DE3535110C2 - Schaltungsanordnung zur regelung des bremsdruckes einer schlupfgeregelten bremsanlage fuer allradangetriebene kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Regelung des Bremsdruckes in den Radbremsen einer schlupfgeregelten, hydraulischen Bremsanlage, die für Kraftfahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge mit Allradantrieb und mit sperrbaren oder selbsttätig sperrenden Differentialen vorgesehen ist und die mit Sensoren an jedem Rad zur Messung des Raddrehverhaltens sowie mit elektronischen Schaltkreisen zur logischen Verknüpfung und Verarbeitung der Sensorsignale und zur Erzeugung von Bremsdruck-Steuersignalen ausgerüstet ist, mit denen der Bremsdruck in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten und von einer Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit variierbar ist, die aus den Sensorsignalen abgeleitet ist und als Bezugsgröße zur Bemessung des Bremsdruckes in den einzelnen Radbremsen in Abhängigkeit von dem Drehverhalten dieses Rades dient, wobei die Referenzgeschwindigkeit nach vorgegebenen Kriterien zeitweise der Geschwindigkeit des schnellsten oder des zweitschnellsten Rades folgt und zeitweise mit bestimmter Neigung ansteigt oder fällt.

Elektronische Schaltungen zur Steuerung der Ventile, mit denen der Bremsdruck in den Radbremsen von schlupfgeregelten hydraulischen Bremsanlagen moduliert wird, sind bekannt. Zur Regelung des Radschlupfes wird grundsätzlich das Drehverhalten der Räder gemessen und mit einer Bezugsgröße, häufig Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit genannt, verglichen.

Die Abweichung des tatsächlichen Drehverhaltens eines Rades von der Referenzgröße, ggf. unter Berücksichtigung weiterer Kriterien und fahrdynamischer Meßwerte, läßt Rückschlüsse auf die Steuerung und Veränderung des Druckes zu, der zum Einstellen eines optimalen Radschlupfes und damit zur Sicherstellung eines kurzen Bremsweges bei gleichzeitigem Erhalt der Fahrstabilität und Lenkfähigkeit erforderlich ist.

Die Informationen über die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeugverzögerung, aus denen wiederum die Fahrzeug- Referenzgeschwindigkeit als Bezugsgröße zur Steuerung des Bremsdruckes abgeleitet werden kann, werden üblicherweise mit Hilfe der Radsensoren und durch logische Kombination und Verarbeitung der von dem Drehverhalten der einzelnen Räder abhängigen Meßsignale gewonnen.

Die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit läßt sich als Fahrzeuggeschwindigkeit bei optimalem Bremsschlupf interpretieren. Da die Referenzgeschwindigkeit als Bezugsgröße zur Steuerung des Bremsdruckes dient, ist sie für die erreichbare Güte einer Schlupfregelung von ausschlaggebender Bedeutung.

Eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art, die allerdings für Fahrzeuge mit Einachsantrieb, nicht für Fahrzeuge mit Allradantrieb, vorgesehen ist, wurde bereits in US-PS 3 950 036 beschrieben. Das Drehverhalten der einzelnen Räder wiedergebende Sensorsignale werden miteinander verglichen. Je nach vorliegender Situation wird die Geschwindigkeit des schnellsten oder des zweitschnellsten Fahrzeugrades zur Bildung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit herangezogen. Die maximale Abnahme der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit wird - wenn alle Räder eine hohe Verzögerung erfahren - auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt, was auf der Überlegung beruht, daß aus physikalischen Gründen die Fahrzeugverzögerung einen bestimmten Wert nicht überschreiten kann.

Eine Begrenzung der Abnahme der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit auf vorgegebene Maximalwerte ist auch bei der Schaltungsanordnung nach der deutschen Auslegeschrift DE 23 43 783 B2 vorgesehen. Bei sehr starker Verzögerung des Rades sinkt das Referenzsignal zunächst mit einem vorgegebenen relativ flachen Gradienten ab. Spricht ein die Fahrzeugverzögerung messender Fühler an, erfolgt eine Umschaltung des Gradienten der Referenzgeschwindigkeit auf einen größeren, ebenfalls vorgegebenen Wert.

