DE3903709C2 - Antiblockierbremsregelverfahren und -system für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Antiblockierbremsregel­ verfahren und -system für Kraftfahrzeuge entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 (US-4 652 060).

Es wurden verschiedene Antiblockierbremssysteme für hydraulische Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen ausgeführt und demonstriert. Beispielsweise wird während eines Bremsvorganges, bei dem ein Bremspedal zum Übertragen eines hydraulischen Druckes von einem Hauptzylinder zu den Radzylindern herabge­ drückt ist, der Abfall der Radgeschwindigkeiten bezüglich derjenigen der Fahrzeuggeschwindigkeit gemessen, und gleichzeitig wird das Anwachsen und Abnehmen zu den Radzylindern gespeisten hydraulischen Bremsdruckes abwechselnd so geregelt, daß die Bremsen wirksam ohne Blockieren der Räder angelegt werden, so daß der Fahrer das Fahrzeug in gewünschter Richtung lenken kann. Beispielsweise ist ein solches Anti­ blockierbremsregelsystem der offengelegten JP-Patent­ anmeldung Nr. 60-61354 mit Veröffentlichungsdatum vom 9. April 1985 offenbart.

Wie oben beschrieben, verwendet das konventionelle Antiblockierbremsregelsystem eine Regelung, welche ein Regelmuster wiederholt ausführt, bei dem die Radgeschwindigkeiten bezüglich der Fahrzeuggeschwin­ digkeit durch Erhöhen des zu den Radzylindern ge­ speisten hydraulischen Bremsdruckes vermindert werden und dann der hydraulische Bremsdruck vermindert wird, um Wiederaufnahme der Radgeschwindigkeiten auf Grund der von der Straße ausgeübten Reaktionskräfte zu ermöglichen, bevor der hydraulische Bremsdruck erneut erhöht wird. Wenn daher die Bremsen unmittel­ bar nach dem plötzlichen Lenken in eine Richtung (als "J-turn braking", d. h. Bremsen bei scharfer Richtungsänderung bezeichnet) betätigt werden, so daß die kurveninneren Räder sich aufstellen und folglich die von der Straßenoberfläche über­ tragenen Reaktionskräfte abnehmen, wird die Brems­ kraft zur Begegnung einer solchen Erscheinung so eingestellt, daß die Räder an einem Blockieren gehindert werden. Als Ergebnis wird die Bremskraft unvermeidlich vermindert. Die oben beschriebene Schwierigkeit führt zu einer beträchtlichen nach­ teiligen Beeinflussung von Bremsanlagen der Bauart, bei denen die hydraulischen Bremskreise diagonal angeordnet sind und die zu den Radzylindern der Räder übertragenen hydraulischen Bremsdrücke ausgehend von der niedrigeren Radgeschwindigkeit geregelt werden.

US-4 652 060 offenbart ein Antiblockiersystem für eine Zweikreis-Diagonalbremsanlage, das auf ein spezielles Brems­ regelverfahren umschaltet, wenn ein Beschleunigungsdetektor während des Bremsvorgangs eine Verzögerung unterhalb eines bestimmten Werts feststellt. In diesem Fall wird das Hinter­ rad mit der größten Radgeschwindigkeit bestimmt. Der Brems­ kreis, zu dem dieses Hinterrad gehört, wird dann nach dem "select low"-Prinzip geregelt. Für den zweiten Bremskreis wird das Minimum der Geschwindigkeit des zu diesem Brems­ kreis gehörenden Vorderrads und der größten Hinterradge­ schwindigkeit als Referenzwert für die Bremsregelung fest­ gelegt.

DE-34 13 738 A1 offenbart ein Antiblockiersystem für eine Zweikreis-Diagonalbremsanlage, bei der eine Kurvenfahrt detektiert wird, indem für jede Fahrzeugseite separat die Summe der Schlupfwerte der Räder bestimmt werden und ent­ schieden wird, daß eine Kurvenfahrt vorliegt, wenn die Differenz dieser beiden Schlupfsummenwerte größer als ein vorbestimmter Wert ist. In diesem Fall wird die Bremsanlage so geregelt, daß die Radgeschwindigkeiten der beiden Vorder­ räder die Radreferenzgeschwindigkeiten für die jeweiligen Bremskreise bilden.

