DE4020505A1 - Strassenfahrzeug mit antiblockiersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Straßenfahrzeug mit einer elektronisch geregelten Bremseinrichtung die beim Bremsen die Fahrbahnbeschaffenheit erkennt und beim Fahren feststellt, ob sich das Fahrzeug auf Glätte (z. B. 2 Aquaplaning) befindet.

Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Straßenfahrzeug erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhaf­ te Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Das erfindungsgemäße Straßenfahrzeug weist also für wenigstens ein, vorzugsweise für jedes Rad eine Einrichtung zur Messung der Raddrehzahl (Radsensor) sowie eine Bremsdruckmeßeinrichtung (Bremsdrucksensor) auf, die den Druck in der Bremsleitung am jeweiligen Radbremszylinder mißt.

Die Meßdaten der Radsensoren und der Bremsdrucksensoren werden einem Rechner zugeführt, der anhand dieser Daten ermittelt, ob sich das Fahrzeug beim Bremsen auf glatter oder trockener Fahr­ bahn befindet.

Das heißt, wenn, von den Radsensoren gemessen, die Raddrehzahl deutlich abnimmt, d. h. in Richtung Null geht, also einen bestimmten Wert unterschreitet, und dabei der von den Bremsdruck­ sensoren gemessene Bremsdruck gering ist, also einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet, liegt eine glatte Fahrbahn vor, also insbesondere Eis- oder Schneeglätte oder beispielsweise eine mit Öl verschmutzte Fahrbahn.

Wobei der Rechner anhand der Höhe des Radbremsdrucks bei der in Richtung Null gehenden Raddrehzahl auch den Grad der Glattheit ermitteln kann, also ob Eisglätte, Schneeglätte oder eine durch Öl oder Laub verschmutzte Fahrbahn vorliegt, so daß die Bremsan­ lage durch das ABS-plus für den jeweiligen Fahrbahnzustand optimal geregelt werden kann. Dabei kann auch zwischen den einzelnen Rädern differenziert werden, so daß ein seitliches Ausbrechen des Fahrzeugs verhindert wird und damit das Fahrzeug beim Bremsen lenkbar bleibt.

Werden dagegen die von den Radsensoren gemessenen Raddrehzahlen in Richtung Null gehen, der von den Bremsdrucksensoren festge­ stellte Bremsdruck jedoch einen vorgegebenen Wert überschreiten, liegt eine trockene Fahrbahn vor.

Das heißt, mit der Erfindung wird ein System zur Verfügung gestellt, bei dem die Entscheidungskriterien für das Regeln der Bremsanlage durch das ABS-plus intelligent miteinander verknüpft werden. Weiterhin stellt das ABS-plus dem Fahrbahnzustand optimal angepaßte Ansteuersignale für die Bremsanlage zur Verfügung. Dadurch ermöglicht das ABS-plus im Gegensatz zum herkömmlichen ABS auch in speziellen Extremsituationen eine Verringerung des Bremsweges.

Das erfindungsgemäße Straßenfahrzeug weist vorzugsweise eine Einrichtung zur Messung der Beschleunigung des Fahrzeugs (Be­ schleunigungssensor) auf, dessen Meßdaten dem Rechner ebenfalls zugeführt werden. Der Beschleunigungssensor kann dabei eine negative Beschleunigung, also eine Herabsetzung der Fahrzeugge­ schwindigkeit, wie eine positive Beschleunigung, also eine Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit, ermitteln.

Dadurch kann das erfindungsgemäße Fahrzeug auch mit einer Anfahr­ hilfe versehen werden. Das heißt, wenn der Rechner anhand der Daten der Radsensoren der Antriebsräder einerseits feststellt, daß deren Raddrehzahl zunimmt, die Raddrehzahl der nicht ange­ triebenen Räder jedoch gleichbleibt oder andererseits aufgrund der Daten des Beschleunigungssensors keine Beschleunigung des Fahrzeugs ermittelt wird, zeigt dies an, daß die Antriebsräder durchdrehen.

Entsprechende Maßnahmen, wie z. B. das Zurücknehmen der Anfahr­ energie (Gas wegnehmen) oder das Abbremsen der Antriebsräder, können dadurch eingeleitet werden.

Vorzugsweise wird der Rechner des erfindungsgemäßen Fahrzeugs auch bei Aquaplaning, also bei einer Wasseransammlung auf der Fahrbahn, dies erkennen und ein Ausgangssignal zur Einleitung einer Gegenmaßnahme abgeben.

Bei Aquaplaning baut sich ab einer bestimmten Fahrzeuggeschwind­ igkeit vor den Rädern ein hydraulischer Druck auf, der einen Wasserkeil zwischen die Räder und der Fahrbahn eindringen läßt, wodurch der Kraftschluß weitgehend aufgehoben wird. Die Folge davon ist, daß die Antriebsräder durchdrehen, also deren Raddreh­ zahl plötzlich zunimmt und damit eine positive Differenz zwischen Raddrehzahl der Antriebsräder und der der nicht angetriebenen Räder entsteht, ohne daß sich die Fahrzeuggeschwindigkeit und damit die Fahrzeugbeschleunigung entsprechend erhöht, vielmehr kann sogar eine geringfügige Herabsetzung der Fahrzeuggeschwind­ igkeit und damit eine negative Beschleunigung des Fahrzeugs in Fahrtrichtung auftreten.

