DE69630865T2

DE69630865T2 - Steuerverfahren für Antiblockier-Bremssysteme

Info

Publication number: DE69630865T2
Application number: DE69630865T
Authority: DE
Inventors: Nagao Ikuno-ku Miyazaki
Original assignee: Japan Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Electronics Industry Ltd
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1996-09-18
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2016-09-19
Also published as: EP1403628A3; US6164119A; US6311541B1; DE69630865D1; EP1403628A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
I. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuerverfahren zum Betätigen eines Antiblockier-Bremssystems gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.
II. Stand der Technik
Wenn die Räder eines Kraftfahrzeugs bei einer Betätigung der Bremse des Kraftfahrzeugs blockieren, wird die Rotationsbewegung des Reifens des Fahrzeugs gebremst, und daraufhin kommt es zu einem Reifenschlupf auf der Straßenoberfläche.
Ein solcher Zustand führt zu einer Verminderung der Steuerbarkeit des Fahrzeugs. Bei Antiblockier-Bremssystemen (ABS) handelt es sich um Steuersysteme, die ein Blockieren des Reifens während eines Bremsvorgangs verhindern können.
Im allgemeinen verwendet ein herkömmliches Antiblockier-Bremssystem für Kraftfahrzeuge ein System, bei dem der Bremsvorgang in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugrades automatisch gesteuert wird. Die Fahrzeugradgeschwindigkeit wird unter Verwendung eines Radgeschwindigkeitssensors erfaßt. Dieser Radgeschwindigkeitssensor hat eine Konstruktion zum Messen der Rotationsgeschwindigkeit des Fahrzeugrades durch Erfassen der Rotationsgeschwindigkeit einer verzahnten Nabe, die an der Radachse angebracht ist, unter Verwendung eines magnetischen Aufnehmers.
Der Steuervorgang eines herkömmlichen Antiblockier-Bremssystems ist folgendermaßen: Bei plötzlicher Betätigung der Bremse wird das Blockieren des Rades durch eine rasche Reduzierung der Radgeschwindigkeit detektiert. Darauf hin reduziert das Steuersystem den Bremsdruck. Wenn sich die Radgeschwindigkeit durch die Bremsdruckreduzierung anschließend wieder erholt, wird die Bremse wieder angelegt.
Bei einem derartigen Steuerverfahren geht jedoch der Effekt der Bremssteuerung während einer Periode ab dein Auftreten des Radblockierens bis zu der Wiederaufnahme des Bremsvorgangs in der Tat verloren. Die Steuerbarkeit wird somit instabil, und dies führt zu einem längeren Bremsweg für das Fahrzeug.
Bei weiteren herkömmlichen Antiblockier-Bremssystemen wird die Steuerung des Systems unter Verwendung eines beliebig gewählten Steuerverfahrens sowie beliebig gewählten Parametereinstellungen gestartet. Anschließend wird die Häufigkeit des Radschlupfes während des Steuervorgangs gezählt, und der Reibungskoeffizient der Straßenoberfläche wird auf der Basis der gezählten Schlupfhäufigkeit geschätzt.
Wenn häufig Schlupf auftritt, wird das Steuerverfahren auf ein Verfahren umgestellt, das für eine Straßenoberfläche mit einem niedrigeren Reibungskoeffizienten geeignet ist, und wenn kein Schlupf auftritt, erfolgt ein Umschalten auf ein Verfahren, das für eine Straßenoberfläche mit einem höheren Reibungskoeffizienten geeignet ist. Ein derartiges Steuerverfahren verursacht jedoch einen steigenden Verlust an Bremskraft während des Reifenschlupfes und führt zu einem längeren Bremsweg für das Fahrzeug.
Es ist möglich, Steuervorgänge von Antiblockier-Bremssystemen unter Verwendung eines gemessenen Wertes einer auf ein Fahrzeugrad ausgeübten Belastung vorzunehmen. Es gibt ein Fotoelastizitätsverfahren, ein Sprödbeschichtungsverfahren, ein Holographieverfahren, ein Verfahren mit einem Dehnungsmesser usw. als Verfahren zum Messen von Belastungen um eine Konstruktion.
