DE69019564T2

DE69019564T2 - Elektronisches Bremssystem.

Info

Publication number: DE69019564T2
Application number: DE69019564T
Authority: DE
Inventors: Malcolm Brearley; Richard Brian Moseley
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: Meritor Technology LLC
Priority date: 1989-03-04
Filing date: 1990-03-02
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2010-03-03
Also published as: KR910016555A; JP2842919B2; EP0386952A2; JPH03164356A; US5088042A; GB8905022D0; EP0386952B1; EP0386952A3; DE69019564D1; HU901271D0; HUT54572A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektronische Bremssysteme (EBS) und befaßt sich insbesondere mit Mitteln zur Erzielung von Abnutzungsausgleich zwischen einzelnen Radachsen in dem System.
Bei Fahrzeugen, die mit einem elektronischen Bremssystem ausgestattet sind, wie es beispielsweise in unseren europäischen Patentanmeldungen Nr. 86 303 997.0 und Nr. 86 303 998.8 (Veröffentlichungsnummern EP-A-0204483 und EP-A-205277) beschrieben ist, werden die Bremskräfte zwischen den verschiedenen Achsen eines Fahrzeuges auf der Basis der gemessenen Achslast verteilt, die während der bremsfreien Periode gespeichert wird. Diese Dosierung ist ideal für die Ausnutzung der Bodenhaftung, aber bei Fahrzeugen, die häufig mit denselben Lasten fahren, die unter den Achsen nicht ausgeglichen sind, kann dies zu ungleichmäßiger Abnutzung der Bremsen zwischen den Fahrzeugachsen führen. Dies ist zwar im Hinblick auf ein wirkungsvolles Bremsen ausreichend, aber diese Ungleichmäßigkeit spiegelt sich in der daraus resultierenden Bremsbelagabnutzung wider und verursacht Instandhaltungsprobleme, die weniger gravierend wären, wenn alle Bremsbeläge gleichmäßig abnutzen würden. Dies wäre praktischer, weil alle abgenutzten Bremsbeläge in einem einzigen Instandhaltungsvorgang ausgewechselt werden könnten.
Aus der EP-A- 0 288846 ist ein elektronisch gesteuertes Bremssystem für ein mehrachsiges Fahrzeug bekannt, bei dem der Vorgang der Bremsbetätigung in drei Bänder in Abhängigkeit von dem Bremsbedarfsniveau aufgeteilt wird, so daß bei einem geringen Bedarf in einem ersten Band die von dem System erzeugten Bremssteuerdrücke so eingestellt werden, daß eine gleichmäßige Abnutzung an den Fahrzeugachsen entsteht, und bei höherem Bedarf in einem dritten Band die Bremsdrücke so eingestellt werden, daß die Bremskraft zwischen den Achsen in Abhängigkeit von der getragenen Achslast dosiert wird, während sich in einem zweiten Band, das zwischen dem ersten und dem dritten Band liegt, die Bremskraft von der Erzielung einer gleichmäßigen Abnutzung bis zu einer vollständig lastabhängigen Dosierung allmählich ändert, wobei das Ausmaß dieser Änderung von dem tatsächlichen Bedarfsniveau in diesem zweiten Band abhängig ist.
Aus der DE-A-3313078 ist ein Bremsdruck-Steuersystem für Fahrzeugbremsen bekannt, das eine Mehrzahl von individuellen Abnutzungssensoren zur Beurteilung der Restbelagdicke (Abnutzung) der Radbremsen beinhaltet. Die Ausgangssignale dieser Sensoren werden zu einem zentralen Steuergerät gespeist, das "entsprechende Ausgangsbefehle" zum Steuern von in den Bremsdruckleitungen zu jedem Rad oder zu jeder Achse angeschlossenen Regelventilen sendet. Die Steuerelektronik erhält ein Abnutzungssignal auf der Basis der ermittelten Restdicke der einzelnen Bremsbeläge und leitet dann entsprechende Steuerströme zu Magnetventilen separat für jede(s) Rad/Achse. Je nach der durch die Magnetventile aufgebrachten Umschaltkraft kommt es zu einer Verringerung des zu den einzelnen Radbremszylindern geleiteten Bremsdrucks, damit eine einheitliche Abnutzung der verschiedenen Bremsbeläge erzielt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Bremssystem bereitzustellen, bei dem wenigstens unter vorgegebenen Bedingungen das Bremsniveau zwischen Achsen so gewählt wird, daß eine gleichmäßigere Abnutzung der Bremsbeläge der verschiedenen Bremsen erzielt wird.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung der Bremsbetätigung bei einem elektronisch gesteuerten Bremssystem für ein mehrachsiges Fahrzeug bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfaßt: Messen des Bremsbedarfsniveaus und Aufteilen des Vorgangs der Bremsbetätigung in drei Bänder in Abhängigkeit von dem gemessenen Bremsbedarfsniveau, wobei bei einem geringen Bedarf in einem ersten Band die von dem System erzeugten Bremssteuerdrücke so eingestellt werden, daß eine gleichmäßige Abnutzung an den Fahrzeugachsen entsteht, und bei höherem Bedarf in einem dritten Band die Bremsdrücke so eingestellt werden, daß die Bremskraft zwischen den Achsen in Abhängigkeit von der getragenen Achslast dosiert wird, während sich in einem zweiten Band, das zwischen dem ersten und dem dritten Band liegt, die Bremskraft von der Erzielung einer gleichmäßigen Abnutzung bis zu einer vollständigen lastabhängigen Dosierung allmählich ändert, wobei das Ausmaß dieser Änderung von dem tatsächlichen Bedarfsniveau in diesem zweiten Band abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung in dem genannten ersten Band die tatsächliche Abnutzung bei einzelnen Bremsen durch die in die Bremsen eingebauten Sensoren überwacht wird, ein durchschnittlicher Abnutzungs-Summenreferenzwert für alle Bremsen errechnet wird, Abnutzungsfehlersignale für jede Bremse erzeugt werden, die durch Vergleichen der tatsächlichen Abnutzung der einzelnen Bremsen mit dem durchschnittlichen Abnutzungsbezugswert ermittelt werden, und daß diese Abnutzungsfehlersignale zum Ändern der Bremsdrücke für jede Bremse benutzt werden, so daß jede Bremse mit einem höheren als dem durchschnittlichen Abnutzungswert einen geringeren Steuerdruck erhält und jede Bremse mit einem niedrigeren als dem durchschnittlichen Abnutzungswert einen höheren Steuerdruck erhält.