Während grundsätzlich bei Fahrzeugen mit nur einer angetriebenen Achse die freilaufenden, nicht angetriebenen Räder und deren Vergleich mit den angetriebenen Rädern relativ genaue Rückschlüsse auf die Geschwindigkeit und Verzögerung des Fahrzeuges zulassen, bereitet die Ermittlung einer geeigneten Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit bei Fahrzeugen mit Allradantrieb erhebliche Schwierigkeiten, die durch den Schlupfregler betätigbaren Kupplungen zur Unterbrechung der Antriebswege oder zum Lösen der Differentialsperren voraus.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Schwierigkeiten zu überwinden und eine Schaltungsanordnung zu entwickeln, mit der trotz der Momentenübertragung über den Antriebsstrang und trotz der tatsächlichen sowie scheinbar hohen Trägheitsmomente der Bremsschlupf eines allrad-angetriebenen mit sperrbaren Differentialen ausgerüsteten Kraftfahrzeuges geregelt und dadurch ein kurzer Bremsweg bei gleichzeitig hoher Fahrstabilität gewährleistet werden kann.

Es hat sich nun gezeigt, daß sich diese Aufgabe mit einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art in überraschend einfacher, technisch fortschrittlicher Weise dadurch lösen läßt, daß diese Schaltung die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit beim Absinken der Geschwindigkeit aller Räder unter die unmittelbar zuvor ermittelte Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit für eine vorgegebene maximale Zeitspanne mit einem konstanten, relativ flachen, einer Fahrzeugverzögerung auf geringem Reibwert entsprechenden Gradienten und nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne mit einem steilen Gradienten, der einer selbst bei hohem Reibwert physikalisch nicht möglichen Fahrzeugverzögerung entspricht, so lange absenkt, bis die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit die maßgebende Radgeschwindigkeit erreicht oder unterschreitet.

Erfindungsgemäß wird also bei der Bildung der Fahrzeug- Referenzgeschwindigkeit in jeder Situation zunächst eine Koppelwirkung unterstellt, die zu einem weitgehend synchronen Verhalten aller Räder führt, und daher die Referenzgeschwindigkeit anfangs sehr vorsichtig, nach einer gewissen Zeitspanne dann relativ steil abgesenkt. Dadurch wird, wie aus dem folgenden noch genauer hervorgeht, eine durch die Kopplung bedingte zu starke Abweichung der Referenzgeschwindigkeit von der Radgeschwindigkeit, die zu einem Blockieren der Räder führen könnte, zuverlässig vermieden. Durch die steile Absenkung der Referenzgeschwindigkeit in Anschluß an den flachen Bereich wird eine schnelle Annäherung der Referenzgeschwindigkeit an die Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht und dadurch eine Verlängerung des Bremsweges vermieden.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung sind der anfänglich flache Gradient, die maximale Zeitspanne bis zur Umschaltung auf den steilen Gradienten und der Ansprechschwellwert der Schlupfregelung derart aufeinander abgestimmt, daß die maximale Abweichung zwischen der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit und der Radgeschwindigkeit bei stabilem Radlauf während einer Abbremsung auf hohem Reibwert gerade noch nicht zum Auslösen eines Schlupfregelvorganges und damit zu einer Drucksenkung führt.

Vorteilhafterweise entspricht der anfänglich flache Gradient einer Fahrzeugverzögerung im Bereich zwischen 0,2 und 0,5 g, insbesondere zwischen 0,25 und 0,35 g, wobei "g" die Konstante der Erdbeschleunigung bedeutet. Der steile Gradient liegt zweckmäßigerweise im Bereich zwischen 1 und 3 g, vorzugsweise zwischen 1,2 und 1,8 g.

Weiterhin ist es in vielen Fällen von Vorteil, wenn die vorgegebene Zeitspanne, in der die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit mit flachem Gradienten absinkt, einen Wert zwischen 30 und 200 ms, vorzugsweise zwischen 50 und 100 ms, besitzt.

Nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung ist es günstig, wenn die Abnahme der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit im Bereich der Absenkung mit steilem Gradienten beim Erreichen, Unter- oder Überschreiten der für die Regelung maßgeblichen Radgeschwindigkeit noch für eine vorgegebene kurze Zeitspanne von beispielsweise 10 bis 30 ms fortdauert.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß während eines Schlupfregelvorganges die Änderung der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit beim Erreichen und Unterschreiten der für die Schlupfregelung gerade maßgeblichen Radgeschwindigkeit für eine vorgegebene Zeitspanne von 20 bis 100 ms, insbesondere 30 bis 50 ms, mit unverändertem Gradienten fortgesetzt wird.

In manchen Fällen ist es von Vorteil, wenn die Schaltung des flachen und steilen Gradienten, mit dem die Referenzgeschwindigkeit absinkt, und/oder die vorgegebenen Zeitspannen in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit variierbar sind.