Im allgemeinen wird das Dehnungsmesser-Verfahren häufig verwendet, jedoch ist es schwierig, einen beabsichtigten Belastungswert zu detektieren, da es mehrere andere Kräfte als die zu messende Belastung aufnimmt. Insbesondere gibt es kein Verfahren zum Erfassen von seitlichen Kräften.
Das Dokument EP-A-0 621 162 offenbart ein Steuerverfahren zum Betätigen eines Antiblockier-Bremssystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2. Gemäß der EP-A-0 621 162 ist ein Antiblockier-Bremssystem bekannt, das an einem Fahrzeug angebracht ist, wobei bei einem Bremsen des Fahrzeugs in einer Notsituation während der Fahrt eine Steigerung der Straßenoberflächen-Reibungskraft auf Grund eines Bremsdruckanstiegs durch eine Straßenoberflächen-Reibungskraft-Erfassungseinrichtung erfaßt wird.
Der optimale Startpunkt für die Steuerung in Verbindung mit einem Anstieg des Signals der Straßenoberflächen-Reibungskraft oder des Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten, die bzw. der durch die Straßenoberflächen-Reibungskraft-Erfassungseinrichtung oder die Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten-Erfassungseinrichtung geliefert wird, wird unter Verwendung einer Reduzierung der Radgeschwindigkeit entschieden, und zwar entweder unter Verwendung der Radgeschwindigkeit oder der Ableitung der Radgeschwindigkeit. In Abhängigkeit von den Umständen wird der Bremsdruck dann von den Druckanstiegesmodus in den Druckhalte- oder Druckreduziermodus verlagert.
Das Dokument US-A-5 186 042 offenbart einen Belastungssensor und eine Belastungsmeßeinrichtung, die für ein Antiblockier-Bremssystem verwendet werden können. Ferner offenbart das Dokument Details hinsichtlich der Konstruktion eines an einem Rad angebrachten Belastungserfassungssensors.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe eines Steuerverfahrens zum Betätigen eines Antiblockier-Bremssystems ohne Verwendung eines gemessenen Wertes der Geschwindigkeit eines Fahrzeugrades als Steuerparameter.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe eines derartigen Steuerverfahrens, bei dem die von Belastungssensoren gemessenen Werte als Steuerparameter verwendet werden.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Übersteuerung der Bremsdruckreduzierung zu verhindern und Bremsverluste zu minimeren.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Zielsetzung wird erreicht durch ein Steuerverfahren zum Betätigen eines Antiblockier-Bremssystems, das die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 2 aufweist. Weiterbildungen des Steuerverfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Diese und weitere Vorteile und Ziele der vorliegenden Erfindung ergeben sich unter Bezugnahme auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines typischen Ansprechens von Werten, die von Belastungssensoreinrichtungen gemessen werden, sowie Parametern, die aus den gemessenen Werten berechnet werden, wenn die Bremse des Fahrzeugs plötzlich betätigt wird, wie dies bei einem Verfahren gemäß der Erfindung verwendbar ist;
2 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines typischen Ansprechens von Werten, die von Belastungssensoreinrichtungen gemessen werden, sowie Parametern, die aus den gemessenen Werten berechnet werden, bei plötzlicher Betätigung der Bremse, wie dies bei einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbar ist;
4 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels gemäß der 3, wie dies bei einem Verfahren gemäß der Erfindung verwendbar ist;
5 eine Draufsicht auf ein Beispiel eines einachsigen Dehnungsmessers, wie dieser bei einem Verfahren gemäß der Erfindung verwendbar ist;
6 eine schematische Perspektivansicht eines Sensorsegments;
7 eine schematische Perspektivansicht eines Sensorsegments;
8 eine schematische Perspektivansicht eines Sensorsegments;