Die Bremsdrücke werden vorzugsweise für den in dem zweiten Band auftretenden Übergang so errechnet, daß sich eine allmähliche Trennung der Achsdrücke in den vollkommen dosierten Modus ergibt, während der Gesamtbremsdruckbedarf auf einem Niveau gehalten wird, das die benötigte Fahrzeugverlangsamung ergibt.
Um die Bremskraft unter widrigen Straßenverhältnissen zu maximieren, wird bei erfaßtem Rutschen an einem Rad eine sofortige Umkehr zu einer vollkommen dosierten Bremsverteilung bewirkt, wobei diese Verteilung so lange aufrechterhalten wird, bis die Bremsen gelöst werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektronisch gesteuertes Bremssystem für ein mehrachsiges Fahrzeug bereitgestellt, bei dem der Vorgang der Bremsbetätigung in drei Bänder in Abhängigkeit von dem Bremsbedarfsniveau unterteilt wird, so daß bei niedrigem Bedarf in einem ersten Band die durch das System erzeugten Bremssteuerdrücke so eingestellt werden, daß eine gleichmäßige Bremsbelagabnutzung an den Fahrzeugachsen erzeugt wird, und bei höherem Bedarf in einem dritten Band die Bremsdrücke so eingestellt werden, daß die Bremskraft zwischen Achsen in Abhängigkeit von den getragenen Achslasten dosiert werden, während sich in einem zweiten Band, das sich zwischen dem ersten und dem dritten Band befindet, die Bremskraft allmählich von der Erzielung einer gleichmäßigen Abnutzung bis zu einer vollkommen lastabhängigen Dosierung ändert, wobei das Ausmaß dieser Änderung von dem tatsächlichen Niveau des Bedarfs in diesem zweiten Band abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß das System für die Betätigung in dem genannten ersten Band Sensoren, die in den einzelnen Bremsen zur Überwachung der tatsächlichen Belagabnutzung an diesen Bremsen montiert sind, Mittel zum Errechnen eines durchschnittlichen Abnutzungs-Summenreferenzwertes für alle Bremsen, Mittel zum Erzeugen von Abnutzungsfehlersignalen für jede Bremse durch Vergleichen der tatsächlichen Abnutzung jeder Bremse mit dem durchschnittlichen Abnutzungsreferenzwert sowie Mittel zum Ändern der Bremsdrücke für die einzelnen Bremsen aufweist, so daß eine Bremse mit einer höheren als der durchschnittlichen Abnutzung einen reduzierten Steuerdruck und eine Bremse mit einer niedrigeren als der durchschnittlichen Abnutzung einen höheren Steuerdruck erhält.
Für den in dem zweiten Band auftretenden Übergang weist das System vorzugsweise Bremsdruckberechnungsmittel zur Erzielung der allmählichen Trennung von Axialdrücken in den vollkommen dosierten Modus auf, während der Gesamtbremsdruckbedarf auf einem Niveau gehalten wird, bei dem die erforderliche Fahrzeugverlangsamung erzielt wird.
Zur Maximierung der Bremswirkung unter widrigen Straßenverhältnissen bewirkt ein auftretendes Radrutschen vorzugsweise eine sofortige Umkehr zu einer vollkommen dosierten Bremsverteilung, wobei diese Verteilung so lange aufrechterhalten wird, bis die Bremsen gelöst werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung werden die genannten drei Bänder so ausgewählt, daß:
(i) bei einem Bedarf unter 0,2 g Achsendrücke für gleichmäßige Abnutzung eingestellt werden;
(ii) bei einem Bedarf über 0,3 g Achsendrücke auf der Basis von Achslastmessungen zur Erzielung einer vollkommen lastabhängigen Dosierung eingestellt werden, und
(iii) zwischen 0,2 g und 0,3 g der Wechsel von gleichmäßiger Abnutzung zu lastabhängiger Dosierung progressiv ist und von dem tatsächlichen Bedarfsniveau abhängt.
Vorzugsweise werden, wenn festgestellt wird, daß der Verlangsamungsbedarf in dem genannten ersten Band liegt, gleichmäßige Drücke für jede Achse auf der Basis von Bedarf und mittlerer Achslast nach der folgenden Formel erzeugt:
wobei Pe der erzeugte Bremsdruck, D das Fahrerbedarfssignal, LF und LR die gemessenen Belastungen an der Vorder- und der Hinterachse und k eine Konstante ist, und wenn ermittelt wird, daß der Fahrerbedarf in dem genannten dritten Band liegt, dann wird ein Drucksignal für jede Achse anhand der folgenden Formel erzeugt:
PF = KDLF und PR = KDLR
wobei PF und PR jeweils der Vorder- und der Hinterachsendruck und K eine weitere Konstante ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird, wenn ermittelt wird, daß der Fahrerbedarf in dem genannten intermediären zweiten Band liegt, die Fraktion F, um die der Bedarf in dieses Band reicht, errechnet und diese Fraktion F dann zum Einstellen der Vorder- und Hinterdrücke PF und PR gemäß der folgenden Formel benutzt:
PF = ½FKD (LF + LR) + (I - F) [KDLF], und
PR = ½FKD (LF + LR) + (I - F) [KDLR]
Die Erfindung wird nachfolgend ausführlicher, jedoch nur beispielhaft, anhand der Begleitzeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 ein Beispiel eines einfachen Druckregelkreises, der in einem elektronischen Bremssystem verwendet wird;
Fig. 2 einen Ablaufplan, der die Art und Weise veranschaulicht, in der Bremsdruck in einem System gemäß der vorliegenden Erfindung unter verschiedenen Bremsniveaus ermittelt wird;
Fig. 3 eine Reihe von Kurven, die die Betätigung eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung unter verschiedenen Verlangsamungsbedarfsniveaus veranschaulicht;
Fig. 4 einen Ablaufplan, der eine Subroutine veranschaulicht, die die Hauptroutine gemäß den Informationen von Abnutzungssensoren in den Bremsbelägen modifiziert;
Fig. 5 ein Blockschaltbild, das ein Mittel zur Durchführung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
Fig. 6 ein Blockschaltbild, das die Benutzung von Abnutzungssensoren in dem System veranschaulicht.