Eine weitere Ausführungsart besteht darin, daß die erfindungsgemäße Schaltung bei einem ständig instabilen Bremsverhalten von drei oder vier Fahrzeugrädern nach einer vorgegebenen Zeitspanne eine Umschaltung der Referenzgeschwindigkeit auf das mit höchster Geschwindigkeit drehende Rad auslöst. Diese Zeitspanne bis zur Umschaltung kann dabei zwischen 300 und 1000 ms, insbesondere zwischen 400 und 600 ms liegen. Bleibt nach der Umschaltung die Instabilität erhalten, wird dies von der Schaltung als Störung bewertet und führt zu einer Umschaltung in einen zweiten Betriebszustand, in dem der Bremsdruckverlauf radindividuell in Abhängigkeit von der jeweiligen Radbeschleunigung und Verzögerung regelbar ist; die Abhängigkeit von einer Referenzgröße wird aufgehoben. Die Umschaltung in diesen Betriebszustand geschieht zweckmäßigerweise nach 100 bis 500 ms, insbesondere nach 200 bis 300 ms.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus den Abbildungen hervor. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung den Antriebsstrang sowie den hydraulischen Schaltplan einer schlupfgeregelten Bremsanlage eines Fahrzeugs mit Allradantrieb und mit sperrbaren Differentialen,

Fig. 2A-D in Diagrammen die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit im Vergleich mit der Radgeschwindigkeit bei Anwendung einer Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Art in Verbindung mit der Bremsanlage nach Fig. 1 und

Fig. 3 im Blockschaltbild eine Ausführungsart der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Das in Fig. 1 dargestellte Fahrzeug ist mit Allradantrieb ausgerüstet. Hierzu sind im Antriebsstrang drei Differentiale, nämlich ein Vorderrad-Differential 1, ein Verteiler- Differential 2 und ein Hinterachs-Differential 3 vorhanden. In dem Verteiler-Differential 2 und in dem Hinterrad- Differential 3 sind sogenannte "Visco"-Kupplungen 4, 5 eingefügt, die als selbsttätige Differentialsperren dienen. Diese Kupplungen enthalten nämlich ineinandergreifende Schaufeln, die über eine hochviskose Flüssigkeit miteinander in Eingriff stehen. Diese Visco-Kupplungen 4, 5 bauen daher ein drehzahlabhängiges, mit steigender Drehzahldifferenz wachsendes Sperrmoment auf.

Der Antriebsmotor des abgebildeten Fahrzeuges einschließlich eines Schaltgetriebes ist in Fig. 1 mit 6 symbolisiert. Das Verteiler-Differential 2 ist hier als Planetengetriebe ausgebildet und überträgt die Antriebsleistung des Motors 6 einerseits über eine Antriebswelle 7 zum Hinterachs-Differential 3 und andererseits über eine Welle 8 zum Vorderrad-Differential 1. Zur Weiterleitung des Antriebsmomentes von dem Verteilerdifferential 2 zur Vorderachse sitzt auf einer Hohlwelle des Planetengetriebes 2 ein Zahnrad 9, das über eine Kette 10 mit einem auf der Welle 8 befestigten Zahnrad 11 in Eingriff steht.

Die Vorderräder sind in Fig. 1 mit VR, VL, die Hinterräder mit HR, HL bezeichnet.

Die Bremsanlage des abgebildeten Allrad-Fahrzeugs besitzt einen hydraulischen Bremsdruckgeber 12, an dem über drei hydraulisch getrennte Druckmittelkreise 13, 14, 15 Radbremsen 16 bis 19 angeschlossen sind. Es handelt sich hier um Scheibenbremsen, deren Bremsbeläge bei Bremsbetätigung von beiden Seiten an die zugehörigen, mit den Rädern umlaufenden Bremsscheiben 20 bis 23 angepreßt werden. Zur Versorgung des hydraulischen Bremsdruckgebers 12 mit Hilfsenergie ist eine Hilfsdruckquelle vorhanden, die im wesentlichen aus einem Hydraulikspeicher 24 und einer elektromotorisch angetriebenen Druckmittelpumpe 25 besteht.

In den von dem Bremsdruckgeber 12 zu den Radbremsen 16 bis 19 führenden Druckmittelwegen 13, 14, 15 sind Ventilpaare 26, 27; 28, 29 und 30, 31 eingefügt, die elektrisch oder elektromagnetisch betätigbar sind und mit denen während eines geregelten Bremsvorganges der Bremsdruck konstant gehalten, abgebaut und wieder erhöht werden kann. Die in den Druckmittelwegen 13, 14, 15 von dem Bremsdruckgeber 12 zu den Radbremsen 16 bis 19 eingefügten Ventile 26, 28 und 30 sind normalerweise auf Durchlaß geschaltet und dienen als Einlaßventile, während über die sogenannten Auslaßventile 27, 29 und 31, die in ihrer Ruhestellung gesperrt sind, nach Umschaltung Druckmittel zu einem Druckausgleichsbehälter 32 bzw. 32′ und 32′′ zurückfließen kann. Über diese Auslaßventile wird bei drohendem Radblockieren Bremsdruck abgebaut.

