DE4031707C2 - Schaltungsanordnung für eine Bremsanlage mit Blockierschutz- oder Antriebsschlupfregelung - Google Patents
Schaltungsanordnung für eine Bremsanlage mit Blockierschutz- oder AntriebsschlupfregelungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung, die
für eine Bremsanlage mit Blockierschutz- und/oder Antriebs
schlupfregelung vorgesehen ist und zur Verbesserung der Re
gelung während einer Kurvenfahrt dient. Es handelt sich um
eine Schaltungsanordnung mit Sensoren zur Messung des Rad
drehverhaltens und mit elektronischen Schaltkreisen zur Auf
bereitung sowie Auswertung der Sensorsignale und zur Erzeu
gung von Bremsdruck-Steuersignalen, wobei der Bremsdruck in
Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten, von der Fahrzeugge
schwindigkeit oder von einer Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
sowie von Verzögerungs-, Beschleunigungs- und Schlupfschwel
len steuerbar ist und wobei während eines Regelungsvorganges
bei einem für eine Kurvenfahrt typischen Raddrehverhalten
eine Sonderregelung erfolgt, indem die Schlupfschwelle durch
einen Offset erhöht wird.
Aus der WO 90/09 301 A1 ist bereits eine derartige Schal
tungsanordnung bekannt. Zur Kurvenerkennung wird zunächst
für jede Fahrzeugseite eine Seitenreferenzgeschwindigkeit
gebildet und sodann aus beiden Seitenreferenzgeschwindigkei
ten ein Differenzsignal abgeleitet, welches nach Verknüpfung
mit der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit zur Kurvenerkennung
und zur Anpassung der Regelung an das Fahrzeugverhalten wäh
rend einer Kurvenfahrt ausgewertet werden kann.
Der Nutzen eines Antiblockiersystems (ABS) wird entscheidend
von der Güte und Genauigkeit der Bremsdruckregelung und von
der Anpassung dieser Regelung an die unterschiedlichen Fahr
situationen, an den Zustand der Fahrbahn bzw. an den momen
tanen Reibwert zwischen den einzelnen Rädern und der Fahr
bahn bestimmt. Dabei muß die Regelung derart ausgelegt sein,
dass einerseits ein Blockieren der Räder unterbleibt und da
durch die Fahrstabilität und Lenkbarkeit aufrechterhalten
bleibt und dass andererseits der Bremsweg möglichst kurz
wird. Die Verwirklichung dieser Forderungen führt teilweise
zu widersprüchlichen Maßnahmen, weil z. B. die Fahrstabilität
durch ein freilaufendes oder relativ gering gebremstes Rad
begünstigt wird, während ein kurzer Bremsweg nur durch hohe
Bremskraft zu erreichen ist. Die Regelung muß daher indivi
duell für die einzelnen Räder möglichst genau auf einen Wert
eingestellt werden, bei dem das Rad noch stabil läuft, je
doch auch eine hohe Bremswirkung aufbringt. Dies läßt sich
nur erreichen, wenn die Regelung in jeder Situation das
Drehverhalten der Räder richtig interpretiert und den Druck
verlauf entsprechend anpassen kann.
Wenn die Informationen zur Regelung des Bremsdruckes ledig
lich mit Hilfe von Radsensoren gewonnen werden, bedarf es
besonderer Maßnahmen um zu erkennen, dass ein bestimmtes
Drehverhalten durch eine Kurvenfahrt oder durch drohendes
Blockieren eines Rades verursacht ist. Während einer Kurven
fahrt täuschen nämlich die schräg laufenden Räder dem Regler
einen Schlupf vor, der, wenn tatsächlich gebremst wird, zu
früh ein Instabilwerden des Rades signalisiert. Die Regelung
des kurveninneren Rades wird dadurch gewissermaßen in Rich
tung auf die Erkennung einer Instabilität dieses Rades "vor
gespannt", mit dem Ergebnis, dass der Bremsdruckaufbau an
diesem Rad zu früh gestoppt bzw. der Bremsdruck zu früh ab
gesenkt und auf einem zu geringen Wert gehalten wird; das
Rad wird folglich unterbremst. Bei einem Bremskreisausfall
werden diese Auswirkungen noch verstärkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsan
ordnung aufzuzeigen, die ebenfalls auf der ausschließlichen
Verwendung von Radsensoren zur Gewinnung der für die Rege
lung benötigten Informationen beruht und die in der Lage
ist, den nachteiligen Einfluß des während einer Kurvenfahrt
vorgetäuschten Schlupfes auf die Bremsdruckregelung auszu
gleichen.