Forschungsarbeiten über das Ausmaß der Abnutzung von Bremsbelägen unter normalen Straßenverhältnissen deuten darauf hin, daß die Verteilung der Bremskraft derart ist, daß der größte Teil der Abnutzung bei Fahrzeugverlangsamungsraten unter 2 m/sec² stattfindet, da Anhaltevorgänge auf diesem niedrigen Niveau wesentlich häufiger stattfinden als bei einem anderen Niveau. Die Lastdosierungsfähigkeit eines EBS wird jedoch um so bedeutsamer, wenn sich die Fahrzeugverlangsamungsrate erhöht und ein größerer Teil der verfügbaren Bodenhaftung genutzt wird. Man geht daher davon aus, daß ein sinnvoller Kompromiß dadurch erzielt werden kann, daß man die Bremskraft bei höheren Fahrzeugverlangsamungsniveaus proportional zur Achslast verteilt, aber daß man sie bei einem relativ niedrigen Fahrzeugverlangsamungsbedarf gleichmäßig zwischen den Fahrzeugachsen verteilt, indem man den Bremsdruck zu den Achsen auf Niveaus einstellt, die dasselbe Maß an voller Bremswirkung erzeugen, so daß die Belagabnutzung gleichmäßig zwischen den Achsen verteilt wird.
Das EBS stellt die Bremsdrücke in Reaktion auf den Fahrerbedarf mit Hilfe von Druckregelkreisen ein und steuert sie. Ein Beispiel hierfür wird in Fig. 1 gezeigt. Diese Abbildung zeigt einen typischen Druckregelkreis 10, der ein elektrisches Eingangssignal D von einem Bremspedal- Meßwertwandler 12 erhält, der zur Erzeugung eines Druckfehlersignals E durch Vergleich mit dem Ausgangssignal P&sub1; eines Druckmeßwertgebers 14 benutzt wird, wobei dieser Druckfehler E den Eingang zu einem computergestützten Drucksteuergerät 16 bildet, das ein Ausgangssignal erzeugt, welches bewirkt, daß der durch einen elektropneumatischen oder elektrohydraulischen Konverter 18 entwickelte Druck sich in einer Richtung ändert, in der die Amplitude des Druckfehlers E verringert wird. Der Konverter 18 wird je nach Bedarf von einem Pneumatik- oder Hydraulikreservoir 19 gespeist.
Art und Schaltungsaufbau des Drucksteuergerätes 16 hängen vom Typ des eingesetzten Konverters 18 ab. Es sind im wesentlichen zwei Konverterprinzipien wohlbekannt, nämlich ein Analogsystem, bei dem ein Ventil mit einem Ausgangsdruck eingesetzt wird, der proportional zum Magnetstrom entsteht, und ein Digitalsystem, wie in Fig. 1 gezeigt, bei dem ein Paar einfacherer Magnetventile 20a, 20b benutzt wird, um einen Steuerkammerdruck durch selektive Erregung dieser Ventile 20a, 20b zu erhöhen oder zu verringern. Eine Form von Pneumatikkonverter arbeitet mit einem Relaisventil 22, das auf diesen Steuerkammerdruck reagiert und das in den geschlossenen Zustand zurückgeht, wenn die Bremsdrücke an den Bremsbetätigern 24a, 24b für linke und rechte Bremsen 26a, 26b die Höhe des Steuerdrucks erreichen. Ein solches Ventil hat den Vorteil, daß der Steuerkammerdruck rasch auf das Öffnen des Ventils reagiert, was einen schnellen Regelschaltung ergibt, die genau ist und eine kurze Ansprechzeit hat.
Es wird somit darauf hingewiesen, daß Fig. 1 zwar ein druckluftgebremstes System zeigt, daß die vorliegende Erfindung aber gleichermaßen auch auf Hydrauliksysteme anwendbar ist, die entsprechend andere Formen von in der Technik wohlbekannten Druckmodulatoren benutzen.
Der Druckbedarf für die einzelnen Drucksteuerkreise im Zusammenhang mit den jeweiligen Achsen (zum Beispiel Vorder- und Hinterachse) werden durch das computergestützte Steuergerät 16 eingestellt und können somit unter Softwaresteuerung geändert werden. Die Einzelheiten des Steuercomputers selbst sind dem Fachmann wohlbekannt und werden daher hierin nicht wiederholt, um die Beschreibung nicht unnötig zu verlängern.
Es wird somit im Verlauf des Steuerprogramms das Bremsbedarfsniveau des Fahrers ermittelt und, wie nachfolgend aufgeführt, auf der Basis des ermittelten Niveaus eine von drei möglichen Entscheidungen getroffen:
(i) bei einem Bedarf unter 0,2 g werden Achsendrücke für gleichmäßige Abnutzung eingestellt;
(ii) bei einem Bedarf über 0,3 g werden Achsendrücke auf der Basis von Achslastmessungen zur Erzielung einer vollkommen lastabhängigen Dosierung eingestellt; und
(iii) zwischen 0,2 g und 0,3 g ist der Wechsel von gleichmäßiger Abnutzung zu lastabhängiger Dosierung progressiv und hängt von dem tatsächlichen Bedarfsniveau ab, so beträgt der Wechsel bei 0,25 g zum Beispiel 50%.
Dieser Vorgang kann gemäß dem in Fig. 2 gezeigten grundsätzlichen Ablaufplan erzielt werden. Das vorherrschende Bremsbedarfsniveau D des Fahrers wird bei 30 ermittelt. Wenn die geforderte Verlangsamung unter 0,2 g liegt, dann werden bei 32 gleiche Drücke für jede Achse anhand des Bedarfs und der mittleren Achslast erzeugt, um folgendes zu erhalten:
wobei Pe der erzeugte Bremsdruck, D das Fahrerbedarfssignal, LF und LR die gemessenen Belastungen an der Vorder- und der Hinterachse und k eine Konstante ist.
Dieser Bremsdruck Pe wird dann bei 34 für die Vorder- und Hinterachsenbremsdrücke eingestellt und in Abhängigkeit von einer Abnutzungssensor-Modifikationssubroutine 36, die nachfolgend näher erläutert wird, bei 38 an die Druckregelkreise übertragen.
Wenn andererseits das Fahrerbedarfsniveau über 0,2 g liegt, aber bei 40 über 0,3 g liegt, dann wird ein Drucksignal für jede Achse bei 42 auf der Basis der Achslast erzeugt. In diesem Fall werden die Vorder- und Hinterachsendrücke PF und PR gemäß der folgenden Formel ermittelt:
PF = KDLF und PR = KDLR
wobei K eine weitere Konstante ist.
Wenn jedoch bei 40 ermittelt wird, daß das Fahrerbedarfsniveau über 0,2 g, aber unter 0,3 g liegt, dann wird die Fraktion F, um die der Bedarf in dieses Band reicht, das heißt über 0,2 g, bei 44 anhand der folgenden Gleichung errechnet:
F = 10 (D-0,2 g)