Die Ausgleichsbehälter 32, 32′ und 32′′ werden zweckmäßigerweise baulich mit einem (nicht dargestellten) Druckausgleichs- und Vorratsbehälter des Bremsdruckgebers vereinigt, an den außerdem noch die Saugseite der Hydraulikpumpe 25, die in Fig. 1 in einen Behälter 33′′′ mündet, angeschlossen ist. Über den Ausgleichsbehälter wird das zum Druckabbau über die Auslaßventile 27, 29, 31 abgeleitete Druckmittel wieder in den Bremsdruckgeber 12 und in die Bremskreise 13, 14, 15 zurückgeführt.

Bei der dargestellten Bremsanlage läßt sich der Bremsdruck in den Vorderradbremsen 16, 17 über die Ventilpaare 26, 27 bzw. 28, 29 individuell regeln, während für beide Hinterräder HR, HL bzw. für die Hinterradbremsen 18, 19 nur ein gemeinsames Bremsdruck-Steuerventilpaar 30, 31 zur Verfügung steht. Der Bremsdruck in den Hinterradbremsen 18, 19 richtet sich hier nach dem Hinterrad mit dem schlechteren Straßenkontakt; es gilt das sogenannte "select-low"-Auswahlkriterium.

Das Drehverhalten der Räder wird mit Radsensoren 33 bis 36, z. B. induktiven Meßwertaufnehmern, ständig gemessen, die ihre Informationen über Signalleitungen 37 bis 40 in einen elektronischen Regler 41 einspeisen. Dieser Regler 41 enthält elektronische Schaltkreise, die die Meßsignale aufbereiten, logisch verknüpfen und verarbeiten. Außerdem erzeugen die Stromkreise die Bremsdruck-Steuersignale, die nach Verstärkung über die Regler-Ausgänge A₁ bis A₆ und über nicht gezeigte Signalleitungen den einzelnen Ventilen 26 bis 31 zugeführt werden und mit denen schließlich der Bremsdruckverlauf nach dem Einsetzen der Bremsschlupfregelung gesteuert wird.

Die Schaltkreise in dem Regler 41 können durch festverdrahtete Logikschaltungen oder durch programmgesteuerte Schaltungen, wie Microcomputer, realisiert werden.

Die Besonderheiten der erfindungsgemäßen Schaltung veranschaulichen die Diagramme nach Fig. 2A-D, in denen jeweils der Geschwindigkeitsverlauf v_Rn des betrachteten Fahrzeugrades n sowie die Referenzgeschwindigkeit v_REF über der Zeit während verschiedener Bremssituationen wiedergegeben sind.

In Fig. 2A ist mit ausgezogener Linie die Geschwindigkeit v_Rn des im betrachteten Zeitpunkt für die Bildung der Referenzgeschwindigkeit v_REF maßgeblichen Rades, beispielsweise des momentan schnellsten Fahrzeugrades, wiedergegeben. Bei komplexen Regelschaltungen wird durch logische Verknüpfung verschiedener Bedingungen in aufeinanderfolgenden Rechenzyklen nach mehreren Auswahlkriterien das momentan für die Bildung der Referenzgeschwindigkeit herangezogene Rad ausgewählt. Beispielsweise kann zunächst ein durch Kurvenfahrt entlastetes oder ein überschwingendes Rad erkannt und von der Referenzbildung ausgeschlossen werden.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist für Fahrzeuge mit Allradantrieb und sperrbaren Getrieben vorgesehen, insbesondere auch für solche allrad-angetriebene Fahrzeuge, deren Verteiler- und/oder Hinterrad-Differential mit sogenannten Visko-Kupplungen als drehzahlabhängige Differentialsperren ausgerüstet sind. Wie bereits geschildert, wird bei solchen Fahrzeugen durch die Kopplung der Räder und die dadurch hervorgerufene Momentenübertragung die Schlupfregelung erheblich erschwert. Es fehlt nämlich in vielen Situationen an einer Information über die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeugbeschleunigung, weil alle Räder quasi synchron zu hohen oder zu niedrigen Schlupf annehmen können. Die Referenzgeschwindigkeit wird daher fehlerhaft, was zum Blockieren der Räder, zum Entbremsen oder zu Schwingungen führen kann.

Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten mit Hilfe einer Schaltungsanordnung überwunden, die auf besondere Weise die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit v_REF bildet. So nähert sich gemäß Fig. 2A zum Zeitpunkt t₁ die Geschwindigkeit v_Rn des betrachteten Rades ohne dessen Verzögerung einem kritischen Wert. Während bis zu diesem Zeitpunkt t₁ sowohl vor als auch nach Betätigung der Bremse die gestrichelt dargestellte v_REF der Fahrgeschwindigkeit v_Rn folgte, wird nun die Referenzgröße V_REF zunächst mit einem relativ flachen Gradienten abgesenkt. Dieser Gradient entspricht einer Fahrzeugverzögerung auf glatter Fahrbahn, beispielsweise auf einer Fahrbahn mit einem Reibbeiwert von µ=0,3. Zum Zeitpunkt t₂, nachdem eine fest vorgegebene Zeitspanne T₁ von beispielsweise 80 ms abgelaufen ist und die Referenzgeschwindigkeit v_REF immer noch von der Radgeschwindigkeit v_Rn abweicht, wird nun der Absenkungsgradient umgeschaltet und dadurch die Referenzgröße V_RREF mit einem steilen Gradienten, der einer aus physikalischen Gründen nicht möglichen Fahrzeugverzögerung von z. B. 1,5 g entspricht, reduziert. Die Referenzgeschwindigkeit v_REF muß daher (bei intakter Regelung) in jeder Situation nach kurzer Zeit auf die Radgeschwindigkeit v_Rn absinken bzw. den Kurvenzug v_Rn in Fig. 2A erreichen. Dies geschieht zum Zeitpunkt t₃.

In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel einer Regelschaltung wird die steile Absenkung der Referenzgeschwindigkeit v_REF nach dem Überschreiten der Radgeschwindigkeit- Kennlinie v_Rn noch für eine vorgegebene feste Zeitspanne von beispielsweise 30 bis 40 ms fortgesetzt, um Schwingungen zu vermeiden. Erst wenn nach dem Ablauf dieser Zeitspanne T₂ zum Zeitpunkt t₄ die Radkennlinie v_Rn weiterhin über der Referenz-Kennlinie v_REF liegt, wird die Absenkung beendet und ein erneuter Anstieg in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des maßgeblichen Rades zugelassen. In ähnlicher Weise wird auch beim Absinken der Rad-Kennlinie v_Rn unter einen ansteigenden Ast der Referenz v_REF zum Zeitpunkt t₅ für eine fest vorgegebene Zeitspanne T₃ der Gradient der Referenzgröße v_REF unverändert beibehalten, solange sich beide Kennlinien nicht erneut schneiden.

Die Vorgabezeiten für die Verzögerungs-Zeitspanne T₂, T₃ können gleich sein, sie können voneinander abweichen, oder sie können in verschiedenen Stufen der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit angepaßt werden.

Fig. 2B veranschaulicht anhand eines weiteren Bremsvorganges, daß bei der erfindungsgemäßen Schaltung sogenannte "Überschwinger" nicht zur Referenzbildung herangezogen werden. Das betrachtete Rad R_n wird hier zum Zeitpunkt t₈ instabil. Nach dem zunächst vorsichtigen Absenken bis zum Zeitpunkt t₉ folgt, ebenso wie im Beispiel nach Fig. 2A, die Umschaltung auf eine Absenkung der Referenzgeschwindigkeit v_REF mit steilen Gradienten. Zum Zeitpunkt t₁₀ unterschreitet die Radgeschwindigkeit v_Rn die Referenzkennlinie v_REF. Dennoch wird die Absenkung fortgesetzt, und zwar zunächst über die vorgegebene Zeitspanne T₂. Danach folgen eine Phase mit flach abfallenden Gradienten (bis t₁₂) und eine kurze Phase, in der die Referenzgröße v_REF mit der Radgeschwindigkeit v_Rn praktisch übereinstimmt. Es schließen sich Phasen mit linearem, flachen Anstieg oder Abfall der Referenzgröße v_REF an, in denen die Referenzgröße v_REF mit abnehmender Amplitude abwechselnd die Radkurve v_Rn über- und unterschreitet. Die Unterdrückung von Schwingungen ist bei Fahrzeugen der in Fig. 1 dargestellten Art, die mit Allradantrieb und sperrbaren Differentialen ausgerüstet sind, besonders wichtig, weil solche Radschwingungen, wie bereits erläutert, durch die Kopplungen über die Antriebswege begünstigt werden.