Gemäß der Erfindung wird die Radgeschwindigkeits­ information des kurveninneren Hinterrades, welche zu einem Aufstellen auf Grund der Wegunterschiede zwischen den inneren und den äußeren Rädern und auf Grund der Verlagerung der Last beim Bremsen während scharfer Richtungsänderung stattfindet, vernachlässigt. Ferner wird in dem Bremskreis, zu welchem das kurveninnere Hinterrad gehört, die Regelung des hydraulischen Bremsdruckes abhängig von der Radgeschwindigkeitsinformation des kurven­ äußeren Vorderrades geregelt, welches unter den vier Rädern die höchste Bremskraft erzeugen kann. Als Ergebnis kann eine Abnahme der Bremskraft bei scharfer Richtungsänderung vermieden werden.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schema einer hydraulischen Bremsanlage mit einem Regelsystem nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Antiblockierbrems­ regelsystems im Zustand bei scharfer Richtungsänderung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 ein Kraftfahrzeug, das sich in Kurvenfahrt in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung befindet; und

Fig. 4 ein Diagramm, welches die Regelung der Radgeschwindigkeit veranschaulicht.

Anhand der Zeichnungen wird nun eine bevorzugte Ausführung der Erfindung im einzelnen beschrieben.

In Fig. 1 bezeichnet Bezugszahl 1 ein Bremspedal, das betriebsmäßig mit einem Hauptzylinder 2 verbunden ist. Wenn das Bremspedal 1 herabgedrückt wird, wird der Hauptzylinder 2 aktiviert, so daß der hydraulische Bremsdruck über einen hydraulischen Bremskreis A eines Zweikreis-Diagonal-Systems zu einem Radzylinder 3a eines rechten Vorderrades 3 und zu einem Radzylinder 6a für das linke Hinterrad 6 übertragen wird, während der hydraulische Bremsdruck gleichzeitig über den anderen Bremskreis B zu einem Radzylinder 4a des linken Vorderrades 4 und zu einem Radzylinder 5a des rechten Hinterrades 5 übertragen wird.

In beide Bremskreise A und B sind hydraulische Einheiten 7a und 7b zum Regeln des Druckes der Bremsflüssigkeit eingeschaltet, die durch Drucker­ höhungs- und Druckerniedrigungssignale gesteuert werden, welche von einer Regelschaltung 8 auf Radge­ schwindigkeitssignale hin abgegeben werden, welche von Radgeschwindigkeitssensoren 3b und 4b der Vorder­ räder 3 und 4 und von Radgeschwindigkeitssensoren 5b und 6b der Hinterräder 5 und 6 abgegeben werden. Die Regelschaltung 8 ist im einzelnen wie folgt konzipiert und aufgebaut: Wenn Radgeschwindigkeits­ signale von den Radgeschwindigkeitssensoren 3b und 6b abgegeben werden, die für den gleichen Bremskreis A gelten, wird der niedrigere Wert der beiden Rad­ geschwindigkeitssignale (im folgenden als "niedriger Auswahlwert" bezeichnet) als Regelgeschwindigkeits­ signal ausgewählt. Wenn die Verzögerung des Radge­ schwindigkeitssignals größer als ein vorbestimmter Wert wird, liefert die Regelschaltung 8 ein Signal zur hydraulischen Einheit 7a zum Unterbrechen der Speisung von hydraulischem Druck aus dem Haupt­ zylinder 2 zu den Radzylindern 3a und 6a und zum Aufrechterhalten des hydraulischen Bremsdruckes auf gleichem Niveau.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird ein Fahrzeugge­ schwindigkeitssignal V_v auf einen Anfangswert einge­ stellt, welcher zu der Radgeschwindigkeit V_w korres­ pondiert, bei welcher die Bremse angelegt wird. Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V_v nimmt mit vorbestimmter Verzögerung ab, zum Beispiel mit -1,1 G. Ein Rerefenz-Radgeschwindigkeitssignal V_{T 1} wird auf einen Wert eingestellt, der um die Größe S kleiner als das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V_v ist, wobei S zum Beispiel 5 km/h beträgt.

