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Diese Erfindung betrifft eine Antiblockier-Steuervorrichtung
für Fahrzeugradbremsen, wie sie beispielsweise in der
US-A-4,664,453 gezeigt ist, die, ähnlich wie die Erfindung,
nicht das Vorliegen von Drucksensoren erfordert, und die den
wieder angelegten Bremsdruck an einem optimalen Wert
steuert, der dem maximal gemessenen Drehmoment entspricht.
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Wenn die Bremsen eines Fahrzeugs betätigt werden, wird eine
Bremskraft zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche
erzeugt, die von verschiedenen Parametern abhängig ist, zu
denen die Straßenoberflächenzustände und die Schlupfmenge
zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche gehören. Die
Bremskraft nimmt zu, wenn der Schlupf zunimmt bis ein kritischer
Schlupfwert erreicht ist, die Bremskraft sich verringert und
das Rad sich schnell einer Blockierung nähert. Wenn das Rad
blockiern kann, tritt ein instabiles Bremsen auf und der
Fahrzeugbremsweg nimmt auf nicht deformierbaren Oberflächen
zu. Somit tritt stabiles Bremsen auf, wenn der Radschlupf
nicht diesen kritischen Schlupfwert überschreitet. Eine
Radblockier-Steuervorrichtung verbessert ein stabiles Bremsen
und minimiert den Bremsweg, indem der Bremsdruck so umläuft,
daß die Bremskraft maximiert wird. Dies wird erreicht, indem
zuerst ein beginnender Radblockierzustand ermittelt wird,
der anzeigt, daß die Bremskraft eine Spitze erreicht hat und
nun abnimmt. Ein Kriterium das verwendet wird, um eine
beginnende Radblockierung anzuzeigen, ist eine übermäßige
Radabbremsung und/oder ein übermäßiger Radschlupf. Wenn einmal
eine beginnende Radblockierung erfaßt worden ist, wird der
Druck an der Radbremse verringert. Bei der Verringerung des
Bremsdruckes beschleunigt das Rad und beginnt sich seinem
ursprünglichen Zustand wieder zu nähern. Wenn der Radschlupf
auf einen Wert unterhalb des kritischen Schlupfwertes
reduziert ist, wird dies später wiederhergestellt genannt. Wenn
das Rad im wesentlichen wiederhergestellt ist, wird wieder
Bremsdruck angelegt. Das Wiederanlegen von Bremsdruck führt
wieder zu der Annäherung an die Blockierung und der
Radzyklusvorgang wird wiederholt.
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In Begriffen der kritischen Parameter des Radschlupfes und
der Beschleunigung, kann der Radzyklus besser wie folgt
beschrieben werden: a) Das Rad wird gezwungen abzubremsen und
der Radschlupf nimmt zu, bis b) der kritische Schlupfwert
überschritten wird, an welchem Punkt c) ein beginnender
Blockierzustand ermittelt wird. Bei der Erfassung der
beginnenden Blockierung ward es dem Rad erlaubt, eine
Wiederbeschleunigung zu beginnen. Als d) beginnt das Rad zu
beschleunigen, der Schlupf nimmt ab, bis e) der Radschlupf unterhalb
des kritischen Schlupfwertes fällt. Das Rad, das im
wesentlichen wiederhergestellt ist, wird dann gezwungen, wieder
abzubremsen, und der Radzyklusvorgang wiederholt sich und
kehrt zu Schritt a) zurück. Um diesen Radzyklus zu
erreichen, wird die Radbremskraft während der Schritte a) und b)
erhöht, wird während des Schritts c) verringert und nach
Schritt e) wieder erhöht. Während des Schrittes e) ist es
nicht immer notwendig, die Entspannung des Druckes wie in
Schritt c) fortzuführen wenn das Rad beschleunigt und der
Radschlupf abnimmt, aber das Rad ist noch zu instabil, um
den Druck zu erhöhen wie es nach dem Schritt e) geschieht.
Dies ist bedingt durch die Tatsache, daß obwohl das Rad
beschleunigt und sich der Wiederherstellung nähert, der
Radschlupf noch oberhalb des kritischen Schlupfwertes liegt.
Somit arbeitet die Bremse in dem Bereich, der durch instabiles
Bremsen charakterisiert ist. Aber das Rad nähert sich auch
der Stabilität, da der Radschlupf abnimmt. Daher ist es in
diesem Bereich, in dem das Rad noch in dem instabilen
Bereich arbeitet und sich der Wiederherstellung nähert (d. h.
sich der Stabilität nähert) wünschenswert, den Druck auf
einem Wert zu halten, der, während er dem Rad erlaubt die
Wiederherstellung durchzuführen, unnötigen Druckabfall
vermeidet. Dieser Zustand wird "Halten" genannt. Der
vollständige Raddruckzyklus kann nun wie folgt beschrieben werden: Der
Radbremsdruck nimmt zu, was a) das Rad dazu zwingt
abzubremsen und den Radschlupf erhöht, bis b) der kritische
Schlupfwert überschritten wird, an welchem Punkt c) ein beginnender
Blockierzustand ermittelt wird. Bei der Erfassung der
beginnenden Blockierung wird der Radbremsdruck verringert, was es
dem Rad erlaubt, eine Wiederbeschleunigung zu beginnen. Bei
d) beginnt das Rad wieder zu beschleunigen und der Schlupf
nimmt ab, an welchem Punkt der Druck konstant gehalten wird,
um unnötige Druckverluste zu verhindern. Wenn einmal e) der
Radschlupf unterhalb des kritischen Schlupfwertes fällt, ist
das Rad im wesentlichen wiederhergestellt. Druck wird wieder
zugeführt, das Rad wird gezwungen abzubremsen und der
Radzyklusvorgang wiederholt sich und geht zurück zu Schritt a).