Fig. 2C bezieht sich auf einen Bremsvorgang auf hohen Reibwert, beispielsweise auf trockener Straße mit griffigem Belag. Zum Zeitpunkt t₁₃ wird die Bremse betätigt. Da das Fahrzeug in diesem Fall mit beispielsweise 0,6 g ("g" bedeutet hier die Konstante der Erdbeschleunigung von ungefähr 9,81 m/s²) verzögert wird, kann nach dem Zeitunkt t₁₄ die Referenzgröße v_REF der steil abfallenden Radgeschwindigkeit v_Rn nicht folgen. Erst nach Ablauf der Zeitspanne T₁ setzt die Absenkung der Referenzgröße v_REF mit hohen Gradienten ein, so daß zum Zeitpunkt t₁₆ beide Kennlinien v_REF bzw. v_Rn wieder zusammentreffen. Die maximale Abweichung delta v zwischen der Referenzgröße v_REF und der Radgeschwindigkeit v_Rn liegt somit zum Umschaltzeitpunkt t₁₅ vor. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die vorgegebenen Gradienten, mit denen v_REF absinken kann, und die Zeitspanne T₁ bis zur Umschaltung so gewählt, daß die max. Abweichung delta v gerade noch nicht zur Einleitung eines Regelvorganges bzw. zum Abbau des Bremsdruckes ausreicht.

Der Kurvenverlauf nach Fig. 2D veranschaulicht den Verlauf der Referenzgeschwindigkeit beim Auftreten eines Fehlers. Zum Zeitpunkt t₁₈ erkennt die Regelung Instabilität, was in der beschriebenen Weise zunächst zu einer Absenkung der Referenzgeschwindigkeit v_REF mit flachem Gradienten über eine Zeitspanne T₁ führt. Die anschließend steile Absenkung der Referenzgeschwindigkeit führt in diesem Fall nicht zur Wiedererlangung eines stabilen Raddrehverhaltens. Vielmehr zeigen zum Zeitpunkt t₂₀ drei oder alle Fahrzeugräder instabiles Verhalten, weshalb nunmehr die Referenzgeschwindigkeit über einen längeren Zeitraum T₄ von beispielsweise 500 ms mit einem flachen Gradienten von beispielsweise 0,2 bis 0,3 g abgesenkt wird. Da auch dies hier nicht zum gewünschten Erfolg führt, wird zum Zeitpunkt t₂₁ die Referenzgeschwindigkeit v_REF auf die Radgeschwindigkeit v_Rn abgesenkt. Bleibt der instabile Zustand weiterhin erhalten, wird schließlich zum Zeitpunkt t₂₂ und Ablauf einer Wartezeit T₅ von beispielsweise 200 ms die Regelung auf einen anderen Betriebszustand umgeschaltet, indem nur noch das radindividuelle Beschleunigungs- und Verzögerungsverhalten die Bremsdruckregelung beeinflußt; in diesem Betriebszustand wird keine Referenzgeschwindigkeit zur Regelung herangezogen.

Anstelle des Zeitpunktes t₂₁ kann auch der Zeitpunkt t₂₀ als Bezugspunkt für die Zeitspanne bis zur Umschaltung auf den zweiten Betriebszustand herangezogen werden. Die vorgegebene Wartezeit beträgt in diesem Fall T₄+T₅.

Die Blockschaltung nach Fig. 3 zeigt die wichtigsten Baugruppen in der Schaltungsanordnung nach der Erfindung.

In einer Auswahlschaltung 42, die über ihre Eingänge E₁ bis E₄ Informationen über das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder erhält, wird zunächst das Rad R_n bzw. die Geschwindigkeit v_Rn ausgewählt, die in der betrachteten Phase für den Verlauf und die Änderung der Referenzgeschwindigkeit v_REF maßgeblich ist. Über eine Signalleitung 43 wird die entsprechende Information an einen Vergleicher 44 weitergeleitet. Über den Eingang E₅ wird die Schaltung über den Start eines Regelzyklus informiert.

Die Ausgänge des Vergleichers 44 führen zu Zeitstufen 45, 46, die nach der Zeitspanne T₂ oder T₃ - siehe Fig. 2A und 2B - ein Signal zu einer zweiten Auswahlschaltung 47 weiterleiten und dadurch in der beschriebenen Weise den Gradienten für den weiteren Verlauf der Referenzgeschwindigkeit festlegen. Die an die Schaltung 47 angeschlossene Zeitstufe 48 dient zur Festlegung der Zeitspanne T₁, in der die Referenzgeschwindigkeit mit flachem Gradienten absinkt. Die Zeitstufen 45 und 46 werden über die RESET-Eingänge R wechselseitig durch die Ausgangssignale des Vergleichers 44 zurückgestellt.

Mit Hilfe einer Addier- und einer Subtrahierstufe 49 bzw. 50, eines Schalters 51, dessen Schaltstellung von dem Ausgangssignal der Zeitstufen 45, 46 abhängt, wird die in der Schaltung 47 ausgewählte Referenzgröße v_REF entweder erhöht oder erniedrigt. Die Ansteuerung des Schalters 51 geschieht über ein ODER-Gatter 52, das entweder von dem Ausgang der Zeitstufe 45 oder der Stufe 46 ein Signal erhält.

