DE3545546C1 - Einrichtung zur Vortriebsregelung von Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Vortriebsregelung von Fahrzeugen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-PS 31 27 302 bekannt. Dort handelt es sich um ein Kraftfahrzeug mit zwei Achsen, von denen die eine, die Hinterachse, bzw. deren Räder angetrieben sind. Dementsprechend wirkt die Vortriebsregelung auf die Hinterräder. Solche Vortriebs- bzw. Antriebsschlupfregelungen benötigen zur Berechnung des Schlupfes der angetriebenen bzw. zu regelnden Räder neben den Radumfangsgeschwindigkeiten dieser Räder ein der Geschwindigkeit des Fahrzeuges zugeordnetes Signal. Meistens wird für jede Fahrzeugseite ein Geschwindigkeits­ vergleich durchgeführt, wobei das nicht angetriebene Rad die benötigte Information liefert.

Bei Fahrzeugen mit Allradantrieb können die Vorderräder nicht zur Bildung eines Fahrgeschwindigkeitssignals herangezogen werden, da bei einem Überschuß an Motor­ moment alle Räder höhere Schlupfwerte aufweisen können.

Es sind Systeme bekannt, welche die Fahrgeschwindigkeit mittels optischer Vorrichtungen oder mittels des Doppler­ effektes ermitteln. Solche Systeme sind aber sehr auf­ wendig.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die für Fahrzeuge mit einer angetriebenen Achse bekannte Vortriebsregelung auch für Fahrzeuge mit Allradantrieb funktionsfähig zu machen und dabei ohne aufwendige Systeme zur Ermittlung der Fahr­ geschwindigkeit auszukommen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Be­ schreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild,

Fig. 2 den Verlauf der Längsbeschleunigung und

Fig. 3 den Verlauf der Drehzahlen und des Brems­ druckes.

In Fig. 1 ist eine Antriebsschlupfregeleinrichtung für die Hinterräder eines Kraftfahrzeuges mit permanentem oder zuschaltbarem Allradantrieb schematisch dargestellt. Die Signale der Drehzahlsensoren V _VL , V _VR der Vorder­ räder und V _HL , V _HR der Hinterräder werden je über eine Signalaufbereitungsschaltung SA geleitet, wo sie in geschwindigkeitsproportionale Signale umgewandelt werden. Anschließend werden die aufbereiteten Signale V _VL u. V _LR der Vorderräder einer Vorrichtung REF zur Bildung der Schlupfschwellwerte zugeführt. Diese Vorrichtung REF arbeitet in bekannter Weise bei Fahrzeugen mit Einachsantrieb so, daß die Radgeschwindigkeit eines nicht angetriebenen Rades als analoges Signal für die Fahrgeschwindigkeit gilt. Dieses wird dann mit einem bestimmten Faktor multipliziert, um den gewünschten Schlupfschwellwert für das zu regelnde angetriebene Rad zu erhalten. Dieser Schlupfschwellwert wird entweder gemeinsam für beide ange­ triebenen Räder oder für jede Fahrzeugseite getrennt er­ mittelt. Bei Allradantrieb kann dieses Signal, wie ein­ gangs beschrieben, verfälscht werden. Es ist deshalb im Signalweg vor der Multiplikationsschaltung in der Vorrichtung REF eine nicht dargestellte Integrierschaltung vorgesehen, in welcher das Geschwindigkeitssignal des Vorderrades bzw. der Vorderräder mit einer von einer später beschriebenen Steuergröße veränderbaren Zeitkonstanten integriert wird. Dabei ist durch nicht dargestellte schaltungs­ technische Maßnahmen sichergestellt, daß die integrierte Ausgangsgröße der Integrierschaltung - das Fahrge­ schwindigkeitsreferenzsignal V _REF - niemals größer sein kann als die entsprechende Eingangsgröße. Das inte­ grierte Signal bildet nach Multiplikation mit dem er­ wähnten Faktor den Schlupfschwellwert für eines oder beide von der Antriebsschlupfregelung zu regelnden Räder. Dieses Signal bzw. diese Signale geht bzw. gehen als Sollwerte an zwei Komparatoren K 1 und K 2, in welchen die Geschwindigkeitssignale V _HL und V _HR der zu regeln­ den Räder mit ihnen verglichen werden.

Jeder der beiden Komparatoren gibt ein Ausgangssignal ab, wenn das Geschwindigkeitssignal des zugeordneten Rades größer als der Schlupfschwellwert ist. Dieses Ausgangssignal wirkt auf den Bremsmomentregler MB dieses Rades ein. UND-Glied (AND), dessen Eingänge mit den Ausgängen der beiden Komparatoren verbunden ist, gibt ein Ausgangssignal an einen Drehmomenten­ regler MD, welcher auf das Leistungsstellglied des nicht dargestellten Fahrzeugmotors einwirkt (bei­ spielsweise auf die Drosselklappe bei einer Brenn­ kraftmaschine).

