DE4244112C2 - Antiblockierregelsystem für Motorräder - Google Patents
Antiblockierregelsystem für MotorräderInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Antiblockiersystem für Mo
torräder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Da Motorräder bei Kurvenfahrt unbedingt eine hinrei
chende Seitenführungskraft benötigen, sind Kurvenbrem
sungen im Grenzbereich nahezu unmöglich, weil die in
Längsrichtung aufgebrachten Bremskräfte zur deutlichen
Verringerung der Seitenführungskräfte der Reifen füh
ren. Besonders problematisch verlaufen natürlich gere
gelte Kurvenbremsungen, da jedes ABS-System durch zy
klische Druckanfahrt immer wieder kurzzeitige Radüber
bremsungszustände provoziert oder den Bremsdruck zu
mindest in die Nähe des Blockierdrucks fährt. In die
sen kurzen Zeitphasen geht die Seitenführungskraft des
überbremsten Rades stark gegen O, so daß ein in
Schräglage befindliches Fahrzeug seitlich wegrutschen
würde.
Außerdem treten durch die Bremskräfte in der
Schräglage starke Aufstellmomente auf, die der Fahrer
kompensieren muß, um die Schräglage zu erzwingen.
Selbst wenn die Seitenführungskräfte noch ausreichen
sollten, würden die starken Druckmodulationen, die zum
Ausregeln von Radüberbremsungszuständen erforderlich
sind, dazu führen, daß der Fahrer große Lenkmomentän
derungen abfangen muß, die unvermittelt zu Zeitpunkten
auftreten, die nicht vorhersehbar sind, so daß das
Fahrzeug leicht instabil wird.
Die praktisch eingesetzten Antiblockiersysteme schal
ten zyklisch zwischen den Regelungszuständen
"Druckentlastung", "Druckhalten" und "Druckaufbau" an
jedem Rad um.
Eine Druckentlastung findet üblicherweise immer dann
statt, wenn das betreffende Rad einen maximal zulässi
gen Verzögerungswert bei hinreichend hohem Schlupf
überschreitet. Diese Situation ist jeweils zu den
Zeitpunkten TOein_i gegeben.
Ein Halten des Drucks (sofern systembedingt möglich)
erfolgt dann, wenn das Rad aus der vorherigen Verzö
gerung in die Beschleunigungsphase übergeht, also wie
der in Richtung stabiler Schlupfbereiche läuft (tritt
auf zu den Zeitpunkten TOhalt_i). Ein erneuter Druck
aufbau findet statt, wenn das Rad wieder eindeutig im
stabilen Schlupf läuft (Zeitpunkte TOaus_i), wobei zu
meist erst ein größerer Drucksprung und danach ein
kontinuierlicher Druckaufbau mit konstantem Gradienten
erfolgt (im folgenden "Druckaufbauphase" oder
"Wiederbelastungsphase" genannt), bis ein dadurch
erzwungener erneuter Radgeschwindigkeitseinbruch wie
der eine Druckentlastungsphase einleitet.
Wenn nach diesem Verfahren ein Radgeschwindigkeitsein
bruch erkannt wird, hat das Rad mit hoher Wahrschein
lichkeit bereits die Kuppe der µ-Schlupfkurve über
schritten, so daß der fahrbahnbedingte Radantrieb um
so kleiner wird, je weiter das Rad in den instabilen
Schlupf einbricht. Um die Radgeschwindigkeit nun wie
der auszuregeln, ist eine Entlastung um einen relativ
großen Druckbetrag notwendig, damit diesem Mitkopp
lungseffekt entgegengewirkt wird.
Der Fahrer muß während einer Kurvenbremsung mit star
ker Schräglage ein hohes Lenkmoment kompensieren, da
sich der Radaufstandspunkt von der Reifenmitte in
Richtung des kurveninneren Randes verschiebt. Die
Stärke des Lenkmoments nimmt linear mit der Bremskraft
zu. Wenn nun starke Druckmodulationen zu kurzzeitigen
erheblichen Schwankungen des Lenkmomentverlaufs füh
ren, ist der Fahrer i. a. nicht mehr in der Lage, im
mer ein entsprechendes Gegenmoment aufzubringen. Bei
schlechter oder übermäßiger Lenkreaktion kann das
Fahrzeug sehr leicht instabil werden.
In der DE 42 04 350 A1 wird ein Verfahren beschrieben,
mit dessen Hilfe Radüberbremsungen vermieden oder zu
mindest zeitlich weit hinausgezögert werden können.
Wenn es auf diese Weise gelingt, das Vorderrad
tatsächlich permanent in Schlupfbereichen zu halten,
die vor dem Reibwert-Maximum (µ-Maximum) liegen, so
bleibt das Fahrzeug auch bei einer Kurvenfahrt stabil,
wobei nur geringe Lenkmomentänderungen auf den Fahrer
wirken und gleichzeitig eine nahezu optimale Verzöge
rung erzielt wird. Das Verfahren weist jedoch den Nach
teil auf, daß bei starker Schräglage zu geringe Reser
ven bezüglich der Seitenführungskraft existieren, da
das Verzögerungsmaximum praktisch permanent ausge
schöpft wird. Schon bei einem geringfügigen Reibwert
wechsel wie er lokal auch auf allen homogen erschei
nenden Böden auftreten kann, ist letztlich doch eine
kurzzeitige Radüberbremsung mit den o. g. negativen
Begleiterscheinungen möglich.
Ein wesentliches Problem der kurvenangepaßten Bloc
kierschutzregelung liegt in der sicheren Erkennung der
Kurvenfahrt und einer hinreichend genauen Ausmessung
des Schräglagewinkels. Die in der DE 38 39 520 A1 be
schriebenen Verfahren beziehen sich auf die Ausmessung
der dynamischen Radaufstandskräfte, die sich gegenüber
den statisch gemessenen Werten bei wachsender
Schräglage erhöhen. Ferner werden Kippmomente des in
Schräglage laufenden Rades ausgewertet, um den Grad
der Schräglage zu messen, wobei die Kippmomente durch
unterschiedliche Radaufstandskräfte an der linken und
rechten Radseite bestimmt werden. Um die Erkennung der
Schräglagenfahrt zusätzlich abzusichern, wird ein be
stimmtes zeitliches Lenkwinkelmuster herangezogen.
Die beschriebenen Verfahren sind aber einerseits mit
hohem meßtechnischen Aufwand verbunden und liefern zum
anderen auch nicht immer eindeutige Ergebnisse.
So erfordert beispielsweise die Messung der Kippmo
mente zwei Kraftmeßlager. Außerdem hängen die Radkipp
momente nicht nur vom Grad der Schräglage sondern auch
vom Typ und Zustand der Reifen ab. Weiterhin ist die
Unsicherheit bei der Lenkwinkel-Mustererkennung sehr
groß, da die Muster in Abhängigkeit der Fahrzeugge
schwindigkeit und des Fahrerverhaltens stark schwan
ken. Aufgrund der ausgeprägten Profile speziell bei
Breitreifen gibt es keinen eindeutigen Zusammenhang
zwischen dem eingeschlagenen Lenkwinkel und der beste
henden Schräglage des Fahrzeugs.
In der DE 38 39 520 A1 wird als Reaktion auf eine er
kannte Kurvenfahrt ein Schwellwert für die Aktivierung
der Blockierschutzregelung verändert mit dem Ziel,
schon bei geringen Radschlupfwerten in die Druckredu
zierungsphase zu gehen.
Eine derartige Maßnahme kann jedoch in vielen kriti
schen Situationen nicht ausreichen, um eine hinrei
chende Seitenführungsstabilität zu gewährleisten. Bei
extremer Kurvenfahrt muß speziell der Vorderradbrems
druck weit unter dem Blockierwert gehalten werden, da
mit das Fahrzeug nicht seitlich wegrutscht. Schlupf
werte, die eindeutig auf eine Überbremsung hindeuten,
können bereits zu geringe Seitenführungskräfte zur
Folge haben.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein
Antiblockierregelsystem für Motorräder darzustellen,
mit dem nach eindeutig erkannter Kurvenfahrt eine mo
difizierte Blockierschutzregelung aktiviert wird, die
sich dynamisch an den Grad der erreichten Schräglage
anpaßt.
Die Lösung erfolgt mit den im kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Wei
terbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 14 angege
ben.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Kurvenfahrt
und den Grad der Schräglage durch zwei Be
schleunigungssensoren zu erfassen. Diese sind heute
als direkt auf der ABS-Elektronik einzusetzende Halb
leiterkomponenten verfügbar und verursachen - bezogen
auf den Gesamtaufwand des Antiblockiersystems - nur
geringe Kosten. Schwerpunkt der Erfindung ist aber
nicht in erster Linie die Erkennung der Schräglage
sondern die Reaktion auf die erkannte Situation.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Fahrzeugstabilisie
rung sieht daher umfassende Maßnahmen vor, bei erkann
ter Fahrzeugschräglage die gesamte Blockierschutzstra
tegie außerhalb und innerhalb von geregelten Bremsun
gen an den Grad der Schräglage anzupassen.
Entscheidend für eine sichere Bremsdrucksteuerung ist
die Einstiegphase. Wenn das Vorderrad bei bereits be
stehender Schräglage überbremst wird, ist es wichtig,
daß das ABS nicht erst über eine erkannte
Radblockiertendenz aktiv geschaltet wird, da dann zu
mindest für eine kurze Zeit nur sehr geringe Seiten
führungskräfte auftreten, die schon zum Sturz führen
können. Es muß daher schon vor dem Auftreten erster
Blockiertendenzen dafür gesorgt werden, daß der Rad
bremszylinderdruck am Vorderrad bestimmte Maximalwerte
nicht überschreitet, die abhängig vom Grad der erkann
ten Schräglage berechnet werden müssen.
Die während der aktiven Blockierschutz-Regelung ver
folgte Strategie zur Fahrzeugstabilisierung basiert
auf der DE 42 15 350 A1, in der vorgeschlagen wird, den
Radbremsdruck in den Wiederbelastungsphasen
exponentiell auf den jeweils zuvor gespeicherten Rad
blockierdruck POein zu erhöhen, wobei der Druck zu Be
ginn einer Wiederbelastung zuerst steil und dann immer
flacher gegen den zu erwartenden Blockierdruck POein
gefahren wird. Die flache Druckanfahrt in der Nähe von
POein verhindert, daß das Rad mit hoher Dynamik in den
instabilen Schlupfbereich gebremst wird. Durch eine am
Ende der Wiederbelastungsphase geforderte Druckmini
malerhöhung wird POein mit Sicherheit wieder nach ei
ner vorgegebenen Maximalzeit erreicht.
