DE3545652A1 - Einrichtung zur vortriebsregelung an kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Vortriebsregelung an Kraftfahrzeugen nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-PS 31 27 302 bekannt.

Dabei handelt es sich um eine Antriebsschlupfregelung (ASR) für die angetriebenen Räder eines Fahrzeuges mit einer angetriebenen Achse, wobei jedem dieser Räder ein Schlupfkomparator zugeordnet ist. Überschreitet ein angetriebenes Rad einen vorgegebenen Schlupfwert, so wird dieses Rad abgebremst. Überschreiten beide ange­ triebenen Räder diesen Schlupfwert, so wird im Sinne einer Verringerung des Ausgangs- Drehmomentes des Fahrzeugmotors eingegriffen. Über eine Kurvenfahrt- Erkennungseinrichtung, die aus einem Lenkwinkelgeber mit nachgeschaltetem Komparator besteht, wird eben­ falls im Sinne einer Verringerung des Ausgangsdreh­ momentes eingegriffen, desgleichen über einen Längs­ beschleunigungsgeber mit nachgeschaltetem Komparator, wenn ein vorgegebener Schwellwert überschritten ist und gleichzeitig eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit überschritten ist.

Infolge des fest vorgegebenen Schlupfschwellwertes er­ folgt eine Antriebsschlupfregelung in Kurven früher als erforderlich, da hier infolge unterschiedlicher Drehzahlen der Fahrzeugräder diese Schlupfwerte viel früher erreicht werden als bei Geradeausfahrt. Außer­ dem findet die Straßenbeschaffenheit und das Verhältnis Fahrbahn-Fahrzeug keine Berücksichtigung.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die bekannte Ein­ richtung dahingehend zu verbessern, die Schlupfschwell­ werte den momentanen Bedingungen, also auch dem Kraft­ schlußbeiwert bzw. dem auf die Fahrbahn übertragbaren Moment besser anzupassen und die Regelung zu verfeinern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale ge­ löst.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die ge­ messene Längsbeschleunigung in Verbindung mit der arbeiten­ den Vortriebsregelung in grober Relation zum Kraftschluß­ beiwert steht und deshalb als Hilfssignal herangezogen werden kann. Insbesondere bei allradangetriebenen Fahr­ zeugen mit ASR stimmt dieser Zusammenhang ziemlich genau und ist im wesentlichen nur durch die Schräglage in Längsrichtung des Wagenkastens verfälscht. Im ersten genannten Fall geht neben der Schräglage des Wagenkastens auch die Beladung des Fahrzeuges in die Meßgenauigkeit ein. In beiden Fällen genügt jedoch die Messung der Längsbeschleunigung allein, für Kurven in Verbindung mit dem Lenkwinkel, wenn das Signal zum Umschalten von Schwellwerten oder zur Steuerung von Parametern in logischen Prozessen bei der Antriebs­ schlupfregelung verwendet werden soll. Dabei ist insbe­ sondere an die Möglichkeit der Veränderung der Schalt­ schwellen von Regelsignalen wie positive und negative Radbe­ schleunigungen u.s.w. gedacht, sofern solche Regelsignale in der Vortriebsregeleinrichtung Verwendung finden.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung des Längsbeschleunigungs­ signals liegt darin, daß es zur Umschaltung der Anstiegs­ bzw. -abfallgeschwindigkeit des Bremsdruckes für die ASR­ geregelten Räder bzw. der Verstellgeschwindigkeit des Leistungsstellgliedes des Fahrzeugmotors herangezogen werden kann. Bei kleiner Längsbeschleunigung erfolgt die Abfallge­ schwindigkeit des Bremsdruckes bzw. die Wiederanstiegsge­ schwindigkeit des Motormomentes nach einem ASR-Eingriff lang­ sam, damit das geregelte Rad mit geringem Momentenüberschuß in Richtung auf das instabile Gebiet geführt wird. Bei großer Längsbeschleunigung, also höheren Kraftschlußbeiwerten, kann diese Verstellgeschwindigkeit erheblich größer sein, da in diesem Fall auch bei starken Motoren das Überschußmoment nicht zu groß ist. Diese Steuerung hat besondere Vorteile bei inhomogenen Fahrbahnen, besonders wenn sogenannte µ-Sprünge auftreten, da dann die ASR-Vorrichtung kurzzeitig in Aktion tritt. Die Längsbeschleunigung kann auch mit ent­ sprechendem Mehraufwand aus einem Fahrgeschwindigkeitssensor abgeleitet werden. Es sind Sensoren bekannt, die nach dem Prinzip des Dopplerradars oder auch der optischen Korrelation arbeiten. Ebenso kann mit Zugeständnis hinsichtlich Genauig­ keit die Längsbeschleunigung aus dem zeitlichen Verlauf der gemittelten Radgeschwindigkeiten ausgewertet werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen.