Wenn der Wert V_w des niedrigen Auswahl-Geschwindig­ keitssignals kleiner als der Wert V_{w 1} des Referenz- Radgeschwindigkeitssignals V_{T 1} infolge der Bremsung wird, wird der Bremsdruck in beiden Radzylindern 3a und 6a zurückgenommen. Die Verzögerung der Radge­ schwindigkeit wird zu Null oder die Radgeschwindigkeit nimmt ein Minimum V_{w 2} nach dem Aufheben des hydrau­ lischen Bremsdruckes an, worauf die Radgeschwindigkeit wieder anwächst. Dann wird die Rücknahme des hydrau­ lischen Druckes angehalten, so daß die hydraulische Bremskraft auf einem konstanten Wert gehalten wird. Danach nimmt die Radgeschwindigkeit V_w weiter konti­ nuierlich auf einen Wert unterhalb einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu, und zwar aufgrund der zwischen Rad und Straße wirkenden Reibkräfte bzw. der von der Straßenoberfläche ausgeübten Reaktionskräfte. Der oben angegebene Wert ist zum Beispiel der Wert des Referenz-Radgeschwindigkeitssignales V_{T 1}. Wenn die Radgeschwindigkeit V_w 85% der Differenz zwischen dem Minimum V_{w 2} und der Radgeschwindigkeit V_{w 1} wieder erreicht hat, wird der Bremsdruck stufen­ weise wieder erhöht. Danach werden die oben be­ schriebenen Schritte wiederholt.

In gleicher Weise erzeugt die Regelschaltung 8 auf Radgeschwindigkeitssignale hin, die von den Radgeschwindigkeitssensoren 4b und 5b des linken Vorderrades 4 und des rechten Hinterrades 5 abgegeben werden, ein Signal, auf welches hin die hydraulische Einheit 7b im Bremskreis B aktiviert wird.

Bezugszahl 9 bezeichnet Druckminderventile, welche in die Bremskreise A und B eingeschaltet sind. Wenn das Bremspedal 1 herabgedrückt wird, kontrollieren die Druckminderventile 9 den zu den Hinterradbrems­ zylindern 5a und 6a gespeisten Bremsdruck derart, daß die Zunahme des zu den Hinterradbremszylindern 5a und 6a gespeisten Bremsdruckes kleiner ausfällt als die Zunahme des zu den Vorderradzylindern 3a und 4b gespeisten Bremsdruckes, und zwar zu einem vorbestimmten Zeitpunkt während eines Bremsvorganges, so daß unkontrollierte Drehung (d. h. eine Erscheinung, demgemäß das Heck des Kraftfahrzeuges schleudert) aufgrund des Blockierens der Hinterräder vor dem Blockieren der Vorderräder bei dem Bremsvorgang verhütet werden kann.