Über einen weiteren Schalter 53 und über ein flankengesteuertes Flipflop 54 wird ein der Referenzgeschwindigkeit entsprechendes Signal zum Ausgang des Flipflops 54 weitergeleitet.

Der Ausgang des Flipflops 54 führt schließlich zu einem üblichen elektronischen Bremsschlupfregler 55, in dem in Abhängigkeit von den Sensorsignalen oder dem Geschwindigkeitsverlauf v_R1 bis v_R4 der einzelnen Räder Signale zur Steuerung des Bremsdruckes erzeugt und über Signalleitungen 56 einem Bremsdruckmodulator 57 zugeleitet wird.

Das Flipflop 54 wird in der gezeigten Ausführungsart von der ansteigenden Flanke eines Signals gesteuert, das über eine Leitung 58 als sogenanntes Raster-Signal des Systems zugeführt wird. Mit diesem Signal werden nach vorgegebenem Zeittakt jeweils die einzelnen Berechnungen durchgeführt, die Werte verglichen und je nach dem Ergebnis die Ausgangswerte geändert.

Zur Überwachung der Referenzbildung und zum Erkennen von Fehlfunktionen ist eine Überwachungs-Schaltstufe 59 vorhanden. Zur Zurücksetzung der Schaltung 59 ist der RE SET-Eingang R mit einem Ausgang des Vergleichers 44 verbunden, an dem ein Signal ansteht, sobald die augewählte Radgeschwindigkeit v_Rn größer als die Referenzgeschwindigkeit V_REF im vorangegangenen Takt ist. An die Überwachungs- Schaltstufe 59 ist eine Zeitstufe 60 angeschlossen, die die Überwachungszeit T₄ von beispielsweise 400 bis 600 ms definiert. Die Zeitstufe 60 wird in Lauf gesetzt, wenn über die Signalleitung 67 das Instabilwerden von drei oder vier Fahrzeugrädern gemeldet wird. Nach Ablauf der Zeitspanne T₄ wird in einem anschließenden Vergleicher 61 festgestellt, ob die Referenzgeschwindigkeit v_REF weiterhin über einem Schwellwert Th liegt. Ist dies der Fall, hat dies über die Signalleitung 62 die Umschaltung des Schalters 53 zur Folge, worauf nun die Geschwindigkeit des schnellsten Rades v_Rmax, das von der Auswahlschaltung 42 ermittelt zum Ausgang des Flipflops 54 weitergeleitet wird; der entsprechende Ausgang der Stufe 42 über die Signalleitung 63 mit dem Eingang des Schalters 53 in Verbindung.

Die Referenzgeschwindigkeit v_REF wird zu dem zweiten Eingang des Vergleichers 44 über eine Signalleitung 64 zurückgeführt.

An den Ausgang des Vergleichers 61 ist außerdem eine weitere Zeitstufe 65 angeschlossen, die ebenfalls zurückgestellt wird, sobald die Radgeschwindigkeit größer als die Referenzgeschwindigkeit wird. Mit dem Umschalten des Schalters 53 wird auch die Zeitstufe T₅ in Gang gesetzt. Wenn nach Ablauf dieser Zeit T₅ von beispielsweise 200 bis 400 ms der instabile Zustand immer noch vorhanden ist, wird über den Ausgang des Zeitgebers 65, der mit dem Regler 55 über eine Signalleitung 66 verbunden ist, eine Umschaltung auf einen zweiten Betriebszustand vorgenommen, in dem die Bremsdruckregelung nur noch von der radindividuellen Beschleunigung und Verzögerung, nicht mehr jedoch von einer Referenzgröße, abhängig ist.

Claims (14)

