DE4032506C2 - - Google Patents
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- DE4032506C2 DE4032506C2 DE4032506A DE4032506A DE4032506C2 DE 4032506 C2 DE4032506 C2 DE 4032506C2 DE 4032506 A DE4032506 A DE 4032506A DE 4032506 A DE4032506 A DE 4032506A DE 4032506 C2 DE4032506 C2 DE 4032506C2
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Bremsdruckes
in einer blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage, bei dem
- - der Schlupf und/oder die Drehverzögerung eines gebremsten Rades gemessen und mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird, um bei dessen Überschreiten den Bremsdruck zu senken,
- - der Schwellenwert zur Vermeidung nicht erforderlicher Druckabsenkungen für vorgegebene Zeitspannen von einem Grundwert erhöht und danach wieder abgesenkt wird, und
- - zu einem Zeitpunkt, zu dem die Drehverzögerung des gebremsten Rades größer ist als es einer physikalisch größtmöglichen Verzögerung des Fahrzeuges entspricht, der Schwellenwert sprunghaft erhöht und danach gemäß einer vorgegebenen Funktion der Zeit abgesenkt wird.
Ein solches Verfahren ist aus der nicht vorveröffentlichten DE
40 28 193 C1 bekannt.
Bei blockiergeschützten Fahrzeug-Bremsanlagen wird die Drehung
der einzelnen Räder des Fahrzeuges ständig verfolgt und es werden
insbesondere der Schlupf der gebremsten Räder sowie ihre
Verzögerung ermittelt, um eine Blockierneigung des Rades festzustellen
und das Blockieren zu verhindern. Sobald der Radschlupf
bzw. die Verzögerung eine Blockierneigung anzeigen, was
dadurch festgestellt wird, daß bestimmte, vorgegebene Schwellenwerte
bezüglich Schlupf und/oder Verzögerung überschritten
werden, wird ein weiterer Anstieg des Druckes in der Bremse des
betroffenen Rades beendet oder der Bremsdruck abgebaut.
Sobald das betroffene Rad aufgrund seiner Reibung mit der
Fahrbahn wieder eine hinreichende Drehbeschleunigung erfahren
hat, wird der Druck in der Bremse wieder erhöht, um mit dem Rad
weitere Bremswirkung zu erzielen.
Bei der blockiergeschützten Regelung des Bremsdruckes geht es
wesentlich darum, über alle Regelzyklen einer Bremsung die
gebremsten Räder möglichst im günstigsten Bereich der bekannten
Reibbeiwert/Schlupf-Kurve laufen zu lassen.
Um eine Bremsung mit möglichst kurzem Bremsweg bei gleichzeitiger
Lenkbarkeit des Fahrzeuges zu erreichen, sollte die Antiblockieranlage
möglichst empfindlich und verzögerungsfrei auf
Blockierneigung anzeigende Änderungen im Drehverhalten des
gebremsten Rades reagieren. Hierzu wäre es erstrebenswert, die
genannten Schwellenwerte möglichst empfindlich einzustellen,
d. h. so, daß schon bei relativ geringen Änderungen des Rad-Drehverhaltens
in Richtung auf eine Blockierneigung ein Regelzyklus
mit einem Abbau des Bremsdruckes eingeleitet wird.
Einer empfindlichen Einstellung der Schwellenwerte steht aber
entgegen, daß unter bestimmten, nicht unwahrscheinlichen Bedingungen
gebremste Räder ein Drehverhalten zeigen können, das
eine starke Drehverzögerung anzeigt, obwohl das Rad noch in einem
gut bremsfähigen Zustand läuft. Diese Erscheinung ist gut
bekannt und zum Beispiel in der DE-OS 33 45 729 eingehend beschrieben.
Durch insbesondere Achsschwingungen können relativ
große Differenzen zwischen der Fahrzeug- und der Radgeschwindigkeit
auftreten, die einen instabilen Lauf des Rades vortäuschen
und deshalb unerwünschte Regelvorgänge, d. h. einen unerwünschten
Abbau des Bremsdruckes, auslösen können. Auch wenn das
gebremste Rad in ein Schlagloch oder auf unregelmäßiger Fahrbahn
fährt, kann zunächst eine ruckartige Drehbeschleunigung, gefolgt
von einer starken Verzögerung, auftreten.
Derartige Achsschwingungen oder dergleichen können also dazu
führen, daß eng eingestellte Schwellenwerte bezüglich der Drehverzögerung
des Rades überschritten werden und ein unerwünschter
Regelvorgang (Druckabbau am gebremsten Rad) eingeleitet
wird, obwohl das Rad nicht blockiergefährdet ist.
