitungen elektromagnetisch betätigte Einlaß- und Auslaßventile eingefügt sind, mit Sensoren zur Erzeugung von das Raddrehverhalten darstellenden elektrischen Signalen, mit elektronischen Schaltkreisen zur Verarbeitung der Sensorsignale und zur Erzeugung von Ventil-Steuersignalen, mit denen der Druckabbau durch pulsweises Ansteuern der Auslaßventile und Variieren des Puls/Pulspausen-Verhältnisses oder der Pulsbreiten in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerzeiten der Druckabbau-Ventile (17, 17′, 19, 19′, 21, 21′) nach einer vorgegebenen Zeitspanne, die durch eine vorgegebene Anzahl von Ansteuerpulsen oder durch eine vorgegebene Druckabbauzeit festgelegt ist, bei weiterhin anstehendem Druckabbausignal erhöht werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne (t₅-t₁) und weiterhin anstehendem Druckabbausignal das Puls/Pulspausen-Verhältnis der Ventil-Ansteuersignale (i_AV) auf einen höheren, konstanten Wert umgeschaltet wird (Fig. 3).

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei weiterhin anstehendem Druckabbausignal das Puls/Pulspausen-Verhältnis der Ansteuersignale (i_AV) in mehreren Stufen jeweils auf einen höheren, wiederum konstanten Wert umgeschaltet wird (Fig. 4).

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Puls/Pulspausen-Verhältnis der Ansteuersignale (i_AV) während der Druckabbauphase kontinuierlich oder quasi kontinuierlich erhöht wird (Fig. 5).

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer vorgegebenen Zeitspanne das Auslaßventil (17, 17′, 19, 19′, 21, 21′) bis zur Beendigung der jeweiligen Druckabbauphase auf Dauererregung umgeschaltet wird.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßventile (17, 17′, 19, 19′, 21, 21′) über einen Druckabbau-Modulator (39) ansteuerbar sind, der bei anstehendem Druckabbau-Signal nach einer vorgegebenen Zeitspanne (t₅-t₁) nach Einsetzen des Druckabbaues (t₁) das Auslaßventil bis zur Beendigung der Druckabbauphase auf Durchlaß schaltet.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabbau-Modulator (39) in mehreren Stufen des Puls/Pulspausen-Verhältnis der Ansteuersignale (i_AV), die die Schaltstellung der Auslaßventile (17, 17′, 19, 19′, 21, 21′) bestimmen, erhöht.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabbau-Modulator (39) das Puls/Pulspausen-Verhältnis der Ansteuersignale (i_AV) kontinuierlich oder quasi kontinuierlich vom Einsetzen t₁₃) des Druckabbaues bis zur Beendigung der Druckabbau-Phase erhöht.