Die erfindungsgemäße Kurvendrucksteuerung sieht vor,
den Druck in der Wiederbelastungsphase auch exponenti
ell gemäß der DE 42 15 350 A1 zu verfahren, jedoch vor
Erreichen des vorherigen Blockierdrucks POein die
Druckanfahrt anzuhalten und den Druck konstant zu hal
ten. Die Differenz des Haltedrucks POstop zum
Blockierdruck POein ist dabei abhängig von der Brems
situation. Je größer die erreichte Fahrzeugschräglage
ist, desto größer wird man auch die Druckdifferenz
wählen, so daß mit wachsender Schräglage eine anstei
gende Seitenführungskraftreserve gewährleistet ist.
Bei der Kurvendrucksteuerung handelt es sich also - im
Gegensatz zu den Mechanismen in der DE 38 39 520 A1 um
eine weit vorausschauende Komponente, die sich sehr
flexibel auf die bestehenden Boden- und Lenkverhält
nisse einstellt und dem kurvengebremsten Fahrzeug eine
hinreichende Fahrstabilität bei sehr guter Regelruhe
verleiht.
Die Vorteile der Erfindung sind also:
- - Eindeutige Erkennung einer Fahrzeugschräglage
- - Verhinderung von Radüberbremsungszuständen
- - Sicherstellung einer ausreichenden Fahrzeug verzögerung
- - Schnelle Druckanpassung bei wechselnden Si tuationen
Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel erläu
tert werden.
Es zeigt:
Fig. 1 Funktionsbild des Antiblockiersystems
Fig. 2 Zeitdiagramm einer normalen Regelbremsung
(mit Bremskraft und Seitenführungskraft als
Funktionen des Radschlupfes)
Fig. 3 Kräfte am einspurigen Fahrzeug und Anbringung
von Beschleunigungssensoren
Fig. 3a Um 45° verdreht angebrachte Beschleunigungs
sensoren
Fig. 4 Prinzipeller Aufbau eines Druckmodulators nach
dem Plungen-Prinzip
Fig. 5 Zeitdiagramm einer Bremsung, bei der die Kur
vendrucksteuerung eine aktive Druckbeschrän
kung am Vorderrad bewirkt.
Fig. 5a Funktionen Pab = f1 (Φ) mit Korrektur-Kur
venschar
Fig. 5b Funktion AREFmin = f3 (Φ)
Fig. 6 Zeitdiagramm einer Regelbremsung mit aktiver
Kurvendrucksteuerung
Fig. 6a Funktion PDelta = f2 (Φ)
Fig. 7 Schaltungstechnische Realisierung der Kurven
drucksteuerung
Fig. 7a Schaltungstechnische Realisierung der Funk
tion Pab = f1 (Φ)
Fig. 7b Schaltungstechnische Realisierung der Funk
tion PDelta = f2 (Φ)
Fig. 7c Schaltungstechnische Realisierung der Funk
tion AREFmin = f3 (Φ)
Dabei bedeuten:
SO = Signal vom induktiven Vorderradsensor, das eine Bestimmung der aktuellen Vorderrad-Umfangsge schwindigkeit ermöglicht)
S1 = Signal vom induktiven Hinterradsensor, das eine Bestimmung der aktuellen Hinterrad-Umfangsge schwindigkeit ermöglicht)
VO = Vorderrad-Momentangeschwindigkeit (aus den Rad sensorsignalen bildet ein ABS-Regler in jedem Re gelungszyklus die momentane Radumfangsgeschwin digkeit)
V1 = Hinterrad-Momentangeschwindigkeit
VF = reale Fahrzeuggeschwindigkeit (dem ABS und der Kurvendrucksteuerung nicht bekannt)
PHBZO = Hauptbremszylinderdruck des Vorderradka nals
PHBZ1 = Hauptbremszylinderdruck des Hinterradka nals
PO = Radbremszylinderdruck am Vorderrad (dieser Druck wird bei der Regelbremsung vom ABS-Regler eingestellt;
die hier vorgestellten Mechanismen können indi rekt über den ABS-Regler Einfluß auf PO nehmen)
P1 = Radbremszylinderdruck am Hinterrad
POstop Maximal zulässiger Vorderraddruck bei Kur venfahrt während der aktiven ABS-Regelung
G = Gewichtskraft des Fahrzeugs (einschließlich Fahrer und Beladung)
FZ = Zentrifugalkraft, die bei der Kurvenfahrt auf das Fahrzeug wirkt (einschließlich Fahrer und Be ladung)
FR = aus G und FZ resultierende Gesamtkraft
Pab = POmax = bei Kurvenfahrt maximal tolerierter Vorderradbremsdruck außerhalb der aktiven ABS-Re gelung
MF = Motorzugkraft, die im Falle eines Plunger- Druckmodulators auf den Tauchkolben wirkt
FF = Rückstell-Federkraft beim Plunger-Druckmodula tor
PF = Kraft, die aufgrund des RBZ-Drucks auf den Tauchkolben des Druckmodulators wirkt
z = Stellung des Tauchkolbens
MFab = Motorzugkraft MF, die zum Abtrennen des Rad bremszylinders (RBZ) vom Hauptbremszylinder (HBZ) führt und damit Pab im RBZ einschließt
VREF = berechnete Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit (wird aus gefilterten Radgeschwindigkeiten und Plausibilitätsüberlegung gebildet)
AREF = gefiltere Fahrzeugverzögerung (zeitliche Ablei tung von VREF, die aufgrund der kurzen Regelungs zykluszeiten allerdings sehr stark schwankt. Aus diesem Grund erfolgt allgemein eine Filterung dieses Signals. AREF wird als eine derartige ge filterte Fahrzeugverzögerung angenommen)
ABSO = Anzeigesignal für eine aktive ABS-Regelung am Vorderrad (boolesches 1-bit-Signal, das auf lo gisch '1' liegt, wenn das Vorderrad aktiv regel gebremst wird)
ABS1 = Anzeigesignal für eine aktive ABS-Reglung am Hinterrad (boolesches 1-bit-Signal, das auf lo gisch '1' liegt, wenn das Hinterrad aktiv regel gebremst wird)
REO = Anzeigesignal für eine Vorderradüberbremsung (boolesches 1-bit-Signal, das auf logisch '1' liegt, wenn am Vorderrad ein instabiler Schlupf vorliegt)
Φ = Schräglagewinkel des Fahrzeugs
Φ_krit = Grenzwert des Schräglagewinkels, bei des sen Überschreitung die Kurvendrucksteuerung aktiv geschaltet wird
Φ_ext = Extremer Schräglagewinkel (dient der Bil dung von Begrenzungsfunktionen)
a = bei Kurvenfahrt wirkende Zentrifugalbeschleuni gung
aV = von einem vertikal am Fahrzeug angebrachten Be schleunigungssensor erfaßter Anteil von a
aH = von einem horizontal am Fahrzeug angebrachten Beschleunigungssensor erfaßter Anteil von a
aV_tpf = tiefpaßgefiltertes aV
aH_tpf = tiefpaßgefiltertes aH
Regelungszyklustakt = Taktsignal, das mit der Zeit dauer eines ABS-Regelungszyklus (hier 8 ms) ge schaltet wird ⇒ 125 Hz
µ = Reibbeiwert zwischen Reifen und Fahrbahn
TOein = Zeitpunkt, zu dem eine überbremsungsbe dingte Blockierneigung am Vorderrad auftritt
TOein_i = Zeitpunkt, zu dem innerhalb einer Regel bremsung zum i-tenmal eine Blockierneigung am Vorderrad auftritt
TOhalt = Zeitpunkt, zu dem das Vorderrad nach Aus regelung einer Überbremsung wieder beschleunigt
TOhalt_i = Zeitpunkt, zu dem das Vorderrad nach der i-ten Überbremsung innerhalb einer Regelbremsung wieder beschleunigt
TOaus = Zeitpunkt, zu dem eine Blockierneigung am Vorderrad durch das ABS ausgeregelt worden ist
TOaus_i = Zeitpunkt, zu dem innerhalb einer Regel bremsung zum i-tenmal eine Blockierneigung am Vorderrad ausgeregelt worden ist
T = Zeitintervall für die Korrektur der Funktionen Pab = f1 (Φ) und PDelta = f2 (Φ)
Tab = Zeitpunkt, zu dem der RBZ vom HBZ abgetrennt wird TOstop = Zeitpunkt, zu dem die Kurvendrucksteuerung den ABS-Regler veranlaßt, den Druckaufbau in der Wiederbelastungsphase zu stoppen
PDelta = Druckdifferenz, um die der Radblockier druck in der Wiederbelastungsphase unterschritten werden muß
BOstop = Steuersignal an den ABS-Regler: bewirkt Halten des aktuellen Bremsdrucks
KDSakt = Anzeigesignal für den Eingriff der Kurven drucksteuerung
AREFmin = minimale Fahrzeugverzögerung, bei deren Unterschreitung eine Korrektur der Kennlinien Pab = f1 (Φ) bwz. PDelta = f2 (Φ) erfolgt
AREFmax = maximale Fahrzeugverzögerung, bei deren Überschreitung eine Korrektur der Kennlinie PDelta = f2 (Φ) erfolgt
K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8 = Konstanten für die Funktionsbildung der Kurvensteuerung
TCNT = Zählerwert zum Einstellen des Korrekturinter valls T
DPO = Betrag, um den der ABS-Regler den Vorderrad druck reduziert, wenn das Signal BOstop gesetzt ist
KVOin = Anzeigesignal, das der ABS-Regler setzt, wenn das Ventil zwischen HBZ und RBZ am Vorder radkanal geöffnet ist.