Diese Fraktion F wird dann bei 46 benutzt, um die Vorder- und Hinterachsendrücke PF und PR gemäß der folgenden Formel zu errechnen:
PF = ½ FKD (LF + LR) + (I - F) [KDLF], und
PR = ½ FKD (LF + LR) + (I - F) [KDLR]
Die oben genannten Vorgänge werden durch softwaremäßige Steuerung mit wohlbekannten Methoden erzielt, die hierin nicht ausführlicher beschrieben zu werden brauchen.
Der oben beschriebene grundsätzliche Vorgang sollte jedoch unter bestimmten Umständen modifiziert werden, um anormalen Betriebsbedingungen Rechnung zu tragen.
So kann unter bestimmten Straßenverhältnissen mit rutschigen Fahrbahnoberflächen ein geringerer Bremsbedarf Rutschen verursachen, und unter solchen Umständen muß die Bremskraftverteilung zugunsten von Haftungsausnutzung anstatt von gleichmäßiger Abnutzung erfolgen. Das heißt, der erste erfaßte Fall von echtem Rutschen an einem Rad sollte ungeachtet des Bedarfsniveaus oder der erzielten Fahrzeugverlangsamung vorzugsweise eine Neueinstellung der Druckbeaufschlagung an den Bremsen jeder Achse bewirken, so daß die Sollniveaus mit der richtigen lastempfindlichen Bremskraftverteilung konsistent sind. Diese Situation wird für den Rest des Anhaltevorgangs beibehalten.
Außerdem muß, wenn der Bremsbedarf D wie oben beschrieben allmählich von unter 0,1 g auf über 0,3 g erhöht wird, die Bremskraft zunächst auf allen Achsen gleich sein und dann progressiv oberhalb von 0,2 g eingestellt werden, um allmählich auf eine dosierte Bremsung auf dem Niveau von 0,3 g überzugehen. Dies wird in dem Diagramm von Fig. 3 veranschaulicht, das eine Kurve von Druck (P) einerseits und Beschleunigungsbedarf (g) andererseits zeigt. Somit werden die Vorder- und Hinterachsdrücke PF und PR zur Erzielung einer gleichmäßigen Bremskraft zwischen dem Bedarf 0 und 0,2 g gewählt. Fig. 3 geht der Einfachheit halber von gleichgroßen Bremsen an beiden Achsen aus, so daß die Drücke zwischen den Punkten 0 und A gleich sein können. Über 0,2 g bewirkt eine Erhöhung des Bedarfs eine Reduzierung der Erhöhungsrate des Hinterachsdruckes entlang der Linie AB, während sich an den Vorderbremsen der Druckaufbau entlang der Linie AD erhöht. Somit werden bei einem Bedarf von 0,3 g die Bremsdrücke PF, PR auf einer gemessenen durchschnittlichen Lastbasis dosiert, wenn die Punkte B und D jeweils für die Hinter- und die Vorderachse erreicht werden. Eine weitere Erhöhung des Bremsbedarfes bewirkt eine Erhöhung des Hinterachsdruckes entlang der Linie BC und des Vorderachsdruckes entlang der Linie DE.
Ein weiterer Aspekt, der berücksichtigt werden kann, besteht darin, daß bei allen Bremsen ein gewisses Mab an Hysterese vorliegt, das bei einigen druckluftbetätigten Bremsen erheblich sein kann. Zur Berücksichtigung der Hysterese kann eine Softwareoption eingebaut werden, die bei einem sinkenden Bedarf einen Vorgang generiert, der nach dem Erreichen des vollständig dosierten Zustands während eines Anhaltevorgangs dieses Steuermerkmal bei einem Abfallen des Bedarfs unter 0,3 g beibehält, so daß die Vorder- und Hinterachse, wie durch die punktierten Linien in Fig. 3 angezeigt, weiter auf den Druckverteilungslinien ED0 beziehungsweise CB0 arbeiten können.
Fahrzeuge mit Bremsen mit niedriger Hysterese werden jedoch wahrscheinlich nicht auf diese Option eingerichtet und kehren daher mit sinkendem Bedarf über die Verteilungslinien CBA0 für die Hinterbremse und EDA0 für die Vorderbremse zurück.
Selbstverständlich kehrt der Bedarf bei vielen Anhaltevorgängen plötzlich auf Null zurück, und dann ist die Route rein akademisch, da die Drücke mit der maximalen Rate auf Null abfallen, die mit den Druckregelungsvorrichtungen möglich ist, so daß die oben erläuterten Maßnahmen nur bei Anhaltevorgängen mit allmählicher Bremskrafterhöhung und -verringerung von Bedeutung sind.
Die oben genannten Maßnahmen dienen zur Erzielung eines Abnutzungsausgleichs auf der Basis eines offenen Steuerkreises, da das System der tatsächlichen Abnutzung der Bremsbeläge bei der Ermittlung der Bremsdruckniveaus keinerlei Rechnung trägt. Um jedoch die tatsächliche Abnutzung in den Bremsbelägen zu berücksichtigen, wird in jede Bremse des Fahrzeuges ein entsprechender Abnutzungssensor (nicht ausführlich dargestellt, aber an sich bekannt) eingebaut. Eine Version eines solchen Sensors besteht aus einer Meßkapsel mit einem vorbestimmten elektrischen Widerstand, der sich in dem Male erhöht, in dem die in den Belag eingebettete Kapsel abnutzt. Dieser Abnutzungssensor generiert ein Signal, das die Menge der Abnutzung des Belages anzeigt, und ein Vergleich dieser Signale zeigt die Abnutzungsverteilung an. Das oben beschriebene System benutzt diese Abnutzungssignale in der Betriebsart mit niedrigem Bedarf und gleichmäßiger Abnutzung, um die auf die Bremsen beaufschlagten Drücke zwecks Ausgleichens der tatsächlich gemessenen Abnutzung einzustellen. Somit erhält die Bremse mit der geringsten Abnutzung einen Druck, der etwas höher liegt als der Durchschnittswert, und die Bremse mit der höchsten Abnutzung erhält einen Druck, der etwas unter dem Durchschnittswert liegt. Da die Abnutzungssignale für jede Bremse einzeln generiert und die Drücke für jedes Rad einzeln eingestellt und geregelt werden, werden die Bremsbedarfssignale einzeln zu jedem Rad gesendet, sobald der Bremsbedarf für das Fahrzeug ermittelt ist.
Ein Beispiel für die Software, die diese Einstellung vornehmen kann, ist in dem Ablaufplan von Fig. 4 dargestellt, der sich auf einen Softwareteil bezieht, der aktiviert wird, sobald die Bedarf sdrücke als PF und PR errechnet werden, wenn diese bei einem Bedarf unter 0,2 g gleich sind. Dieser Teil ist in Fig. 2 als die Abnutzungssensor-Modifikationsroutine dargestellt. Diese Routine stellt den Bremsdruck an jedem Rad spezifisch ein, um ein gesteuertes Druckdifferential zu generieren, das in Richtung auf die Bremse beziehungsweise die Bremsen geneigt ist, die eine geringere Abnutzung hat beziehungsweise haben.