Bei dem oben beschriebenen Antiblockierbremsregelsystem wird ein Zweikreis-Diagonal-Bremssystem verwendet. Wie oben beschrieben, wird von den durch die Radge­ schwindigkeitssensoren ermittelten Radgeschwindig­ keiten die niedrige Auswahlgeschwindigkeit als Geschwindigkeitsregelsignal verwendet, auf das hin der zu den Radzylindern des gleichen Bremskreises übertragene hydraulische Bremsdruck variabel geregelt wird. Bei dieser Bauart des Antiblockierbremsregel­ systems werden bei plötzlichem Lenken und Bremsen (Bremsen bei scharfer Richtungsänderung) während der Fahrt die von den Radgeschwindigkeitssensoren der kurveninneren Räder (z. B. des linken Vorderrades und des linken Hinterrades im Falle einer Linkskurve gemäß Fig. 3) als Regelsignal verwendet. Dies ist deshalb so, weil die Radgeschwindigkeiten der kurveninneren Räder kleiner als diejenigen der kurvenäußeren Räder werden, und zwar aufgrund der Wegunterschiede zwischen den von den kurveninneren und kurvenäußeren zurückzulegenden Wegen und aufgrund der Tatsache, daß die Reaktionskräfte der kurven­ inneren Räder bezüglich der Straßenoberfläche vermindert werden. Infolgedessen entsteht die Schwierigkeit, daß der Zeitpunkt der Druckverminderung des zu den kurvenäußeren Rändern gespeisten hydrau­ lischen Druckes (im Falle einer Linkskurve der rechten Fahrzeugräder) vorgestellt wird und daß der Zeitpunkt der erneuten Druckerhöhung des hydrau­ lischen Bremsdruckes verzögert wird, so daß nur eine unzureichende Bremswirkung erhalten werden kann. Es muß jedoch nahezu der gesamte Bremsvorgang von den kurvenäußeren Rändern übernommen werden.

Um diesen Schwierigkeiten abzuhelfen, ist das kon­ ventionelle Antiblockierbremsregelsystem des oben beschriebenen Aufbaus gemäß der Erfindung so abge­ wandelt, wie Fig. 1 dies zeigt. Das Bremssystem ist mit einem Querbeschleunigungssensor oder G-Sensor 10 ausgestattet, welcher die quer zum Fahrzeug wirkende Beschleunigung aufnimmt. Wenn die von dem G-Sensor 10 erfaßte Querbeschleunigung einen vorbestimmten Wert überschreitet, z. B. größer als 0,6 G im Falle einer scharfen Richtungsänderung wird, wird ein Signal von dem G-Sensor 10 zur Regel­ einheit 8 abgegeben.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Regelschaltung 8, wobei Komponenten der Schaltung für scharfe Richtungs­ änderung dargestellt sind. Die Signale der Radge­ schwindigkeitssensoren 5b und 6b des rechten Hinter­ rades 5 und des linken Hinterrades 6 werden zu einem Vergleicher 11 gespeist, wo die höhere Radge­ schwindigkeit ausgewählt wird (im folgenden als "hohe Auswahlgeschwindigkeit" bezeichnet) und dann in eine Merkschaltung 12 für die hohe Auswahl­ geschwindigkeit eingegeben wird. Andererseits werden die Signale der von den Radgeschwindigkeitssensoren 3b und 4b des rechten Vorderrades 3 und des linken Vorderrades 4 zu einer Radgeschwindigkeits-Merk­ schaltung 13 gespeist, in welche ferner das ausge­ wählte Hinterrad-Geschwindigkeitssignal aus der Merkschaltung 12 für hohe Auswahlgeschwindigkeit eingegeben wird. Auf der Basis des von der Merk­ schaltung 12 erhaltenen Signales wählt die Merk­ schaltung 13 dasjenige Radgeschwindigkeitssignal aus den Signalen der Vorderräder 3 und 4 aus, welches in den gleichen Bremskreis A bzw. B gehört, aus welchem das hohe Auswahlgeschwindigkeitssignal gewählt wurde. Beispielsweise wird bei Kurvenfahrt gemäß Fig. 3 das Radgeschwindigkeitssignal ausgewählt, das von dem zum linken Vorderrad gehörenden Radge­ schwindigkeitssensor 4b abgegeben wurde.

Das hohe ausgewählte Radgeschwindigkeitssignal wird dann von der Merkschaltung 12 zu einem Ver­ gleicher 14 gespeist, in welchen auch das wie oben beschrieben ausgewählte Vorderradgeschwindigkeits­ signal eingegeben wird. Der Vergleicher 14 wählt von den beiden Eingangssignalen das niedrigere Signal (im folgenden als "niedriges Auswahlsignal" bezeichnet) aus und liefert dieses niedrige Auswahl­ signal als seinen Ausgang zu einer Merkschaltung 15 für das niedrige Auswahlsignal.