In der DE 33 45 729 A1 wird zur Unterdrückung unerwünschter
Regelvorgänge der für die Einleitung der Regelung maßgebliche
Schwellenwert in Abhängigkeit von der Hochlaufbeschleunigung des
geregelten Rades variiert. Hierzu wird die Hochlaufbeschleunigung
des gebremsten Rades (also das Wiederanlaufen des Rades
nach einer Verzögerung) ständig überwacht und dann, wenn die
Hochlaufbeschleunigung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet,
wird der für die Einleitung eines Regelvorganges, d. h.
einen Druckabbau in der Bremse des Rades, maßgebliche Schwellenwert
variiert. Die Variation des Schwellenwertes erfolgt in Abhängigkeit
vom Maß der Hochlaufbeschleunigung. Der Schwellenwert
wird also momentan auf den sich aus der Hochlaufbeschleunigung
ergebenden Wert erhöht und klingt dann in einer vorgegebenen
Zeitfunktion (exponentiell oder linear) auf den Grundwert wieder
ab. Der Grund-Schwellenwert ist derjenige Schwellenwert, den das
System normalerweise einnimmt, d. h. dann, wenn die Hochlaufbeschleunigung
des Rades unter dem obengenannten Grenzwert liegt
oder keine Regelung durchgeführt wird.
Auch aus der US-PS 41 40 353 ist bereits ein Verfahren zum
blockiergeschützten Bremsen bekannt, bei dem in Abhängigkeit von
der Größe der Wiederbeschleunigung eines gebremsten Rades der
für die Regelung maßgebliche Schwellenwert eingestellt wird.
Aus der DE 38 05 270 A1 sowie der entsprechenden EP 03 29 071 A2
ist bereits ein Verfahren zum Regeln des Bremsdruckes in einer
blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage bekannt, bei dem zur
Vermeidung von unerwünschten, durch Achsschwingungen, Schlaglöcher
od. dgl. bedingten Regelvorgängen der Schwellenwert zu
Beginn einer Druckabsenkung oder -erhöhung während eines Regelzyklus
kurzzeitig um einen konstanten Betrag gegenüber einem
Grund-Schwellenwert heraufgesetzt wird. Danach wird der Schwellenwert
in Abhängigkeit von der Zeitspanne des Druckabbaus im
vorangegangenen Regelzyklus abgesenkt.
Neben den genannten Achsschwingungen sind bei ABS-Regelungen
insbesondere auch mit Schotter belegte sowie verschneite Straßen
besonders problematisch. Auf solchen Oberflächen werden schnelle
Radbewegungen hervorgerufen und erzeugen bei herkömmlichen ABS-Regelalgorithmen
Druckabbausignale, obwohl das Rad sich noch
nicht in einem kritischen Schlupf befindet, der einen Druckabbau
erforderlich macht. Hierdurch wird Bremsweg verschenkt, d. h. das
Fahrzeug wird schwächer abgebremst als es unter den gegebenen
Umständen möglich wäre.
Aus der eingangs genannten, gattungsbildenden nicht vorveröffentlichten
DE 40 28 193 C1 ist es bekannt, die Radverzögerung
des gebremsten Rades zu messen, nicht aber die Geschwindigkeitsänderung
pro Zeitintervall. Es erfolgt keine Absenkung eines augenblicklichen
Differenz-Schwellenwertes nach Maßgabe eines Vergleichs
einer Geschwindigkeitsänderung des gebremsten Rades über
vorgegebene Zeitintervalle mit dem augenblicklichen Differenz-Schwellenwert.
Die Erfindung setzt sich das Ziel, bekannte ABS-Regelalgorithmen
so zu verbessern, daß Schlechtweg-Strecken, wie insbesondere
Schotter oder Schnee, nicht zu einer Unterbremsung des Fahrzeuges
führen. Dabei soll der Regelalgorithmus zum einen durch
Schlechtweg-Strecken verursachte unerwünschte Druckabbausignale
vermeiden und zum anderen trotzdem auf glatten Fahrbahnen zu
einem empfindlichen Ansprechen der ABS-Regelung führen.
Erfindungsgemäß ist zur Erreichung einer solchen Verbesserung
der ABS-Regelung vorgesehen, daß
- - während der Absenkung des Schwellenwertes die Geschwindigkeitsänderung des gebremsten Rades über vorgegebene Zeitintervalle gemessen und mit einem augenblicklichen Differenz-Schwellenwert verglichen wird, und daß
- - dann, wenn dieser Vergleich ergibt, daß die genannte Geschwindigkeitsänderung größer ist als der augenblickliche Differenz-Schwellenwert, dieser auf den Grundwert abgesenkt wird.