Somit wird, wie in Fig. 4 gezeigt, in einer Situation, bei der gleichmäßige Bedarfsdrücke Pe = PF = PR bei 50 errechnet wurden, die tatsächliche Abnutzung der einzelnen Bremsbeläge bei 52 zur Ermittlung von Abnutzungswerten WF1, WF2, WR1, WR2 gemessen. Bei 54 wird ein durchschnittlicher Abnutzungswert Wm ermittelt und danach wird bei 56 ein mit dem Durchschnittswert verglichenes Abnutzungsfehlersignal für jedes Rad gemäß der folgenden Formel erzeugt:
WEn = Wn - Wm
Aus den ermittelten Werten für WEn für jede Bremse wird bei 58 die Druckmodifikation für jedes Rad anhand der folgenden Formel ermittelt:
PWn = Pe - kp.WEn
wobei kp ein Skalierungsfaktor ist.
Bei 59 werden Druckausgangswerte PF&sub1;, PF&sub2;, PR&sub1;, PR&sub2; an die jeweiligen Druckregelkreise für jede Bremse geliefert.
Da dieser Vorgang nur bei einem niedrigen Bedarf (zum Beispiel unter 0,2 g) gewählt wird und das Differential nur klein ist, wird kein nennenswertes Lenken oder Ziehen am hinteren Ende erzeugt, und wenn ein Bedarf von 0,2 g überschritten wird, dann verringert sich das Druckdifferential auf Null. Somit wird das Differential durch Ermitteln der Abnutzungswerte für jede Bremse als Fehler im Vergleich zur durchschnittlichen Abnutzung Wm und durch anschließendes Benutzen der einzelnen Fehlersignale nach Modifikation um den Skalierungsfaktor kp errechnet, um den kleinen Druckunterschied von dem ursprünglichen Bedarfsdruck in einer solchen Richtung zu errechnen, daß eine niedrige Abnutzung im Vergleich zum Durchschnittswert einen höheren Druckbedarf als dieser Steuerkanal und eine höhere Abnutzung einen niedrigeren Druckbedarf erzeugt.
Das vorliegende System stellt somit ein EBS bereit, das bei einem niedrigen Bremsbedarf eine gleichmäßige Bremsabnutzung erzeugt, während bei einem höheren Bedarf eine vollständig achsbelastungsabhängige Dosierung erfolgt.
Die oben genannten Systeme gemäß der vorliegenden Erfindung werden zwar vorzugsweise nur mit Software erzielt, es wird aber nachfolgend in Verbindung mit Fig. 5 eine mögliche hartverdrahtete Ausgestaltung zur Erzielung derselben Betriebsleistung beschrieben.
Der Schaltkreis gemäß Fig. 5 verarbeitet das Bremsbedarfssignal D des Fahrers, um über die Subtrahierglieder S&sub1; und S&sub2; und die Komparatoren C&sub1; und C&sub2; Steuersignale zu erzeugen, die einen Bedarf im Bereich zwischen 0 und 0,2 g beziehungsweise im Bereich bis* 0,3 g repräsentieren. Diese Signale dienen zum Steuern der Druckbedarfsumschaltung über die zweipoligen Relais SE und Sp, so daß SE für Bedarfswerte unter 0,2 g erregt wird, um gleiche Abnutzungsbedarfswerte EF und ER zu wählen, und Sp für Bedarf swerte über 0,3 g erregt wird, um dosierte Bedarfswerte auf der Basis der Achsbelastungen zu wählen, die mit PF und PR bezeichnet werden.
In dem Bedarfsbereich 0,2 g bis 0,3 g, das heißt im Übergangsbereich, progressiert der Bedarf allmählich (auf der Basis des tatsächlichen Bedarfs) von gleichmäßigen Abnutzungseinstellungen EP und ER bis zu dosierten Einstellungen PF, PR. Diese gemischten Einstellungen werden anhand der Grundbedarfs-Steuerwerte in den Multiplikatoren M&sub5;, M&sub6;, M&sub7;, M&sub8; gebildet und in den korrekten Proportionen in den Multiplikatoren M&sub1;, M&sub2; und dem Addierungsglied A&sub1; für die Vorderachse und in Multiplikatoren M&sub3;, M&sub4; und dem Addierungsglied A&sub2; für die Hinterachse gemischt.
Das Subtrahierglied S&sub1; erzeugt ein Signal D-0,2 g, das im Übergangsbereich somit einen Wert von 0 bis 0,1 g repräsentiert, während das Subtrahierglied S&sub2; ein Signal 0,3 g-D erzeugt, das jeweils einen Wert von 0,1 g bis 0 repräsentiert, wenn sich der Bedarf von 0,2 g auf 0,3 g erhöht. Diese beiden Signale werden skaliert, um Multiplikatoreingangssignale zu erzeugen, die zwischen 0 und 1 für Multiplikatoreingänge M&sub2;, M&sub4; liegen. Somit sind bei einem Bremsbedarf von 0,2 g die Steuereingänge bei den Multiplikatoren M&sub1;, M&sub3; Null, während sie bei M&sub2;, M&sub4; 1 sind, so daß die Ausgänge MF und MR gleich den voreingestellten Niveaus EF und ER sind. Bei einem Bedarf von 0,75 g liegen beide skalierten Ausgänge von Subtrahiergliedern S&sub1; und S&sub2; bei 0,5 und MF hat einen Wert von 0,5 (PF + EF), während MR einen Wert von 0,5 (PR + ER) hat. Bei einem Bedarf von 0,3 g sind die skalierten Ausgänge der Subtrahierglieder S&sub1; und S&sub2; Eins beziehungsweise Null, so daß MF = PF und MR = PR. Bei anderen Werten setzen sich die gemischten Bedarfswerte aus ungleichen Proportionen von PF und EF und von PR und ER je nach dem tatsächlichen Bedarfsniveau D zusammen.