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Es sollte kurz bemerkt werden, daß die Bremseffizienz
maximiert wird, wenn die Zeitdauer, die vergeht, um abzubremsen,
während der Radschlupf auf oder nahe des kritischen
Schlupfwertes liegt, maximiert wird. Dies bedeutet, daß der Druck
nur soweit entspannt werden sollte, daß es dem Rad erlaubt
wird, in den stabilen Bremsbereich zurückzukehren, und wenn
einmal in dem stabilen Bereich gearbeitet wird, sollte der
Druck zu einem erheblichen Teil des Druckes, der
erforderlich ist, um den kritischen Radschlupf zu erzeugen,
wieder angelegt werden. Wenn dies geschieht, wird die
Zeitdauer, die an oder nahe dem kritischen Radschlupf verbracht
wird, maximiert.
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Um eine Linearität der Steuerung zu erreichen, sind
Radblockier-Steuervorrichtungen bekannt, die ein motorbetriebe
nes Kolbenbetätigungselement im Gegensatz zu einem
magnetmodulierten Betätigungselement verwenden. Beide
Mechanisierungen erlauben das Anlegen, die Entspannung und das Halten von
Druck, aber das motorbetriebene Betätigungselement hat
verschiedene Vorteile. Zunächst steuert die motorbetriebene
Anordnung den Druck auf eine kontinuierliche anstatt auf eine
diskrete Weise. Zweitens stellt die motorbetriebene
Mechanisierung wegen der Beziehung zwischen dem
Motordrehmoment und dem Kolbenkopfdruck Informationen hinsichtlich des
Radbremsdruckes ohne Zufügung einer externen Vorrichtung wie
einem Druck-Transducer bereit. Während die meisten
Radblockier-Steuervorrichtungen eine Radzyklussteuerung
basierend auf Fahrzeugsbewegungsparametern wie Radschlupf und
Beschleunigung ausführen, haben die motorbetriebenen
Anordnungen automatisch den zusätzlichen Parameter des gemessenen
Bremsdruckes.
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Die Trägheitseigenschaften eines motorbetriebenen
Betätigungselements schaffen jedoch eine
Radblockier-Steuervorrichtung, die eine Unter-aperiodische Dämpfung besitzen. Diese
Trägheitseigenschaften können besser verstanden werden,
indem man sich die folgenden dynamischen Beziehungen vor Augen
hält:
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a) wenn die Motorbelastung (d. h. der Druck, der an dem
Kolbenkopf anliegt) gleich dem Motordrehmoment ist, dreht sich
der Motor nicht und der Kolben bleibt stationär. Wenn
andersherum b) die Motorbelastung kleiner als das Motordrehmoment
ist, dreht sich der Motor mit einer hohen Geschwindigkeit
und der Kolben bewegt sich mit einer hohen Geschwindigkeit.
Da das Ziel der Antiblockier-Steuerung darin besteht, den
Bremsdruck eng um den Druck, der erforderlich ist, um den
kritischen Radschlupf zu erzeugen, luufen zu lassen, wird c)
eine optimale Steuerung erreicht, wenn sich der Kolben
langsam bewegt, was den Druck allmählich erhöht. Wenn somit d)
das Motordrehmoment wesentlich größer als der Druck ist, der
an dem Kolbenkopf anliegt (d. h. die Motorbelastung), bewegt
sich der Kolben zu schnell, um die gewünschte Drucksteuerung
zu erzeugen, die Radblockier-Steuervorrichtung wird
übererregt und überschießt den gewünschten Druck. Daher muß Sorge
bei der Steuerung eines motorbetriebenen Betätigungselements
getragen werden, daß Situationen vermieden werden, in denen
der aktuelle Radbremsdruck wesentlich niedriger als der
gewünschte Radbremsdruck ist.
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Als ein Nebenprodukt der Steuerung der
Radblockier-Steuervorrichtung so, daß eine Trägheitsüberschießung vermieden wird,
können mehrere zusätzliche Vorteile erzielt werden. Als
erstes wird durch Vermeidung von Über-Entspannungssituationen
die Bremseffizienz erhöht. Dieses Resultat ist zweifach
vorteilhaft: 1) weil ein minimaler Bremsdruck auf einem Wert
gehalten wird, der höher ist als es möglich wäre, wenn ein
Über-Entspannungszustand bestehen würde und 2) weil der
Bremsdruck nicht anschließend den gewünschten Druck
überschießt, weicht die minimale Bremskraft nicht so stark von
der optimalen Bremskraft für die Oberfläche ab. Zweitens
kann duch Vermeidung einer unnötigen Druckentlastung die
Zeitdauer, die durch die Radblockier-Steuervorrichtung zum
Erzielen des optimalen Bremsdruckes für die
Straßenoberfläche verbraucht wird, minimiert werden. Dieser Vorteil
resultiert in einer höheren Bremseffizienz. Weiterhin wird, wenn
die Bremseffizienz maximiert wird, der
"Fahrzeugpump"-Effekt, der von dem Fahrer gefühlt wird,minimiert. Dieser
Pumpeffekt wird durch große Änderungen beim Fahrzeugabbremsen
erzeugt. Durch Beibehaltung einer Bremseffizienz ist das
Abbremsen des Fahrzeuges beständiger, wodurch ein angenehmeres
Fahrzeugbremsverhalten für den Fahrer geschaffen wird.