1. Schaltungsanordnung zur Regelung des Bremsdruckes in den Radbremsen einer schlupfgeregelten, hydraulischen, mit Allradantrieb und mit sperrbaren oder selbsttätig sperrenden Differentialen ausgerüsteten Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, mit Sensoren an jedem Rad zur Messung des Raddrehverhaltens, sowie mit elektronischen Schaltkreisen zur logischen Verknüpfung und Verarbeitung der Sensorsignale und zur Erzeugung von Bremsdruck-Steuersignalen, mit denen der Bremsdruck in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten und einer Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit variierbar ist, die aus den Sensorsignalen abgeleitet ist und als Bezugsgröße zur Bemessung des Bremsdruckes in den einzelnen Radbremsen in Abhängigkeit von dem Drehverhalten dieses Rades dient, wobei die Referenzgeschwindigkeit nach vorgegebenen Kriterien zeitweise der Geschwindigkeit des schnellsten oder zweitschnellsten Rades folgt, und zeitweise mit bestimmter Neigung ansteigt oder fällt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit (v_REF) beim Absinken der Geschwindigkeit (v_Rn) aller Räder unter die unmittelbar zuvor ermittelte Fahrzeug- Referenzgeschwindigkeit (v_REF) für eine vorgegebene maximale Zeitspanne (T₁) mit einem konstanten, relativ flachen, einer Fahrzeugverzögerung auf geringem Reibwert entsprechenden Gradienten und nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne (T₁) mit einem steilen Gradienten, der einer selbst bei hohem Reibwert physikalisch nicht möglichen Fahrzeugverzögerung entspricht, so lange abgesenkt wird, bis die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit (v_REF) die maßgebende Radgeschwindigkeit (v_Rn) erreicht oder unterschreitet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der anfänglich flache Gradient, die maximale Zeitspanne (T₁) bis zur Umschaltung auf den steilen Gradienten und der Ansprechschwellwert der Schlupfregelung derart aufeinander abgestimmt sind, daß die maximale Abweichung (Δv) zwischen der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit (v_REF) und der Radgeschwindigkeit (v_Rn) bei stabilem Radverlauf während einer Abbremsung auf hohem Reibwert gerade noch nicht zur Auslösung einer Schlupfregelung und damit zur Druckabsenkung führt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der anfänglich flache Gradient einer Fahrzeugverzögerung im Bereich zwischen 0,2 und 0,5 g, insbesondere zwischen 0,25 und 0,35 g entspricht, wobei "g" die Konstante der Erdbeschleunigung bedeutet.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der steile Gradient einer Fahrzeugverzögerung im Bereich zwischen 1 und 3 g, insbesondere zwischen 1,2 und 1,8 g entspricht.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene maximale Zeitspanne (T₁), in der die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit (v_REF) mit flachem Gradienten abgesenkt wird, eine Dauer von 30 bis 200 ms, insbesondere 50 bis 100 ms, besitzt.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahme der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit (v_REF) im Bereich der Absenkung mit steilem Gradienten beim Erreichen und Unterschreiten der für die Regelung maßgeblichen Radgeschwindigkeit (v_Rn) noch für eine vorgegebene kurze Zeitspanne (T₂) fortdauert.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahme der Fahrzeug- Referenzgeschwindigkeit (v_REF) nach dem Erreichen der Radgeschwindigkeit (v_Rn) noch für 10 bis 30 ms fortdauert.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Schlupfregelvorganges der Gradient der Fahrzeug- Referenzgeschwindigkeit (v_REF) beim Unter- oder Überschreiten der für die Schlupfregelung momentan maßgeblichen Radgeschwindigkeit (v_Rn) für eine vorgegebene Zeitspanne (T₂, T₃) unverändert beibehalten wird.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zeitspanne, während der der Gradient der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit nach dem Überschreiten der Radgeschwindigkeit unverändert beibehalten wird, im Bereich zwischen 20 und 100 ms, insbesondere zwischen 30 und 50 ms, liegt.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der flache und der steile Gradient, mit der die Fahrzeug- Referenzgeschwindigkeit (v_REF) absinkt, und/oder die vorgegebenen Zeitspannen (T₁, T₂, T₃, T₄) in Abhängigkeit von der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit (v_Rn) variierbar sind.

11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese bei einem ständig instabilen Drehverhalten von drei oder vier Fahrzeugrädern nach einer vorgegebenen Zeitspanne (T₄) eine Umschaltung der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit (v_REF) auf das mit der höchsten Geschwindigkeit drehende Rad auslöst.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne (T₄), nach der die Umschaltung erfolgt, im Bereich zwischen 300 und 1000 ms, insbesondere zwischen 400 und 600 ms, liegt.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese ein weiterhin instabiles Drehverhalten von drei oder vier Fahrzeugrädern nach dem Umschalten der Fahrzeug- Referenzgeschwindigkeit (v_REF) auf das schnellste Rad als Störung bewertet und die Schlupfregelung in einen zweiten Betriebszustand umschaltet, in dem der Bremsdruck-Verlauf radindividuell in Abhängigkeit von der jeweiligen Radbeschleunigung oder Radverzögerung regelbar ist.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung in den zweiten Betriebszustand nach einer Zeitspanne (T₅) von 100 bis 500 ms, insbesondere 200 bis 300 ms, nach dem ersten Umschalten auf die Führung der Referenzgeschwindigkeit (v_REF) durch das schnellste Rad erfolgt.