DE3610585A1

DE3610585A1 - Antiblockiereinrichtung fuer fahrzeugbremsen

Info

Publication number: DE3610585A1
Application number: DE19863610585
Authority: DE
Inventors: Masaru Kawasaki Kanagawa Sakuma; Susumu Koganei Tokio/Tokyo Sawano
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1985-04-02
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1986-10-02
Anticipated expiration: 2006-03-28
Also published as: DE3610585C2; US4671579A; JPS61229658A; JPH0678058B2

Description

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER

BESCHREIBUNG

Antiblockiereinrichtung für Fahrzeugbremsen

Die Erfindung betrifft eine Antiblockiereinrichtung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art, die für Fahrzeugbremsen verwendet wird.

Es ist bekannt, daß das Schlupfverhältnis bzw. der Schlupf S wie folgt definiert ist:

Hierbei sind V die Fahrzeuggeschwindigkeit und Vw die Radumfangsgeschwindigkeit. Ferner ist bekannt, daß eine Beziehung zwischen dem Schlupf S und dem Reibungskoeffizienten μ existiert, wie sie etwa in der Figur 1 dargestellt ist. Der Ausdruck μ repräsentiert dabei den Reibungskoeffizienten zwischen den Rädern und der mit ihnen in Kontakt stehenden Straßenoberfläche in Fahrtrichtung des Fahrzeugs. In der Figur 1 sind die entlang der Ordinate aufgetragenen Werte für μ und μ., normiert, und zwar bezüglich eines Maximumwertes von 1. Die Kurve a in Figur 1 stellt den Zusammenhang zwischen dem Schlupf S und dem Reibungskoeffizienten μ für eine Straßenoberfläche mit hohem Reibungskoeffizienten, beispielsweise für eine trockene Straßenoberfläche dar, und zwar ebenfalls in Fahrtrichtung des Fahrzeugs gesehen. Die Kurve b in Figur 1 zeigt dagegen den Zusammenhang zwischen dem Schlupf S und dem Reibungskoeffizienten μ für eine Straßenoberfläche mit geringem Reibungskoeffizienten, die ein stärkeres Gleiten verursacht, beispielsweise für eine schneebedeckte Straßenoberfläche, und zwar auch in Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Durch die Kurve c in Figur 1 ist ferner der Zusammenhang zwischen dem Schlupf S und dem Reibungs-

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koeffizienten μ_τ in lateraler bzw. seitlicher Richtung der Räder angegeben, also in Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Wie anhand der Figur 1 zu erkennen ist, liegt im allgemeinen das Maximum des Reibungskoeffizienten μ in der Nähe des Wertes S = 0,2, wobei der Reibungskoeffizient μ mit steigendem Schlupf S abnimmt, wenn der Schlupf S größer als 0,2 ist, beispielsweise in dem Fall, in dem die Fahrzeugräder schnell abgebremst werden, um die Rotation der Fahrzeugräder zu stoppen und die Räder zu blockieren. In diesem Fall nimmt auch der laterale Reibungskoeffizient μ abrupt ab, und zwar mit zunehmendem Schlupf S. Um das Fahrzeug entlang einer möglichst kurzen Strecke zum Stehen zu bringen, ist es daher erforderlich, die Räder mit einer solchen Bremskraft zu beaufschlagen, daß der Reibungskoeffizient μ immer in der Nähe seines Maximumwertes gehalten wird, was bedeutet, daß der Schlupf S von 0,2 während des Bremsvorganges aufrechterhalten werden muß. Wird, wie oben beschrieben, eine solche Bremskraft eingestellt, daß der Reibungskoeffizient μ in der Nähe seines Maximumwertes verbleibt, so wird ebenfalls das laterale bzw. seitliche Ausgleiten der Räder reduziert, und zwar aufgrund des relativ hohen Wertes des lateralen Reibungskoeffizienten μ_τ, so daß das Fahrzeug sicher abgebremst werden kann. Für

Antiblockiereinrichtungen zur Fahrzeugabbremsung wurden daher Vorrichtungen zur Steuerung der an die Räder anzulegenden Bremskraft entwickelt, um den oben erwähnten Schlupf S auf dem gewünschten bzw. bevorzugten Wert halten zu können.

Da es allerdings im allgemeinen schwierig ist, den Schlupf S eines Fahrzeugs während der Fahrt direkt zu messen, wurden Antiblockiereinrichtungen vorgeschlagen, bei denen zur Erfüllung der oben genannten Forderungen meßbare Werte erfaßt werden, die in Beziehung zum Schlupf S stehen.

Bei einem dieser vorgeschlagenen Antiblockiereinrichtungen wird als Fahrzeuggeschwindigkeit eine vorbestimmte simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet bzw. abge-

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schätzt, nachdem der Bremsvorgang begonnen hat, während die Umfangsgeschwindigkeit der Räder anhand der simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt bzw. gesteuert wird, um auf diese Weise den bevorzugten Schlupf S zu erhalten.