1 g = Erdbeschleunigung = 9.81 m/s**2
SO = Signal vom induktiven Vorderradsensor, das eine Bestimmung der aktuellen Vorderrad-Umfangsge schwindigkeit ermöglicht)
S1 = Signal vom induktiven Hinterradsensor, das eine Bestimmung der aktuellen Hinterrad-Umfangsge schwindigkeit ermöglicht)
VO = Vorderrad-Momentangeschwindigkeit (aus den Rad sensorsignalen bildet ein ABS-Regler in jedem Re gelungszyklus die momentane Radumfangsgeschwin digkeit)
V1 = Hinterrad-Momentangeschwindigkeit
VF = reale Fahrzeuggeschwindigkeit (dem ABS und der Kurvendrucksteuerung nicht bekannt)
PHBZO = Hauptbremszylinderdruck des Vorderradka nals
PHBZ1 = Hauptbremszylinderdruck des Hinterradka nals
PO = Radbremszylinderdruck am Vorderrad (dieser Druck wird bei der Regelbremsung vom ABS-Regler eingestellt;
die hier vorgestellten Mechanismen können indi rekt über den ABS-Regler Einfluß auf PO nehmen)
P1 = Radbremszylinderdruck am Hinterrad
POstop Maximal zulässiger Vorderraddruck bei Kur venfahrt während der aktiven ABS-Regelung
G = Gewichtskraft des Fahrzeugs (einschließlich Fahrer und Beladung)
FZ = Zentrifugalkraft, die bei der Kurvenfahrt auf das Fahrzeug wirkt (einschließlich Fahrer und Be ladung)
FR = aus G und FZ resultierende Gesamtkraft
Pab = POmax = bei Kurvenfahrt maximal tolerierter Vorderradbremsdruck außerhalb der aktiven ABS-Re gelung
MF = Motorzugkraft, die im Falle eines Plunger- Druckmodulators auf den Tauchkolben wirkt
FF = Rückstell-Federkraft beim Plunger-Druckmodula tor
PF = Kraft, die aufgrund des RBZ-Drucks auf den Tauchkolben des Druckmodulators wirkt
z = Stellung des Tauchkolbens
MFab = Motorzugkraft MF, die zum Abtrennen des Rad bremszylinders (RBZ) vom Hauptbremszylinder (HBZ) führt und damit Pab im RBZ einschließt
VREF = berechnete Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit (wird aus gefilterten Radgeschwindigkeiten und Plausibilitätsüberlegung gebildet)
AREF = gefiltere Fahrzeugverzögerung (zeitliche Ablei tung von VREF, die aufgrund der kurzen Regelungs zykluszeiten allerdings sehr stark schwankt. Aus diesem Grund erfolgt allgemein eine Filterung dieses Signals. AREF wird als eine derartige ge filterte Fahrzeugverzögerung angenommen)
ABSO = Anzeigesignal für eine aktive ABS-Regelung am Vorderrad (boolesches 1-bit-Signal, das auf lo gisch '1' liegt, wenn das Vorderrad aktiv regel gebremst wird)
ABS1 = Anzeigesignal für eine aktive ABS-Reglung am Hinterrad (boolesches 1-bit-Signal, das auf lo gisch '1' liegt, wenn das Hinterrad aktiv regel gebremst wird)
REO = Anzeigesignal für eine Vorderradüberbremsung (boolesches 1-bit-Signal, das auf logisch '1' liegt, wenn am Vorderrad ein instabiler Schlupf vorliegt)
Φ = Schräglagewinkel des Fahrzeugs
Φ_krit = Grenzwert des Schräglagewinkels, bei des sen Überschreitung die Kurvendrucksteuerung aktiv geschaltet wird
Φ_ext = Extremer Schräglagewinkel (dient der Bil dung von Begrenzungsfunktionen)
a = bei Kurvenfahrt wirkende Zentrifugalbeschleuni gung
aV = von einem vertikal am Fahrzeug angebrachten Be schleunigungssensor erfaßter Anteil von a
aH = von einem horizontal am Fahrzeug angebrachten Beschleunigungssensor erfaßter Anteil von a
aV_tpf = tiefpaßgefiltertes aV
aH_tpf = tiefpaßgefiltertes aH
Regelungszyklustakt = Taktsignal, das mit der Zeit dauer eines ABS-Regelungszyklus (hier 8 ms) ge schaltet wird ⇒ 125 Hz
µ = Reibbeiwert zwischen Reifen und Fahrbahn
TOein = Zeitpunkt, zu dem eine überbremsungsbe dingte Blockierneigung am Vorderrad auftritt
TOein_i = Zeitpunkt, zu dem innerhalb einer Regel bremsung zum i-tenmal eine Blockierneigung am Vorderrad auftritt
TOhalt = Zeitpunkt, zu dem das Vorderrad nach Aus regelung einer Überbremsung wieder beschleunigt
TOhalt_i = Zeitpunkt, zu dem das Vorderrad nach der i-ten Überbremsung innerhalb einer Regelbremsung wieder beschleunigt
TOaus = Zeitpunkt, zu dem eine Blockierneigung am Vorderrad durch das ABS ausgeregelt worden ist
TOaus_i = Zeitpunkt, zu dem innerhalb einer Regel bremsung zum i-tenmal eine Blockierneigung am Vorderrad ausgeregelt worden ist
T = Zeitintervall für die Korrektur der Funktionen Pab = f1 (Φ) und PDelta = f2 (Φ)
Tab = Zeitpunkt, zu dem der RBZ vom HBZ abgetrennt wird TOstop = Zeitpunkt, zu dem die Kurvendrucksteuerung den ABS-Regler veranlaßt, den Druckaufbau in der Wiederbelastungsphase zu stoppen
PDelta = Druckdifferenz, um die der Radblockier druck in der Wiederbelastungsphase unterschritten werden muß
BOstop = Steuersignal an den ABS-Regler: bewirkt Halten des aktuellen Bremsdrucks
KDSakt = Anzeigesignal für den Eingriff der Kurven drucksteuerung
AREFmin = minimale Fahrzeugverzögerung, bei deren Unterschreitung eine Korrektur der Kennlinien Pab = f1 (Φ) bwz. PDelta = f2 (Φ) erfolgt
AREFmax = maximale Fahrzeugverzögerung, bei deren Überschreitung eine Korrektur der Kennlinie PDelta = f2 (Φ) erfolgt
K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8 = Konstanten für die Funktionsbildung der Kurvensteuerung
TCNT = Zählerwert zum Einstellen des Korrekturinter valls T
DPO = Betrag, um den der ABS-Regler den Vorderrad druck reduziert, wenn das Signal BOstop gesetzt ist
KVOin = Anzeigesignal, das der ABS-Regler setzt, wenn das Ventil zwischen HBZ und RBZ am Vorder radkanal geöffnet ist.
1 g = Erdbeschleunigung = 9.81 m/s**2
Fig. 1 zeigt ein Blockierschaltbild eines
Antiblockiersystems, bestehend aus einem elektro-me
chanisch-hydraulischen Druckmodulator (1) und einer
elektronischen Steuereinheit (2), die neben den Kompo
nenten für den ABS-Regler (3) noch eine Hilfsschaltung
(4) beinhaltet, die die o. g. Strategie für die Kur
venregelung ausführt und daher als
"Kurvendrucksteuerung" bezeichnet wird.
Die Funktionsblöcke (3, 4) können sowohl durch Spe
zial-Hardware als auch durch eine softwarenmäßige Im
plementierung realisiert werden.
Um die Einbindung der Kurvendrucksteuerung in ein nor
males Antiblockiersystem darzustellen, werden nachfol
gend kurz die funktionalen Zusammenhänge der Blöcke
(1, 3, 4) beschrieben. Der ABS-Regler (3) bekommt von
den Radsensoren (5, 6) Impulsfolgen SO und S1, aus de
ren Frequenzen er direkt die realen
Umfangsgeschwindigkeiten VO und V1 der beiden
Fahrzeugräder berechnet. Aus VO und V1 ermittelt der
ABS-Regler (3) weitere interne Referenzgrößen, wie
beispielsweise die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit
VREF und die Fahrzeug-Referenzverzögerung AREF, damit
er Überbremsungszustände erkennen und sicher ausregeln
kann. Im Eintrittsfall gibt der ABS-Regler (3) Druck
steuersignale an den Druckmodulator (1), so daß dieser
die vom Fahrer vorgegebenen Hauptbremszylinderdrücke
PHBZO und PHBZ1 reduziert und als Radbremszylinder
drücke PO und P1 zu den Radbremskreisen weiterleitet.
Der hier zugrundegelegte Druckmodulator gibt Rückmel
designale an den ABS-Regler; es handelt sich dabei um
Information über die eingestellten Bremsdrücke PO und
P1, also im Falle eines Plunger-Druckmodulators (s.
auch DE-OS 35 30 280) um die druckbestimmenden Posi
tionen der Tauchkolben. Die internen Referenzsignale
können von der Kurvendrucksteuerung (4) mitgenutzt
werden.
Der ABS-Regler arbeitet nun nach bekannten Grundstra
tegien die Blockierschutzregelung ab. Parallel dazu
berechnet die Kurvendrucksteuerung (4) bei eindeutig
erkannter Kurvenfahrt optimale Druckpunkte für das
Vorderrad und übergibt an den ABS-Regler entsprechende
Steuersignal, so daß dieser seine Grundregelstrategie
unterbricht und versucht, die von der Kurvendruck
steuerung vorgegebenen Vorderraddruckpunkte einzustel
len. ABS-Regler und Kurvendrucksteuerung arbeiten also
parallel. Die Grundfunktionen des ABS-Reglers werden
hier als bekannt vorausgesetzt und nicht näher
beschrieben. Gegenstand dieser Anmeldung sind ledig
lich die Funktionen der Kurvendrucksteuerung (4).
In einer praktischen Realisierung können der ABS-Reg
ler (3) und die Kurvendrucksteuerung (4) als eine Kom
ponente angesehen werden. Eine logische Auftrennung
erfolgt hier nur mit dem Ziel, die innovativen Funk
tionen der Kurvendrucksteuerung hervorzuheben.