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Eine Radblockier-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist gegenüber der US-A-4 664 453 durch die
Kombination der Merkmale, die in Anspruch 1 spezifiziert sind,
charakterisiert.
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Um die drei Radblockier-Steuerzustände der Beaufschlagung,
der Entspannung und des Haltens zu bewirken, muß das
motorbetriebene Kugelumlaufspindelbetätigungselement in einer Weise
betätigt werden, daß es nicht übererregt wird, da
anderenfalls die Radblockier-Steuervorrichtung den gewünschten
Druck überschreiten wird. Durch Verwendung der Eigenschaften
dieser Erfindung, die dafür sorgt, daß der Radbremsdruck auf
einem berechneten Wert gehalten wird, während sich das Rad
der Wiederherstellung nähert, kann eine effektive
Radzyklus-Steuerung erreicht werden. Diese Erfindung hält einen
konstanten Radbremsdruck bei, der ausreichend niedrig
berechnet ist, daß sich das Rad wiederherstellen kann, und der
doch ausreichend hoch ist, um eine Überentspannung des
Drukkes zu verhindern. Somit erlaubt der Haltezustand, der durch
diese Erfindung beschrieben ist, daß der Padschlupf weiter
abnimmt, aber geht keinen Kompromiß gegenüber der
Radstabilität ein, indem der Druck erhöht wird, während das Rad in dem
instabilen Bereich arbeitet. Durch Vermeidung des
Über-Entspannungszustandes wird das
Kugelumlaufspindelbetätigungselement auch nicht übererregt, wenn es wiederbeaufschlagt wird.
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Die Erfindung verwirklicht dies, in dem augenblicklich der
Radbremsdruck gemessen wird, wenn ein beginnender
Blockierzustand ermittelt worden ist. Der augenblickliche Druckwert
wird als Referenzdruck gespeichert, der den Maximaldruck
darstellt, der während des laufenden Radzyklus erreicht wurde.
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Wenn bestimmt worden ist, daß das Rad sich einem
Blockierzustand nähert, befiehlt die Erfindung dem Gleichstrommotor,
den Radbremsdruck zu verringern. Wenn der Bremsdruck
verringert wird, um den beginnenden Blockierzustand zu heilen,
mißt die Erfindung die Dauer der Verringerung. Unter
Verwendung dieser gemessenen Dauer wird die Druckmenge, um die
während der gemessenen Zeitdauer entspannt worden ist,
geschätzt. Der geschätzte Wert wird dann von dem Referenzdruck
abgezogen und dieses unterschiedliche Resultat wird dann für
die Nachgiebigkeitseigenschaften der Radbremse faktorisiert,
um den berechneten Wert für den Druck, der an der Radbremse
verbleibt, zu erhalten. Dem Gleichstrommotor wird dann
befohlen, das Drehmoment, das notwendig ist, um den Raddruck
auf dem berechneten Haltewert konstant zu halten, zu
liefern. Die Erfindung wird diesen gehaltenen Wert solange
beibehalten, wie sich das Rad noch der Wiederherstellung
nähert und dabei in dem instabilen Bremsbereich arbeitet.
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Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter
Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform und die bei liegenden Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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Figur 1 eine allgemeine Ansicht einer
Fahrzeugbremsvorrichtung mit einer Radblockier-Steuervorrichtung entsprechend
den Prinzipien der Erfindung ist;
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Figur 2 eine Ansicht der elektronischen Steuerung von Figur
1 ist;
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Figuren 3 und 4 Flußdiagramme sind, die den Betrieb der
elektronischen Steuerung von Figur 2 im einzelnen zeigt; und
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Figur 5 eine Darstellung des Radbremsdruckes in Antwort auf
den Betrieb der elektronischen Steuerung von Figur 2 ist.
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Eine Übersicht der bevorzugten Ausführungsform ist in Figur
1 dargestellt. Die Fahrzeugbremsvorrichtung besteht aus
einer hydraulischen Verstärkungseinheit 1 und
Bremsleitungen 2, die zu der Radbremse, wie einer
Bremsgreifvorrichtung 3, die an dem Rotor 4 plaziert ist eines
Fahrzeugrades gehen. Mit der Hinzufügung der
Radblockier-Steuervorrichtung besteht die gesamte Fahrzeugbremsvorrichtung aus den
Standard Grundbremskomponenten und a) einer elektronischen
Steuerung 16, b) einem Radgeschwindigkeitssensor 18, der
befestigt ist an dem Rad nahe c) einem Erregerring 19, und
d) einer Modulatoranordnung 10, die durch die nachfolgenden
mechanische Beziehungen beschrieben ist: 1) ein
Gleichstrommotor 12 treibt einen Getriebezug 24 an, der ein
Kugelumlaufspindelbetätigungselement 14 dreht, das aus einer linearen
Kugelumlaufspindel und Mutter besteht; 2) wenn sich die
lineare Kugelumlaufspindel dreht, wird die Mutter entweder
vorwärts oder rückwärts bewegt; 3) wenn der Gleichstrommotor
die lineare Kugelumlaufspindel in der
Beaufschlagungsrichtung antreibt, bewegt sich die Mutter vorwärts und ein
Kolben 22 wird in Richtung seines oberen Bewegungsendes
beaufschlagt; 4) eine Absperrkugel 20 wird vom Sitz abgehoben und
wird offen gehalten, wenn sich der Kolben 22 an seinem
oberen Bewegungsende befindet; 5) wenn der Gleichstrommotor 12
in umgekehrter Richtung angetrieben wird, dreht sich die
lineare Kugelumlaufspindel in der entgegengesetzten Richtung
und bewegt sich die Mutter rückwärts, wodurch es möglich
wird, daß der Kolben 22 durch den Radbremsdruck
zurückgetrieben wird; 6) die Absperrkugel 20 liegt auf dem Sitz auf,
wenn der Kolben 22 sein oberes Bewegungsende verlassen kann,
wodurch die hydraulische Verstärkungseinheit 1 von der
Radbremse effektiv getrennt wird.