Es hat sich herausgestellt, dass diese Aufgabe mit der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 beschriebenen Schaltungsanordnung gelöst wer
den kann, wenn deren Besonderheit darin besteht, dass die Sonder
regelung ausgelöst wird,
- - wenn der Radschlupf die Schlupfschwelle überschreitet und
- - die Radverzögerung oder Radbeschleunigung so klein ist, dass die die verzögerungs- und beschleunigungsabhängigen Regelungsschwellen nicht erreicht werden,
- - und wenn dieses Raddrehverhalten trotz Bremsdruckabbaues andauert.
Dabei kann der Offset für eine fest vorgegebene oder für ei
ne von dem weiteren Raddrehverhalten, von dem Bremsdruckver
lauf und/oder von weiteren Regelkriterien abhängige Zeit
spanne erhöht werden.
Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird also auf
einfache Weise einer Unterbremsung der kurveninneren Räder
bei einer Kurvenfahrt entgegengewirkt und dadurch die Rege
lung in dieser Situation erheblich verbessert. Auch unter
ungünstigen Bedingungen wird während einer Kurvenfahrt ein
kurzer Bremsweg erreicht.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung setzt die Erhö
hung der Schlupfschwelle nach einer vorgegebenen Fil
ter- oder Verzögerungszeit ein, die zweckmäßigerweise in ei
ner Größenordnung von 50-100 ms liegt. Dadurch wird ein
Auslösen der Sonderregelung durch kurzzeitiges Überschreiten
der Schlupfschwelle verhindert.
Der Offset nimmt nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung kontinuierlich oder stufenweise, z. B. in einem Ar
beitstakt von 5-10 ms, bis zu einem vorgegebenen Maximal
wert zu, allerdings zweckmäßigerweise nur solange, bis der
Radschlupf die durch den Offset erhöhte Schlupfschwelle er
reicht.
Feiner ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Offset,
sobald der tatsächliche Radschlupf die erhöhte Schlupf
schwelle erreicht, bis zur Beendigung der Sonderregelung
konstant bleibt oder nach einer vorgegebenen Zeitspanne oder
in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten, dem Bremsdruckver
lauf etc. abnimmt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend
anhand der beigefügten Diagramme und der
Schaltungsanordnung beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1A den Geschwindigkeitsverlauf und die Druckmodulation
an einem kurveninneren Rad bei einer Schaltungsan
ordnung ohne Sonderregelung,
Fig. 1B die gleichen Diagramme wie Fig. 1A bei Verwendung
einer Schaltungsanordnung mit der erfindungsgemäßen
Sonderregelung sowie
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung
nach der Erfindung.