Bei einer Antiblockiereinrichtung, bei der lediglich eine simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet bzw. vorgegeben wird, um eine gewünschte Radumfangsgeschwindigkeit im Hinblick auf den Schlupf S einstellen zu können, und bei der die an die Räder anzulegende Bremskraft so gesteuert wird, daß die tatsächliche Radumfangsgeschwindigkeit mit der gewünschten Radumfangsgeschwindigkeit übereinstimmt, wird sich bei einer simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit und hohem negativen Beschleunigungswert

JL5 bzw. starker Abbremsung auf einer Straßenoberfläche mit geringem Reibungskoeffizienten die Umfangsgeschwindigkeit der Räder abrupt verringern, um die Räder in einen blockierten Zustand zu bringen, so daß sich der Bremsweg erhöht und ein Gleiten der Fahrzeugräder in seitlicher bzw. lateraler Richtung nicht mehr auszuschließen ist. Unstabile Fahrzustände sind daher zu erwarten. Wird andererseits eine simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit mit geringer negativer Beschleunigung bzw. schwacher Abbremsung bei einer Straßenoberfläche mit hohem Reibungskoeffizienten festgesetzt, so erfolgt im wesentlichen nur eine geringe Abbremsung, was zu extrem verlängerten Bremswegen führt.

Um die genannten Probleme zu überwinden, wurde bereits eine Antiblockiereinrichtung vorgeschlagen, bei der die Zeitspanne, in der die Bremskraft abgeschwächt wird (Abschwächzeit) , innerhalb der Steuereinrichtung gemessenen Wert, durch die die Bremskraft an die Räder angelegt wird. Dabei wird angenommen, daß das Fahrzeug auf einer Straßenoberfläche mit großem Reibungskoeffizienten fährt, wenn die Abschwächzeit kurz ist, während andererseits angenommen wird, daß das Fahrzeug auf einer Straßenoberfläche mit geringem Reibungskoeffizienten

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fährt, wenn die Abschwächzeit Lang ist. Die simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit wird dann unter Berücksichtigung der abgeschätzten Resultate erhöht oder erniedrigt. Da allerdings die Abschwächzeit selbst vom Reibungskoeffizienten abhängt und sich ebenfalls mit dem Massenträgheitsmoment, dem Bremsmoment, und so weiter der Fahrzeugräder und der mit ihnen verbundenen rotierenden Teile verändert, ist es schwierig, einen Bremssteuerung mit einem Reibungskoeffizienten in der Nähe seines Maximalwertes durchzuführen, bei der nur die Erhöhung bzw. Erniedrigung der simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit der Abschwächzeit vorgenommen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antiblockiereinrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe eine am Fahrzeug angreifende Bremskraft automatisch und entsprechend der Änderung eines Reibungskoeffizienten μ zwischen den Fahrzeugrädern und einer mit den Fahrzeugrädern in Kontakt stehenden Straßenoberfläche geändert werden kann.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Mit Hilfe des Antiblockiersystems nach der Erfindung wird erreicht, daß auch bei unterschiedlichen Reibungskoeffizienten immer ein Blockieren der Räder wirksam verhindert werden kann, während gleichzeitig der Bremsweg auf den minimalen Wert herabgesetzt wird.

Eine Antiblockiereinrichtung nach der Erfindung für Fahrzeuge zeichnet sich aus durch - einen Detektor zur Ermittlung einer Radumfangsgeschwindigkeit eines Rades,
- ein elektromagnetisches Ventil zur Einstellung eines

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hydraulischen Bremsdruckes für das Rad, und - eine elektronische Steuerschaltung zur Bildung einer Zielumfangsgeschwindigkeit des Rades anhand des Detektorsignals vom Detektor während einer Bremszeit sowie zur Steuerung des elektromagnetischen Ventils, um die Radumfangsgeschwindigkeit näher an die Zielumfangsgeschwindigkeit des Rades zu bringen, wobei die elektronische Steuerschaltung weiterhin so ausgebildet ist, daß sie ein Verhältnis von Umfangsbeschleunigung und

,Q Umfangsverzögerung des Rades in jeder Antiblockiersteuerperiode zur Verminderung/Erhöhung der Radumfangsgeschwindigkeit bestimmt, einen Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche anhand des Verhältnisses abschätzt, und das elektromagnetische Ventil auf der Grundlage des so abgeschätzten Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche steuert.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die elektronische Steuerschaltung so ausgebildet, daß sie die Zielumfangsgeschwindigkeit des Rades anhand des abgeschätzten Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche durch entsprechende Anpassung korrigiert, um auf diese Weise das elektromagnetische Ventil noch genauer steuern zu können.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die elektronische Steuereinrichtung so ausgebildet, daß sie eine simulierte Radumfangsverzögerung durch den abgeschätzten Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche korrigiert, um auf diese Weise die Zielumfangsgeschwindigkeit des Rades durch entsprechende Anpassung zu korrigieren.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die elektronische Steuereinrichtung so ausgebildet ist, daß sie eine simulierte Radumfangsverzögerung und ein Schlupfverhältnis bzw. einen Schlupf durch

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den abgeschätzten Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche korrigiert, um auf diese Weise die Zielumfangsgeschwindigkeit des Rades durch entsprechende Anpassung zu korrigieren.
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Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigen:

Fig. 1 den Zusammenhang zwischen Reibungskoeffizienten U, U_L und dem Schlupf S,

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform einer Antiblockiereinrichtung nach der Erfindung,

Fig. 3 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Antiblockiereinrichtung nach

Fig. 2,
Fig. 4 die Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten μ

von einem Verhältnis ©ς ,

Fig. 5 und 6 weitere Zeitablaufdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Antiblockiereinrichtung

nach Fig. 2, und
Fig. 7 ein Flußdiagramm eines Programms für einen

Mikrocomputer, der anstelle der Einrichtung nach Fig. 2 verwendbar ist. 25

Entsprechend der Figuren 2 und 3 wird eine auf ein Bremspedal 1 wirkende Druckkraft zu einem Hauptzylinder 2 übertragen, der in Abhängigkeit der Druckkraft am Bremspedal 1 einen hydraulischen Druck erzeugt und diesen zu einem Radzylinder 4 überträgt. Hauptzylinder und Radzylinder können auch als Hauptbremszylinder bzw. Radbremszylinder bezeichnet werden.