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Die Radblockier-Steuervorrichtung in dieser Ausführungsform
ist stets betriebsbereit, während sich das Fahrzeug in
Betrieb befindet. Wenn sich das Fahrzeugrad dreht, dreht sich
der Erregerring 19, wodurch bewirkt wird, daß der
Radgeschwindigkeitssensor 18 ein Signal proportional zu der
Radgeschwindigkeit erzeugt. Das Signal wird von dem
Radgeschwindigkeitssensor 18 zu der elektronischen Steuerung 16 zur
Verarbeitung geschickt. Das
Kugelumlaufspindelbetätigungselemt 14 ist, wie in Figur 1 gezeigt ist, in dem
Passivmodus, in dem die Absperrkugel 20 durch den Kolben 22 an dem
oberen Bewegungsende offengehalten wird. Wenn der Fahrer des
Fahrzeuges mit passiver Antiblockierung die Bremse betätigt,
kann das Hydraulikfluid durch die Bremsleitung 2 hinter die
Absperrkugel 20 und weiter zu der Radbremsgreifrichtung 3
strömen. Somit sagt man, daß die
Radblockier-Steuervorrichtung während des normalen Bremsens transparent ist.
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Die Radblockier-Steuervorrichtung ermittelt eine beginnende
Radblockierung basierend auf den Parametern des
Fahrzeugradschlupfes und der Radabbremsung. Die
Informationen von dem Radgeschwindigkeitssensor 18 werden von der
elektronischen Steuerung 16 verwendet, um den Radschlupf und die
-beschleunigung zu berechnen. Bei der Erfassung eines hohen
Radschlupfes oder einer -abbremsung, die indikativ für einen
beginnenden Radblockierungszustand sind, beginnt die
elektronische Steuerung 16 eine Antiblockieraktivität. Die
elektronische Steuerung 16 befiehlt dem Gleichstrommotor 12 das
Kugelumlaufspindelbetätigungselement 14 umzukehren, wodurch
bewirkt wird, daß sich der Kolben 22 zurückzieht und die
Absperrkugel 20 aufsitzt, wodurch die hydraulische
Verstärkungseinheit 1 der Hydraulik von der Radbremse isoliert
wird. Wenn sich der Kolben 22 zurückzieht, wird der Druck an
der Radbremse verringert, was es dem Rad erlaubt, zu be
ginnen abzubremsen. Wenn das Rad sich wieder dem alten
Zustand nähert, befiehlt die elektronische Steuerung 16 dem
Gleichstrommotor 12, den Druck konstant zu halten, was die
Bewegung des Kolbens 22 anhält und dem Motordrehmoment und
dem Radbremsdruck erlaubt, gleichzubleiben. Bei der
Erfassung des alten Zustandes des Rades (recovery) befiehlt die
elektronische Steuerung 16 dem Gleichstrommotor 12 wieder
Druck zuzuführen, was bewirkt, daß sich das
Kugelumlaufspindelbetätigungselement 14 nach vorne bewegt, den Kolben
22 beaufschlagt und Fluid zurück zu der
Radbremsgreifvorrichtung 3 führt. Der Radbremsdruck wird dann auf den optimalen
Druck für die Straßenoberfläche erhöht. Wenn das Rad wieder
beginnt, sich der Blockierung zu nähern, wird der
Radzyklusvorgang wiederholt. Ein Radzyklus ist definiert beginnend
mit der Erfassung einer beginnenden Blockierung und der
anschließenden Druckentspannung und endet, wenn der Druck
wieder auf den Punkt gerade vor der beginnenden Blockierung
zurückgeführt worden ist. Während dieses Radzyklusvorgangs ist
die Energie, die durch den Gleichstrommotor 12 verbraucht
wird, während der Druck erhöht und gehalten wird, direkt
proportional zu den drehenden Drehmoment, das durch den Motor
auf dem Getriebezug 24 ausgeübt wird. Das drehende
Drehmoment wird durch die lineare Kugelumlaufspindel und
Mutter als eine lineare Kraft auf den Kopf des Kolbens 22
übertragen. Der Druck, der an dem Kolbenkopf vorliegt, ist
proportional zu dem Radbremsdruck. Wenn somit gegeben ist a)
die Gleichung W=I²R betreffend die Motorenergie W, den
Motorstrom T und den Widerstand R und b) die obigen mechanischen
Beziehungen, kann der Stromzug I des Gleichstrommotors 12
beim Halten und/oder Erhöhen des Druckes als proportional zu
dem Radbremsdruck P betrachtet werden.
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Basierend auf der getroffenen Beziehung zwischen dem
Motorstrom I und dem Radbremsdruck P implementiert die elektro
nische Steuerung 16 Instruktionen, um den gewünschten
Radbremsdruck zu erreichen. Wie in Figur 2 gezeigt ist, besteht
die elektronische Steuerung aus a) einem herkömmlich
digitalen Computer bestehend aus Read Only Memory (ROM) 25, Random
Acess Memory (RAM) 26, einer Energiezuführeinrichtung (PSD)
28, einem Instruktionsverarbeitungsaufbau verkörpert in
einer Central Processing Unit (CPU) 29 und einer
Eingangs/Ausgangs-Schaltung (I/O) 30, die die Schnittstelle zu einer b)
Motortreiberschaltung 31 und c) einer
Radgeschwindigkeitssensorpufferschaltung 32 bildet.