Die Fig. 1A und 1B veranschaulichen ein typisches Raddreh
verhalten, bei dem die Sonderregelung nach der Erfindung von
Nutzen ist. Dargestellt ist in beiden Figuren der zeitliche
Verlauf der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit VREF, das
Drehverhalten bzw. die Radgeschwindigkeit vR1, v'R1, die
sogen. normale Schlupfschwelle S0 und, jeweils die untere
Kurve in Fig. 1A und in Fig. 1B, der Druckverlauf pR1 und
p'R1 in der Radbremse des Fahrzeugrades, dessen Geschwin
digkeitsverlauf vR1 bzw. v'R1 in dem oberen Diagramm
wiedergegeben ist. Es handelt sich bei dem dargestellten
Beispiel um das typische Drehverhalten eines kurveninneren
Fahrzeugrades während der Fahrt in einer relativ engen Kurve
und einer starken Abbremsung, die zum Zeitpunkt t0 zum
Einsetzen der Blockierschutzregelung führt. In dem Zeitin
tervall von t0-t1 wird der Regelungsverlauf in erster
Linie durch die verzögerungs- und beschleunigungsabhängige
Regelung bzw. durch die entsprechenden Regelungsschwellen
beherrscht. Ab dem Zeitpunkt t1 wird jedoch erkennbar, daß
es sich hier um ein für eine Kurvenfahrt typisches Raddreh
verhalten handelt. Zum Zeitpunkt t0 sinkt nämlich die Rad
geschwindigkeit VR unter die Kennlinie S0, deren Abstand
A von der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit vREF gewisser
maßen den maximal zulässigen Bremsschlupf bei Geradeausfahrt
wiedergibt. Beim Überschreiten dieses Schlupfwertes A bzw.
der Schlupfschwelle S0 setzt die schlupfabhängige Regelung
ein.
Das Überschreiten der Schlupfschwelle zum Zeitpunkt t1 hat
in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einen starken
Abbau des Bremsdruckes pR1, p'R1 zur Folge. Dennoch nä
hert sich die Radgeschwindigkeit vR1, v'R1 nicht mehr
der Referenzgeschwindigkeit vREF an, sondern es bleibt bei
einem hohen, weit über dem Grenzwert A liegenden Schlupf. Es
wird daher in dem Beispiel nach Fig. 1A weiterhin Druck ab
gebaut. Handelt es sich bei dem Rad, dessen Geschwindigkeit
vR1, v'R1 gezeigt ist, in Wirklichkeit um das kurvenin
nere Rad während einer engen Kurve, wird durch die Schräg
stellung dieses Rades dieser hohe Bremsschlupf nur vorge
täuscht. Der starke, andauernde Bremsdruckabbau ist folglich
unerwünscht und verursacht einen unnötig langen Bremsweg.
Erfindungsgemäß wird daher, wie Fig. 1B zeigt und im Ver
gleich mit Fig. 1A veranschaulicht, eine Sonderregelung
durchgeführt, sobald die Regelung erkennt, daß ein für eine
Kurvenfahrt typisches Raddrehverhalten vorliegt. Nach dem
Überschreiten der Schlupfschwelle S0 zum Zeitpunkt t1
und dem Verstreichen einer vorgegebenen Filter- oder Verzö
gerungszeit TF von z. B. 70 ms wird die normale Schlupf
schwelle S0 durch einen Offset ΔS0 erhöht. Beginnend
zum Zeitpunkt t2 wird die Grund-Schlupfschwelle S0 quasi
kontinuierlich - im vorliegenden Ausführungsbeispiel
schrittweise nach jeweils 7 ms - erhöht. Zum Zeitpunkt t3
erreicht daher die Radgeschwindigkeit v'R1 die durch den
Offset ΔS0 erhöhte Schlupfschwelle S0 + ΔS0. Dadurch
wird der Druckabbau gestoppt und anschließend, beginnend zum
Zeitpunkt t5 der Bremsdruck p'R1 in der Radbremse dieses
kurveninneren Rades wieder erhöht. Durch den Offset und die
entsprechende Änderung der Schlupfschwelle wird folglich der
vorgetäuschte Schlupf kompensiert und der Regelungsbereich,
in dem Druckaufbau möglich ist, erweitert. Eine Unterbrem
sung des kurveninneren Rades wird dadurch verhindert.