Entsprechend dem zugeführten hydraulischen Druck P erzeugt der Radzylinder 4 eine Bremskraft f,, so daß ein Rad 5 eines Automobils abgebremst wird, und zwar aufgrund der

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Differenz zwischen der Bremskraft f, und der Antriebskraft

f von der Straßenoberfläche 6 infolge des Reibungskoeffizienten μ relativ zur Straßenoberfläche 6, die in Kontakt mit dem Rad 5 steht. Durch diese Differenz wird die Umfangsgeschwindigkeit Vw des Rades 5 bestimmt. Das Schlupfverhältnis bzw. der Schlupf S wird durch die Differenz zwischen der Umfangsgeschwindigkeit Vw und der Geschwindigkeit V eines Fahrzeugkörpers 7 bestimmt. Der Reibungskoeffizient μ zwischen dem Rad 5 und der Straßen-IQ oberfläche 6 hängt vom Schlupf S ab, während die Geschwindigkeit V des Fahrzeugkörpers 7 sich mit der Reibungskraft verändert, die von der Straßenoberfläche zum Rad 5 übertragen wird, und zwar entsprechend dem so bestimmten Reibungskoeffizienten μ. Ein Detektor 9 enthält zum Beispiel einen elektromagnetischen oder optischen Pulsgenerator, einen Zähler, eine Koeffizientenmultiplizierstufe (Raddurchmesser), usw., so daß durch ihn die Radumfangsgeschwindigkeit Vw anhand der Rotationsgeschwindigkeit des Rades 5 ermittelt werden kann. Die vom Detektor 9 erhaltene Radumfangsgeschwindigkeit Vw wird sowohl einer Differenzierstufe 10 als auch einem Komparator 11 zugeführt. Die Differenzierstufe 10 differenziert die Radumfangsgeschwindigkeit Vw, um eine Radbeschleunigung bzw. Radverzögerung Vw zu ermitteln, so daß diese Radbeschleunigung bzw. Radverzögerung Vw einer Rechenstufe zur Berechnung eines Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsverhältnisses und einer Rechenstufe 13 zugeführt werden kann, die eine gewünschte Radumfangsgeschwindigkeit berechnet. Die Rechenstufe 13 berechnet die gewünschte bzw. erforderliche Radumfangsgeschwindigkeit Vs (Zielumfangsgeschwindigkeit des Rades) aus der simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit Vr auf der Grundlage des Reibungskoeffizienten μ, der ihr von einem Konverter 14 zugeführt wird, sowie auf der Grundlage eines zuvor bestimmten optimalen Schlupfverhältnisses bzw. Schlupfes Sr, und liefert die so erhaltene Geschwindigkeit Vs zum Komparator 11. Der

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Komparator 11 vergleicht die aktuelle bzw. momentane Radumfangsgeschwindigkeit Vw mit der gewünschten Radumfangsgeschwindigkeit Vs und liefert das Vergleichsergebnis zu einem Abschwächsignalgenerator 15. Wird im Komparator festgestellt, daß die tatsächliche Radumfangsgeschwindigkeit Vw kleiner als die gewünschte Radumfangsgeschwindigkeit Vs ist, so liefert der Abschwächgenerator 15 nach Erhalt des Vergleichsergebnisses vom Komparator 11 ein Abschwächsignal m sowohl zur Rechenstufe 12 als auch zu einem elektromagnetischen Ventil 17. Wird andererseits ein Vergleichsergebnis vom Komparator 11 erhalten, gemäß dem die tatsächliche Radumfangsgeschwindigkeit Vw größer als die gewünschte Radumfangsgeschwindigkeit Vs ist, so liefert der Abschwächsignalgenerator 15 ein Abschwächrückstellsignal nf sowohl zur Rechenstufe 12 als auch zum elektromagnetischen Ventil 17. Die Rechenstufe 12 speichert die Beschleunigung/Verzögerung Vw von der Differenzierstufe als Verzögerung Vwd, also als Verzogerungsrate Vwd der Radumfangsgeschwindigkeit Vw durch das Abschwächsignal πι vom Abschwächsignalgenerator 15 zu der Zeit, wenn die tatsächliche Radumfangsgeschwindigkeit Vw kleiner wird als die gewünschte Radumfangsgeschwindigkeit Vs. Zu der Zeit, zu der die tatsächliche Radumfangsgeschwindigkeit Vw wieder größer als die gewünschte Radumfangsgeschwindigkeit Vs wird, liest dann die Rechenstufe 12 die Beschleunigung/ Verzögerung Vw aus der Differenzierstufe 10 als Beschleunigung Vwu aus, also als Beschleunigungsrate Vwu der Radumfangsgeschwindigkeit Vw, und zwar durch das Abschwächrückstellsignal nf, das vom Abschwächsignalgenerator 15 erzeugt worden ist. Die Rechenstufe 12 berechnet dann das Verhältnis ^C ^der Beschleunigung Vwu zur zuvor gespeicherten Verzögerung Vwd, also das Verhältnis