Wenn ein einspuriges Fahrzeug eine Kurvenfahrt aus
führt (s. Fig. 3), muß die nach außen wirkende
Zentrifugalkraft FZ mit Hilfe einer entsprechenden
Schräglage durch die Gewichtskraft G so kompensiert
werden, daß die Kraftresultierende FR auf der Verbin
dungslinie zwischen dem Fahrzeugschwerpunkt (S) und
dem Radaufstandspunkt (A) liegt. Werden an dem Fahr
zeug zwei Bechleunigungssensoren (SH) und (SV) gemäß
Fig. 3 so angebracht, daß Sensor (SH) die horizontale
und Sensor (SV) die vertikale Beschleunigung des Fahr
zeugs mißt, so kann man aus den beiden Sensorwerten aV
und aH eindeutig den Schräglagewinkel (Φ) berechnen.
aV = a . sin(Φ)
aH = a . cos(Φ)
Φ = arctan(aV/aH)
Die eindeutige Kurvenerkennung ist Grundvoraussetzung
für eine problemlose Überlagerung von normaler
Blockierschutzregelung und Kurvendrucksteuerung. Da
die Kurvendrucksteuerung erheblich in die Wirkungs
weise der Blockierschutzregelung eingreift und i. a.
zu verminderten Vorderradbremsdrücken führt, die unter
den Radblockierdrücken liegen, darf eine Kurvendruck
steuerung nur dann aktiviert werden, wenn mit Sicher
heit eine Kurvenfahrt vorliegt. Es muß daher vermieden
werden, eine Kurvenfahrt aufgrund von Störeinflüssen
fälschlicherweise zu erkennen. Folgende Störeinflüsse
können eine Kurvenfahrt vortäuschen:
- - Starke Bodenunebenheiten, die Kraftstöße auf das Fahrzeug ausüben und daher kurzzeitig Beschleuni gungen bewirken
- - Fahrzeugvibrationen
- - Normale Anbrems- und Beschleunigungsvorgänge bei Geradeausfahrt
Um die hochfrequenten Störungen aufgrund von
Bodenunebenheiten und Fahrzeugvibrationen zu unter
drücken, genügt eine einfache Tiefpaßfilterung der
beiden Sensorsignale:
Φ = arctan(aV_tpf/aH_tpf)
mit aV_tpf = tiefpaßgefiltertes aV
aH_tpf = tiefpaßgefiltertes aH
aH_tpf = tiefpaßgefiltertes aH
Da die Sensoren nur Beschleunigungen senkrecht zur
Fahrtrichtung erfassen, wirken sich die statischen Be
schleunigungs- und Bremsvorgänge des Fahrzeugs nicht
aus; es werden jedoch Fahrzeugnickbewegungen speziell
bei hartem Anbremsen und starken Beschleunigungsände
rungen vom vertikalen Sensor (SV) registriert. Da der
horizontale Sensor (SH) in diesen Fällen aber keinen
Wert liefert und die o. g. Filterung die abrupt auf
tretenden Wertänderungen von (SV) ohnehin unterdrückt,
wird dann nicht fehlerhaft auf Kurvenfahrt erkannt,
wenn man als zusätzliche Bedingung für die Gültigkeit
des berechneten Schräglagewinkels die Forderung auf
stellt:
aH_tpf < aV_tpf/2
Damit eliminiert man alle Störeinflüsse, die aufgrund
von niederfrequenten Ein- und Ausfederungsvorgängen
gegeben sind. Gleichzeitig erfaßt man aber alle
Schräglagewinkel im relevanten Bereich von 0° bis etwa
63°.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Sensoren
gemäß Fig. 3a um 45° geneigt anzubringen. In diesem
Fall deuten Differenzen der Werte aL (vom linken Sen
sor (SL)) und aR (vom rechten Sensor (SR)) auf eine
Schräglage hin. Gleichphasige Signalanteile in aL und
aR, die auf eine normale Beschleunigungs- oder Verzö
gerungsänderung des Fahrzeugs oder auf das Befahren
von Bergkuppen oder Mulden zurückzuführen sind, werden
durch Differenzbildung der gefilterten Sensorwerte
eliminiert:
falls |aL_tpf - aR_tpf| < Schwellwert
⇒ keine Kurvenfahrt
Falls der Schwellwert überschritten wird, errechnet
man den Schräglagewinkel nach folgenden Gleichungen
(s. Fig. 3a):
aL = a . cos(45° - Φ) = a . cos(Φ - 45°)
aR = a . sin(Φ - 45°)
Durch Tiefpaßfilterung von aL und aR unterdrückt man
hochfrequente Störungen, und es ergibt sich das erwar
tete Ergebnis:
Φ = arctan(aR_tpf/aL_tpf) + 45°
Bei scharfem Anbremsen in Schräglage besteht die Ge
fahr, daß das Fahrzeug schon seitlich wegrutscht, be
vor ein normales Antiblockiersystem eine nennenswerte
Blockiertendenz am Vorderrad feststellt. Der druckre
duzierte Eingriff würde also zu spät erfolgen.
Es muß daher schon vor dem eigentlichen Blockiervor
gang eine Druckreduzierung am Vorderrad einsetzen, da
mit das Rad noch eine ausreichende Seitenführungskraft
aufbringen kann. Nach den bekannten Mechanismen der
Radblockiererkennung kann dieser Eingriff jedoch nicht
erfolgen.
Auch eine Reduzierung der Radverzögerungsschwellen,
bei denen eine Blockiertendenz als erkannt gilt, ist
in vielen Fällen nicht ausreichend, da der Fahrer
durch spontanes hartes Anbremsen kurzzeitig einen
großen Drucküberschuß in den Radbremszylinder einspei
sen und damit eine extreme Radumfangsverzögerung er
zielen kann. Die Schwellenüberschreitung ist dann in
jedem Fall sofort erfüllt, so daß das ABS auch ohne
Schwellenreduzierung aktiv wird. Bevor das ABS dann
aber den Druck so moduliert, daß das Rad wieder in
stabile Schlupfbereiche einläuft, kann das Fahrzeug
schon weggerutscht sein. Außerdem muß der Fahrer durch
den starken Eingriff des Blockierschutzes hohe Lenkmo
mentänderungen kompensieren, die zu Instabilitäten
führen können.
Es wird deshalb hier ein Verfahren vorgestellt, bei
dem während einer erkannten Kurvenfahrt je nach er
reichtem Schräglagegrad ein maximaler Vorderraddruck
POmax nicht überschritten wird. Mit wachsendem
Schräglagewinkel Φ wird dieser maximal erlaubte Vor
derradbremsdruck (im folgenden als Abregeldruck Pab
bezeichnet) nach einer bestimmten Funktion verringert:
Pab = POmax = f1(Φ)
Wichtig für die kontinuierliche Stabilität des Fahr
zeugs ist die strikte Vermeidung von Vorderradbrems
drücken oberhalb von POmax. Ein Antiblockiersystem mit
schneller Druckmeßtechnik und kurzen Ventilschließzei
ten (1 µs-Bereich) könnte die Aufgabe der Druckbegren
zung mit hinreichender Qualität erfüllen. Jedoch müßte
man den zusätzlichen Aufwand teurer Meßtechnik in Kauf
nehmen.
Hier wird deshalb ein Blockierschutzsystem vorge
stellt, das den Vorderradbremsdruck ohne Meßaufwand
sofort mechanisch auf einen einstellbaren Maximalwert
begrenzt.
Bei Antiblockiersystemen, die auf der Basis des
Plunger-Prinzips arbeiten, können die Radbremsdrücke
über eine Positionsregelung ihrer Tauchkolben einge
stellt werden. Wenn die Position des Tauchkolbens
durch eine Wegemeßeinrichtung (beispielsweise gemäß
DE-OS 35 30 280) bestimmt wird, stehen dem ABS-Regler
ständig Informationen über den erreichten Relativdruck
zur Verfügung.
Fig. 4 zeigt das Arbeitsprinzip für ein Fahrzeugrad.
Während einer normalen Bremsung gelangt der vom Fahrer
aufgebrachte Druck des Hauptbremszylinders (HBZ) di
rekt in den Radzylinderbremskreis (RBZ). Im Falle ei
ner erkannten Überbremsung steuert der ABS-Regler eine
Motorzugkraft MF, so daß der Druckkolben (DK) über
einen Hebel gegen die Kraft FF einer Druckfeder und
unter Mithilfe der Innendruckkraft PF auf den Kolben
in Richtung steigender Kolbenwege z verschoben wird.
Schon bei einer geringen Kolbenverschiebung schließt
sich das Kugelventil (KV), so daß der Radbremszylin
derdruck vom Hauptbremszylinderdruck entkoppelt ist
und der Druck Pab im Radbremskreis eingeschlossen
wird.
Je weiter nun der Kolben in Richtung des Weges z ver
schoben wird, um so stärker wird der Druck wegen der
im Bremssystem vorhandenen Elastizitäten reduziert.
Beginnend mit dem eingeschlossenen Druck Pab, wird
über den Weg z eine gegen O abnehmende Druckfunktion
durchfahren, die je nach Bremssystem linear bis leicht
degressiv verläuft.
Ein erneuter Druckaufbau wird durch Verschieben des
Kolbens in Richtung kleinerer z-Werte erreicht, indem
die Motorzugkraft MF so verringert wird, daß die
Druckkraft FF der Feder wieder die Summe der aktiven
Gegenkräfte PF und MF sowie der passiven Reibungs
kräfte des Systems übersteigt. Eine erreichte Wegstel
lung repräsentiert über die angegebene Druck-Weg-Funk
tion also direkt einen Bremsdruck relativ zu dem ein
geschlossenen Druck Pab. Solange das Kugelventil (KV)
geschlossen bleibt, existiert ein eindeutiger Zusam
menhang zwischen Kolbenweg z und Bremsdruck P.
Gemäß Fig. 4 gibt es ebenfalls einen eindeutigen Zu
sammenhang zwischen einer eingestellten Motorzugkraft
MF und der Druckkraft PF, für die das Kugelventil (KV)
schließt:
PF = FF = MF
Weiterhin ist der Zusammenhang zwischen dieser Druck
kraft PF und dem eingeschlossenen Druck Pab über die
Geometrie des Druckkolbens bekannt:
Pab = PF/A A = Kolben-Querschnittsfläche
Wenn nun ein bestimmter Radbremszylinderdruck nicht
überschritten werden darf, so stellt man eine entspre
chende Motorzugkraft ein, für die der gewünschte Abre
geldruck gilt:
MFab = FF = A . Pab
Wenn bei erkannter Kurvenfahrt - auch ohne Vorliegen
von Radblockiertendenzen - nun durch Vorbestromung
eine Motorzugkraft MFab eingestellt wird, ist eindeu
tig sichergestellt, daß auch bei ruckartigem Betätigen
der Bremse kein höherer Radbremszylinderdruck als Pab
in den RBZ eingespeist werden kann.