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Das ROM 25 enthält die Instruktionen, die notwendig sind, um
den Algorithmus zu implementieren, der in den Figuren 3 und
4 dargestellt ist. Es sollte bemerkt werden, daß bei der
Beschreibung der Funktionen des Algorithmus, der in dem ROM
25 codiert ist, Bezugnahmen auf Aufgaben die als
Flußdiagrammfunktionsblöcke dargestellt sind, mit < nn> bezeichnet
sind, wobei nn die Diagraminbezugsziffer ist und < > andeutet,
daß durch den besonderen Flußdiagrammfunktionsblocktext
beschriebene Konzept gemeint ist. Der Text in dem
Flußdiagrammfunktionsblock soll die allgemeine Aufgabe oder den
ausgeführten Vorgang durch die elektronische Steuerung an
dem Punkt beschreiben. Der Text repräsentiert nicht die
aktuellen ROM-Instruktionen. Es wird erkannt, daß für einen
Fachmann eine Mehrzahl von bekannten
Informationsverarbeitungssprachen zur Verfügung stehen, um die aktuellen
Instruktionen zu konstruieren, die notwendig sind, um die
Aufgaben, die durch den Text in den
Flußdiagrammfunktionsblöcken beschrieben sind, zu erfüllen.
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Wenn die Radblockier-Steuervorrichtung über die
Fahrzeugzündung oder andere Mittel mit Energie versorgt wird, wird die
elektronische Steuerung 16 beginnen, die in dem ROM 25 co
dierten Instruktionen auszuführen. Wie in Figur 3 gezeigt
ist, wird die elektronische Steuerung 16 zuerst die
Systeminitialisierung < 35> durchführen, wozu das Löschen der
Register, die Initialisierung spezifischer RAM-Variablen auf
festgelegte Werte, die Stabilisierung der Spannungswerte an
dem I/O und andere Grundfunktionen des digitalen Computers
gehören. Der Systeminitialisierungsvorgang beinhaltet auch
die Versicherung, daß sich das
Kugelumlaufspindelbetätigungselement 14 in dem passiv-, oder, wie früher beschrieben
wurde, dem Transparentmodus befindet, der in Figur 1 gezeigt
ist. Man sagt, daß das Kugelumlaufspindeibetätigungselement
14 transparent für die Grundbremsfunktionalität des
Fahrzeuges ist, während die Kugel 20 nicht aufliegt und durch
den Kolben 22 offengehalten wird, was es der hydraulischen
Verstärkungseinheit 1 erlaubt, die Radbremse zu erreichen.
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Wenn das System einmal initialisiert worden ist, wird die
elektronische Steuerung 16 die Steuerzyklusunterbrechung
< 36> ermöglichen. Die Steuerzyklusunterbrechung stellt ein
Mittel bereit, um genau die kritischen Fahrzeugparameter des
Radschlupfes und der Beschleunigung zu berechnen, indem sie
gewährleistet, daß die Zeit zwischen den Berechnungen auf
einen Wert wie 5 msec. festgelegt wird. Wenn einmal eine
Steuerzyklusunterbrechung aufgetreten ist, geht die
elektronische Steuerung 16 weiter durch die Hauptschleife, die mit
"Steuerzyklus" bezeichnet wird. Während des Steuerzyklus
führt die elektronische Steuerung 16 sowohl
Bremssteuerungverarbeitungsaufgaben < 38> und Hintergrundaufgaben
< 39> aus. Die Bremssteuerungverarbeitungsaufgaben
beinhalten: das Lesen und Verarbeiten der Radgeschwindigkeit und
der Gleichstrommotor-Signalinformationen, das Feststellen,
ob die Antiblockiersteuerung notwendig ist, und die
Durchführung der Antiblockiersteuerungsfunktionen, falls notwendig.
Ob die Antiblockiersteuerung notwendig ist oder nicht,
wertet die elektronische Steuerung 16 wertet immer die
Radgeschwindigkeit und die Motorsignalinformationen aus. Nach
Ausführung der Bremssteuerungsverarbeitungsaufgaben geht die
elektronische Steuerung 16 weiter zu den Hintergrundaufgaben
< 39> . Die Hintergrundaufgaben bestehen aus diagnostischen
Selbstprüfungsaktivitäten und der Kommunikation mit
Off-Board-Vorrichtungen wie anderen Fahrzeugsteuerungen oder
anderen Service-Tools. Alle diese Steuerzyklusaufgaben
werden einmal bei jeder Steuerzyklusunterbrechung durchgeführt.
Bei Erhalt einer ersten Steuerzyklusunterbrechung führt die
elektronische Steuerung 16 die
Bremssteuerungsverarbeitungsaufgaben < 38> und die Hintergrundaufgaben < 39> durch. Somit
berechnet die elektronische Steuerung 16 in jedem
Steuerzyklus die Notwendigkeit von Antiblockieraktivitäten, führt
diese Aktivitäten aus falls notwendig, und führt
diagnostische und Off-Board-Kommunikationsaktivitäten aus.