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Das auf diese Weise erhaltene Verhältnis d^ wird dann dem Konverter 14 zugeführt. In diesem Fall ist das Verhältnis OC», das mit dem Reibungskoeffizienten μ der Straßenoberfläche 6 in Zusammenhang steht, unabhängig vom Trägheitsmoment des Rades 5. Beispielsweise erhöht sich das Verhältnis oC. / wenn sich der Reibungskoeffizient u erhöht, während es sich umgekehrt vermindert, wenn der Reibungskoeffizient μ geringer wird. Der Zusammenhang zwischen dem Verhältnis ος^ und dem Reibungskoeffizienten μ kann anhand der Bewegungsgleichung eines als Muster dienenden rotierenden Radsystems 16 zu der Zeit berechnet werden, zu der ein Bremsvorgang durchgeführt wird, läßt sich aber auch anhand eines Experimentes während der Bewegung des Fahrzeugs ermitteln, wie anhand der Kurve d in Figur 4

, c dargestellt ist. Der Zusammenhang zwischen dem Verhältnis οζ, und dem Reibungskoeffizienten μ entsprechend der Kurve d in Figur 4 kann zuvor im Konverter 14 gesetzt oder gespeichert werden, so daß der Konverter 14 demzufolge einen Reibungskoeffizienten μ in Übereinstimmung mit dem Verhältnis c^zur Rechenstufe 13 liefern kann.

Das elektromagnetische Ventil 17, das das Abschwächsignal m und das Abschwächrückstellsignal Έ" vom Abschwächsignalgenerator 15 empfängt, wird so betätigt, daß es bei Empfang des Abschwächsignals m den hydraulischen Druck vom Hauptzylinder 2 freigibt und zum Tank einer hydraulischen Druckquelle 18 überträgt, während es andererseits bei Empfang des Abschwächrückstellsignals m den hydraulischen Druck von der hydraulischen Druckquelle 18 zum Radzylinder 4 liefert, um den hydraulischen Druck P wieder aufzubauen, der vorher abgeschwächt worden ist.

Im Nachfolgenden wird die Betriebsweise der Antiblockiereinheit 30 (Antiblockiersteuereinheit) näher beschrieben. Zuerst werden die Werte Vro und Sro in der Rechenstufe 13 voreingestellt, und zwar als Ausgangswerte für die

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Verzögerung Vr der simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit Vr und für das Schlupfverhältnis bzw. den Schlupf Sr. Als Ausgangswerte werden Werte bezüglich einer Straße mit hohem Reibungskoeffizienten aus Sicherheitsgründen eingestellt, so daß Vro auf den Wert -IG gesetzt wird, wobei G die Erdbeschleunigung ist, während Sro auf den Wert 0,25 gesetzt wird. Innerhalb des Fahrzeugkörpers 7, der sich mit der Fahrzeugkörpergeschwindigkeit Vo bewegt, beginnt die Rechenstufe 13, wenn eine Druckkraft auf das Pedal 1 zur Lieferung eines _in hydraulischen Druckes vom Hauptzylinder 2 zum Radzylinder zum Zeitpunkt t„ einwirkt, einen zeitgesteuerten Betrieb infolge eines Signals von einem nicht dargestellten Schalter, um die wirkende Druckkraft auf das Pedal 1 zu erfassen,

und um den Ausgangswert Vro mit dem Wert Vw von der Differenzierstufe 10 zu vergleichen. Wird zum Zeitpunkt t,die Beziehung Vw kleiner Vro detektiert, so beginnt die Rechenstufe 13 mit der Berechnung der simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit Vr und der gewünschten bzw. erforderlichen Radumfangsgeschwindigkeit Vs, wobei angenommen wird, daß das Rad 5 zu gleiten beginnt. Die Rechenstufe 13 führt also folgende Berechnung durch:

Vs = (Vo + Vro(t - T₀)) (1 - Sro) (3)

Der Wert t gibt hierbei die nach dem Zeitpunkt t_Q verstrichene Zeit an, während T_Q die Zeitspanne zwischen dem Wert t_Q und dem Wert t, angibt. Vro stimmt mit der Radverzögerung VwI zum Zeitpunkt t.. überein, während der Ausdruck (V_n + Vro(t - T₀)) die anfängliche simulierte Fahzeuggeschwindigkeit VrI repräsentiert. Die Rechenstufe 13 liefert das Ergebnis der Berechnung als erste gewünschte Radumfangsgeschwindigkeit VsI zum Komparator 11. Der Komparator 11 vergleicht die gewünschte Radumfangsgeschwindigkeit VsI mit der Radumfangsgeschwindigkeit Vw, die gegenwärtig vorhanden ist-, und liefert das Ergebnis des Vergleichs zum Abschwächsignalgenerator 15. Gilt die Be-