Der Ausgang dieser Merkschaltung 15 wird zu einer Radgeschwindigkeits-Bestimmungsschaltung 16 gespeist, aus der ein Radgeschwindigkeitssignal zu einer Verzögerungs-Einstellschaltung 17 gespeist wird, in welcher das Radgeschwindigkeitssignal mit einer Referenz-Verzögerungstabelle 18 verglichen wird, um hieraus eine mit der Größe des Radgeschwindigkeits- Signals zu multiplizierende Konstante zu bestimmen. Ein Vorwärts-Rückwärtsfahrt-G-Sensor gibt sein Ausgangssignal in die Schaltung 17 ein. Die Größe des Ausgangs-Regelsignales aus dieser Verzögerungs­ einstellschaltung 17 wird somit bestimmt und zu einer Bremsdruck-Steuerschaltung 24 geliefert, welche zur Veränderung der Betriebsweise des Systems mittels eines aus dem Querbeschleunigungs-G-Sensor 10 erhaltenen Signales aktiviert wird.

Somit werden Signale zum Druckhalten, Druckvergrößern und/oder Druckreduzieren aus der Steuerschaltung 24 zu einem Betätiger 25 oder 26 gespeist, um ein Druckaufbringventil 27 oder ein Druckreduzier­ ventil 28 der hydraulischen Einheit 7a oder 7b (Fig. 1) zu aktivieren.

Das andere Vorderradgeschwindigkeitssignal als das zum Vergleicher 14 geführte Signal (das Signal des rechten Vorderrades im Falle der scharfen Rich­ tungsänderung gemäß Fig. 3) wird von der Merkschal­ tung 13 zu einer Radgeschwindigkeits- Bestimmungs­ schaltung 16′ gespeist und in einer Verzögerungs- Einstellschaltung 17′ in gleicher Weise wie oben anhand der Schaltung 17 beschrieben verarbeitet, um als Regelsignal für die andere Bremsdruck-Steuer­ schaltung 24′ des anderen hydraulischen Bremskreises zu dienen.

Das kurveninnere Hinterrad hat die größte Tendenz zum Schwimmen aufgrund des Wegunterschiedes zwischen dem kurveninneren und dem kurvenäußeren Rad und aufgrund der Verlagerung der Last, wenn die Bremsen angelegt werden. Im Falle scharfer Richtungsänderung wird das Radgeschwindigkeitssignal des kurveninneren Hinterrades vernachlässigt. Ferner wird auf die Radgeschwindigkeitsinformation des kurvenäußeren Vorderrades hin, welches unter den vier Rädern die höchste Bremskraft aufbringt, der hydraulische Bremsdruck geregelt, wodurch eine Verminderung der Bremswirkung während Bremsens bei scharfer Richtungsänderung vermieden werden kann.

Wenngleich als Mittel zum Erfassen einer scharfen Richtungsänderung ein Querbeschleunigungs- oder G-Sensor zum Erfassen der auf das Fahrzeug wirkenden Querbeschleunigung beschrieben wurde, kann stattdessen die Querbeschleunigung auch durch eine Berechnung ausgehend von dem Lenkeinschlagwinkel, der durch einen Lenkeinschlagwinkelsensor erfaßt wird, und von der Fahrgeschwindigkeit durch eine Berechnung ausgehend von der Differenz der Radgeschwindigkeit zwischen den kurveninneren und den kurvenäußeren Rädern oder durch Kombination solcher Berechnungen gewonnen werden.