Kommt es bei irgendeinem Bedarfsniveau zum Rutschen, dann erzeugt eine Rutscherfassungsschaltung (nicht dargestellt, in der Technik jedoch an sich wohlbekannt) ein "Rutsch"-Signal S, das einen Flipflop-Speicher MEM&sub1; aktiviert, der einen übersteuernden Eingang zur Schaltphase von Relais Sp erzeugt (als Relais dargestellt, könnte jedoch auch ein Halbleiter-Schaltgerät sein). Die Relaiskontakte SP&sub1; und SP&sub2; haben Priorität bei der Auswahl der vorderen und hinteren Druckbedarfssignale als PF beziehungsweise PR. Das Gate OR&sub1; ermöglicht auch die Speicherung von Bedarfssignalen über 0,3 g in dem Speicher MEM&sub1;, wodurch eine Rückkehr zu Verteilungen mit resultierender gleichmäßiger Abnutzung bei sinkendem Bedarf verhindert wird. Die Signale PF und PR werden durch Multiplizieren geeigneter skalierter Vorder- und Hinterachsen-Lastsignale mit skalierten Bedarfssignalen D abgestuft, so daß sich lastdosierte Druckbedarfssignale zum Einstellen von Achsenbremskräften ergeben. Gleichmäßige Abnutzungssignale werden aus einem voreingestellten idealen F/R-Bremsverhältnis auf der Basis bekannter Bremsfähigkeiten für Drehmomentausgang bei gleichmäßiger Bremskraft abgeleitet. Das Grundbremsverhältnis F/R wird durch Errechnen des Komplements 1-(F/R), das heißt R/F, ergänzt, und beide werden mit der Fahrzeuggesamtlast LT multipliziert, erzeugt durch das Addierungsglied A&sub3; (von Signalen LF, LR, die jeweils der Vorder- und Hinterachsbelastung entsprechen), in den Vorder- und Hinterachsmultiplikatoren M&sub9; und M&sub1;&sub0;, die dann Signale EF und ER erzeugen, wenn sie mit dem Bremsbedarf in den Multiplikatoren M&sub6; und M&sub8; multipliziert werden.
Das voreingestellte ideale F/R-Verhältnis I, das theoretisch passend zu jedem Fahrzeugtyp eingestellt wird, wird bei dem Addierungsglied A&sub4; um ein zusammengesetztes Bremsabnutzungssignal W modifiziert, das auf der verbleibenden durchschnittlichen hinteren Belagdicke im Vergleich zur durchschnittlichen vorderen Belagdicke basiert. Diese Signale stammen von speziellen Sensoren, die für den Einbau in das Bremsbelagmaterial selbst entwickelt wurden, und werden in der externen Abnutzungsreferenzschaltung verarbeitet, um ein Abnutzungsverhältnissignal zu erzeugen, das das F/R- Verhältnis so einstellt, daß sich innerhalb voreingestellter Grenzen eine Bremskraftneigung zu der Achse hin ergibt, die die höchste Restbelagdicke hat.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel eines Schaitkreises, der die oben beschriebenen Abnutzungssensoren aufweist. In den Bremsbelägen der vorderen und hinteren Radbremsen befinden sich einzelne Abnutzungssensoren SF&sub1;, SF&sub2;, SR&sub1;, SR&sub2;. Die Ausgänge dieser Sensoren, modifiziert um die jeweiligen Abnutzungsfaktoren WF¹, WF², WR¹, WR², werden in einer Arithmetikeinheit 60 gemittelt, um den folgenden Wert zu ergeben:
durchschnittliche Abnutzung WM
Der Abnutzungsfehler an jedem Rad wird mit den Subtrahiergliedern A¹&sup0;, A¹², A¹&sup4;, A¹&sup6; errechnet, die die durchschnittliche Abnutzung WM von jedem skalierten Sensorausgang subtrahieren. Die Abnutzungsfehlersignale werden an die Gates G¹, G², G³ und G&sup4; gesendet, die diese Abnutzungsfehlersignale nur dann ausgeben, wenn sie durch die Steuersignale auf einer Linie 62 von einem Komparator C geöffnet werden, der dann umgeschaltet wird, wenn das Fahrerbedarfssignal D (Verlangsamung) geringer ist als ein voreingestellter Wert (in diesem Fall 0,3 g). In diesem Zustand werden die Abnutzungsfehlersignale WE¹, WE², WE³, WE&sup4; über entsprechende Druckskalierungselemente 64 zu dem Addierungsglied 66 (siehe Fig. 1) in dem entsprechenden Grundsteuerkreis weitergeleitet. In Fig. 6 bedeutet die Bezugszahl 68 ein Ausgleichssystem (an sich bekannt), das Faktoren wie Achsbelastung und Betriebsgradient berücksichtigt.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung der Bremsbetätigung bei einem elektronisch gesteuerten Bremssystem für ein mehrachsiges Fahrzeug, umfassend die folgenden Schritte: Messen des Bremsbedarfsniveaus (30) und Aufteilen des Vorgangs der Bremsbetätigung in drei Bänder in Abhängigkeit von dem gemessenen Bremsbedarfsniveau, wobei bei einem geringen Bedarf in einem ersten Band die von dem System erzeugten Bremssteuerdrücke so eingestellt (32) werden, daß eine gleichmäßige Abnutzung an den Fahrzeugachsen entsteht, und bei höherem Bedarf in einem dritten Band die Bremsdrücke so eingestellt (42) werden, daß die Bremskraft zwischen den Achsen in Abhängigkeit von der getragenen Achslast dosiert wird, während sich in einem zweiten Band, das zwischen dem ersten und dem dritten Band liegt, die Bremskraft von der Erzielung einer gleichmäßigen Abnutzung bis zu einer vollständigen lastabhängigen Dosierung allmählich ändert (44), wobei das Ausmaß dieser Änderung von dem tatsächlichen Bedarfsniveau in diesem zweiten Band abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung in dem genannten ersten Band die tatsächliche Abnutzung bei einzelnen Bremsen durch in die Bremsen eingebauten Sensoren (SF&sub1;, SF&sub2;, SR&sub1;, SR&sub2;) überwacht wird, ein durchschnittlicher Abnutzungs-Summenreferenzwert (WM) für alle Bremsen errechnet (60) wird, Abnutzungsfehlersignale (WE&sub1;, WE&sub2;, WE&sub3;, WE&sub4;) für jede Bremse erzeugt werden, die durch Vergleichen der tatsächlichen Abnutzung der einzelnen Bremsen mit dem durchschnittlichen Abnutzungsbezugswert (Wm) ermittelt werden, und daß diese Verschleißfehlersignale zum Ändern der Bremsdrücke für jede Bremse benutzt werden, so daß jede Bremse mit einem höheren als der durchschnittlichen Abnutzungswert einen geringeren Steuerdruck erhält und jede Bremse mit einem niedrigeren als dem durchschnittlichen Abnutzungswert einen höheren Steuerdruck erhält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei für den in dem zweiten Band auftretenden Übergang die Bremsdrücke so errechnet (44, 46) werden, daß sich eine allmähliche Trennung der Achsdrücke in den vollkommen dosierten Modus ergibt, während der Gesamtbremsdruckbedarf auf einem Niveau gehalten wird, der die benötigte Fahrzeugverlangsamung ergibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zur Maximierung der Bremskraft unter widrigen Straßenverhältnissen bei erfaßtem Rutschen an einem Rad eine sofortige Umkehr zu einer vollkommen dosierten Bremsverteilung bewirkt wird, wobei diese Verteilung so lange aufrecht erhalten wird, bis die Bremsen gelöst werden.