Es ist also vorgesehen, daß zunächst ermittelt
wird, ob die Drehverzögerung eines gebremsten Rades einen vorgegebenen
Verzögerungsschwellenwert überschreitet, wobei diese
Überschreitung deutlich über der physikalisch maximal möglichen
Fahrzeugverzögerung liegt. Für jedes Fahrzeug läßt sich eine
physikalisch maximal mögliche Fahrzeugverzögerung angeben, wenn
man eine Bremsung mit guten Reifen auf guter Fahrbahn voraussetzt.
Erreicht die Drehverzögerung eines Rades Werte, die
größer sind als es dieser physikalisch maximal möglichen Fahrzeugverzögerung
entspricht, so zeigt dies an, daß das Rad überbremst
wird und Blockierneigung besteht.
Dann, wenn die Radverzögerung eines gebremsten
Rades größer ist als es einer physikalisch möglichen
Verzögerung des Fahrzeuges entspricht, wird der Schwellenwert, z. B.
bezüglich des Schlupfes des gebremsten Rades, sprunghaft erhöht.
Durch diese kurzzeitige Erhöhung des Schwellenwertes wird die
ABS-Regelung kurzzeitig unempfindlicher, d. h. die Schlupf-
und/oder Verzögerungswerte des Rades können relativ hohe Werte
annehmen, ohne daß es notwendig zu einem Druckabbau kommt.
Der wie vorstehend beschrieben sprunghaft erhöhte Schwellenwert
wird danach so lange kontinuierlich verringert, beispielsweise
gemäß einer zeitlichen Stufenfunktion, wie die Radverzögerung
größer ist als es der physikalisch maximal möglichen Verzögerung
des Fahrzeuges entspricht. Erholt sich nun das Rad relativ
schnell, dann kommt es während einer solchen, relativ kurzen
starken Fahrzeugverzögerung nicht zu einem Abbau des Bremsdruckes,
weil der Schlupf des Fahrzeuges (oder eine andere Regelgröße)
den zeitweise erhöhten Schwellenwert nicht überschreitet.
Ein solcher Ablauf der Drehverzögerung des gebremsten Rades
ist von der Erfindung als typisch für eine Schlechtweg-Strecke
erkannt worden. Er führt nicht mehr zu einem
Unterbremsen des Rades.
Andererseits muß aber auch dafür gesorgt werden, daß dann,
wenn aufgrund einer sehr glatten Fahrbahn eine starke Drehverzögerung
des Fahrzeuges auftritt, die einen Druckabbau erforderlich
macht, die ABS-Regelung hinreichend empfindlich ist, um bei
guter Lenkbarkeit des Fahrzeuges einen möglichst kurzen Bremsweg
zu gewährleisten.
Hierzu ist vorgesehen, daß dann, wenn sich das gebremste
Rad nicht innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne "erholt",
die anfänglich vorgesehene, momentane sprunghafte Erhöhung
des Schwellenwertes dann sofort aufgehoben wird, d. h. der
Schwellenwert wieder auf seinen Grundwert abgesenkt wird, wenn
Anzeichen dafür vorliegen, daß sich das Rad auf einer Oberfläche
mit sehr niedrigem Reibwert befindet. Als Indikator für einen
solchen Zustand dienen die Geschwindigkeitsänderungen
des gebremsten Rades über jeweils vorgegebene
kurze Zeitintervalle, die deutlich kürzer sind als ein typischer
Regelzyklus. Für diese aufeinanderfolgenden, relativ kurzen
Zeitintervalle wird jeweils die Geschwindigkeitsänderung des gebremsten
Rades gemessen und mit dem augenblicklich eingestellten
Schwellenwert verglichen. Ergibt dieser Vergleich, daß die Geschwindigkeitsänderung
des gebremsten Rades größer ist als der
Schlupf-Schwellenwert, so zeigt dies an, daß nicht etwa Schotter
oder Schnee vorliegen, sondern daß sich das Rad tatsächlich auf
einer Fläche mit relativ schlechtem Reibbeiwert befindet und die
anfänglich vorgesehene Erhöhung des Schwellenwertes wird sofort
aufgehoben, d. h. der Schwellenwert wird wieder auf den Grundwert
abgesenkt, welcher der normalen ABS-Regelung zugrundeliegt, d. h.
der Schwellen-Grundwert entspricht der gewünschten Empfindlichkeit
des ABS-Regelalgorithmus auf Fahrbahnen, die nicht durch
Schlechtweg-Strecken, wie Schotter oder Schnee o. dgl., gekennzeichnet
sind.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand
der Zeichnung näher erläutert.