Fig. 5 zeigt den zeitlichen Verlauf einer abrupten
Anbremsung während einer Kurvenfahrt. Der vom Fahrer
in den HBZ eingespeiste Vorderradbremsdruck PHBZO wird
zunächst unbeschränkt zum RBZ geführt. Da die Kurven
drucksteuerung bereits eine deutliche Schräglage des
Fahrzeugs registriert hat, erfolgt bei Überschreitung
des Wertes Pab zum Zeitpunkt Tab eine Abtrennung des
RBZ vom HBZ, so daß PO zunächst auf dem konstanten
Wert Pab gehalten wird.
Das Vorderradgeschwindigkeitssignal VO zeigt zum Zeit
punkt Tab noch keinerlei Blockiertendenzen. Die Akti
vierung des ABS und die Vorderraddruckbeschränkung er
folgen hier also allein aufgrund der erkannten Kurven
situation.
Fig. 5a zeigt den maximal zugelassenen Abregeldruck
Pab als Funktion f1 des Schräglagewinkels Φ. Die
Druck-Absolutwerte müssen natürlich an den Bremsentyp
des betrachteten Fahrzeugs angepaßt werden. Außerdem
muß berücksichtigt werden, daß bei abruptem Anbremsen
zunächst noch nicht die volle Vorderradaufstandskraft
des späteren eingefederten Zustands vorliegt, so daß
der Blockierdruck des Vorderrades zu Anfang der Brem
sung relativ niedrig liegt. Die Beispielswerte aus
Fig. 5a beziehen sich auf eine typische Maschine der
1000 ccm-Klasse mit Vorderrad-Doppelscheibenbremse. Ge
nerell ist für geringe Schräglagewinkel unter Φ_krit
(hier 10°) keine Begrenzung des Anbremsdrucks vorgese
hen. Zwischen Φ_krit und einem extremen Schräglagewert
Φ_ext (hier 45°), der auf gut haftenden Böden gerade
noch beherrscht werden kann, wird der Abregeldruck Pab
linear von einem oberen Wert Pab (Φ_krit) (hier 20 bar)
auf einen unteren Wert Pab (Φ_ext) (hier 10 bar) ver
ringert. Bei weiterer Zunahme der Schräglage bleibt
der minimale Abregeldruck Pab konstant auf dem Wert
Pab (Φ_ext).
Pab = Pab(Φ_krit) - K1 . (Φ - Φ_krit)
für Φ_krit < Φ < Φ_ext
mit K1 = (Pab(Φ_krit) - Pab(Φ_ext))/(Φ_text -
Φ_krit)
Pab = Pab(Φ_ext)
für Φ < = Φ_ext
Anstelle der linearen Funktion zwischen den Eckpunkten
Pab (Φ_krit) und Pab (Φ_ext) können auch andere
(beispielsweise Exponentialfunktionen) gewählt werden.
Durch Veränderung der Bremsencharakteristik (vor allem
durch Fading nach häufigen Bremsvorgängen) und durch
Alterung der Bremsscheiben bzw. -beläge ändert sich
auch der Zusammenhang zwischen dem Radzylinderbrems
druck und der effektiv wirksamen Bremskraft. Bei Auf
treten starker Fading-Effekte kann der oben beschrie
bene Mechanismus des Druckhaltens auf Pab zu Unter
bremsungserscheinungen führen, da der Radblockierdruck
nun zu weit über Pab liegt.
Hier wird deshalb ein erweiterter Mechanismus vorge
schlagen, der den zunächst konstant gehaltenen Abre
geldruck Pab dann erhöht, wenn die berechnete Fahr
zeug-Referenzverzögerung AREF einen erwarteten Wert
AREFmin unterschreitet. Die Erhöhung der Pab-Funktion
(wie in Fig. 5a durch die Kennlinienschar darge
stellt), geschieht in kleinen Schritten, beginnend mit
der statischen Kennlinie, jeweils nach einer festen
Zeitdauer T:
Pab(t + T) = Pab(t) . (1 + K6) mit K6 << 1
Durch die Verschiebung der gesamten Kennlinie kann
auch noch auf eine Änderung von Φ reagiert werden. Die
schrittweise Verschiebung der Pab-Kennlinie erfolgt so
lange, bis AREF den Grenzwert AREFmin überschreitet.
Dabei macht man sich die Tatsache zunutze, daß das
Vorderrad aufgrund der Unterbremsung in sehr kleinem
Schlupf läuft und praktisch die reale Fahrzeugge
schwindigkeit VF widerspiegelt. Die Berechnung von
AREF ist daher sehr zuverlässig und kann schon kurze
Zeit nach einer Druckänderung ausgewertet werden.
Fig. 5 zeigt dazu beispielhaft das Zeitdiagramm einer
Kurvenbremsung, bei der der Vorderradbremsdruck PO zum
Zeitpunkt Tab zunächst auf einen der Schräglage Φ ent
sprechenden Wert Pab beschränkt wird. Zum Zeitpunkt t
= Tab + T wird festgestellt, daß die erreichte Fahr
zeugverzögerung AREF unter dem minimal erwarteten Wert
AREFMin liegt. Die Verschiebung der Pab-Kennlinie be
wirkt nun, daß der eingeschlossene Druck PO zu niedrig
liegt, so daß durch kurzes Öffnen des Ventils zwischen
HBZ und RBZ eine Erhöhung von PO auf den neuen Pab-
Wert erfolgt. Im Falle des Plunger-Modulators nach
Fig. 4 ist dieser Druckangleich sehr einfach dadurch
möglich, daß eine dem neuen Pab-Wert entsprechende Mo
torzugkraft MF eingestellt wird. Das Kugelventil (KV)
wird sich dann kurzfristig öffnen, bis der erhöhte
RBZ-Druck PO zu einem erneuten Gleichgewicht führt und
das Ventil automatisch wieder schließt.
Im Beispiel aus Fig. 5 wird Pab nochmals zum Zeit
punkt t = Tab + 2T erhöht, wodurch das Fahrzeug die
gewünschte Minimalverzögerung AREFmin erreicht.
Die veränderte Pab-Funktion könnte prinzipiell gespei
chert und für spätere Kurvenbremsungen als Basisfunk
tion herangezogen werden. Dabei besteht jedoch die Ge
fahr, daß durch eine zwischenzeitliche Abkühlung der
Bremse vorherige Fading-Effekte behoben sind, so daß
die Abregeldrücke Pab nun zu hoch liegen und schon zu
Radblockiertendenzen führen.
Sinnvoll ist daher, die veränderte Pab-Funktion nur in
einem flüchtigen Speicher abzulegen. Bei erneutem Ein
schalten der Zündung liegt nur noch die im permanenten
Speicher befindliche Pab-Funktion als Startfunktion
vor.
Solange die Zündung eingeschaltet ist, ist es vorteil
haft, die während einer Kurvenbremsung veränderte Pab-
Funktion langsam über der Zeit zu reduzieren, bis wie
der die statische Kennlinie erreicht ist. Dann kann
bei einer erneuten Kurvenbremsung die bereits korri
gierte Pab-Funktion als Startfunktion dienen.
Ein weiteres Problem besteht in der Festlegung der mi
nimalen Verzögerungsanforderung AREFmin. Generell muß
man bei einer geringen Schräglage eine höhere Verzöge
rung fordern. Wenn man bedenkt, daß eine größere
Schräglage nur bei hohen und mittleren Reibwerten phy
sikalisch möglich ist, kann man den beschriebenen Me
chanismus auf die praktisch relevanten Bremssituatio
nen auf trockenem oder nassem Asphalt bzw. Beton be
schränken. Entsprechend ist bereits die Pab-Funktion
ausgelegt, die ja davon ausgeht, daß die Φ-abhängigen
Abregeldrücke noch nicht zum Blockieren des Rades füh
ren. Sollte eine Kurvenbremsung auf niedrigen Reibwer
ten erfolgen, so würde der Mechanismus der druckbe
dingten Abregelung nicht wirken, da vor dem Erreichen
des Abregeldrucks eine Radblockiertendenz eintreten
würde. Hier ist vorgesehen, eine Minimalverzögerung
gemäß der Funktion nach Fig. 5b zu fordern:
AREFmin = AREFmin(Φ_krit) - K3 . (Φ - Φ_krit)
für Φ_krit < Φ < Φ_ext
mit K3 = (AREFmin(Φ_krit) - AREFmin(Φ_ext))/(Φ_ext
- Φ_krit)
AREFmin = AREFmin(Φ_ext)
für Φ < = Φ_ext
Außerdem muß berücksichtigt werden, ob das Hinterrad
mitgebremst wird. Hier wird geprüft, ob die Hinterrad-
ABS-Regelung aktiv ist. In diesem Fall wird AREFmin um
einen Korrekturfaktor erhöht:
AREFmin = AREFmin . 1.2
Der nicht geregelte Fall der Hinterradbremsung wird
nicht berücksichtigt, da davon ausgegangen wird, daß
ein Fahrer bei starker Vorderradbremsung in Schräglage
keinen nennenswerten Hinterraddruck aufbringen kann,
der nicht zur Hinterradüberbremsung führt, da der
Blockierdruck am Hinterrad in solchen Fällen sehr
niedrig liegt.
Eine kritische Bremssituation im Extrembereich ist
dann gegeben, wenn ein Motorrad zunächst bei Gerade
ausfahrt stark angebremst wird, so daß sich die
Blockierschutzvorrichtung aktiv schaltet, und dann
noch während der geregelten Bremsung eine Kurvenfahrt
eingeleitet wird. Das Problem besteht nun darin, daß
die Radbremsdrücke bereits bei Einleitung der Kurven
fahrt zu hoch sein können. In diesem Fall kann bei
spielsweise am Vorderrad sofort ein starker
Schlupfeinlauf auftreten, der dann durch die normale
ABS-Regelung ausgeregelt werden muß. Dabei kann der
Fall eintreten, daß die Stärke der erforderlichen
Druckmodulation zu erheblichen Lenkmomentschwankungen
führt, die vom Fahrer nicht beherrscht werden, so daß
das Fahrzeug instabil wird. Wenn die Kurvenfahrt aber
erkannt wird, bevor ein erneuter Radgeschwindigkeits
einbruch stattfindet, kann die Kurvendrucksteuerung
weitere Radblockiertendenzen ganz unterdrücken, indem
sie den ABS-Regler veranlaßt, den Vorderradbremsdruck
in der Wiederbelastungsphase unter dem zuletzt festge
stellten Blockierdruck zu halten.