In der Zeichnung ist die bekannte Antriebsschlupfregel­ vorrichtung schematisch und nur soweit dargestellt, wie sie zum Verständnis erforderlich ist. In dem Kasten 1, dem als Eingangssignale die von den Rad-Drehzahlfühlern DF ermittelten Raddrehzahlsignale zugeführt werden, ist die Elektronik für die Antriebsschlupfregelung (im folgenden "ASR" genannt) untergebracht, soweit sie nicht, wie nachstehend beschrieben, gesondert dargestellt ist. Ein Ausgangssignal wirkt auf einen Drehmomentenregler 2 ein, der im Sinne einer Leistungsverminderung auf das Steuerglied - hier als Drosselklappe 3 angedeutet - des nicht dargestellten Fahrzeugmotors einwirkt.

Ein weiteres Ausgangssignal wirkt auf einen Bremsmo­ mentenregler 4 ein, der die Bremskraft an den zum Durch­ drehen neigenden angetriebenen Rädern 5 und 6 steuert.

Die Wirkungsweise der ASR wird als bekannt vorausgesetzt. Sie ist in der DE-PS 31 27 302 ausführlich beschrieben.

Der Lenkwinkelgeber 7 und der auf einen vorgegebenen Schwellwert von beispielsweise 30° eingestellte Lenk­ winkelkomparator 8 sind Teil der ASR-Elektronik, ebenso der Längsbeschleunigungsgeber 9 und die beiden an ihn angeschlossenen, auf unterschiedliche Schwellwerte der Längsbeschleunigung eingestellte Lenkwinkelkomparatoren 10 und 11. Dabei sei beispielsweise der Komparator 10 auf einen Wert von 0,1 g und der Komparator 11 auf einen Wert von 0,3 g eingestellt.

Die Ausgangssignale 8 a des Lenkwinkelkomparators 8 (8 a=H, wenn der Lenkwinkel < 30°) und 10 a, 11 a der beiden Längsbeschleunigungskomparatoren (10 a=H, wenn die Längsbeschleunigung < 0,1 g; 11 a=H, wenn die Längsbeschleunigung < 0,3 g) werden einer Verknüpfungs­ schaltung 12 zugeführt. Diese Verknüpfungsschaltung 12 erhält auch ein Ausgangssignal 1 c eines in der ASR- Elektronik 1 enthaltenen, nicht dargestellten Fahrge­ schwindigkeitskomparators (1 c=H, wenn die Fahrge­ schwindigkeit beispielsweise < 20 km/h) und über ein ODER-Glied 13 ein "ASR′-Signal 13 a genanntes Signal. Das ODER-Glied ist über seine Eingänge mit den die Ausgangs­ signale 1 a, 1 b der ASR-Elektronik führenden Leitungen verbunden und erzeugt immer dann ein Ausgangssignal, wenn ein Ansteuersignal 1 a für den Drehmomentenregler 2 oder 1 b für den Bremsmomentenregler 4 vorliegt.

In der Verknüpfungsschaltung 12 ist ein UND-NICHT-Glied 15 vorgesehen, dessen nicht invertierendem Eingang das Aus­ gangssignal 10 a des Längsbeschleunigungskomparators 10 (0,1 g) und dessen invertierendem Eingang das Ausgangssignal 11 a des Längsbeschleunigungskomparators 11 (0,3 g) zuge­ führt wird. Das UND-NICHT-Glied 15 gibt demnach immer dann ein H-Ausgangssignal 15 a ab, wenn ein Signal 10 a, aber kein Signal 11 a vorhanden ist, d.h., wenn die Längsbe­ schleunigung zwischen 0,1 g und 0,3 g liegt.

