DE3928649A1

DE3928649A1 - Antiblockiersystem mit sequentieller bremsdruckmodulation

Info

Publication number: DE3928649A1
Application number: DE19893928649
Authority: DE
Inventors: Christoph Jung
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1989-08-30
Filing date: 1989-08-30
Publication date: 1991-03-07

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antiblockiersystem mit sequentieller Bremsdruckmodulation, bei dem die Radbremsen der geregelten Räder über auf Durchlaß oder Sperren um schaltbare Mehrwegeventile an einen Bremsdruckgeber ange schlossen sind, in dessen Arbeitskammern der Druck zur Ver ringerung des Bremsdruckes in einer oder in mehreren Rad bremsen durch Einwirkung einer Hilfskraft reduzierbar ist, und mit einer elektronischen Signal-Auswerteschaltung.

Ein derartiges Antiblockiersystem ist z.B. aus der DE-OS 33 17 629 bekannt. Als Bremsdruckgeber wird ein Hauptbrems zylinder mit vorgeschaltetem "doppeltwirkendem" Bremskraft verstärker verwendet. Hilfsenergie wird durch hydraulischen Druck oder durch Unterdruck zur Verfügung gestellt. Durch "Umschalten" des vorgeschalteten Verstärkers kann eine der Pedalkraft entgegengerichtete Hilfskraft erzeugt werden, mit der sich im Regelfall der Druck in den Arbeitskammern des Hauptbremszylinders reduzieren läßt.

In den zu den Radbremsen der geregelten Räder führenden Druckmittelleitungen sind Mehrwegeventile eingefügt, die in der Ruhestellung den Druckmitteldurchfluß nicht behindern und die - gesteuert von einem elektronischen Regler - auf Sperren umschaltbar sind. Mit diesen Mehrwegeventilen und mit der Hilfskraft, die der Pedalkraft entgegengerichtet ist und mit die ebenfalls durch Ansteuerung von Mehrwegeventilen dosiert zu- und abgeschaltet werden kann, läßt sich der Bremsdruck sequentiell bzw. nacheinander auf das von dem elektronischen Regler ermittelte Niveau absenken und zur ge gebenen Zeit wieder erhöhen. Während an einem Rad der Druck moduliert wird, läßt sich in den übrigen Radbremsen eine Konstanthaltung des Bremsdruckes durch Sperren der ent sprechenden Radventile erreichen.

Ein Nachteil dieses bekannten Antiblockiersystems besteht darin, daß zumindest in ungünstigen Situationen der Bedarf an Hilfsenergie relativ hoch wird. Dies gilt insbesondere dann, wenn, z.B. bei unterschiedlichem Reibwert auf der rechten und linken Straßenseite, der Bremsdruck an den ein zelnen Rädern auf sehr unterschiedliche Druckhöhen geregelt werden muß. Dieser Nachteil wird gravierend, wenn aus tech nischen Gründen oder in bestimmten Situationen die zur Ver fügung stehende Hilfsenergie knapp ist. Mit steigendem Hilfsenergiebedarf wächst natürlich der erforderliche Her stellungsaufwand der entsprechenden Aggregate.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diesen Nach teil zu überwinden und ein Antiblockiersystem zu schaffen, das mit vergleichsweise geringer Hilfsenergie auskommt.

Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe mit einem Anti blockiersystem der eingangs genannten Art gelöst werden kann, dessen Besonderheit darin besteht, daß Schaltkreise vorhanden sind, die während der Regelung oder zu Beginn je der Druckmodulation den momentanen Bremsdruck in den ein zelnen Radbremsen oder den Druckverlauf mit den in Abhängig keit von dem Raddrehverhalten der Räder errechneten Soll werten des Bremsdruckes vergleichen, und daß durch An steuerung der Mehrwegeventile vor jeder Änderung bzw. Mo dulation oder unabhängig von der Modulation des Druckes in den Arbeitskammern des Bremsdruckgebers eine Annäherung des Druckes in den Radbremsen an den Solldruck herbeiführbar ist.