Demgemäß erkennt der Rechner des erfindungsgemäßen Straßenfahr­ zeuges ein Aquaplaning an einer plötzlichen wesentlichen Erhöhung der positiven Differenz zwischen der Raddrehzahl der Antriebsrä­ der und der nicht angetriebenen Räder bei keiner oder nur einer geringfügigen Änderung der vom Beschleunigungssensor gemessenen Beschleunigung ab einer vom Fahrzeuggeschwindigkeitsmesser gemessenen Mindestgeschwindigkeit.

In diesem Fall kann eine zusätzliche Verkürzung der Rechenschlei­ fe und damit der Rechenzeit dann durchgeführt werden, wenn bei den dem Rechner zugeführten Daten (Zunahme der Raddrehzahldiffe­ renz bei unveränderter oder nur geringfügig veränderter Fahrzeug­ beschleunigung bei bestimmter Fahrzeuggeschwindigkeit) der Rechner vom Bremsdrucksensor keinen oder nur einen geringen Bremsdruck mitgeteilt erhält.

Die Rechenschleife, mit der der Rechner entscheidet, ob ein Aquaplaning vorliegt oder nicht, kann weiterhin dadurch verkürzt werden, daß ein Thermometer zur Messung der Außentemperatur vorgesehen ist, dessen Meßdaten dem Rechner ebenfalls zugeführt werden. Bei einer Außentemperatur, die so weit über dem Gefrier­ punkt liegt, daß Eis oder Schnee auf der Fahrbahn ausgeschlossen werden kann, kann auf diese Weise eine weitere Verkürzung der Rechenzeit und damit eine entsprechend frühere Auslösung der Abhilfemaßnahme erreicht werden. Dabei ist zu bedenken, daß die Entscheidung über das Ausgangssignal vom Rechner in einer Gefah­ rensituation in Sekundenbruchteilen getroffen werden muß.

Eine Erhöhung der Raddrehzahl bei nicht oder nur wenig veränder­ ter Fahrzeugbeschleunigung ab einer bestimmten Fahrzeuggeschwind­ igkeit tritt freilich nicht nur bei Aquaplaning, sondern auch bei anderer Glätte auf, beispielsweise bei Eis- oder Schneeglätte oder eine beispielsweise durch eine Ölspur verschmutzte Fahrbahn. Das heißt, auch in diesen Fällen erkennt das System die Lage.

Nach den jeweils zugeführten Daten von Raddrehzahländerung und -differenz, Fahrzeugbeschleunigung, Bremsdruck, Außentemperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit usw. entscheidet der Rechner, welcher Fahrbahnzustand vorliegt, und damit ob und ggf. welche Maßnahmen erfolgen sollen.

Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug wird der Fahrbahnzustand also nicht nur beim Bremsen, sondern auch bei ungebremster Konstant­ fahrt (Antriebskraft vorhanden) erkannt. Dadurch können Maßnahmen eingeleitet werden, die ein seitliches Ausbrechen und damit Schleudern des Fahrzeugs verhindern. D. h., das erfindungsgemäße Fahrzeug stellt nicht nur beim Bremsen einen kurzen Bremsweg, sondern auch bei ungebremster Fahrt durch geeignete Maßnahmen eine gewisse Lenkbarkeit des Fahrzeugs sicher.

So kann beispielsweise durch eine Druckluft erzeugende Einrich­ tung bei Aquaplaning das Wasser auf der Fahrbahn vor den Reifen weggeblasen werden. In diesem Fall bildet Druckluft das die Radhaftung erhöhende Mittel.

Damit, insbesonders bei Fahrzeugen mit Heckantrieb, auch dann optimal gebremst wird, wenn das Fahrzeug seitlich ausbricht, kann das erfindungsgemäße Fahrzeug auch mit einer Einrichtung zur Messung der Beschleunigung des Fahrzeugs quer zur Fahrtrichtung versehen sein. Um festzustellen, ob die seitliche Beschleunigung beispielsweise auf die Zentrifugalkraft bei einer normalen Kurvenfahrt zurückzuführen ist, oder durch seitliches Ausbrechen, kann am Fahrzeug vorne und hinten ein seitlicher Beschleunigungs­ sensor angebracht sein. Wenn die Differenz der von den seitlichen Beschleunigungssensoren gemessene Beschleunigung einen bestimmten Wert überschreitet, erkennt dies der Rechner als Ausbrechen des Fahrzeuge mit der Folge, daß er ein Ausgangssignal abgibt, durch welches fahrstabilisierende Maßnahmen eingeleitet werden können.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläu­ tert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Straßenfahrzeuges mit einer ABS-plus-Einrichtung;

Fig. 2 ein Logik-Schema des erfindungsgemäßen Fahrzeugs; und

Fig. 3 ein Kennfeld.