Weiterhin ist ein analoger Längsbeschleunigungsgeber vorgesehen. Dieser ermittelt die Fahrzeug-Längsbe­ schleunigung. Sein Ausgangssignal a _x wird einem Inte­ grator INT zugeführt, in welchem es integriert wird. Das Ausgangssignal Δ a _x des Integrators und das Ausgangssignal a _x des Längsbeschleunigungsgebers werden einem Subtrahier­ glied SUB zugeführt, dessen Ausgangssignal der Differenz Δ a _x proportional ist. Zu diesem Ausgangssignal wird in einem nachfolgenden Addierglied ADD ein einer be­ stimmten Beschleunigung, beispielsweise 0,2 g, zuge­ ordneter Wert addiert. Das Ausgangssignal des Addier­ gliedes ADD ist die Steuergröße für die Zeitkonstante der oben beschriebenen Integrierschaltung in der Vor­ richtung zur Bildung der Schlupfschwellwerte.

Die Addition eines Beschleunigungswertes, hier 0,2 g, ist zweckmäßig, damit bei einem Fahrbahnverlauf, welcher eben beginnt und in eine große Steigung übergeht, die Steigung der der Schlupfschelle zugrundeliegenden Referenzgeschwindigkeit nicht kleiner ist als die der Fahrzeuggeschwindigkeit.

Der Integrator INT ist so ausgebildet, daß sein Aus­ gangssignal bei Auftreten und während der Dauer eines Steuersignals der Vortriebsregelung für die Bremsen der zu regelnden Räder konstant gehalten wird. Zu diesem Zweck sind die Ausgänge der Bremsmomentenregler MB mit den Eingängen eines ODER-Gliedes OR verbunden, dessen Ausgangssignal dem Integrator INT zugeführt wird und diese Konstanthaltung bewirkt. Es ist auch denkbar, durch dieses Ausgangssignal des ODER-Gliedes OR den Intergrator INT auf eine große Zeitkonstante umzu­ schalten, was dieselbe Wirkung hätte.

Das Ausgangssignal des Summiergliedes ADD (Δ a _x + 0,2 g) wirkt auf die Integrierschaltung der Vorrichtung REF in der Weise ein, daß mit größer werdendem Ausgangs­ signal die Zeitkonstante verringert wird, d. h., daß bei größerer Längsbeschleunigung des Fahrzeuges die der Schlupfschwellenbildung zugrundeliegende, aus den - ebenfalls schlupfbehafteten - Vorderraddrehzahlen gewonnene Referenzgeschwindigkeit schneller ansteigt, als wenn eine geringe Längsbeschleunigung gemessen wird.

In Fig. 2 ist der zeitliche Verlauf des Beschleunigungs­ signals a _x sowie des integrierten Signals und der Differenz Δ a _x dargestellt. Bei einer sprunghaften Änderung der Beschleunigung a _x - als durchgezogene Linie dargestellt - folgt das integrierte Signal - als gestrichtelte Linie dargestellt - mit zeitlicher Verzögerung. Erscheint im Zeitpunkt t₁ 1 ein Ausgangssignal des ODER-Gliedes OR, so wird, solange dieses Signal vorhanden ist, der in diesem Augenblick herrschende Wert am Ausgang des Integrators INT festgehalten. Am Ausgang des Subtrahier­ gliedes SUB erscheint die Differenz Δ a _x , zu der, in Fig. 2 nicht dargestellt, im Addierglied ADD der kon­ stante Wert für 0,2 g hinzuaddiert wird. Das Ausgangs­ signal des Addiergliedes ADD ist das Steuersignal für die Zeitkonstante der Integrierschaltung, die sich etwa umgekehrt proportional dazu verändert.

In Fig. 3 ist in vereinfachter Weise der zeitliche Ver­ lauf der Fahrzeuggeschwindigkeit V _F , der Geschwindigkeit eines Hinterrades V _HR , der Geschwindigkeit des der­ selben Fahrzeugseite zugeorndeten Vorderrades V _VR , der aus der Vorderradgeschwindigkeit V _VR integrierten Referenzgeschwindigkeit V _REF und des aus der Referenz­ geschwindigkeit ermittelten Schlupfschwellwertes λ dargestellt. Darunter ist der diesen Größen zuge­ ordnete Bremsdruckverlauf für die Regelung des rechten Hinterrades dargestellt. Dargestellt ist ein Anfahr­ vorgang bei Allradantrieb mit durchdrehenden Rädern. Dabei weicht die Geschwindigkeit V _HR des rechten Hinterrades (durchgezogene Linie) sehr stark von der Fahrzeuggeschwindigkeit V _F ab. Die Geschwindigkeit V _VR des rechten Vorderrades (gestrichelte Linie) weicht ebenfalls infolge Schlupfes von der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit V _F (durchgezogene Linie) ab. Die integrierte Referenzgeschwindigkeit V _REF (strichpunktiert) folgt verlangsamt der Geschwindigkeit V _VR , ebenfalls der von ihr abgeleitete Schlupfschwellwert λ (punktierte Linie).