Die Zeitspanne TM in Fig. 1B bezeichnet die Maximalzeit
spanne, bis zu der das Ansteigen des Offset fortgesetzt
wird. Zum Zeitpunkt t4 ist im vorliegenden Beispiel ein
Maximalwert ΔS0max erreicht. Der Schlupf ist um ca. 10
km/h über die normale Schlupfschwelle S0 angewachsen. Nach
der Zeitspanne TM bleibt in diesem Ausführungsbeispiel der
Offset bis zur Beendigung der Sonderregelung konstant, so
fern diese Situation weiterhin besteht.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 besteht im wesentlichen
aus einer Signalaufbereitungsstufe 1, der die Signale vR1
-vR4 der einzelnen (nicht gezeigten) Radsensoren zuge
führt werden, aus einer strichpunktiert eingerahmten Regel
schaltung 2, aus einem Ventiltreiberblock 3 und aus einer
gestrichelt eingerahmten Zusatzschaltung 4 zusammen. Es ist
hier nur eine einzige Zusatzschaltung wiedergegeben, obwohl
für jedes Rad eine grundsätzlich gleiche Schaltung benötigt
wird.
In der Regelschaltung 2 werden grundsätzlich alle logischen
Verknüpfungen und Rechenoperationen durchgeführt, die bis
zur Ermittlung der Ventilsteuersignale, zur Überwachung der
Regelung usw. notwendig sind. Symbolisch dargestellt im In
neren der Schaltung 2 ist lediglich eine Stufe 5 zur Ermitt
lung des momentanen Radschlupfes S1-S4, dessen Ausgang
SR1 zu der Zusatzschaltung 4 und von dieser über eine Lei
tung 10 zurück zur Schaltung 2 geführt ist. Auf entsprechen
de Weise sind die Schlupf-Ausgangsleitungen SR2-SR4
mit den nicht gezeigten Zusatzschaltungen für die Räder 2-
4 verbunden.
Mit einem digitalen Zähler 6, dem ein Multiplikator 7 nach
geschaltet ist, wird die Höhe eines Offsetsignals b ermit
telt. Multipliziert wird der Zählerstand in der Stufe 7 mit
einer Konstanten K. Die Summe aus dem Offsetsignal b und aus
einem von der Normal-Schlupfschwelle S0 abgeleiteten Wert
a wird in einem Addierer 8 gebildet. In einem Vergleicher 9
wird die Summe a + b mit dem Schlupf SR1 verglichen und
schließlich dem Regler 2 über die Leitung 10 signalisiert,
ob das Radverhalten momentan stabil oder instabil ist. Diese
Information wird im Regler 2 in bekannter Weise bei der Er
mittlung der Bremsdrucksteuersignale bzw. bei der Steuerung
der Ventile des Ventilblocks 3 verwertet.
Der Digitalzähler 6 wird über ein ODER-Gatter 28 zurückge
stellt wird, wenn der Schlupf 0 ist, positiv ist ODER wenn
über die normalen Schlupfschwellen ein Druckaufbau eingelei
tet wird.
Der digitale Zähler 6 wird einerseits über ein UND-Gatter 11
angesteuert, das den Inhalt dieses digitalen Zählers 6 er
höht, wenn der Regler 2 über eine Leitung 12 instabilen Rad
lauf signalisiert und wenn gleichzeitig über eine Leitung 13
der Arbeitstakt (clk) durchgeschaltet ist. Eine über einem
Grenzwert liegende Radbeschleunigung (im vorliegenden Fall
muß die gefilterte Radbeschleunigung bR1 über +0,3 g lie
gen) führt dagegen über ein UND-Gatter 14 zur Verringerung
des Zählerinhalts; eine relativ hohe Radverzögerung deutet
nämlich darauf hin, daß die erfindungsgemäße Sonderregelung
nicht angebracht ist.
Ein Vergleicher 16, der die Radgeschwindigkeit vR1 mit ei
ner konstanten Geschwindigkeit K2 vergleicht, und ein
UND-Gatter 17 geben den Weg vom Zähler 6 zum Addierer 8 erst
frei, wenn die Radgeschwindigkeit vR1 einen Mindestwert
von z. B. 4 km/h übersteigt.