4. Elektronisch gesteuertes Bremssystem für ein mehrachsiges Fahrzeug, bei dem der Vorgang der Bremsbetätigung in drei Bänder in Abhängigkeit von dem Bremsbedarfsniveau unterteilt wird, so daß bei niedrigem Bedarf in einem ersten Band die durch das System erzeugten Bremssteuerdrücke so eingestellt werden, daß eine gleichmäßige Bremsbelagabnutzung an den Fahrzeugachsen erzeugt wird und bei höherem Bedarf in einem dritten Band die Bremsdrücke so eingestellt werden, daß die Bremskraft zwischen Achsen in Abhängigkeit von den getragenen Achslasten dosiert werden, während sich in einem zweiten Band, das sich zwischen dem ersten und dritten Band befindet, die Bremskraft allmählich von der Erzielung einer gleichmäßigen Abnutzung bis zu einer vollkommen lastabhängigen Dosierung ändert, wobei das Ausmaß dieser Änderung von dem tatsächlichen Niveau des Bedarfs in diesem zweiten Band abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß das System für die Betätigung in dem genannten ersten Band Sensoren (SF&sub1;, SR&sub2;...), die in den einzelnen Bremsen zur Überwachung der tatsächlichen Belagabnutzung an diesen Bremsen montiert sind, Mittel (60) zum Errechnen eines durchschnittlichen Abnutzungs-Summenreferenzwertes (Wm) für alle Bremsen, Mittel zum Erzeugen von Abnutzungsfehlersignalen (WE&sub1;, WE&sub2;...) für jede Bremse durch Vergleichen der tatsächlichen Abnutzung jeder Bremse mit dem durchschnittlichen Abnutzungsreferenzwert (WM) sowie Mittel (66) zum Ändern der Bremsdrücke für die einzelnen Bremsen vorgesehen sind, so daß eine Bremse mit einer höheren als der durchschnittlichen Abnutzung einen reduzierten Steuerdruck und eine Bremse mit einer niedrigeren als der durchschnittlichen Abnutzung einen höheren Steuerdruck erhält.