Fig. 6 zeigt dazu das Zeitdiagramm eines Bremsvor
gangs, bei dem zum Zeitpunkt TOein_2 eine Blockierten
denz am Vorderrad auftritt. Nach der Ausregelung be
ginnt zum Zeitpunkt TOaus_2 der erneute Druckaufbau,
um wieder ein gutes Druckniveau zu erreichen. In die
ser Wiederbelastungsphase (Druckaufbauphase) versucht
der normale ABS-Regler, durch vorsichtige Druckerhö
hung wieder an den früheren Radblockierdruck heranzu
fahren. Unter homogenen Bodenverhältnissen ist dieser
Punkt ein etwas zu hoher Druckpunkt, bei dessen Errei
chen wieder eine Radblockierneigung zu erwarten ist.
Der Mechanismus sieht daher vor, den Bremsdruck PO
nicht wieder auf den Blockierdruck POein zu erhöhen,
sondern nur noch einen Druckwert anzufahren, der um
einen bestimmten Betrag PDelta unter POein liegt.
In Fig. 6 veranlaßt die Kurvendrucksteuerung den ABS-
Regler zum Zeitpunkt TOstop, den Druckaufbau zu been
den, da der Druck PO den Wert POein - PDelta erreicht
hat. Unter homogenen Bodenverhältnissen wird dieser
Druckwert zu keiner weiteren Vorderradblockiertendenz
führen, so daß der Fahrer im weiteren Verlauf der
Bremsung keine großen Lenkmomentschwankungen zu bewäl
tigen braucht. Falls die Fahrzeugschräglage Φ nun noch
zunehmen sollte, so liegt der bereits erreichte Druck
punkt aber schon zu hoch. Deshalb reduziert der ABS-
Regler den Vorderradbremsdruck PO um einen kleinen DPO
in jedem Regelungszyklus, in dem die Kurvendrucksteue
rung das Signal gesetzt hält. Bei konstantem Φ erfolgt
also ein ständiger Wechsel zwischen Druckauf- und -ab
bau um kleine Beträge, wie in Fig. 6 dargestellt.
Durch die Druckreduzierung fällt PO immer wieder unter
den Vergleichswert POstop, so daß die Kurvendruck
steuerung inaktiv wird und der ABS-Regler den normalen
Druckaufbau fortsetzt. Dadurch überschreitet PO jedoch
gleich wieder den Wert POstop, so daß wieder die Kur
vendrucksteuerung aktiv wird. Durch das sägezahnför
mige Druckauf- und -abbauen wird ein konstantes Druck
niveau gehalten.
Bei wachsendem Φ (beginnend bei T1 in Fig. 6) bewirkt
die Vergrößerung von PDelta ein Absenken von POstop.
Die Kurvendrucksteuerung setzt nun so lange das Signal
BOstop, bis der ABS-Regler den Druck PO durch schritt
weisen Abbau unter den Sollwert POstop reduziert hat.
Entsprechend erfolgt bei verringerter Schräglage (bei
T2 in Fig. 6) eine Anhebung von POstop, so daß der
ABS-Regler wieder seinen Druckaufbau fortsetzt. ABS-
Regler (3) und Kurvendrucksteuerung (4) arbeiten also
parallel:
Wenn eine Überbremsungssituation eintritt, übernimmt der ABS-Regler die Kontrolle und regelt die Brems drücke durch entsprechende Ansteuerung des Druckmodu lators. Für den Fall, daß eine Kurvenfahrt erkannt wurde, berechnet die Kurvendrucksteuerung sichere Ma ximaldruckpunkte und verhindert, daß der ABS-Regler diese in den Wiederbelastungsphasen überschreitet. Der Betrag von PDelta, um den der Blockierdruck POein un terschritten werden muß, wird von der Kurvendruck steuerung nach dem gemessenen Schräglagewinkel Φ be rechnet. Dazu wird gemäß Fig. 6a folgende Funktion PDelta = f2(Φ) gewählt:
Wenn eine Überbremsungssituation eintritt, übernimmt der ABS-Regler die Kontrolle und regelt die Brems drücke durch entsprechende Ansteuerung des Druckmodu lators. Für den Fall, daß eine Kurvenfahrt erkannt wurde, berechnet die Kurvendrucksteuerung sichere Ma ximaldruckpunkte und verhindert, daß der ABS-Regler diese in den Wiederbelastungsphasen überschreitet. Der Betrag von PDelta, um den der Blockierdruck POein un terschritten werden muß, wird von der Kurvendruck steuerung nach dem gemessenen Schräglagewinkel Φ be rechnet. Dazu wird gemäß Fig. 6a folgende Funktion PDelta = f2(Φ) gewählt:
PDelta = PDelta(Φ_krit) + K2 . (Φ - Φ_krit)
für Φ_krit < Φ < Φ_ext
mit K2 = (PDelta(Φ_ext) - PDelt(Φ_krit))/
(Φ_ext - Φ_krit)
PDelta = PDelta(Φ_ext)
für Φ < = Φ_ext
Auch bei diesem Druckhalte-Mechanismus wird sicher
heitshalber eine minimale Fahrzeugverzögerung AREFmin
gemäß Fig. 5b gefordert. Falls AREF zum Zeitpunkt t =
TOaus + T den Minimalwert AREFmin unterschreiten
sollte, wird PO um einen kleinen Betrag erhöht. Dies
geschieht indirekt durch Veränderung der obigen Funk
tion (s. Kennlinienschar in Fig. 6a):
PDelta = PDelta . (1 - K7)
Nach weiterem Ablauf des Zeitkorrekturintervalls T,
also zum Zeitpunkt t = TOaus + 2T, erfolgt wieder ein
Vergleich von AREF mit AREFmin. Wenn AREF den Wert
AREFmin überschritten hat, wird der erreichte Vorder
raddruck PO gehalten, ansonsten erfolgt ein weiterer
Druckaufbau über eine erneute Korrektur der PDelta-
Kennlinie. Die korrigierte PDelta-Kennlinie bleibt nur
so lange relevant, bis eine erneute
Vorderradblockiertendenz festgestellt wird. Danach
wird wieder von der Basiskennlinie ausgegangen, da
sich die Bodenverhältnisse ja geändert haben können.
Durch die Verschiebung der PDelta-Kennlinie kann auch
wieder auf veränderliche Schräglagewinkel Φ reagiert
werden.
Wenn sich der Neigungswinkel, des Fahrzeugs während ei
ner Regelbremsung verändert, nachdem der obige Druck
haltemechanismus wirksam geworden ist, so wird PO nach
der Funktion aus Fig. 6a auf den Wert POein - PDelta
korrigiert, wobei permanent die AREF-Überprüfung und
ggf. die Korrektur der Kennlinie erfolgt. Die bewirkt
eine Reduzierung von PO, wenn sich der Schräglagewin
kel Φ erhöht. Entsprechend erfolgt eine Anhebung von
PO, wenn Φ geringer wird, damit das Fahrzeug wieder
eine der neuen Bremssituationen angemessene Verzöge
rung erreicht. Diese Maßnahme zielt darauf hin, dem
Fahrer im Falle einer zunehmenden Schräglage Φ auf Ko
sten einer etwas verschlechterten Fahrzeugverzögerung
ein höheres Maß an Seitenführungskraft am Vorderrad zu
gewährleisten, wobei möglichst keine Überbremsungszu
stände mehr am Vorderrad auftreten sollen. Erst bei
geringer Schräglage kann durch Erhöhung von PO wieder
eine meßbare Vorderradblockiertendenz riskiert werden.
Sollte das Druckhalten während einer Kurvenbremsung zu
einer allmählichen Zunahme in der Fahrzeugverzögerung
führen, so ist trotz des konstanten Bremsdrucks eine
erhöhte Blockiergefahr für das Vorderrad gegeben. Um
den negativen Auswirkungen dieses Effekts entgegenzu
wirken, wird hier vorgesehen, die Funktion PDelta = f2
(Φ) nach oben zu korrigieren, falls die Fahrzeug-Refe
renzverzögerung AREF einen großen Schwellwert AREFmax
überschreitet (s. Fig. 6a). Die erlaubte Maximalver
zögerung AREFmax wird durch Multiplikation von AREFmin
mit einem konstanten Faktor gebildet:
AREFmax = K5 . AREFmin mit K5 < 1
Ziel der Kennlinienkorrektur ist es also, die Fahr
zeugverzögerung in dem in Fig. 5b gezeigten Φ-
abhängigen Bandbereich zu halten. Sollten die Boden
verhältnisse keine hinreichenden Reibwerte aufweisen,
so können trotz der prophylaktischen Maßnahmen der
Druckbeschränkung und Verzögerungsregelung
Blockiertendenzen am Vorderrad auftreten. In solchen
Fällen wird der normale ABS-Regler aktiv und stellt
u. U. Druckwerte ein, die unter dem Niveau der von der
Kurvendrucksteuerung geforderten Minimalwerte liegen,
so daß dann die Aktionen des ABS-Reglers dominieren
und die Kurvendrucksteuerung zeitweise unwirksam ma
chen. Bei allen vorangegangenen Überlegungen wurde da
von ausgegangen, daß die RBZ-Drücke bekannt sind. Mit
Hilfe von Bremsdruckgebern könnten prinzipiell die ab
soluten RBZ-Drücke permanent gemessen werden. Mit dem
zuvor dargestellten Plunger-Druckmodulator lassen sich
aber alle Druckrelationen direkt aus den Kolbenwegpo
sitionen ohne Mehraufwand und ohne Verzug herleiten:
Sämtliche zuvor verwendeten Druckwerte können also er
setzt werden durch Wegwerte z, die beispielsweise eine
induktive Wegemeßspule gemäß Fig. 4 anzeigt; alle
Druckdifferenzbeträge (Druckabbau- und Druckaufbaugra
dienten) werden ersetzt durch Wegabschnitte. Darüber
hinaus sind auch die absoluten Bremsdrücke jederzeit
bekannt, da diese unmittelbar aus der benötigten Mo
torzugkraft berechnet werden können.