Das Ausgangssignal 15 a wird einem Eingang eines UND- Gliedes 14, das insgesamt vier Eingänge aufweist, zugeführt. An die anderen drei Eingänge gelangen das Fahrgeschwindig­ keitssignal 1 c, das Ausgangssignal 8 a des Lenkwinkel­ komparators 8 und das ASR-Signal 13 a. Das UND-Glied 14 gibt demnach ein H-Ausgangssignal 14 a ab, wenn gleich­ zeitig

• 1. die Fahrgeschwindigkeit < 20 km/h,
  2. der Lenkwinkel < 30°,
  3. die Längsbeschleunigung zwischen 0,1 g und 0,3 g und
  4. ein ASR-Signal vorliegt.

Die Ausgangssignale 8 a und 15 a werden den Eingängen eines in der Verknüpfungsschaltung 12 enthaltenen weiteren UND- Gliedes 17 zugeführt, welches ein H-Ausgangssignal 17 a ab­ gibt, wenn

• 1. Lenkwinkel < 30° und
  2. die Längsbeschleunigung < 0,3 g.

Die beiden Ausgangssignale 14 a und 17 a werden der ASR- Elektronikeinheit 1 zugeführt. In der ASR-Elektronik sind jedem angetriebenen Rad drei nicht dargestellte Schlupf­ komparatoren zugeordnet, die auf eine mittlere, auf eine im Vergleich dazu niedrigere und auf eine dazu höhere Schlupfschwelle eingestellt sind. Diese Schlupfschwellwerte werden aus den mittels der Drehzahlfühler DF gewonnenen Werten in bekannter Weise gebildet und den Vergleichsein­ gängen der Komparatoren zugeführt. Mit diesen Werten wird die Drehzahl des zugeordneten Rades verglichen.

In Abhängigkeit der Ausgangssignale 14 a und 17 a der Ver­ knüpfungsschaltung 12 wird jeweils einer dieser drei Schlupfkomparatoren aktiviert, und zwar:

• a) der Komparator mit der mittleren Schlupfschwelle, wenn keines der beiden Ausgangssignale vorliegt (14 a = L und 17 a = L),
• b) der Komparator mit der niedrigeren Schlupfschwelle, wenn das Ausgangssignal 14 a vorliegt (14 a = H) und
• c) der Komparator mit der höheren Schlupfschwelle, wenn das Ausgangssignal 17 a vorliegt (17 a = H).

In der Verknüpfungsschaltung 12 ist noch ein drittes UND-Glied 16 mit drei Eingängen vorgesehen, dem das Fahr­ geschwindigkeitssignal 1 c, das Ausgangssignal 11 a des Längsbeschleunigungskomparators 11 und das ASR-Signal zugeführt werden. Dieses UND-Glied 16 gibt ein H-Ausgangs­ signal 16 a ab, wenn gleichzeitig

• 1. Die Fahrgeschwindigkeit < 20 km/h,
  2. die Längsbeschleunigung < 0,3 g und
  3. ein ASR-Signal vorliegt.

Das Ausgangssignal 16 a wird Vorrichtungen zugeführt, durch unterbrochene Linien dargestellt, die in den Motormomenten­ regler 2 und in den Bremsmomentenregler 4 integriert und deshalb nicht dargestellt sind.

Bei Vorliegen von Ansteuersignalen 1 a bzw. 1 b wird das Motordrehmoment schnell abgesenkt bzw. der Bremsdruck des betreffenden Rades schnell aufgebaut. Nach einer möglichen Haltephase nach Wegfall des Ansteuersignals wird mit einer bestimmten, relativ langsamen Rückstell­ geschwindigkeit das Motordrehmoment wieder erhöht bzw. der Bremsdruck wieder abgebaut. Dies ist bei niedrigem Kraftschlußbeiwert, d.h. bei kleiner Längsbeschleunigung von Vorteil, weil dann das Rad bzw. die Räder mit ge­ ringem Momentenüberschuß wieder an die Stabilitätsgrenze herangeführt werden kann bzw. können. Bei größerer Längsbeschleunigung, also bei Auftreten des Ausgangssignals 16 a wird die Rückstellgeschwindigkeit durch die in die Momentenregler 2 und 4 integrierte Vorrichtung auf einen höheren Wert umgeschaltet, da in diesem Fall auch bei starken Motoren das Überschußmoment nicht zu groß ist. Das Motordrehmoment wird also schneller wieder angehoben bzw. der Bremsdruck schneller wieder abgesenkt.

Durch diese im wesentlichen von Längsbeschleunigung und Lenkwinkel abhängige Steuerung der Schlupfschwellen und Anstiegs- bzw. Rückstellgeschwindigkeiten der Momenten­ regler ist eine wesentliche Verfeinerung der Regelung sowie eine Optimierung auf Vortriebskraft bei Gerade­ ausfahrt und auf Seitenstabilität in der Kurve möglich.