9 ein Blockdiagramm einer Belastungssensoreinrichtung, die die Sensorsegmente beinhaltet, wie diese in 6 und 7 dargestellt sind;
10 ein Blockdiagramm einer Belastungssensoreinrichtung, die das zusammengesetzte Sensorsegment beinhaltet, wie dies in 8 dargestellt ist;
11 eine schematische Perspektivansicht einer Achsenkonstruktion sowie eines Reifens;
12, 13, 14, 15, 16 und 17 schematische Perspektivansichten zur Erläuterung von verschiedenen Konstruktionen hinsichtlich der Achse;
18 eine schematische Perspektivansicht zur Erläuterung eines Sensorsegments in einer Sensoröffnung;
19 eine schematische Perspektivansicht zur Erläuterung eines weiteren Sensorsegments in einer Sensoröffnung;
20 und 21 schematische Perspektivansichten von Beispielen einer Vielzahl von Sensorsegmenten;
22, 23 und 24 schematische Perspektivansichten zur Erläuterung von Sensorsegmenten in der Sensoröffnung;
25 eine schematische Perspektivansicht eines würfelförmigen Sensorsegments;
26 eine schematische Perspektivansicht zur Erläuterung des würfelförmigen Sensorsegments in der Sensoröffnung;
27 eine schematische Perspektivansicht zur Erläuterung von zwei würfelförmigen Sensorsegmenten in der Sensoröffnung;
28 eine schematische Perspektivansicht eines Beispiels eines Sensorsegments, das einachsige Dehnungsmesser und zweiachsige Dehnungsmesser aufweist;
29 eine schematische Perspektivansicht eines Beispiels eines Sensorelements, das eine Vielzahl von Sensorsegmenten aufweist;
30 eine schematische Perspektivansicht zur Erläuterung des in 28 dargestellten Sensorsegments in der Sensoröffnung;
31, 32 und 33 schematische Perspektivansichten von Beispielen von Sensorsegmenten;
34 ein Blockdiagramm von Belastungssensoreinrichtungen;
35 und 36 schematische Perspektivansichten von Beispielen der Sensorsegmente in dem würfelförmigen Substrat;
37 eine schematische Perspektivansicht zur Erläuterung des würfelförmigen Sensorsegments in der Sensoröffnung;
38 eine schematische Perspektivansicht eines Testgestells;
39, 40 und 41 schematische Perspektivansichten von Beispielen des Substrats, das aus einem haftenden Material gebildet ist; und
42 eine schematische Perspektivansicht zur Erläuterung des Sensorsegments mit dem aus haftendem Material gebildeten Substrat in der Sensoröffnung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Weitere Ausführungsformen erschließen sich unter Bezugnahme auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung.
Ein Ausführungsbeispiel eines Steuerverfahrens zum Betätigen eines Antiblockier-Bremssystems mit Belastungssensoren gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
Bei einem Belastungssensor handelt es sich um eine Einrichtung, die für einen Steuervorgang verwendbare Ausgangswerte erzeugen kann. Bei den Ausgangswerten handelt es sich um die Werte, die proportional zu einer Straßenoberflächen-Reibungskraft F bzw. einem Bremsmoment T sind. Es ist bekannt, daß solche Einrichtungen beispielsweise unter Verwendung eines Dehnungsmessers oder einer äquivalenten Einrichtung gebildet werden können.
1 zeigt eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines typischen Ansprechens der Straßenoberflächen-Reibungskraft F und des Bremsmoments T, die von dem Belastungssensor erfaßt werden, und der Steuerparameter M, die aus den erfaßten Werten F und T berechnet werden, wenn die Bremse des Kraftfahrzeugs plötzlich betätigt wird.
1 zeigt, daß die Straßenoberflächen-Reibungskraft F und das Bremsmoment T kontinuierlich ansteigen und der Steuerparameter M, der vorgegeben ist durch eine Gleichung M = F – T, kontinuierlich sinkt, und zwar während emer Periode (t₀ – t₁), in der die Bremse des Kraftfahrzeugs nach der plötzlichen Betätigung der Bremse zu dem Zeitpunkt t₀ betätigt bleibt. Da der Parameter M einen negativen Wert hat, wird auch ein Parameter Mw, bei dem es sich um das Integral des Parameters M in bezug auf t handelt, ebenfalls im Lauf der Zeit vermindert.