Die erfindungsgemäße Sonderregelung ist nur dann in Funk
tion, wenn die Werte für die Verzögerung oder Beschleunigung
des Rades relativ gering sind, d. h. in einem Bereich von et
wa ±1 g oder ±1,1 g liegen. Über eine Leitung 18 und über Ver
gleicher 19, 20, die auf eine obere und eine untere Schwelle
Th0 bzw. ThU eingestellt sind, sowie über ein ODER-Gat
ter 21 wird daher eine Zeitstufe 22 über einen Reset-Eingang
R immer dann zurückgesetzt, wenn die Beschleunigung oder
Verzögerung über den vorgenannten relativ geringen Grenzwer
ten liegt. Die Zeitstufe 22 wird über ein UND-Gatter 23 an
gesteuert, wenn zum einen der Arbeitstakt (Clock) ansteht
und wenn über die Leitung 12 instabiles Raddrehverhalten ge
meldet wird. Nach einer vorgegebenen Filter- oder Verzöge
rungszeit TF - ein Vergleicher 24 führt nur dann ein Aus
gangssignal, wenn der Inhalt der Zeitstufe 22 über die Zeit
TF angestiegen ist - wird schließlich über das UND-Gatter
25 und über das UND-Gatter 11 der Digitalzähler 6 in Rich
tung auf eine Vergrößerung des Zählerinhaltes angesteuert.
Das UND-Gatter 25 wird allerdings über ein UND-Gatter 26 ge
sperrt, wenn auf einer Leitung 27 kein Signal ansteht. Über
diese Leitung 27 wird das UND-Gatter 26 bei hohem Radschlupf
gesperrt, der durch ein Motorschleppmoment verursacht sein
könnte.
Claims (5)
1. Schaltungsanordnung für eine Bremsanlage mit Blockier
schutz- und/oder Antriebsschlupfregelung zur Verbesserung
der Regelung während einer Kurvenfahrt, mit Sensoren zur
Messung des Raddrehverhaltens und mit elektronischen
Schaltkreisen zur Aufbereitung sowie Auswertung der Sen
sorsignale und zur Erzeugung von Bremsdruck-Steuersigna
len, wobei der Bremsdruck in Abhängigkeit von dem Rad
drehverhalten, von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder von
einer Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit sowie von Verzöge
rungs-, Beschleunigungs- und Schlupfschwellen steuerbar
ist, wobei während eines Regelungsvorganges bei einem für
eine Kurvenfahrt typischen Raddrehverhalten eine Sonder
regelung erfolgt, indem die Schlupfschwelle durch einen
Offset erhöht wird, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sonderregelung ausgelöst wird,
- - wenn der Radschlupf (A) die Schlupfschwelle (S0) über schreitet und
- - die Radverzögerung oder Radbeschleunigung so klein ist, dass die die verzögerungs- und beschleunigungsab hängigen Regelungsschwellen nicht erreicht werden,
- - und wenn dieses Raddrehverhalten trotz Bremsdruckab baues andauert.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, dass die Erhöhung (ΔS0) der Schlupfschwelle (S0) nach
einer vorgegebenen Filter- oder Verzögerungszeit (TF)
einsetzt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, dass der Offset (ΔS0) kontinuierlich oder
stufenweise bis zu einem vorgegebenen Maximalwert (ΔS0max)
zunimmt.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch kennzeich
net, dass der Offset (ΔS0) solange zunimmt bis der Rad
schlupf die durch den Offset (ΔS0) erhöhte Schlupfschwel
le (S0 + ΔS0) erreicht.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch kennzeich
net, dass der Offset (ΔS0), sobald der tatsächliche Rad
schlupf die erhöhte Schlupfschwelle (S0 + ΔS0) erreicht, bis
zur Beendigung der Sonderregelung konstant bleibt oder
nach einer vorgegebenen Zeitspanne oder in Abhängigkeit
von dem Raddrehverhalten, von dem Bremsdruckverlauf etc.
abnimmt.
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