Im Zeitpunkt t ₂ übersteigt die Geschwindigkeit V _HR den Schlupfschwellwert λ, worauf der Druck P in der Radbremse des rechten Hinterrades zu steigen beginnt.

Infolge dieses Bremsdruckes verzögert sich die Ge­ schwindigkeit des Rades wieder und unterschreitet im Zeitpunkt t ₃ den Schlupfschwellwert λ, worauf der Brems­ druck wieder fällt. Mit der sinkenden Geschwindigkeit V _VR des rechten Vorderrades wird auch die Referenzge­ schwindigkeit V _REF abgesenkt, da diese, wie bereits er­ wähnt, niemals größer sein kann als die zugeordnete Rad­ geschwindigkeit. Im Zeitpunkt t ₄ beginnt ein neuer Regel­ zyklus mit Überschreiten des Schlupfschwellwertes λ durch das Hinterrad und dadurch hervorgerufenem Bremskraftanstieg in dessen Radbremse. Im Zeitpunkt t ₅ wird der Schlupf­ schwellwert wieder unterschritten, es fällt der Bremsdruck ab usw. Etwaige Druckhaltephasen, wie sie von jeder Brems­ druckregelung bekannt sind, wurden hier der Übersichtlich­ keit wegen nicht dargestellt, sind aber in praktischen Aus­ führungen mit Sicherheit enthalten.

Die vorstehend Integrierschaltung und Integrator genannten Elemente sind im wesentlichen Filter, z. B. Tiefpaßfilter oder Dämpfungsglieder.

Claims (3)

1. Einrichtung zur Vortriebsregelung im Sinne der Ver­ hinderung eines unerwünschten Durchdrehens der zu regeln­ den Räder von Fahrzeugen, insbesondere von mit Mehrachs­ antrieb ausgestatteten Kraftfahrzeugen, mit den Be­ wegungszustand der Räder ermittelnden Sensoren, mit einer Vorrichtung zur Bildung von Schlupfschwellwerten und mit einem jedem zu regelnden Rad zugeordneten Schlupf­ komparator, in welchem das Sensorsignal des zu regeln­ den Rades mit dem zugeordneten Schlupfschwellwert ver­ glichen wird, wenn dieses Rad zum Durchdrehen neigt, und wobei das Ausgangsdrehmoment des Fahrzeugmotors verringert wird, wenn die zu regelnden Räder beider Fahrzeugseiten zum Durchdrehen neigen, und mit einer die Fahrzeuglängsbeschleunigung erfassenden Meßein­ richtung, dadurch gekennzeichnet,

• - daß ein Integrator (INT) vorgesehen ist, der das Aus­ gangssignal (a _x ) der Fahrzeuglängsbeschleunigungs­ meßeinrichtung integriert,
• - daß ein Subtrahierglied (SUB) vorgesehen ist, welches die Differenz der Ausgangssignale (a _x ) der Fahrzeug­ längsbeschleunigungs-Meßeinrichtung und des Integrators (INT) bildet,
• - daß eine Summierschaltung (ADD) vorgesehen ist, welche zum Ausgangssignal (Δ a _x ) des Subtrahiergliedes (SUB) einen konstanten, einem bestimmten Beschleunigungswert zugeordneten Betrag addiert,
• - daß die Vorrichtung (REF) zur Bildung der Schlupf­ schwellwerte, die in an sich bekannter Weise aus den Signalen (V _VL , V _VR , V _HL , V _HR ) der Radsensoren seiten­ weise getrennt oder gemeinsam der Fahrgeschwindigkeit (V _F ) zugordnete Signale (V _REF ) und aus diesen durch Multiplikation mit einem Faktor den oder die Schlupf­ schwellwerte (λ) bildet, für die Fahrzeugseiten ge­ trennt oder gemeinsam eine Integrierschaltung aufweist, welche das bzw. die der Fahrzeuggeschwindigkeit zugeordneten Signale mit einer dem Ausgangssignal der Summier­ schaltung (ADD) zugordneten Zeitkonstanten integriert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Integrators (INT) während der Dauer eines Bremsbetätigungssignals auf dem Momentanwert konstant gehalten wird, den es bei Beginn dieses Bremsbetätigungsignals aufwies.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intergrierschaltung in der Vorrichtung (REF) zur Bildung des Schlupfschwellwertes so ausgebildet ist, daß das Ausgangssignal (V _REF ) nicht größer als das Eingangssignal (V _VL ; V _VR ) werden kann.