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Ziehung Vw < VsI zum Zeitpunkt t₂, so liefert der Abschwächsignalgenerator 15 das Abschwächsignal m zur Rechenstufe und zum elektromagnetischen Ventil 17. Daraufhin gibt das elektromagnetische Ventil 17 den hydraulischen Druck vom Hauptzylinder 2 frei und überträgt diesen Druck zur hydraulischen Druckquelle 18 mit dem Ergebnis, daß der hydraulische Druck P abnimmt, der vom Hauptzylinder 2 zum Radzylinder 4 geliefert wird. Aufgrund des Schwächungssignals m erfolgt also eine Druckabschwächung bzw. Druckver- minderung im Radzylinder 4. Auf der anderen Seite speichert die Rechenstufe 12 bei Empfang des Schwächungssignals m den Wert Vw als Verzögerung oder Verzögerungsrate Vwd, und zwar zum Zeitpunkt t„, wobei sie den Wert Vw von der Differenzierstufe 10 erhält. Die Radumfangsgeschwindigkeit Vw erhöht sich nicht gleichzeitig zum Zeitpunkt t_ mit der Abnahme des zum Radzylinder 4 gelieferten hydraulischen Druckes P, und zwar aufgrund des Trägheitsmomentes des Rades 5, und dergleichen. Die Radumfangsgeschwindigkeit Vw nimmt daher nach dem Zeitpunkt T₂ zunächst noch weiter ab und erhöht sich erst im Anschluß daran. Ist zum Zeitpunkt t₃ die Bedingung Vw > VsI erfüllt, so liefert der Abschwächsignalgenerator 15 das Abschwächrückstellsignal m* zur Rechenstufe 12 und zum elektromagnetischen Ventil 17. Das hat zur Folge, daß der hydraulische Druck über das elektromagnetische Ventil 17 aus der hydraulischen Druckquelle 18 zum Radzylinder 4 geleitet wird, um den dort zuvor erniedrigten hydraulischen Druck P wieder auf den ursprünglichen Wert aufzubauen. Ferner liest die Rechenstufe 12 bei Empfang des Absehwachruckstellsignals m" den von der Differenzierstufe 10 gelieferten Wert Vw zu diesem Zeitpunkt aus, also zum Zeitpunkt t^, und übernimmt diesen Wert als Beschleunigung oder Vergrößerungsrate Vwu. Gleichzeitig berechnet die Rechenstufe 12 das Verhältnis«*· aus der zum Zeitpunkt t₂ gespeicherten Verzögerungsrate Vwd und der Beschleunigungs- bzw. Vergrößerungsrate Vwu, wie bereits oben beschriebe^ und

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liefert das Ergebnis der Berechnung zum Konverter 14. Der Konverter 14 bestimmt auf der Grundlage dieses so erhaltenen Verhältnisses oQ in Übereinstimmung mit dem Verhältnis σζ, einen Reibungskoeffizienten μ, und liefert diesen Reibungskoeffizienten μ zur Rechenstufe 13. Mit anderen Worten wandelt der Konverter 14 den Wert des Verhältnisses oC in einen Wert eines Reibungskoeffizienten μ um, und zwar mit Hilfe einer in Figur 4 graphisch dargestellten Tabelle, die im Konverter 14 gespeichert ist. Die Rechenstufe 13 korrigiert die simulierte Radumfangsverzögerung Vr von dem Wert Vro auf den Wert ~\iG mit Hilfe des so gelieferten Reibungskoeffizienten μ, wobei G die Erdbeschleunigung ist. Ferner vergleicht die Rechenstufe 13 den so erhaltenen korrigierten Wert Vr2 = -]iG mit demjenigen Wert Vw, der von der Differenzierstufe 10 geliefert wird. Gilt zum Zeitpunkt t. die Beziehung Vw < Vr2, so berücksichtigt die Rechenstufe 13, daß das Rad 5 wiederum zu gleiten beginnt, und startet erneut einen Berechnungsvorgang für eine weitere simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vr2 und für die gewünschte bzw. erforderliche Radumfangsgeschwindigkeit Vs2. Die Rechenstufe 13 führt also folgende Berechnung durch:

Vs = (Vo + Vr2 (t - T₀)) (1 - Sro) (4)

Die Berechnung wird in gleicher Weise wie zuvor beschrieben ausgeführt, wobei das Resultat der Berechnung als neue gewünschte Radumfangsgeschwindigkeit Vs2 zum Komparator geliefert wird. Die nachfolgenden Verfahrensabläufe sind die gleichen, die bereits zuvor beschrieben worden sind. QiIt zu einem Zeitpunkt t₅ die Beziehung Vw < Vs2, so liefert der Abschwachsignalgenerator 15 das Abschwächsignal m, um eine Abschwächung des Bremsvorganges durchzuführen. Gilt dann zu einem Zeitpunkt t_g die Beziehung Vw > Vs2, so wird vom Abschwachsignalgenerator 15 das Abschwächrückstellsignal m* erzeugt bzw. ausgegeben, um die Abschwächung des Bremsvorganges zu beenden. Die zuvor beschriebenen

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Vorgänge werden nacheinander wiederholt. Da bei der Bremseinrichtung 30 mit dem oben beschriebenen Aufbau der Reibungskoeffizient μ durch Bestimmung des Verhältnisses <** abgeschätzt wird, und darüber hinaus die simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vr und die gewünschte Radumfangsgeschwindigkeit Vs dadurch korrigiert werden, kann eine Antiblockiereinrichtung geschaffen werden, die im wesentlichen auf die Änderung des Reibungskoeffizienten μ anspricht. Insbesondere bei Durchführung eines Bremsvorganges auf einer Straßenoberfläche mit hohem Reibungskoeffizienten μ wird die Radumfangsgeschwindigkeit Vv/, da das Rad im allgemeinen nur wenig gleitet, während der Bremszeit nur langsam verringert, während die Geschwindigkeit Vw während einer Zeit, in der die Bremse freigegeben ist, schnell wieder ansteigt, also während des Abschwächbetriebes, wie beispielsweise anhand der Figuren 3 und 5 zu erkennen ist.