Zum Ausschließen eines Blockierens der Räder des Kraftfahrzeugs wird der gewünschte Steuerrvorgang für den Bewegungsprozeß in Richtung auf den Bremsdruck-Reduzierungsmodus zu dem Zeitpunkt t₁ initiiert, zu dem der Parameter M höher geworden ist als eine vorbestimmte Schwelle TH. Ab diesem Zeitpunkt wird der Parameter M über eine gewisse Zeit immer geringer, und dann nimmt das Ausmaß der Verminderung in dem Parameter Mw zu.
Ab dem Zeitpunkt t2, zu dem die Wirkung der Bremsdruckreduzierung auftritt, werden die Straßenoberflächen-Reibungskraft F und das Bremsmoment T geringer, der Parameter M beginnt zu steigen, und das Ausmaß der Verminderung in dem Parameter Mw wird signifikant verringert.
2 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Funktion des Ausführungsbeispiels des Steuerverfalvens zum Betätigen eines Antiblockier-Bremssystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Berechnungseinrichtung 3 zum Berechnen des Parameters M berechnet den Parameter M aus F und T, wie diese durch die Erfassungseinrichtungen 1 und 2 (Belastungssensoreinrichtungen) erfaßt worden sind. Eine Berechnungseinrichtung 5 zum Berechnen des Parameters Mw berechnet den Parameter Mw durch Integrieren des Parameters M.
Eine Druckfreisetzungsende-Erfassungseinrichtung 7 überwacht die Änderung in der Neigung des Parameters Mw und stellt dabei die Wirkung der Bremsdruckreduzierung fest. Eine ABS-Steuereinrichtung 8 mit einem Betätigungsorgan beendet den Steuervorgang für die Bremsdruckreduzierung, wenn dieser Effekt festgestellt worden ist. Eine derartige Verarbeitung verhindert eine Übersteuerung der Bremsdruckreduzierung und ermöglicht somit eine Minimierung des Bremsverlustes.
Änderungsbeträge bei den Parametern M und Mw variieren in Abhängigkeit von der Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten usw. Es ist daher notwendig, die Entscheidungskriterien für die Beendigung der Bremsdruckreduzierung auf der Basis der Änderung in der Neigung des Parameters Mw zu modifizieren, wobei dies die Beurteilung der Beendigung der Druckfreisetzung komplizierter macht. Wenn eine Druckfreisetzungsbeginn-Erfassungseinrichtung 4 den Zeitpunkt t₁ erfaßt hat, zu dem der Bremsdruck-Reduzierungsmodus initiiert wird, dann wird die Neigung des Parameters Mw zu dem Zeitpunkt t₁ durch eine Referenzlinien-Berechnungseinrichtung 6 bestimmt.
Die Referenzlinien-Berechnungseirrichtung 6 erzeugt eine Referenzlinie "a", bei der es sich um eine gerade Linie mit einer Neigung handelt, die gleich der Neigung des Parameters Mw zu dem Zeitpunkt t₁ ist. Die Druckfreisetzungsende-Erfassungseinrichtung 7 erfaßt einen Zeitpunkt t₃, zu dem die Kurve des Parameters Mw die Referenzlinie "a" schneidet. Die ABS-Steuereinrichtung 8 mit einem Betätigungsorgan beendet den Steuervorgang für den Bremsdruck-Reduzierungsmodus zu dem Zeitpunkt t₃.
Eine Vorbereitung der komplizierten Entscheidungskriterien zum Beenden der Bremsdruckreduzierung ist unter Verwendung dieses Steuerverfahrens nutzlos. Dieses einfache Verfahren, bei dem der Parameter Mw mit der Referenzlinie "a" verglichen wird, verhindert eine Übersteuerung der Bremsdruckreduzierung und ermöglicht die Minimierung des Bremsverlusts.