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In Figur 4 sind nun die notwendigen Schritte dargestellt, um
die allgemeinen Bremssteuerungsverarbeitungsaufgaben < 38> zu
implementieren. Außerdem stellt Figur 5 den resultierenden
Radbremsdruck, der durch die
Radblockier-Steuerungsvorrichtung erzeugt wird, dar. Wenn der Fahrer des Fahrzeugs das
Bremsen beginnt, wird der Radbremse Fluid zugeführt. Wenn
der Radbremsdruck ansteigt, wie bei 40 dargestellt ist,
beginnt das Rad abzubremsen. Wie vorher erläutert worden
ist, ist die elektronische Steuerung 16 ständig operativ und
führt die Instruktionen, die im ROM codiert sind, innerhalb
der Grenzen der Steuerzyklusunterbrechung aus. Somit fängt
die elektronische Steuerung 16 beim Erhalt einer
Steuerzyklusunterbrechung an, die
Radgeschwindigkeitssensorinformationen < 50> zu lesen und die kritischen Parameter des
Radschlupfes und der Beschleunigung ω < 51> zu berechnen. Wäh
rend sich der Radbremsdruck auf einem Wert wesentlich
unterhalb des Idealdruckes für die Straßenoberfläche befindet,
der als Druckwert (41) angedeutet ist, wird der Status der
kritischen Parameter < 52> anzeigen, daß eine
Antiblockiersteuerung nicht notwendig ist < 53> . Die elektronische
Steuerung 16 löscht anschließend die Entspannungs-, Halt- und
Wiederbeaufschlagungs-Flags < 55> , löscht den
Entspannungsdauer-Zähler tr < 57> , und initialisiert den Bezugsdruckwert Pm
auf einen kalibrierten Wert < 58> . Die elektronische
Steuerung 16 führt den Steuerzyklus weiter aus und geht zu den
Hintergrundaufgaben über. Da keine Antiblockieraktivitäten
begonnen wurden, bleibt das
Kugelumlaufspindelbetätigungselement 14 in dem transparenten Modus. Angenommen, daß der
Fahrer des Fahrzeugs weiterhin die Bremsen betätigt, erhöht
sich der Radbremsdruck in Richtung auf den Idealdruck für
die Straßenoberfläche und überschreitet diesen bald.
DiesesPhänomen ist in Figur 5 durch Druck 42 dargestellt,
der größer als der Druckwert 41 ist.
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Wenn der Radbremsdruck einmal den idealen Druck für die
Straßenoberfläche überschreitet, nähert sich das Rad schnell
der Blockierung. Mit dem Beginn des Steuerzyklus liest die
elektronische Steuerung 16 wieder die
Radgeschwindigkeitsinformation < 50> , berechnet den Radschlupf und die
Beschleunigung < 51> und wertet den Status der kritischen Parameter
aus < 52> . An diesem Punkt zeigen die kritischen Parameter
einen beginnenden Blockierzustand an < 60> . Nachdem bestimmt
worden ist, Antiblockieraktivitäten zu beginnen, wertet die
elektronische Steuerung 16 zuerst den Status des
Entspannungs-Flags aus < 62> , das, basierend auf der
vorhergehenden Steuerzyklusaktivität, gelöscht ist. Bemerke, daß
wenn immer das Entspannungs-Flag gelöscht ist, es anzeigt,
daß die Radblockier-Steuervorrichtung keine Entspannung wäh
rend des vorhergehenden Steuerzyklus ausgeführt hat. Wenn
immer die Wiederbeaufschlagungs- oder Halte-Flags gelöscht
sind, zeigt dies auf ähnliche Weise an, daß eine
Wiederbeaufschlagung- bzw. ein Halten nicht während des
vorhergehenden Steuerzyklus durchgeführt wurde. Entsprechend
dem Zweck dieser Flags wird das Entspannungs-Flag gesetzt
und werden die Wiederbeaufschlagungs- und Halte-Flags
gelöscht < 64> . Nachdem die elektronische Steuerung 16 bestimmt
hat, daß das Rad sich der Blockierung nähert und daß die
Radblockier-Steuervorrichtung nicht schon eine Freigabe
ausführt, speichert sie den letzten befohlenen Druck Pm, der
der Referenzdruck ist < 66> . Dieser Referenzdruck Pm ist der
maximale Radbremsdruck, der während des Radzyklus erreicht
wird, und stellt den Druck dar, der erforderlich ist, um
eine beginnende Radblockierung zu erzeugen. Aufgrund der
mechanischen Beziehungen, auf die zuvor eingegangen wurde, ist
der Radbremsdruck P proportional zu dem Motorstrom I,
während der Druck erhöht und/oder gehalten wird. Der
Motorstromzug Is, wie er durch die elektronische Steuerung 16 durch
die Motortreiberschaltung 31 ermittelt wird, kann als
repräsentativ für den aktuellen Radbremsdruck Pm betrachtet
werden und wird als solcher gespeichert.
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Es sollte wiederholt werden, daß sich in dieser
Ausführungsform das Kugelumlaufspindelbetätigungselement 14 vor dem
Beginn der Antiblockieraktivitäten in den Transparentmodus
befindet. Aufgrund dieses Merkmals ist ein kalibrierter Wert
als Pm für den ersten Radzyklus gespeichert worden. Der
kalibrierte Wert für Pm wurde während des vorflergehenden
Steuerzyklus gewonnen, wenn eine Antiblockiersteueraktivität nicht
erforderlich war (Flußdiagrammweg < 52> -< 53> -< 55> -< 57> -< 58> ).