Wird andererseits ein Bremsvorgang auf einer Straßenoberfläche mit geringem Reibungskoeffizienten μ durchgeführt, auf der das Rad im allgemeinen leichter zu gleiten beginnt, so nimmt die Radumfangsgeschwindigkeit Vw während der Bremszeit sehr schnell ab, während die Geschwindigkeit Vw im Anschluß an den Abbremsvorgang und bei gelösten Bremsen nur sehr langsam wieder ansteigt, wie die Figur 6 zeigt.

Bei einer konventionellen Antiblockiereinrichtung mit fester simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit Vr und fester gewünschter Radumfangsgeschwindigkeit Vs wird also die Radumfangsgeschwindigkeit Vw, wenn eine simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vr mit einer hohen Verzögerung unabhängig von einer Straßenoberfläche mit geringem Reibungskoeffizienten μ festgesetzt worden ist, abrupt abnehmen, so daß ein blockierter Zustand, wie in Figur 6 dargestellt, eingenommen wird, der zu einer Verlängerung des Bremsweges führt sowie laterales Gleiten verursacht und den Fahrzustand destabilisiert. Wird andererseits eine simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vr mit geringer Verzögerung unabhängig

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von einer Straßenoberfläche mit hohem Reibungskoeffizienten festgesetzt, so wird praktisch der in Figur 5 dargestellte Zustand erreicht, in dem keine wesentliche Abbremsung erfolgt, und der ebenfalls zu einem merklich vergrößerten Bremsweg führt.

Demgegenüber kann mit der Steuereinrichtung nach der Erfindung ein zufriedenstellender Bremsvorgang in Übereinstimmung mit der Änderung des Reibungskoeffizienten μ durchgeführt werden, da der Reibungskoeffizient μ anhand des Verhältnisses oC bestimmt wird und die simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit mit Hilfe dieses Reibungskoeffizienten μ korrigiert wird. Da ferner das wesentliche Trägheitsmoment an den Rädern mehrere Male größer ist als das der Räder allein, und zwar je nach eingelegtem Gang des Getriebes (beispielsweise oberster, dritter oder zweiter Gang) _r hängt die Änderung der Radumfangsgeschwindigkeit während des Bremsvorganges außerdem noch von dem Wert des Trägheitsmomentes Iw (Massentragheitsmoment) ab. Da das VerhältnisoQ bei hohem Reibungskoeffizienten μ größer ist, und kleiner, wenn der Reibungskoeffizient niedriger ist, und zwar unabhängig vom Wert des Trägheitsmomentes Iw an den Rädern, kann mit Hilfe der Steuereinrichtung nach der Erfindung eine gute Bremscharakteristik auch dann erhalten werden, wenn das wesentliche Trägheitsmoment an den Rädern zunimmt oder abnimmt.

Wie oben beschrieben, kann die elektornische Steuerschaltung 31 eine Differenzierstufe 10, einen Komparator 11, eine Rechenstufe 12, eine weitere Rechenstufe 13, einen Konverter 14 und einen Signalgenerator 15 enthalten. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, diese elektronische Steuerschaltung 31 durch einen Mikrocomputer oder dergleichen aufzubauen, der dieselben Schritte, die oben beschrieben worden sind, unter Steuerung eines Programms durchführt, das in Figur 7 in Form eines Flußdiagramms dargestellt ist. Das Programm wird mit Hilfe

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eines Startsignals gestartet, das durch einen Schalter erzeugt wird, welcher bei Druckwirkung auf das Pedal 1 eingeschaltet wird. In einem nachfolgenden Schritt 40 werden die Ausgangswerte Vro und Sro für die simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vr und für das Schlupfverhältnis bzw. den Schlupf S gesetzt. Im Anschluß daran werden im Schritt 41 mit Hilfe des Signals vom Detektor 9 die Radumfangsgeschwindigkeit Vw und die Radumfangsbeschleunigung/Verzögerung Vw berechnet. Im Schritt 42 wird geprüft, ob die Radbeschleunigung/Verzögerung Vw größer als der Ausgangswert Vro ist oder nicht. Das Programm kehrt zurück zu Schritt 41, wenn Vw nicht kleiner als der Ausgangswert Vro bzw. Vr ist. Dagegen wird das Programm mit Schritt 43 fortgesetzt, wenn Vw kleiner als Vro bzw. Vr

■|_5 ist. Im Schritt 43 wird die Radumfangsgeschwindigkeit Vo zum Zeitpunkt des Überganges von Schritt 42 nach Schritt 43 gesetzt, wenn also Vw kleiner Vro ist. Ferner wird in diesem Schritt 43 auch die Zeit T_Q gesetzt, die vom Startschritt bis zum Schritt 43 verstrichen ist. Der zuvor beschriebene Zielwert der Radumfangsgeschwindigkeit bzw. gewünschte Wert Vs wird dann wie folgt berechnet:

Vs = (Vo + Vro(t - T₀)) (1 - Sro) (5)

Diese Berechnung erfolgt in Schritt 44. In Schritt 45 wird die gegenwärtige Radumfangsgeschwindigkeit Vw ausgelesen. Anschließend wird in Schritt 46 geprüft, ob diese Radumfangsgeschwindigkeit Vw erniedrigt worden ist oder nicht, indem sie mit der gewünschten Radumfangsge-