Claims (5)

1. Einrichtung zur Vortriebsregelung an Kraftfahrzeugen im Sinne der Verhinderung eines unerwünschten Durch­ drehens der angetriebenen Fahrzeugräder, mit den Be­ wegungszustand der Fahrzeugräder ermittelnden Sensoren, mit aus den Signalen dieser Sensoren den Schlupf der angetriebenen Fahrzeugräder ermittelnden Vorrichtungen und mit einem auf einen vorgegebenen Schwellwert an­ sprechenden Schlupfkomparator für jedes angetriebene Fahrzeugrad, wobei die Radbremse eines Fahrzeugrades be­ tätigt wird, wenn nur dieses Rad zum Durchdrehen neigt und wobei das Ausgangs-Drehmoment des Fahrzeugmotors verringert wird, wenn die angetriebenen Räder beider Fahrzeugseiten zum Durchdrehen neigen, mit einem auf einen vorgegebenen Schwellwert ansprechenden Fahrge­ schwindigkeitskomparator, mit einer die Längsbe­ schleunigung des Fahrzeuges erfassenden Meßeinrichtung und einem auf einen vorgegebenen Schwellwert an­ sprechenden Längsbeschleunigungskomparator und mit einem Lenkwinkelgeber und einem auf einen vorgegebenen Schwellwert ansprechenden Lenkwinkelkomparator, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes angetriebene Fahrzeugrad (5, 6) zwei weitere, einer auf einen niedrigeren und einer auf einen höheren vorgegebenen Schwellwert ansprechende Schlupfkomparatoren vorgesehen sind,

• - daß ein weiterer, auf einen vorgegebenen höheren Schwellwert eingestellter Längsbeschleunigungs­ komparator (11) vorgesehen ist, und
• - daß eine Verknüpfungsschaltung (12) vorgesehen ist, welche alternativ einen dieser Schlupfkomparatoren aktiviert, wenn ein bestimmtes Ausgangssignal oder eine bestimmte Kombination der Ausgangssignale des Geschwindigkeitskomparators (Signal 1 c) und/oder eines der Längsbeschleunigungskomparatoren (10, 11, Signale 10 a, 11 a) und/oder des Lenkwinkel­ komparators (8, Signal 8 a) und/oder der Betätigungs­ einrichtungen für die Radbremsen (Signal 1 b) und/oder für das das Motordrehmoment beeinflussende Stell­ element (Signal 1 a) vorliegen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung (12) den Schlupf­ komparator mit dem niedrigeren Schwellwert aktiviert, wenn gleichzeitig Ausgangssignale des Geschwindigkeits­ komparators (Signal 1 c), des Längsbeschleunigungs­ komparators (10) mit dem niedrigen Schwellwert (Signal 10 a) und nicht des Längsbeschleunigungs­ komparators (11) mit dem hohen Schwellwert (Signal 11 a), des Lenkwinkelkomparators (8; Signal 8 a) und wenigstens einer Betätigungseinrichtung (Signale 1 a, 1 b) vor­ liegen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung (12) den Schlupfkomparator mit dem höheren Schwellwert aktiviert, wenn gleich­ zeitig Ausgangssignale des Lenkwinkelkomparators (8; Signal 8 a) und des Längsbeschleunigungskomparators (11, Signal 11 a) mit dem höheren Schwellwert vorliegen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung (12) den Schlupf­ komparator mit dem mittleren Schwellwert aktiviert, wenn kein Aktivierungssignal (14 a, 17 a) für einen der beiden anderen Schlupfkomparatoren vorliegt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, welche von der Ver­ knüpfungsschaltung (12, 16) aktiviert wird, wenn gleich­ zeitig Ausgangssignale des Geschwindigkeitskomparators (Signale 1 c), des Längsbeschleunigungskomparators (11, Signal 11 a) mit dem höheren Schwellwert und wenigstens einer Betätigungseinrichtung (Signale 1 a, 1 b, 13 a) vorliegen, und welche in diesem Falle eine Veränderung der Anstiegs- und/oder Abfallgeschwindigkeit des Brems­ druckes in den Radbremsen und/oder der Verstellge­ schwindigkeit des Leistungsstellgliedes des Fahrzeug­ motors bewirkt.