Dabei wird vorausgesetzt, daß der beschriebene ABS-Regelalgorithmus
in zeitgemäßer Technik dadurch realisiert wird, daß ein
Prozessor gemäß dem Algorithmus programmiert wird. Alle für die
Realisierung der Erfindung erforderlichen Hardware-Komponenten,
wie Prozessoren, Ventile, Steuermittel etc. sind in der ABS-Technik
allgemein bekannt. Der Algorithmus wird nachfolgend
nicht in einer Programmiersprache und auch nicht als Flußdiagramm
dargestellt, sondern umgangsprachlich.
In der Figur sind über einer gemeinsamen Zeitachse (t) vier
unterschiedliche Kurven dargestellt. Die oberste Kurve zeigt
über der Zeit den Verlauf der Radgeschwindigkeit VRad (in z. B.
km/h) über der Zeit. Die durchgezogene Linie ist ein typischer
Verlauf einer Radgeschwindigkeit VRad. Die gestrichelte Linie
entspricht der als solche bekannten Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit,
die möglichst nahe an der tatsächlichen Geschwindigkeit
des Fahrzeuges über Grund liegen soll.
Darunter ist über der gleichen Zeitskala die zur gezeigten Radgeschwindigkeit
VRad gehörende Radverzögerung aufgetragen, die
sich als erste Ableitung der Radgeschwindigkeit über der Zeit
ergibt.
Die darunterliegende Kurve zeigt den erfindungsgemäßen Verlauf
des Schwellenwertes, beim dargestellten Ausführungsbeispiel des
Schwellenwertes S bezüglich des Schlupfes des gebremsten Rades.
In der Figur zeigt die unterste Kurve die Ansteuerung eines Magnetventils
MV, bei dessen Betätigung ein Druckabbau am gebremsten
Rad durch Öffnung des Ventils erfolgt.
Beim in der Figur dargestellten Verlauf einer ABS-Regelung wird
angenommen, daß zum Zeitpunkt T₁ die Drehverzögerung des gebremsten
Rades einen kritischen Wert Ax deutlich übertrifft,
d. h. das gebremste Rad wird stärker verzögert als es der bei dem
gegebenen Fahrzeug maximal physikalisch möglichen Fahrzeugverzögerung
entspricht. Deshalb wird erfindungsgemäß zum Zeitpunkt T₁
der Schwellenwert S (siehe die dritte Kurve) sofort sprunghaft
nach oben gesetzt, d. h. die ABS-Regelung ist weniger empfindlich,
da ein Überschreiten des Schwellenwertes S einen größeren
Schlupf bzw. eine größere Drehverzögerung des Fahrzeuges erfordert.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schwellenwert
bezüglich des Schlupfes aufgetragen. Zusätzlich oder auch stattdessen
könnte auch ein Schwellenwert bezüglich der Drehverzögerung
aufgetragen werden.
In den Figuren ist bei der ersten Absenkung der Verzögerung
unter den kritischen Wert Ax angenommen, daß sich das Rad vom
Zeitpunkt T₁ bis zum Zeitpunkt T₂ wieder relativ schnell "erholt",
d. h. wieder beschleunigt. Während der Zeitspanne, in der
die Drehverzögerung ARad den kritischen Wert Ax übertrifft, wird
der Schwellenwert S, wie dargestellt, gemäß einer Stufenfunktion
abgesenkt. Für die Stufung sind Zeitintervalle Δ T vorgegeben,
wobei ein Zeitintervall Δ T so gewählt ist, daß es einem
kleinen Bruchteil der typischen Dauer eines Regelzyklus entspricht.
Übertrifft die Verzögerung ARad des gebremsten Rades nicht mehr
den kritischen Wert Ax (Zeitpunkt T₂), dann wird der Schwellenwert
S wieder auf den Schwellen-Grundwert SG abgesenkt, wie in
der Figur dargestellt ist.
Zeitpunkt T₃ erfährt das gebremste Rad wieder eine Verzögerung
ARad, die den kritischen Wert Ax übertrifft. Deshalb wird
der Schwellenwert vom Grundwert SG wieder auf den in der Figur
gezeigten Maximalwert sprunghaft erhöht und sodann gestuft entspechend
den Zeitintervallen Δ T abgesenkt. Für jede dieser
Abstufungen entsprechend den Zeitintervallen Δ T wird nun die
im Verlauf dieser Zeitintervalle erfolgte Änderung der Drehgeschwindigkeit
VRad des gebremsten Rades gemessen. In der ersten
Kurve der Figur ist diese Geschwindigkeitsänderung Δ VRad eingezeichnet.