In dem Fall, in dem die Referenzlinie gleich der geraden Linie ist, die die Neigung des Parameters Mw zu dem Zeitpunkt t₁ hat, kann es vorkommen, daß ein die Beendigung der Druckfreisetzung darstellendes Signal abgegeben wird, selbst wenn sich die Bremsdruckreduzierung in einem unzulänglichen Zustand befindet.
Wenn die Druckfreisetzungsbeginn-Erfassungseinrichtung 4 den Zeitpunkt t₁ festgestellt hat, zu dem der Bremsdruckreduzierungsmodus initiiert wird, mißt die Referenzlinien-Berechnungseinrichtung 6 somit einen ersten Wert des Parameters Mw zu dem Zeitpunkt t₁ und einen zweiten Wert des Parameters Mw zu einem Zeitpunkt t₄, der zeitlich um eine vorbestimmte Zeitdauer vor dem Zeitpunkt t₁ liegt, und erzeugt eine Referenzlinie "b", die durch den ersten und den zweiten Wert des Parameters Mw hindurchgeht.
Die Druckfreisetzungsende-Erfassungseinrichtung 7 erfaßt einen Zeitpunkt t₅, zu dem die Kurve des Parameters Mw die Referenzlinie "b" schneidet. Die ABS-Steuereinrichtung 8 mit dem Betätigungsorgan beendet den Steuerervorgang für den Bremsdruck-Reduzierungsmodus (zu dem Zeitpunkt t₅). Ein derartiges Verfahren verhindert eine Übersteuerung des Bremsdruckreduzierung und ermöglicht eme Minimierung des Bremsverlusts.
In dem Fall, in dem die Bremsdruck-Reduzierungssteuerung in der Nähe der Spitze der Straßenoberflächen-Reibungskraft auf einer Straße mit einem sehr niedrigen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten ausgeführt wird, erreicht bei nicht ausreichender Bremsdruckreduzierung die Straßenoberflächen-Reibungskraft ihre Spitze wiederum unmittelbar nach Beendigung des Bremsdruck-Reduzierungsvorgangs.
Infolgedessen wird ein Blockieren der Räder verursacht und die Steuerbarkeit des Fahrzeugs geht verloren. Die zeitlich davor liegende Periode Δt (Δt = t₄–t₁) wird dann in Abhängigkeit von der Schwankung des Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten moduliert. Da die Modulation der Periode Δt die Neigung der Referenzlinie "b" verändert, ändert sich auch der Zeitpunkt t₅, zu dem die Kurve des Parameters Mw die Referenzlinie "b" schneidet, und dies ermöglicht somit eine Einstellung des Zeitpunkts der Beendigung des Bremsdruck-Reduzierungsvorgangs.
Das bedeutet, die Periode für den Bremsdruck-Reduzierungsvorgang kann unter Verwendung des vorstehend erläuterten Verfahrens auf die für den tatsächlichen Wert des Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten geeignete Periode eingestellt werden. Dieses Steuerverfahren führt den Bremsdruck-Reduzierungsvorgang während der für den Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten geeigneten Periode aus und verhindert eine Übersteuerung der Bremsdruckreduzierung und ermöglicht eine Minimierung des Bremsverlusts.
Im folgenden wird ein Steuerverfahren beschrieben, das in der Lage ist, für den Wert des Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten geeignete Verfahrensweisen bei Antiblockier-Bremssystemen mit Belastungssensoren zu verwenden.
Bei diesem System handelt es sich bei dem Belastungssensor um eine Einrichtung, die für den Steuervorgang verwendbare Ausgangswerte erzeugen kann. Bei dem Ausgangswert handelt es sich um den Wert, der proportional zu einer Straßenoberflächen-Reibungskraft F ist. Es ist bekannt, daß diese Einrichtung beispielsweise mit einem Dehnungsmesser oder einer äquivalenten Einrichtung gebildet werden kann.