5. Elektronisch gesteuertes Bremssystem nach Anspruch 4, das für den in dem zweiten Band auftretenden Übergang Berechnungsmittel (M&sub5;, M&sub6;, M&sub7;, M&sub8;, M&sub1;, M&sub2;, A&sub1;) zur Erzielung der allmählichen Trennung von Axialdrücken im vollkommen dosierten Modus aufweist, während der Gesamtbremsdruckbedarf auf einem Niveau gehalten wird, bei dem die erforderliche Fahrzeugverlangsamung erzielt wird.

6. Elektronisch gesteuertes Bremssystem nach Anspruch 4 oder 5, wobei zur Maximierung der Bremswirkung unter widrigen Straßenverhältnissen ein auftretendes Radrutschen eine sofortige Umkehr zu einer vollkommen dosierten Bremsverteilung bewirkt, wobei diese Verteilung so lange aufrechterhalten wird, bis die Bremsen gelöst werden.

7. Elektronisch gesteuertes Bremssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die genannten drei Bänder so ausgewählt werden, daß:

i) bei einem Bedarf unter 0,2 g Achsendrücke für gleichmäßige Abnutzung eingestellt werden;

ii) bei einem Bedarf über 0,3 g Achsendrücke auf der Basis von Achslastmessungen zur Erzielung einer vollkommen lastabhängigen Dosierung eingestellt werden, und

iii) zwischen 0,2 g und 0,3 g der Wechsel von gleichmäßiger Abnutzung zu lastabhängiger Dosierung progressiv ist und von dem tatsächlichen Bedarf sniveau abhängt.

8. Elektronisches Steuersystem nach Anspruch 7, wobei, wenn festgestellt wird, daß der Verlangsamungsbedarf in dem genannten ersten Band liegt, gleichmäßige Drücke für jede Achse auf der Basis von Bedarf und mittlerer Achslast nach der folgenden Formel erzeugt werden:

wobei Pe der erzeugte Bremsdruck, D das Fahrerbedarfssignal, LF und LR die gemessenen Belastungen an der Vorder- und der Hinterachse und k eine Konstante ist, und wenn ermittelt wird, daß der Fahrerbedarf in dem genannten dritten Band liegt, ein Drucksignal für jede Achse anhand der folgenden Formel erzeugt wird:

PF = KDLF und PR = KDLR

wobei PF und PR jeweils der Vorder- und der Hinterachsendruck und K eine weitere Konstante ist.

9. Elektronisch gesteuertes Bremssystem nach Anspruch 8, wobei, wenn ermittelt wird, daß der Fahrbedarf in dem genannten intermediären zweiten Band liegt, die Fraktion F, um die der Bedarf in dieses Band reicht, errechnet und diese Fraktion F dann zum Einstellen der Vorder- und Hinterdrücke PF und PR gemäß der folgenden Formel benutzt wird:

PF = ½FKD (LF + LR) + (I - F) [KDLF], und

PR = ½FKD (LF + LR) + (I - F) [KDLR].