Gemäß Fig. 1 weist ein Straßenfahrzeug mit zwei Reifen oder Rädern 1, 2 an der Vorderachse und zwei Reifen oder Rädern 3, 4 an der Hinterachse an jedem Rad 1 bis 4 einen Radsensor 5 bis 8 auf.

An jedem Radbremszylinder 9 bis 12 wird der Bremsdruck durch einen Bremsdrucksensor 13 bis 16 gemessen. Das Fahrzeug weist weiterhin einen Beschleunigungssensor (17) zur Messung der Beschleunigung des Fahrzeugs in Längsrichtung, einen Fahrzeugsge­ schwindigkeitssensor (18) und ein Thermometer (19) auf. Die Meßdaten der Radsensoren 5 bis 8 werden dem Rechner (20) über elektrische Leitungen (21) bis (24) zugeführt. Die Meßdaten der Bremsdrucksensoren 13 bis 16 über die elektrischen Leitungen (25) bis (28), die Meßdaten des Beschleunigungssensors (17) über die elektrische Leitung (29) die Meßdaten des Fahrzeuggeschwin­ digkeitssensors (18) über die elektrische Leitung (30) und die Meßdaten des Thermometers (19) über die elektrische Leitung (31). Die zugeführten Meßdaten werden von dem Rechner (20) ausgewertet, der dann entscheidet, welche Ausgangssignale und damit welche Maßnahmen eingeleitet werden oder nicht.

Außer dem herkömmlichen ABS-Rechner können alle anderen Einrich­ tung einer ABS-Bremsanlage bei dem neuen ABS-plus prinzipiell bei­ behalten werden. Sie werden deshalb hier nicht gesondert beschrie­ ben.

Gemäß Fig. 2 ist der Rechner (20), also die Hardware, mit einer Selbstkontroll-Einrichtung (32) versehen, mit der seine Software überprüft wird, ferner mit einer Überwachungseinrichtung (33) für die einzelnen Komponenten des Systems und einer Einrichtung (34) zur Auswertung eines Kennfeldes (35), das aus den gemessenen Daten der Radsensoren 5 bis 8, der Bremsdrucksensoren 9 bis 12 des Beschleunigungssensors 13, des Fahrzeugsgeschwindigkeitssen­ sors 14 und des Thermometers 15 gebildet wird.

Anhand des Kennfeldes (35) trifft der Rechner (20) die Entschei­ dung über die Regelung der Bremsanlage sowie über daraus hinaus­ gehende Maßnahmen.

In Fig. 3 ist beispielhaft das Kennfeld (35), nach dem der Rechner (20) die Entscheidungen trifft, schematisch dargestellt. Es besteht aus einem dreidimensionalen Koordinatenkreuz, wobei der Bremsdruck die Abszisse, die Außentemperatur die Ordinate und die Raddrehzahl die Z-Achse bildet. Dadurch entsteht ein schraf­ fiert dargestellter Kennlinienbereich (36), der eine Ebene oberhalb der Zeichenebene bildet. In diesem Kennbereich (36) ist kein Rad blockiert, so daß keine Regelung der Bremsanlage er­ folgt. Dem gegenüber ist im Kennbereich, der in der Zeichenebene liegt, die Bremsregelanlage ausgelöst. In diesem Bereich erkennt der Rechner (20) im Feld (37) Eis- oder Schneeglätte, im Feld (38) eine, z. B. durch Öl, verunreinigte Fahrbahn, im Feld (39) Wasserglätte und in Feld (40) eine trockene Fahrbahn.

Im Falle des Durchdrehens der Antriebsräder 3, 4 kann im Kennbe­ reich (36) (kein Rad blockiert) durch Vergleich der Drehzahlen von angetriebenen und nichtangetriebenen Rädern 3, 4 bzw. 1, 2 eine Abhilfemaßnahme elektronisch initiert werden (Anfahrhilfe und Aquaplaning).

Claims (4)

1. Straßenfahrzeug mit einer elektronisch geregelten (ABS-) Bremseinrichtung, gekennzeichnet durch einen Rechner (20), dem die Meßdaten einer Einrichtung (5-8) zur Messung der Raddrehzahl und einer Einrichtung zur Messung des Bremsdrucks der Radbremszylinder (13-16) zugeführt werden.

2. Straßenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (17) zur Messung der Beschleunigung des Fahrzeugs vorgesehen ist, deren Meßdaten dem Rechner (20) zugeführt werden.

3. Straßenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (18) zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen ist, deren Meßdaten dem Rechner (20) zugeführt werden.

4. Straßenfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Thermometer (19) zur Messung der Außentemperatur vorgesehen ist, dessen Meßdaten dem Rechner (20) zugeführt werden.