3 zeigt eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines typischen Ansprechens der Straßenoberflächen-Reibungskraft F ("a", "b", "c"), die von dem Belastungssensor erfaßt wird, sowie einer ersten Ableitung F' der Straßenoberflächen-Reibungskraft F und einer zweiten Ableitung F'' der Straßenoberflächen-Reibungskraft F, wenn die Bremse des Kraftfahrzeugs plötzlich betätigt wird. Die die Straßenoberflächen-Reibungskraft F darstellenden Kurven "a", "b" und "c" entsprechen jeweils den drei maximalen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten.
Die Straßenoberfläche mit einem höheren maximalen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten zeigt die Straßenoberflächen-Reibungskraft mit einem höheren Spitzenwert. 4 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Funktion dieses Systems des Antiblockier-Bremssystems, das bei der vorliegenden Erfindung verwendbar ist.
Unmittelbar nach dem Betätigen der Bremse zu dem Zeitpunkt t₀, zeigt der Meßwert F der Straßenoberflächen-Reibungskraft um Verlauf der Zeit monoton an, wie dies in 3 gezeigt ist. Die Kurven "a", "b" und "c" veranschaulichen die Meßwerte der Straßenoberflächen-Reibungskraft für eine Straßenoberfläche mit einem niedrigen, einem mittleren bzw. einem hohen maximalen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten. Die Straßenoberflächen-Reibungskraft F steigt mit Inkrementen des maximalen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten an.
Wenn jedoch eine bestimmte, durch die Straßenoberfläche gegebene Reibungskraft überschritten wird, hat der Meßwert F einen Spitzenwert zu einem Zeitpunkt t₀ und wird dann geringer. Eine in 4 dargestellte Zeitpunkt-Erfassungseinrichtung 13 erfaßt den Zeitpunkt t₁₂, zu dem der Meßwert F der Straßenoberflächen-Reibungskraft seinen Spitzenwert bzw. Peak erreicht hat.
Da die Spitzenwerte des Meßwerts F der Straßenoberflächen-Reibungskraft derart variieren, daß diese Werte um Pa, Pb und Pc für Straßen mit niedrigem, mittlerem bzw. maximalem Reibungskoeffizienten liegen, schätzt eine Schätzeinrichtung 14 den tatsächlichen Wert des maximalen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten auf der Basis der Größe des gemessenen Spitzenwerts der Straßenoberflächen-Reibungskraft.
Eine Steuer-Umschalteinrichtung 15 wählt einen optimalen Modus unter einer Vielzahl von Steueirvorgängen oder Parametereinstellungen, die vorab programmiert worden sind, und zwar auf der Basis einer Analyse des geschätzten maximalen Reibungskoeffizienten. Eine ABS-Steuereinrichtung 16 mit einem Betätigungsorgan führt dann die Steuerung des Antiblockier-Bremssystems nach Maßgabe des optimalen Steuerverfahrens oder der optimalen Parametereinstellungen aus, die von der Steuer-Umschalteinrichtung 15 gewählt worden sind.
Aufgrund einer mechanischen Zeitverzögerung, wenn der Steuervorgang begonnen hat, nachdem die Straßenoberflächen-Reibungskraft F ihren Spitzenwert erreicht hat, wird die Straßenoberflächen-Reibungskraft F geringer, wenn ein Steuereffekt tatsächlich ins Spiel kommt, und der Radschlupf nimmt zu. Eine Recheneinrichtung 12 berechnet dann die Ableitung bzw. das Differential F' der Straßenoberflächen-Reibungskraft F. Die Zeitpunkt-Erfassungseinrichtung 13 erfaßt einen Zeitpunkt t₁₁, an dem der Ableitungswert F' seinen Spitzenwert erreicht hat.
Da die Werte der Straßenoberflächen-Reibungskraft zu dem Zeitpunkt t₁₁ derart variieren, daß die Werte Ya, Yb und Yc für die Kurven "a", "b" bzw. "c" betragen, schätzt die Schätzeinrichtung 14 den tatsächlichen maximalen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten anhand der Beziehung zwischen diesen Werten der Reibungskraft und dem maximalen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten.