Während späterer Radzyklen, d. h. nach dem Beginn der
Antiblockieraktivitäten, ist das Kugelumlaufspindelbetätigungs
element 14 nicht länger transparent. Bezugnehmend auf die
frühere Beschreibung der Modulator-Anordnung 10 wird der
Gleichstrommotor 12 nun das
Kugelumlaufspindelbetätigungselemt 14 antreiben. Somit wird der aktuelle Wert von Is
anstelle eines kalibrierten Wertes in Pm während der späteren
Radzyklen gespeichert.
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Um auf die Beschreibung des Weges
< 52> -< 60> -< 62> -< 64> -< 66>
zurückzukommen, befiehlt die elektronische Steuerung 16 dem
Kugelumlaufspindelbetätigungselemt 14 den Radbremsdruck
freizugeben < 68> . Dies wird ausgeführt, indem der
Gleichstrommotor 12 in umgekehrter Richtung gedreht wird, was den
Kolben 22 zurückzieht die Absperrkugel 20 aufsetzt und die
Radbremse von der hydrauiischen Verstärkereinheit 1 isoliert
und den Druck an der Radbremse verringert. Die resultierende
Entspannung des Radbremsdruckes ist in Figur 5 als
abnehmender Druckwert 43 dargestellt. Durch die Druckentspannung
überprüft die Radblockier-Steuervorrichtung den beginnenden
Blockierzustand und erlaubt dem Rad wieder zu beschleunigen.
Die elektronische Steuerung 16 beginnt auch die Dauer der
Entspannung zu timen, wodurch der Entspannungsdauer-Zähler
tr auf den neuesten Stand gebracht wird < 69> . Die
elektronische Steuerung 16 beendet den Steuerzyklus, indem sie
beginnt, die Hintergrundaufgaben auszuführen.
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Geregelt durch die Steuerzyklusunterbrechung fährt die
elektronische Steuerung 16 fort, in jedem
Unterbrechungssteuerzyklus die Radgeschwindigkeitinformationen zu lesen < 50> ,
die kritischen Radparameter zu berechnen < 51> und den Status
der kritischen Parameter zu berechnen < 52> . Während das Rad
noch dazu tendiert zu blockieren < 60> bleibt das
Entspannungs-Flag gesetzt (wie es während des ersten Durchgangs
durch diesen Weg gesetzt war) und die elektronische
Steuerung 16 geht von der Bestimmung des Status des
Entspannungs-Flags < 62> direkt zu der Verringerung des
Radbremsdruckes < 68> . Es sollte bemerkt werden, daß während der
Druckfreigabe die mechanische Beziehung zwischen dem
Motorstrom I und dem Radbremsdruck P nicht gültig bleibt. Somit
wird der gespeicherte Wert von Pm nicht gestört. Die
elektronische Steuerung 16 fährt fort, den Entspannungsdauer-Zähler
tr auf den neuesten Stand zu bringen (update) < 69> .
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Wenn das Rad weiter abbremst, wird es beginnen, sich dem
alten Zustand wieder zu nähern. Mit dem Beginn eines anderen
Steuerzyklus liest die elektronisch Steuerung 16 wieder die
Radgeschwindigkeitsinformation < 50> , berechnet < 51> und
wertet aus < 52> die kritischen Radparameter und bestimmt,
daß das Rad sich in der Tat dem alten Zustand nähert
(recovery) < 70> . Im allgemeinen kann dieser Zustand breit durch
eine hohe Wiederbeschleunigung und/oder eine
Radschlupfverringerung auf einen Wert, der nominal oberhalb des
kritischen Schlupfwertes liegt, charakterisiert werden. Wenn man
das Flußdiagramm weitergeht, wertet die elektronische
Steuerung 16 zuerst den Status des Halte-Flags aus < 72> .
Angenommen, daß die Radbiockier-Steuervorrichtung während
des vorhergehenden Steuerzyklus kein Halten durchgeführt
hat, wird das Flag gelöscht sein < 72> . Anschließend wird das
Halte-Flag gesetzt und die Entspannungs- und
Wiederbeaufschlagungs-Flags werden gelöscht < 74> . Als nächstes wird
unter Verwendung des Referenzdruckes Pm und des
Enspannungsdauer-Zählers tr der Haltedruckwert Ph berechnet
< 76> , wobei die folgcnde Formel verwendet wird:
-
Ph = (tmax - tr) * Pm * FNachgiebigkeit,
-
wobei tmax ein Wert ist, der kalibriert wurde, um die
Zeitdauer darzustellen, die erforderlich wäre, um den
Radbremsdruck auf Null zu verringern, und FNachgiebigkeit ein Wert
ist, der kalibriert wurde, um die
Nachgiebigkeitseigenschaften der Fahrzeugbremsvorrichtung einzustellen. Durch
Multiplikation der Terme kann gesehen werden, daß tmax * Pm
die Freigabe von 100% des Druckes anzeigt, während tr * Pm
die Menge des verringerten Druckes schätzt. Somit schätzt
(tmax -tr) * Pm den Druckwert, der an der Radbremse bleibt.
-
Der Nachgiebigkeitsfaktor FNachgiebigkeit erlaubt die
Kompensation der Radbremsnachgiebigkeit und kann auf eine
Mehrzahl von Werten gesetzt werden. Bei dieser Ausführungsform,
die eine Greifvorrichtung-3-Radbremse verwendet, kann der
Wert auf etwa 50% gesetzt werden. Somit würde der berechnete
Haltedruck Ph bei Verwendung eines Nachgiebigkeitsfaktors
von 50% einen Wert zwischen 50% und 0% des Referenzdruckes
annehmen. Dem Gleichstrommotor 12 wird befohlen, das
Drehmoment zu erzeugen, das notwendig ist, um zu erzeugen und
beizubehalten < 78> . Der resultierende Radbremsdruck wird als
Druckwert 44 in Figur 4 dargestellt. Wenn die elektronische
Steuerung 16 nicht den Haltedruck berechnete und anstelle
dessen weiterhin Druck entspannte, während sich das Rad dem
alten Zustand nähert aber noch in dem instabilen Bereich
arbeitet, würde der Radbremsdruck auf den Wert 47 fallen.