3Q schwindigkeit Vs verglichen wird. Ist Vw nicht kleiner als Vs, so wird erneut Schritt 44 erreicht. Ist dagegen Vw kleiner als Vs, so wird anschließend Schritt 4 7 erreicht. In diesem Schritt 47 wird das Abschwächungssignal m erzeugt. Zu dieser Zeit wird auch die Beschleunigung/Verzögerung Vw berechnet, wobei der erhaltene Wert als Ver-

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zögerungsrate Vwd in Schritt 48 gespeichert wird. Das Programm berechnet dann die gewünschte Radumfangsgeschwindigkeit Vs bzw. Zielumfangsgeschwindigkeit des Rades erneut zu dieser Zeit, und zwar in Schritt 49, liest die Radumfangsgeschwindigkeit Vw zu diesem Zeitpunkt in Schritt 50 aus, entscheidet in Schritt 51, ob die Radumfangsgeschwindigkeit Vw,- die in Schritt 5 0 gelesen worden ist, erhöht worden ist oder nicht, indem sie sie mit der gewünschten Radumfangsgeschwindigkeit Vs vergleicht, die in Schritt 49 berechnet worden ist, und springt zurück zu Schritt 49, wenn die Radumfangsgeschwindigkeit Vw nicht erhöht worden ist, wenn also die NEIN-Antwort in Schritt 51 erhalten wird. Ist Vw größer Vs in Schritt 51, so wird nachfolgend Schritt 52 erreicht,in dem das Abschwächrückstellsignal m" erzeugt wird. Ferner wird die Radbeschleunigung/Verzögeurng Vw zu dem Zeitpunkt berechnet, zu dem das Abschwächrückstellsignal πΓ geliefert wird, um in Schritt 53 eine Zunahmerate Vwu bzw. Beschleunigungsrate zu speichern. Im nachfolgenden Schritt 54 wird das Verhältnis cC^errechnet, und zwar anhand der in Schritt 48 gespeicherten.Verzögerungsrate Vwd und der im Schritt 53 erhaltenen Beschleunigungsratge Vwu, während im darauffolgenden Schritt 55 ein Reibungskoeffizient μ in Übereinstimmung mit dem Verhältnis oC.anhand des so berechneten Verhältnisses oC. ermittelt wird. Bei der Bestimmung des Reibungskoeffizienten μ wird die in Figur dargestellte und in einer Speichereinrichtung zuvor gespeicherte Kurve als ümwandlungstabelle herangezogen. Dann wird im Schritt 56 die simulierte Fahrzeugbeschleunigung/Verzögerung Vr auf den Wert -μΘ mit Hilfe des in Schritt 55 erhaltenen Reibungskoeffizienten μ korrigiert. Das Programm kehrt anschließend zurück zu Schritt 41 und wiederholt die genannten Schritte.

Obwohl beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Schlupf S auf einen festen Wert gesetzt worden ist, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Vielmehr

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kann der Schlupf Sr auch zusammen mit der Korrektur für die simulierte Fahrzeugbeschleunigung/Verzögerung Vr korrigiert werden, um zu vermeiden, daß eine Blockierung auf einer Straßenoberfläche mit geringem Reibungskoeffizienten auftritt und darüber hinaus zu verhindern, daß eine nicht befriedigende bzw. unzureichende Bremsung auf einer Straße mit hohem Reibungskoeffizienten erfolgt. In diesem Fall können beispielsweise korrigierte vorgegebene Werte für die simulierte Fahrzeugbeschleunigung/Verzögerung Vr und für den Schlupf Sr relativ zum Reibungskoeffizienten μ verwendet werden, die experimentell erhalten werden können. Beispielsweise kann das Schlupfverhältnis bzw. der Schlupf Sr die Werte von 0,3 bis 0,4 annehmen (Sr = 0,3 bis 0,4), wenn der Reibungskoeffizient μ groß ist, also über dem Wert 0,6 liegt. Für einen mittleren Reibungskoeffizienten μ kann ein Schlupfverhältnis bzw. Schlupf Sr zwischen 0,2 bis 0,3 verwendet werden (Sr = 0,2 bis 0,3), wenn der Reibungskoeffizient zwischen 0,35 und 0,6 liegt. Bei kleinem Reibungskoeffizienten μ nimnmt das Schlupfverhältnis bzw. der Schlupf Sr Werte von 0,1 bis 0,2 an (Sr = 0,1 bis 0,2), wenn der Reibungskoeffizient kleiner als 0,3 5 ist. Für eine andere Gruppe von Schlupfverhältnissen kann beispielsweise folgendes gelten: Das Schlupfverhältnis Sr nimmt Werte im Bereich 0,1 bis 0,3 für hohe Reibungskoeffizienten μ, Werte im Bereich 0,1 bis 0,2 für mittlere Reibungskoeffizienten μ und Werte im Bereich 0,05 bis 0,1 für niedrige Reibungskoeffizienten μ an.

Wie oben beschrieben, kann zur Bestimmung des Reibungskoeffizienten μ in Übereinstimmung mit dem Verhältnis x, die Umwandlungscharakteristik entsprechend der in Figur 4 dargestellten Kurve d verwendet werden. Als Umwandlungskurven können aber auch gerade Linien oder stufenartig ausgebildete Linien oberhalb der Kurve d herangezogen werden, beispielsweise die Kurven e oder f.