In Fig. 7 ist ein Schaltungsbeispiel dargestellt. Die
Tiefpaßfilter (9) und (10) filtern die hochfrequenten
Stör- und Jitteranteile der Beschleunigungssensoren
(SH) und (S) aus und bilden so ein horizontales und
ein vertikales Beschleunigungsnutzsignal. Der Dividie
rer (11) bildet den Quotient aus dem vertikalen Signal
aV_tpf und dem horizontalen Signal aH_tpf. Der
Funktionsgenerator (12) berechnet den Arcustangens des
Quotienten und damit den gemessenen Schräglagewinkel Φ
des Fahrzeugs. Falls die Horizontalbeschleunigung hin
reichend groß ist, so daß der Quotient aV_tpf den
Schwellenwert 2 unterschreitet, so schaltet der Ver
gleicher (13) den Multiplexer (14) so, daß dieser den
Winkelwert Φ zum Vergleicher (15) durchschaltet. Falls
keine hinreichende Horizontalverzögerung vorliegt,
schaltet (14) den konstanten Winkelwert 0 durch. Der
Vergleicher (15) prüft, ob Φ den kritischen Schrägla
gewinkel Φ_krit überschreitet. In diesem Fall meldet
sich die Kurvendrucksteuerung mit dem Signal KDSakt
beim ABS-Regler aktiv. Sollte KDSakt logisch '0' sein,
so ignoriert der ABS-Regler alle von der Kurvendruck
steuerung übergebenen Daten, da keine nennenswerte
Schräglage vorliegt und im Falle einer Radüberbremsung
nur der normale Antiblockierschutz aktiv wird.
Wenn das ABS gerade keine Vorderradregelung durch
führt, so bestimmt die Kurvendrucksteuerung mit Hilfe
des Funktionsgenerators (16) einen maximalen Vorder
radbremsdruck Pab, der von der aktuellen Schräglage Φ
abhängig ist. Mit Hilfe eines modulatorspezifisch ar
beitenden Funktionsgenerators (17) wird dieser Abre
geldruck zwecks Ansteuerung des oben beschriebenen
Plunger-Druckmodulators in eine Motorzugkraft MF umge
rechnet und mit Hilfe des Multiplexers (18) auf den
Druckmodulator gegeben bzw. als logische Größe dem
ABS-Regler übergeben, der daraufhin den Druckmodulator
in gewünschter Weise ansteuert. Bei der Variablen MF
kann es sich also - je nach geeigneter Implementie
rungsmöglichkeit - entweder um eine physikalische
Größe handeln, die den verwendeten Druckmodulator di
rekt steuert, oder nur um ein Anweisungssignal an den
ABS-Regler, der seinerseits die Ansteuerung übernimmt.
Falls das ABS-System den Vorderradkanal gerade aktiv
regelt (ABSO = '1'), muß am Vorderrad bereits ein
Überbremsungszustand vorgelegen haben, so daß die pro
phylaktische Maßnahme der Vorderraddruckbegrenzung un
wirksam ist. In diesem Fall gibt der Multiplexer (18)
den Wert HP = 0 aus, woraufhin der ABS-Regler den Me
chanismus ignoriert. Der Block zur Bildung der Pab-
Funktion setzt sich gemäß Fig. 7a aus den
Unterblöcken (26) bis (34) zusammen. Die statische
Grundfunktion Pab = f1(Φ) wird durch den Funktionsge
nerator (26) erzeugt. Die übrigen Blöcke (27) bis (34)
dienen der dynamischen Funktionskorrektur für den oben
diskutierten Fall, daß die Druckabregelung anhand der
Grundfunktion aufgrund einer veränderten Bremsencha
rakteristik nicht zu der geforderten Minimalverzöge
rung AREFmin führt. Dazu beinhaltet das Register (30)
einen Korrekturfaktor, mit dem der vom Funktionsgene
rator (26) ausgegebene Wert mit Hilfe des Multiplizie
rers (29) vergrößert wird. Solange keine Druckabrege
lung erfolgt, das Kugelventil des Vorderrades also ge
öffnet ist (KVOin = '1'), schaltet der Multiplexer
(28) den Wert 1 auf das Register (30), so daß effektiv
keine Funktionskorrektur erfolgt. Wenn eine kurvenbe
dingte Vorderraddruckabregelung einsetzt, geht das Si
gnal KVOin von '1' auf '0', so daß der Multiplexer
(28) umschaltet und den vom Multiplizierer (21) gelie
ferten Wert 1 + K6 an den Registereingang legt. Dieser
neue Korrekturfaktor wird allerdings erst dann in das
Register (30) übernommen, wenn am Takteingang (T) eine
positive Signalflanke auftritt. Dazu erhält der Zähler
(31) an seinem Reset-Eingang (R) über den negierenden
Eingang des ODER-Gatters (32) einen positiven
Rücksetzimpuls, wenn das Signal KVOin von '1' auf '0'
geht. In der nachfolgenden Zeit wird der Zähler (31)
mit dem Regelungszyklustakt hochgezählt, bis sein Zäh
lerstand den Vergleichswert TCNT erreicht. Dann er
zeugt der Vergleicher (33) eine '1' an seinem Ausgang
und setzt damit den Zähler (31) über das ODER-Gatter
(32) erneut auf 0 zurück, so daß der Zählvorgang wie
derholt abläuft. Gleichzeitig wird mit der kurzzeiti
gen '1' am Ausgang des Vergleichers (33) über das UND-
Gatter (34) die benötigte Flanke zur Übernahme des
Korrekturwerts dann und nur dann erzeugt, wenn das
UND-Gatter (34) durchschaltet, d. h. es muß am rechten
Eingang von (34) ebenfalls eine logische '1' anliegen.
Dies ist genau dann der Fall, wenn die Fahrzeug-Refe
renzverzögerung AREF den geforderten Minimalwert
AREFmin unterschreitet. Die Blöcke (31), (32) und (33)
bilden also eine Zeitschaltung, die mit dem Beginn der
Vorderraddruckabregelung jeweils nach Ablauf eines
kurzen Zeitabschnitts T eine Signalflanke liefert, die
einen neuen Funktionskorrekturwert in das Register
(30) einspeist, falls das Fahrzeug noch nicht die
geforderte Minimalverzögerung AREFmin aufweist. Über
den Vergleichswert TCNT und den Regelungszyklustakt
läßt sich die Zeit T einstellen. Wenn beispielsweise
alle 80 ms eine Überprüfung von AREF bzw. eine Korrek
tur der Funktion erfolgen soll (T = 80 ms) und die Re
gelungszykluszeit 8 ms beträgt, so muß der Vergleichs
wert TCNT auf 9 gesetzt werden. Nach n Korrektur
schritten beinhaltet das Register (30) den Wert (1 +
K6) **n, da der gespeicherte Wert bei jeder Korrektur
über den Multiplizierer um den konstanten Faktor (1 +
K6) erhöht wird. Das Signal KVOin, das den Prüf- und
Korrekturvorgang einleitet, wird hier vom ABS-Regler
an die Kurvendrucksteuerung übergeben. Dabei wird da
von ausgegangen, daß der ABS-Regler das Signal auf lo
gisch '1' setzt, wenn das Kugelventil des Vorderradka
nals geöffnet ist, was bei dem zugrundegelegten
Plunger-Modulator einfach aufgrund der meßbaren Kol
benstellung festgestellt wird. Beim Überschreiten des
Abregeldrucks schließt das Ventil aufgrund der unter
stützenden Motorzugkraft selbsttätig. Hier wird davon
ausgegangen, daß der ABS-Regler diesen Vorgang anhand
des verfahrenden Kolbenwegs registriert und entspre
chend das Signal KVOin auf '0' rücksetzt. Nachfolgend
soll der ABS-Regler KVOin erst dann wieder auf '1'
setzen, wenn das Ventil wieder für einen längeren
Zeitraum von ca. 100 ms geöffnet ist.
Fig. 7 beinhaltet in Form der Komponenten (19), (23),
(24) und (25) noch den zweiten Kurvendruck-Steuerme
chanismus, der dann in Kraft tritt, wenn am Vorderrad
bereits eine aktive ABS-Reglung aufgrund eingetretener
Radblockiertendenzen begonnen hat. Wenn am Vorderrad
eine Blockiertendenz ausgeregelt wurde (nur so konnte
das ABS am Vorderrad aktiv werden), so veranlaßt die
Kurvendrucksteuerung den ABS-Regler, den Vorderrad
druck PO nicht wieder bis auf den früheren Blockier
druck POin zu erhöhen, sondern bei Erreichen eines
tieferen Druckpunktes den Bremsdruckaufbau bereits an
zuhalten, um keine weitere Blockierneigung mehr zu
provozieren. Dazu speichert das Register (23) jeweils
den letzten Druckwert, von PO ab, der zu einer Radüber
bremsung geführt hat. Dies geschieht mit der positiven
Taktflanke am T-Eingang, auf den das Signal REO ge
führt ist. REO wird vom ABS-Regler jeweils zu Beginn
einer erkannten Radblockierneigung auf '1' gesetzt und
bei Einlauf des Rades in den stabilen Schlupfbereich
wieder auf '0' zurückgesetzt (s. Fig. 6). Der
Funktionsblock (19) berechnet in Abhängigkeit des ak
tuellen Schräglagewinkels Φ einen Druckbetrag PDelta,
der mit dem Subtrahierer (24) von dem gespeicherten
Blockierdruck POein abgezogen wird. Daraus ergibt sich
der maximal erlaubte Vorderraddruck POstop. Wenn PO
diesen Wert erreicht, schaltet der Vergleicher (25)
seinen Ausgang BOstop auf '1' und zeigt dem ABS-Regler
damit an, daß der Bremsdruckaufbau prinzipiell bei dem
erreichten Niveau angehalten, und daß PO dazu in die
sem Zyklus um den kleinen Betrag DPO reduziert werden
muß. Der Funktionsgenerator (19) zur Erzeugung der
PDelta-Funktion setzt sich gemäß Fig. 7b aus den Kom
ponenten (35) bis (45) zusammen. Die prinzipielle Ar
beitsweise ist identisch mit der des bereits oben be
schriebenen Generators (16). Die statische Grundfunk
tion ist hier im Block (35) realisiert. Das Register
(31) speichert den Korrekturfaktor, mit dem die Grund
funktion mit Hilfe des Blocks (39) multipliziert wird.