Wie oben beschrieben, werden erfindungsgemäß Mittel zum Erfassen einer scharfen Richtungsänderung vor­ gesehen und bei einer gemessenen Richtungsänderung dasjenige Hinterrad, welches die höhere Geschwindig­ keit aufweist, ausgewählt und dann die niedrigere Geschwindigkeit der beiden Radgeschwindigkeiten der im gleichen Bremskreis angeordneten Räder als Regelgeschwindigkeit ausgewählt, die in dem zugehörigen Bremskreis anzuwenden ist, während die Radgeschwindig­ keit des Vorderrades des anderen Bremskreises als Regelgeschwindigkeit für diesen anderen Bremskreis ausgewählt wird. Daher kann bei scharfer Richtungs­ änderung die Radgeschwindigkeitsinformation des am meisten schwimmenden bzw. durchdrehenden kurven­ inneren Hinterrades vernachlässigt werden. Anderer­ seits wird in dem hydraulischen Bremskreis, zu welchem das kurveninnere Hinterrad gehört, die Steuerung des hydraulischen Bremsdruckes auf von dem äußeren Vorderrad abgeleitete Radgeschwindigkeits­ information hin durchgeführt, wobei dieses Vorderrad die höchste Bremskraft unter allen vier Rädern aufnimmt. Daher kann eine Abnahme der Bremswirkung, welche bei vorgestelltem Zeitpunkt zum Vermindern des Bremsdruckes und bei verzögertem Zeitpunkt zum Wiederaufheben des Bremsdruckes sich einstellt, vermieden werden. Somit werden durch die Erfindung in der Praxis sehr vorteilhafte Wirkungen erzielt.

Claims (4)

1. Verfahren zum Regeln des Bremsdrucks in einer blockier­ geschützten Kraftfahrzeug-Bremsanlage, bei welchem

• - die einzelnen Radgeschwindigkeiten erfaßt und daraus für jeden der beiden diagonal angeordneten Bremskreise (A, B) ein Referenzsignal als Ersatz für die Radgeschwindig­ keit bestimmt wird;
• - zusätzlich die Fahrzeugbeschleunigung gemessen und beim Überschreiten eines vorbestimmten Wertes das Referenz­ signal nach folgenden Schritten gebildet wird:
• - Auswählen des größeren Radgeschwindigkeitssignals aus den Hinterrädern;
• - Vergleich mit dem Radgeschwindigkeitssignal des zum gleichen Bremskreis (A oder B) gehörenden Vorderrades;
• - Auswahl des kleineren Signals aus den beiden Radgeschwin­ digkeiten als Referenzsignal für diesen Bremskreis;

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Querbeschleunigung des Fahrzeugs als representativer Wert für eine scharfe Richtungsänderung gemessen wird und
• - das Radgeschwindigkeitssignal des anderen Vorderrades als Referenzsignal für den anderen Bremskreis (B oder A) be­ nutzt wird.

2. Antiblockiersystem für ein Kraftfahrzeug mit

• a) einer Zweikreisbremsanlage, deren Bremskreise (A und B) diagonal angeordnet sind und Blockierschutzventile (27, 27′, 28, 28′) ent­ halten,
• b) Radgeschwindigkeitssensoren (56, 66, 36, 46) an jedem Fahrzeugrad,
• c) einem Fahrzeugbeschleunigungssensor (16, 19, 19′),
• d) einer Regelschaltung (8), welche die Signale der Radgeschwindigkeits­ sensoren (5b, 6b, 3b, 4b) empfängt, auswertet und Stellsignale an Blockierschutz­ ventile (27, 27′, 28, 28′) gibt; wobei
• e) die Regelschaltung (8) für jeden Bremskreis ein Referenz­ geschwindigkeitssignal als Ersatz für die Radgeschwindigkeit bildet,
  • e1) beim Überschreiten einer vorbestimmten Fahrzeugbeschleu­ nigung ein Vergleicher (11) das größere Radgeschwindigkeits­ signal der Hinterräder (5, 6) auswählt,
  • e2) einer Auswahlschaltung (13, 14, 15) das zum gleichen Bremskreis (A oder B) gehörende Radgeschwindigkeitssignal des Vorder­ rades zugeführt wird und das kleinere dieser beiden Rad­ geschwindigkeitssignale als das für diesen Bremskreis geltende Referenzsignal benutzt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugbeschleunigungssensor (10) die Querbeschleu­ nigung als representativen Wert für eine scharfe Richtungs­ änderung erfaßt und
daß die Auswahlschaltung (13) das Radgeschwindigkeitssignal des anderen Vorderrades als Referenzsignal für den anderen Bremskreis (B oder A) bereitstellt.