Diese Geschwindigkeitsänderung Δ VRad wird nun mit
der momentan herrschenden Schwellenwerterhöhung Δ VA verglichen.
Die Geschwindigkeitsänderung Δ VRad ist dimensionsgleich
mit der Schwellenwertänderung Δ VA, so daß ein Vergleich möglich
ist. Zum Zeitpnkt T₄ wird somit die im vorangegangenen
Zeitintervall Δ T ermittelte Geschwindigkeitsänderung Δ VRad
des gebremsten Rades mit der momentanen Erhöhung des Schwellenwertes
(Δ VA) verglichen. Aufgrund der starken und relativ lang
anhaltenden Drehverzögerung des Rades ergibt dieser Vergleich,
daß die Geschwindigkeitsänderung des gebremsten Rades im Zeitintervall
Δ T größer ist als die momentan herrschende Schwellenwerterhöhung,
was eine glatte Fahrbahn (und nicht durch Schotter
oder Schnee beeinflußte Meßergebnisse) anzeigt. Es wird deshalb
zum Zeitpunkt T₄ der Schwellenwert S sofort auf den "normalen"
Grund-Schwellenwert SG abgesenkt. Dieser Grund-Schwellenwert SG
ist so empfindlich, daß bei diesem Zeitpunkt der Schlupf des
Rades, d. h. in herkömmlicher Weise die Differenz zwischen der
Drehgeschwindigkeit des Rades und der Referenzgeschwindigkeit
VRef größer ist als der Schwellenwert, so daß sofort ein Druckabbau
eingeleitet wird, d. h. gemäß der Figur wird das Magnetventil
MV betätigt, um den Hydraulikdruck im Bremszylinder zu entspannen.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel eines ABS-Regelalgorithmus
zum Ausfiltern von Schlechtweg-Strecken, wie Schotter,
Schnee o. dgl., kann abgewandelt werden. Beim beschriebenen
Ausführungsbeispiel wird zum Zeitpunkt T₁ bzw. T₃ der
Schwellenwert S vom Grund-Schwellenwert SG auf einen vorgegebenen
Maximalwert erhöht, der dann gemäß einer Stufenfunktion abgesenkt
wird. Statt der Stufung kann auch eine kontinuierliche
Absenkung des Schwellenwertes erfolgen. Dann werden keine Differenzen
(Δ VRad und Δ VA) mehr verglichen, sondern Differentialquotienten,
also jeweils der momentane Wert der zeitlichen
Ableitung der Radgeschwindigkeit mit einem entsprechenden
Schwellenwert. Die Erfindung wird bevorzugt bei relativ geringen
Druckanstiegsgeschwindigkeiten eingesetzt.
Auch kann die Höhe der Anhebung des Schwellenwertes variabel in
Abhängigkeit von gemessenen Parametern variiert und begrenzt
werden.
Claims (2)
- Verfahren zum Regeln des Bremsdruckes in einer blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage, bei dem
- - der Schlupf und/oder die Drehverzögerung eines gebremsten Rades gemessen und mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird, um bei dessen Überschreiten den Bremsdruck zu senken,
- - der Schwellenwert (S) zur Vermeidung nicht erforderlicher Druckabsenkungen für vorgegebene Zeitspannen von einem Grundwert (SG) erhöht und danach wieder abgesenkt wird, und
- - zu einem Zeitpunkt (T₁), zu dem die Drehverzögerung des gebremsten Rades größer ist als es einer physikalisch größtmöglichen Verzögerung des Fahrzeuges entspricht, der Schwellenwert sprunghaft erhöht und danach gemäß einer vorgegebenen Funktion der Zeit abgesenkt wird,
- dadurch gekennzeichnet, daß
- - während der Absenkung des Schwellenwertes die Geschwindigkeitsänderung (Δ VRad) des gebremsten Rades über vorgegebene Zeitintervalle (Δ T) gemessen und mit einem augenblicklichen Differenz-Schwellenwert (Δ VA) verglichen wird, und daß
- - dann, wenn dieser Vergleich ergibt, daß die Geschwindigkeitsänderung größer ist als der augenblickliche Differenz-Schwellenwert (Δ VA), dieser auf den Grundwert (SG) abgesenkt wird.
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