Erfindungsgemäß werden also bei der sequentiellen Druck modulation vor jedem Schritt, d.h. nach Beendigung der Druckmodulation an einem Rad und Übergang zur Druck modulation an dem als nächstes an die Reihe kommenden Rad, zunächst der Ist- und der Solldruck in den einzelnen Rad bremsen von der Elektronik ermittelt und die Ist- und Soll werte miteinander verglichen. Durch entsprechende An steuerung der Radventile - das sind die zwischen den Rad bremsen und dem Hauptbremszylinder angeordneten Mehrwege ventile - wird sodann, ohne Einschalten bzw. unabhängig von der Steuerung der Hilfskraft, eine Annäherung des Druckes in den Radbremsen an den Solldruck herbeigeführt, soweit dies möglich ist. Stellt beispielsweise die Logik fest, daß zum Abwenden einer Blockiergefahr der Bremsdruck an einem Rad gesenkt werden muß, während an einem anderen Rad, an dem der momentane Bremsdruck unter dem Bremsdruck des zum Blockieren neigenden Rades liegt, ein Druckanstieg erwünscht ist, führt ein Verbinden der Radbremsen dieser beiden Räder - ohne jeg liche Belastung der Hilfsenergiequelle - zu einer Druck änderung in der gewünschten Richtung. Bei Bedarf kann an schließend eine zusätzliche Druckänderung durch Umschaltung der entsprechenden Radventile und Modulation des Druckes in den Arbeitskammern des Hauptzylinders erreicht werden.

Der momentane Bremsdruck in den einzelnen Radbremsen kann mit Hilfe von radindividuellen Drucksensoren gemessen wer den. Andererseits ist es nach einem vorteilhaften Aus führungsbeispiel der Erfindung auch möglich, die Schalt kreise derart auszulegen, daß der momentane Bremsdruck in den einzelnen Radbremsen durch Messen, Addieren und Spei chern der Ventilsteuerzeiten und/oder anderer den Bremsdruck in den Radbremsen bestimmender Größen näherungsweise ermit telbar ist. Aus diesen Ventilsteuerzeiten und aus anderen Meßgrößen wird also quasi ein "Raddruckmodell" gebildet, das mit ausreichender Genauigkeit den Istdruck wiedergibt. Zu Lasten einer kostenmäßig unerheblichen Erweiterung der Elektronik lassen sich also in diesem Fall die Drucksensoren einsparen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht darin, daß die Annäherung des Bremsdruckes an den Solldruck durch Ansteuerung der Mehrwegeventile nur in kritischen Bremssituationen, beispielsweise bei rasch wechselndem Reib beiwert oder rasch wechselndem Solldruck in den einzelnen Radbremsen und gleichzeitig hoher Solldruck-Differenz, er folgt.

Der relativ geringe Hilfsenergieverbrauch des erfindungsge mäßen Antiblockiersystems macht es in vielen Fällen erst möglich, zur Bremskraftverstärkung und zur Hilfskrafterzeu gung Unterdruck zu verwenden, den das Ansaugsystem eines Otto-Motors liefert.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung von Aus führungsbeispielen anhand der beigefügten Abbildungen her vor.

Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung die wichtigsten Komponenten eines Antiblockiersystems nach der Er findung,

Fig. 2 in gleicher Darstellungsweise wie Fig. 1 eine wei tere Ausführungsart, und zwar ein Antiblockiersy stem mit radindividuellen Drucksensoren, und

Fig. 3 in Blockdarstellung und schematisch den Schaltungs aufbau des Antiblockiersystems nach Fig. 1.

Ein Antiblockiersystem der erfindungsgemäßen Art besteht nach Fig. 1 im wesentlichen aus einem pedalbetätigten Brems druckgeber 1, der sich wiederum aus einem Tandem-Hauptbrems zylinder 2 und einem vorgeschalteten Bremskraftverstärker 3 zusammensetzt. Außerdem gehören zu dem Antiblockiersystem Radventile oder Mehrwegeventile 4, 5, 6, die in den von dem Hauptbremszylinder 2 zu den Radbremsen 7-10 führenden Druckmittelwegen I, II eingefügt sind.

Ein weiteres Mehrwegeventil 11 schließt eine Kammer 12 des Bremskraftverstärkers 3 entweder an eine Unterdruckquelle Vac oder an die Atmosphäre Atm an. Es handelt sich nämlich hier um einen doppeltwirkenden, mit Unterdruck betriebenen Bremskraftverstärker 3, mit dem in bekannter Weise durch Um steuerung des Ventils 11 eine der Pedalkraft F entgegenge richtete, auf die Membran bzw. den Kolben 13 dieses Unter druckverstärkers wirkende Hilfskraft H ausgeübt werden kann.