Durch die Verwendung des Haltedrucks Ph wird es dem Rad
erlaubt, die Wiederbeschleunigung fortzusetzen und sich dem
alten Zustand zu nähern, ohne unnötigerweise Druck zu
verringern.
-
Nach einer weiteren Beschleunigung wird das Rad vermutlich
in den stabilen Arbeitsbereich zurückkehren, was
"wiederhergestellt" genannt wird. Mit dem Beginn eines anderen
Steuerzyklus durchläuft die elektronische Steuerung 16 wie
gewöhnlich die Schritte < 50> ,< 51> und < 52> und bestimmt, daß die
kritischen Parameter anzeigen, daß das Rad jetzt im
wesentlichen wiederhergestellt ist < 80> . In diesem Zustand liegt
der Radschlupf typischerweise unter den kritischen
Schlupfwert. Die elektronische Steuerung 16 wertet als nächstes den
Status des Wiederbeaufschlagungs-Flags aus < 82> , das,
basierend auf der früheren Steuerzyklusaktivität, gelöscht ist.
Gemäß dem Zweck der Wiederbeaufschlagungs-, Halte- und
Entspannungs-Flags wird der Wiederbeaufschlagungs-Flag gesetzt
und die Halte- und Entspannungs-Flags werden gelöscht < 84> .
Der Entspannungsdauer-Zähler tr wird auch gelöscht < 86> , um
anzuzeigen, daß eine Entspannung nicht länger durchgeführt
wird. Da sich das Rad wieder in seinem ursprünglichen
Zustand befindet, kann die Radbremse wieder mit Druck
beaufschlagt werden < 88> . Die elektronische Steuerung 16 beginnt
die Wiederbeaufschlagung indem sie dem Gleichstrommotor 12
befiehlt, das Drehmoment zu erzeugen, das notwendig ist, um
einen bedeutenden Teil des zuvor gespeicherten
Referenzdruckes Pm zu erreichen. Wie während der
Hintergrunddiskussion angedeutet wurde, wird die Bremseffizienz maximiert,
indem danach gestrebt wird, an oder nahe dem Druck zu
bremsen, der erforderlich ist, um den kritischen Radschlupf zu
erzeugen. Die anfängliche Wiederbeaufschlagung beginnt von
dem Haltedruck 44 und geht schnell weiter zu einem
beträchtlichen Teil von Pm. Während der nachfolgenden Steuerzyklen
verfährt die elektronische Steuerung 16 entlang des
Steuerweges < 50> -< 51> -< 52> -< 80> -< 82> direkt nach < 88> , während das
Rad sich noch in dem stabilen Bremsbereich bewegt, da das
Wiederbeaufschlagungs-Flag gesetzt worden ist. Wenn einmal
ein erheblicher Teil des Referenzdruckes erreicht ist,
erhöht sich das Motordrehmoment langsam, was langsam den
Druck erhöht. Die Charakteristik der Wiederbeaufschlagung
ist in Figur 5 als Druckprofil 45 gezeigt. Nachdem der Druck
wesentlich angehoben worden ist, wird das Rad aufhören, den
alten Zustand 1 wiederherzustellen und sich der Blockierung
nähern, wodurch der Radzyklusprozess wiederholt wird.
-
Wenn die elektronische Steuerung 16 nicht den Haltedruck
berechnete und anstelle dessen fortführe, zu dem Druckwert
47 zu entspannen, würde das
Kugelumlaufspindelbetätigungselement 14
übererregt. Wie zuvor erwähnt wurde, tritt dies
auf, weil der zu Anfang befohlene
Wiederbeaufschlagungsdruck, der ein erheblicher Teil des Referenzdruckes ist,
wesentlich größer als der Druck sein würde, der an der
Radbremse anliegt. Da das befohlene Motordrehmoment stark
den bestehenden Radbremsendruck überschreitet, wird das
Kugelumlaufspindelbetätigungselemt 14 übererregt, bewegt
sich der Kolben 22 anschließend mit einer hohen
Geschwindigkeit und die Radblockierungs-Steuerungsvorrichtung schießt
schnell über den gewünschten Druck hinaus. Solch ein
unkontrollierter Druckanstieg ist durch die Druckschleife 48
dargestellt. Dieses Phänomen führt dazu, daß der
Radbremsdruck den Druck, der erforderlich ist, un den kritischen
Radschlupf zu erzeugen, überschreitet, wie durch den
Druckwert 49 dargestellt ist. Da der kritische Schlupf
überschritten worden ist, wird das Rad schnell in einen
Blockierzustand getrieben. Dadurch, daß erlaubt wird, daß sich der
Radbremsdruck so dramatisch ändert, wird die Bremseffizienz
verringert und der Bremsweg vergrößert. Im Unterschied dazu
oszilliert durch Verwendung des Haltezustandes der
Bremsdruck näher an dem Druck der erforderlich ist, um den
kritischen Radschlupf zu erzeugen, ohne den gewünschten
Druck zu überschreiten, wodurch eine größere Bremseffizienz
erzielt wird.