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um zxi-noch größerer Sicherheit zu gelangen, da der Reibungskoeffizient μ im Bereich 60 unterhalb der Kurve d in Figur 4 relativ klein ist, so daß nur schwache Bremsvorgänge ablaufen und die Bremswirkung relativ gering ist. 5

Auch brauchen sich die oben beschriebenen Vorgänge nicht nur auf die Steuerung eines einzelnen Rades zu beschränken. Vielmehr können auch gleichzeitig mehrere Räder in der oben beschriebenen Weise gesteuert werden, beispielsweise die vier Räder eines Automobils. Dabei ist es selbstverständlich auch möglich, den Bremsvorgang jeweils am rechten und linken Vorderrad bzw. jeweils am rechten und linken Hinterrad ablaufen zu lassen. Andererseits kann auch ein Dualsystem verwendet werden, bei dem Bremsleitungen für Vorder- und Hinterradbremsen X-förmig angeordnet sind. Es ist also eine getrennte Bremsung auch der Vorderräder einerseits und der Hinterräder andererseits möglich, während ferner beispielsweise das linke Vorderrad und das rechte Hinterrad einerseits und das rechte Vorderrad gemeinsam mit dem linken Hinterrad andererseits abgebremst werden können.

Wie ausführlich beschrieben, ist die elektronische Steuerschaltung so ausgebildet, daß sie das ümfangsbeschleunigungs/Verzögerungsverhältnis des Rades in jeder Antiblockiersteuerperiode abnehmender und zunehmender Radumfangsgeschwindigkeit bestimmt, den Reibungskoeffizienten μ auf der Straßenoberfläche anhand des Beschleunigungs/ Verzögerungsverhältnisses abschätzt und das elektromagnetische Ventil zur Steuerung des hydraulischen Bremsdruckes des Rades auf der Grundlage des abgeschätzten Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche einstellt. Mit Hilfe der elektronischen Steuerschaltung läßt sich also eine außerordentlich gute Antiblockier- bzw. Gleitschutzsteuerung durchführen, auch wenn merkbare Änderungen im Reibungskoeffizienten μ auftreten, so daß

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der Bremsweg bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Fahrstabilität des Fahrzeugs während einer Bremsoperation immer relativ kurz gehalten werden kann.

Claims

TER MEER-MÜLLE R'-STEINMEISTER PATENTANWÄLTE-EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl. Ing. H. Steinmeister 3610585 Dipl. Ing. R E. Müller Artur-Ladebeck-Strasse 51 Mauerkircherstrasse 45 D-8OOO MÜNCHEN 8O D-48OO BIELEFELD 1 TKC-35-2 Ur/b 27. März 1986 Tokico Ltd. 6-3 Fujimi l-chome, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa-ken, Japan Antiblockiereinrichtung für Fahrzeugbremsen * Priorität: 2. April 1985, Japan, Ser.No. 69285/85 (P) PATENTANS PRÜCHE

1. Antiblockiereinrichtung, gekennzeichnet
durch

- einen Detektor (9) zur Ermittlung einer Radumfangsgeschwindigkeit (Vw) eines Rades (5),

- ein elektromagnetisches Ventil (17) zur Einstellung
eines hydraulischen Bremsdruckes (P) für das Rad (5), und

- eine elektronische Steuerschaltung (30) zur Bildung einer Zielumfangsgeschwindigkeit (Vs) des Rades (5) anhand des
Detektorsignals vom Detektor (9) während einer Bremszeit
sowie zur Steuerung des elektromagnetischen Ventils (17), um die Radumfangsgeschwindigkeit (Vw) näher an die
Zielumfangsgeschwindigkeit (Vs) des Rades (5) zu bringen, wobei die elektronische Steuerschaltung (3 0) weiterhin so ausgebildet ist, daß sie ein Verhältnis (oC) von Umfangs-

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beschleunigung (Vwu) und Umfangsverzögerung (Vwd) des Rades (5) in jeder Antiblockiersteuerperiode zur Verminderung/Erhöhung der Radumfangsgeschwindigkeit (Vw) bestimmt, einen Reibungskoeffizienten (μ) auf der Straßenoberfläche anhand des Verhältnisses (oC) abschätzt, und das elektromagnetische Ventil (17) auf der Grundlage des so abgeschätzten Reibungskoeffizienten (μ) auf der Straßenoberfläche steuert.

2. Antiblockiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerschaltung (30) so ausgebildet ist, daß sie die Zielumfangsgeschwindigkeit (Vs) des Rades (5) anhand des abgeschätzten Reibungskoeffizienten (μ) auf der Straßenoberfläche durch entsprechende Anpassung korrigiert, um auf diese Weise das elektromagnetische Ventil (17)

zu steuern. =

3. Antiblockiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerschaltung (30) so ausgebildet ist, daß sie eine simulierte Radumfangsverzögerung (Vr) durch den abgeschätzten Reibungskoeffizienten (μ) auf der Straßenoberfläche korrigiert, um auf diese Weise die Zielumfangsgeschwindigkeit (Vs) des Rades (5) durch entsprechende Anpassung zu korrigieren.

4. Antiblockiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerschaltung (30) so ausgebildet ist, daß sie eine simulierte Randumfangsverzögerung (Vr) und ein Schlupfverhältnis bzw. einen Schlupf (S) durch den abgeschätzten Reibungskoeffizienten (μ) auf der Straßenoberfläche korrigiert, um auf diese Weise die Zielumfangsgeschwindigkeit (Vs) des Rades (5) durch entsprechende Anpassung zu korrigieren.