Der Rücksetzvorgang auf den Faktor 1 geschieht hier
mit Hilfe des Signals REO während jeder neuen Vorder
radüberbremsung. Die jeweils darauffolgende Wiederbe
lastungsphase (REO = '0') startet immer mit der Grund
funktion. Eine Korrektur der PDelta-Funktion, die wie
der aufgrund zu geringer Fahrzeugverzögerungswerte ge
schieht, erfolgt hier in Form einer Reduzierung der
Funktion um den Faktor (1 - n . K7) nach n Korrektur
schritten.
Wie schon oben erwähnt, erfolgt eine Korrektur der
Funktionen f1 und f2 nur dann, wenn die Fahrzeugverzö
gerung aufgrund des Eingriffs der Kurvendrucksteuerung
zu gering wird. Dies überwachen die Komponenten (20)
und (2) aus Fig. 7. Der Funktionsgenerator (20) bil
det in Abhängigkeit des Schräglagewinkels Φ eine zu
erwartende Minimalverzögerung AREFmin. Diese wird mit
der tatsächlich vom ABS-Regler berechneten Fahrzeug-
Referenzverzögerung AREF über den Vergleicher (22)
laufend verglichen. Für AREF < AREFmin schaltet der
Vergleicher (22) eine logische '1' auf seinen Ausgang
und veranlaßt die Funktionsblöcke (16) und (19) zu ei
ner Korrektur ihrer Funktionskennlinien zu den oben
beschriebenen definierten Zeitpunkten.
Der Funktionsblock (19) beinhaltet zusätzlich noch die
Möglichkeit, die PDelta-Kennlinie nach oben zu korri
gieren, falls die Fahrzeugverzögerung so groß wird,
daß eine baldige Vorderradüberbremsung befürchtet wer
den muß. Dies ist dann gegeben, wenn AREF den eben
falls Φ-abhängigen Wert AREFmax überschreitet. Für
diesen Fall schaltet der Multiplexer (40) die Kon
stante +K8 auf den Addierer (36), so daß bei Auftreten
der nächsten Taktflanke am T-Eingang der im Register
(31) gespeicherte Korrekturwert um den Betrag K8 er
höht wird.
Der Funktionsblock (20) setzt sich gemäß Fig. 7c noch
aus den Blöcken (46) bis (49) zusammen. Block (46) re
präsentiert den eigentlichen Funktionsgenerator. Über
den Multiplexer (48) und den Multiplizierer (47) wird
die AREFmin-Grundfunktion noch um den Faktor 1.2 er
höht, falls die Hinterradregelung aktiv ist, was der
ABS-Regler durch das Signal ABS1 = '1' anzeigt. Die
AREFmax-Funktion bildet der Multiplizierer (49), indem
er die AREFmin-Werte mit dem konstanten Faktor K5 be
aufschlagt. Der Vergleicher (21) schaltet eine logi
sche '1' auf seinen Ausgang, wenn der aktuelle AREF-
Wert den maximal tolerierten Vergleichswert AREFmax
überschreitet. Dieses Ereignis führt dazu, daß über
das ODER-Gatter (45) die Torschaltung (44) auf Durch
gang geschaltet wird, so daß zum nächsten Korrektur
zeitpunkt ein verbesserter Wert in das Register (37)
eingetragen werden kann.
Claims (14)
1. Antiblockierregelsystem für Motorräder, bestehend aus
Radsensoren (5, 6), einer Überwachungsschaltung (3), die aus
den Signalen der Sensoren Überbremsungszustände erkennt und
entsprechende Ansteuersignale erzeugt, und einem Druckmodula
tor (1), der durch die Ansteuersignale die Bremsdrücke an den
beiden Fahrzeugrädern einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß
zwecks Kurvenfahrterkennung und beherrschbarer Kurvenregel
bremsung die Überwachungsschaltung (3) durch eine Hilfsschal
tung (4) ergänzt ist, die über zwei Beschleunigungssensoren
(7) und (8) den Schräglagewinkel Φ des Fahrzeugs berechnet
und, falls dieser Winkel eine kritische Schwelle Φ_krit über
schreitet, den ABS-Regler (3) durch Steuersignale veranlaßt,
den Bremsdruck am Vorderrad auf einen Wert zu beschränken, der
kleiner als der zu erwartende Blockierdruck ist.
2. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Beschleunigungssensoren (7) und (8) so ange
bracht sind, daß ein Sensor die horizontale Fahrzeugbeschleu
nigung senkrecht zur Fahrtrichtung und senkrecht zur Fahrzeug-
Vertikalachse erfaßt, während der zweite Sensor rechtwinklig
dazu die Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs mißt, wobei eine
Tiefpaßfilterung die hochfrequenten Jitteranteile der Einzel
signale unterdrückt und zur Verhinderung von niederfrequenten
bodenbedingten Störanteilen zusätzlich gefordert wird, daß das
Horizontalsignal mindestens den halben Wert des Vertikal
signals überschreiten muß, damit der aus den Sensorsignalen
berechnete Schräglagewinkel Φ als gültig gilt.
3. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Beschleunigungssensoren (7) und (8) um 45°
gedreht werden und somit beide einen horizontalen und einen
vertikalen Beschleunigungsanteil erfassen, wobei die Schräg
lagewinkelberechnung nach der Tiefpaßfilterung der beiden Sen
sorsignale deshalb sehr genau möglich ist, da bodenbedingte
Störanteile dadurch unterdrückt werden, daß sie in den Verti
kalanteilen beider Sensoren auftreten.
4. Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Kurvendrucksteuerung außer
halb der aktiven ABS-Regelung einen maximal erlaubten Vorder
raddruck Pab in Abhängigkeit des gemessenen und berechneten
Schräglagewinkels vorgibt, wobei Pab für kleine Schräglagewin
kel Φ einen hohen Wert etwas unterhalb des zu erwartenden Rad
blockierdrucks annimmt und mit wachsendem Φ nach einer linea
ren oder exponentiellen Funktion stetig abnimmt.
5. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kurvendrucksteuerung eine aktive Begrenzung
des Vorderraddrucks auf den Wert Pab durchführt, auch wenn das
ABS noch keine Vorderradblockierneigung erkennt, damit beim
Anbremsvorgang in Schräglage zumindest auf Böden mit guten und
mittleren Reibwerten eine hinreichende Seitenführungskraft am
Vorderrad gewährleistet ist.
6. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Begrenzung des Vorderraddrucks auf den Wert
Pab dadurch erreicht wird, daß die Kurvendrucksteuerung im
Falle eines Plunger-Druckmodulators eine prophylaktische Vor
einstellung einer Motorzugkraft durchführt, wobei diese Kraft
so eingestellt wird, daß der Modulator den Vorderradbrems
zylinder selbsttätig mechanisch vom Hauptbremszylinder ab
trennt, falls dessen Druck den Wert Pab überschreitet, so daß
die Druckbegrenzung auf Pab keine schnellen Überwachungsmecha
nismen erfordert.
7. Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß zu definierten äquidistanten Zeit
punkten nach Einsetzen der Druckbegrenzung auf Pab eine Über
prüfung der erreichten Fahrzeugverzögerung AREF erfolgt, und
daß eine Korrektur der Funktion Pab = f1(Φ) dann durchgeführt
wird, wenn AREF einen geforderten Minimalwert AREFmin
unterschreitet, wobei die Korrektur so erfolgt, daß bei zu ge
ringer Verzögerung AREF ein höherer Druck Pab eingestellt
wird.
8. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Minimalverzögerung AREFmin selbst in Abhän
gigkeit der aktuellen Schräglage Φ nach einer reziproken Funk
tion berechnet wird, so daß mit wachsender Schräglage eine ge
ringere Verzögerung des Fahrzeugs erzwungen wird.
9. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Minimalverzögerung AREFmin dann um ei
nen konstanten Faktor (beispielsweise 1.2) erhöht wird, wenn
am Hinterradkanal eine Blockierschutzregelung aktiv ist, da
aufgrund der starken Hinerradbremsung ein höheres Verzöge
rungsniveau erwartet werden muß.
10. Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvendrucksteuerung während
einer aktiven Regelung laufend den Vorderraddruckwert POein
abspeichert, der zu einem Überbremsungszustand führt, und je
weils einen Referenzdruckpunkt POstop bildet, indem von dem
zuletzt gespeicherten Blockierdruck POein ein schräglagewin
kelabhängiger Betrag PDelta = f2(Φ) subtrahiert wird, wobei
an den ABS-Regler dann ein Signal BOstop zum Anhalten des Vor
derraddrucks PO gegeben wird, wenn dieser den Referenzdruck
punkt POstop in der Wiederbelastungsphase erreicht hat.
11. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß der ABS-Regler bei Empfang des Signals BOstop
den Aufbau des Vorderradbremsdrucks PO nicht nur stoppt, son
dern PO sogar um einen kleinen Betrag DPO reduziert, so daß im
Falle einer konstanten Schräglage Φ der Druck PO abwechselnd
um kleine Beträge reduziert und wieder erhöht wird, wodurch
effektiv ein konstantes Druckniveau entsteht, und bei wachsen
der Schräglage Φ eine entsprechende Druckreduzierung auf ein
tieferes Niveau erfolgt, während bei Verringerung der Schräg
lage Φ wieder der normale Druckaufbau der Wiederbelastungs
phase gefahren wird.
12. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß zu definierten äquidistanten Zeitpunkten eine
Überprüfung der erreichten Fahrzeugverzögerung AREF erfolgt,
und daß eine Korrektur der Funktion PDelta = f2(Φ) dann
durchgeführt wird, wenn AREF einen geforderten Minimalwert
AREFmin unterschreitet, wobei die Korrektur so erfolgt, daß
bei zu geringer Verzögerung AREF eine geringere Druckdifferenz
PDelta eingestellt wird.
13. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß zu definierten äquidistanten Zeitpunkten nach
Einsetzen des Druckhaltens eine Überprüfung der erreichten
Fahrzeugverzögerung AREF erfolgt, und daß eine Korrektur der
Funktion PDelta = f2(Φ) dann durchgeführt wird, wenn AREF ei
nen geforderten Maximalwert AREFmax überschreitet, wobei die
Korrektur so erfolgt, daß bei zu hoher Verzögerung AREF eine
größere Druckdifferenz PDelta eingestellt wird.
14. Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis
13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschaltung (4) soft
waremäßig auf dem ABS-Controller implementiert wird, und daß
die Beschleunigungssensoren als kostengünstige Halbleitersen
soren direkt auf der ABS-Steuerelektronik angebracht sind.
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