Schließlich sind noch Radsensoren 14-17 und ein elektronischer Regler 18 vorhanden, der auch die erfindungs wesentlichen Schaltkreise 19, die symbolisch als Teil des Reglers 18 dargestellt sind, oder entsprechend einen pro grammierten Microcomputer enthält.

Alle für die Blockierschutzregelung benötigten Informationen erhält der Regler 18 von den Radsensoren 14-17 über seine Eingänge E₁. Nach Auswertung dieser Signale erzeugt der Regler entsprechende Stellsignale, die über die Ausgänge A den einzelnen Mehrwegeventilen 4-6 und 11 zugeleitet wer den. Bei normalen, ungeregelten Bremsvorgängen nehmen die Ventile 4, 5, 6, 11 die in Fig. 1 dargestellte Position ein und bleiben ohne Einfluß auf das Bremsgeschehen.

Das Antiblockiersystem nach Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 nur durch die Einfügung von radindi viduellen Bremsdrucksensoren 20-23, die Informationen über den aktuellen Bremsdruck über die Eingänge E₂ zur Auswer tung in den elektronischen Regler 18′, 19′ einspeisen.

Die prinzipielle Arbeitsweise eines elektronischen Reglers 18, 19, der für das in Fig. 1 dargestellte System geeignet ist, veranschaulicht Fig. 3.

Aus den mit Hilfe von Radsensoren S1-S4, die mit den Sensoren 14-17 nach Fig. 1 identisch sein können, gewonnen Informationen werden die Geschwindigkeiten v_R1-v_R4 er mittelt. Aus den Radgeschwindigkeiten v_R1-v_R4 wird durch logische Verknüpfung und Auswahl derjenigen Geschwin digkeit, die in der jeweiligen Situation die zuverlässigsten Informationen enthält, eine sogen. Fahrzeugreferenzge schwindigkeit v_REF in einem hierfür vorgesehenen Schalt kreis 25 gebildet. Außerdem werden aus den im Schaltkreis 24 ermittelten Rad-Geschwindigkeitssignalen v_R1-v_R4 in einem weiteren Schaltkreis 26 die Verzögerung und Beschleu nigung v der einzelnen Räder, der Ruck v und - durch Ver gleich mit der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit v_REF der Radschlupf abgeleitet.

Aus diesen mit Hilfe der Schaltkreise 25 und 26 gewonnenen Signalen werden sodann in einer Auswerteschaltung 27 die Steuersignale für die einzelnen Radventile 4, 5, 6 und für das oder die Modulatorventile 11 erzeugt.

Die Auswerteschaltung 27 läßt sich in verschiedene Schalt kreise oder Logikstufen 28-33 unterteilen, die bei Verwen dung von programmierbaren Schaltkreisen, wie Microcomputern, natürlich auch durch entsprechende Programmschritte oder Programmfolgen realisiert werden können.

Im vorliegenden Beispiel wird das Verhalten der Fahrzeugrä der in Phasen unterteilt und bewertet. In der Logikstufe 28 erfolgt daher zunächst die Phasen-Erkennung. Eine Reib beiwert- und Kurven-Erkennung ist hier ebenfalls vorgesehen. Aus diesen Informationen werden in der Stufe 29 die Druck-Sollwerte errechnet, die zur Festlegung der Ventil steuerzeiten in der nächsten Stufe 32 benötigt werden.

Der momentane Druck in den einzelnen Radbremsen wird mit Hilfe der mit 30 symbolisierten Stufe ermittelt und ggf. zur Phasen-, Reibbeiwert- und/oder Kurvenerkennung mit herange zogen. Der momentane Druck in den einzelnen Radbremszylin dern läßt sich mit Hilfe von Drucksensoren - vgl. Fig. 2 - oder durch "Modellbildung" gewinnen, bei der insbesondere die Ventilsteuerzeiten, also Dauer und Anzahl der Ventilan steuerpulse, gemessen, addiert und gespeichert werden. Durch Einbeziehung anderer Größen, die ebenfalls Rückschlüsse auf den Druck in den Radbremszylindern und auf Druckänderungen zulassen, läßt sich die Genauigkeit der Druckermittlung durch das Druckmodell noch erhöhen.

In dem Schaltkreis 31 wird dann der momentane Druck, den das Ausgangssignal der Stufe 30 repräsentiert, mit dem von der Stufe 29 errechneten Solldruck verglichen. Sowohl in der Stufe 30 als auch in der Stufe 29 werden die Druck-Ist- und Soll-Werte jedes einzelnen Rades erfaßt. Das Vergleichergeb nis wird dann in einer Ventilsteuerung I ausgewertet, die die Radventile 4-6 mit dem Ziel einer Verringerung des Hilfsenergiebedarfs derart ansteuert, daß bereits unabhängig von der Modulation des Druckes in den Arbeitskammern 2′, 2′′ (siehe Fig. 1 und 2) eine Annäherung des Druckes in den Rad bremsen an den Solldruck herbeigeführt wird. Anschließend wird dann mit Hilfe der Ventilsteuerung II, das ist die Stu fe 32 in Fig. 3, der Bremsdruck in der Radbremse des gerade geregelten Rades unter Einsatz der Hilfsenergie bzw. Hilfs kraft auf den von der Stufe 29 errechneten Druck-Sollwert abgesenkt oder angehoben.

Anschließend ist das nächste Rad an der Reihe. Es wird wie derum zunächst mit Hilfe der Ventilsteuerung I unter Aus nutzung der vorhandenen Druckifferenzen im Bremsensystem eine Annäherung an den Soll-Druck des nun zu regelnden Rades vorgenommen und anschließend die Hilfskraft eingesetzt. Ins besondere auf Straßen mit stark schwankendem Reibbeiwert, auf denen ohne die erfindungsgemäße "Ventil-Vorsteuerphase" (Ventilsteuerung I) der Energieverbrauch sehr hoch wäre, er geben sich entscheidende Energieeinsparungen. Es ist daher auch möglich, die beschriebene Vorsteuerung auf solche und ähnliche, besonders kritische Situationen zu beschränken.

Claims

1. Antiblockiersystem mit sequentieller Bremsdruck modulation, bei dem die Radbremsen der geregelten Räder über auf Durchlaß oder Sperren umschaltbare Mehrwege ventile an einen Bremsdruckgeber angeschlossen sind, in dessen Arbeitskammern der Druck zur Verringerung des Bremsdruckes in einer oder in mehreren Radbremsen durch Einwirkung einer Hilfskraft reduzierbar ist, und mit einer elektronischen Signal-Auswerteschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (27) mit Schaltkreisen (19, 19′, 30, 31, 33) ausgerüstet ist, die während der Regelung oder zu Beginn jeder Druck modulation den momentanen Bremsdruck in den einzelnen Radbremsen (7-10) oder den Druckverlauf mit den in Ab hängigkeit von dem Raddrehverhalten der Räder errechneten Sollwerten des Bremsdruckes vergleichen, und daß durch Ansteuerung der Mehrwegeventile (4, 5, 6) vor jeder Ände rung bzw. Modulation oder unabhängig von der Modulation des Druckes in den Arbeitskammern (2′, 2′′) des Bremsdruck gebers (1) eine Annäherung des Druckes in den Radbremsen (7-10) an den Solldruck herbeiführbar ist.

2. Antiblockiersystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der momentane Bremsdruck in den einzelnen Radbremsen (7-10) mit Hilfe von rad individuellen Drucksensoren (20-23) ermittelbar ist.

3. Antiblockiersystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der momentane Bremsdruck in den einzelnen Radbremsen durch Messen, Addieren und Speichern der Ventilsteuerzeiten und/oder anderer den Bremsdruck in den Radbremsen bestimmender Größen nähe rungsweise ermittelbar ist.

4. Antiblockiersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Annäherung des Bremsdruckes an den Solldruck durch An steuerung der Mehrwegeventile (4-6) nur in kritischen Bremssituationen, beispielsweise bei rasch wechselndem Reibbeiwert oder bei rasch wechselndem Solldruck in den einzelnen Radbremsen (4-6) und hoher Soll druck-Differenz, erfolgt.

5. Antiblockiersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses zur Bremskraftverstärkung und zur Hilfskrafterzeugung an eine Unterdruckquelle (Vac) angeschlossen ist.