Die Steuer-Umschalteinrichtung 15 wählt einen optimalen Modus unter einer Vielzahl von Steuervorgängen oder Parametereinstellungen aus, die vorab programmiert worden sind, und zwar auf der Basis einer Analyse des geschätzten maximalen Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche. Anschließend führt die ABS-Steuereinrichtung 16 mit dem Betätigungsorgan die Steuerung des Antiblockier-Bremssystems nach Maßgabe des optimalen Steuervorgangs oder der optimalen Parametereeinstellungen aus, wie diese durch die Steuer-Umschalteinrichtung 15 gewählt worden sind.
Da dieses Verfahren den Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche schätzt, bevor die Straßenoberflächen-Reibungskraft ihren Spitzenwert erreicht, sowie mit dem ausgewählten Steuervorgang beginnt, steigt der Radschlupf nicht an, und somit läßt sich eine optimale Steuerung des Antiblockier-Bremssystems ausführen.
Der Spitzenwert des Ableitungswerts F' ist schwer aufzufinden. Zum Auffinden des Spitzenwerts des Ableitungswerts F' ist es notwendig, den Vergleich von früheren Daten und späteren Daten des Ableitungswerts F' zu wiederholen. Dies ist jedoch mit der nachfolgend beschriebenen Verfahrensweise einfach möglich.
Das bedeutet, es wird die zweite Ableitung F'' der Straßenoberflächen-Reibungskraft F durch die Recheneinrichtung 12 berechnet. Der Moment, in dem die zweite Ableitung F'' von Plus auf Minus umschaltet, wird von der Zeitpunkt-Erfassungseinrichtung 13 erfaßt. Bei diesem Moment handelt es sich um den Zeitpunkt t₁₁, an dem die erste Ableitung F' ihren Spitzenwert erreicht hat.
Ebenso wie in dem vorstehend beschriebenen Fall schätzt die Schätzeinrichtung 14 den tatsächlichen maximalen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten, die Steuer-Umschalteinrichtung 15 wählt einen optimalen Steuervorgang oder optimnale Parametereinstellungen aus, und anschließend führt die ABS-Steuereinrichtung 16 die optimale Steuerung des Antiblockier-Bremssystems durch.
Bei diesem Verfahren ist kein Speicher für die früheren Daten der Ableitung F' erforderlich, sondern es ist lediglich eine Erfassung des Moments erforderlich, in dem die zweite Ableitung F'' von Plus auf Minus umschaltet. Auf diese Weise läßt sich eine Schätzung des maximalen Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche in einfacher Weise durchführen.
Das vorstehend beschriebene System verwendet die Belastungssensoreinrichtung als F-Erfassungseinrichtung oder T-Erfassungseinrichtung. Eine derartige Belastungssensoreinrichtung ist zum Beispiel der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 4-331336 offenbart. Die Belastungssensoreinrichtung ist in einer Öffnung montiert, die in der Radachsenkonstruktion des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Meßvorrichtung für eine Radbetätigungskraft beschrieben, die für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug, geeignet ist.
5 zeigt eine Draufsicht auf ein Beispiel eines einachsigen Dehnungsmessers "e". Ein Widerstandselement 23, das als Erfassungsteil wirkt, verwendet eine Ni-Cr-Legierungsschicht, eine Si-Schicht und dergleichen. Eine Basis 27 ist normalerweise aus einem isolierenden Material gebildet, wie zum Beispiel Polyimidharz, Siliziumoxid und dergleichen.
6 zeigt eine Perspektivansicht eines Sensorsegments "f", bei dem die Dehnungsmesser an einem Substrat 28 angebracht sind. Das Substrat 28 ist normalerweise aus einem Metall oder Silizium oder äquivalentem Material gebildet. Ein mit "a" bezeichneter einachsiger Dehnungsmesser 29 ist an der Vorderseite des Substrats 28 angebracht, und ein mit "b" bezeichneter einachsiger Dehnungsmesser 30 ist an der Rückseite des Substrats 28 angebracht.
7 zeigt ein weiteres Sensorsegment zum Messen von Belastungen, das eine von dem in 6 gezeigten Sensorsegment "f" verschiedene Richtung aufweist. Die Konstruktion ist die gleiche wie die der 6 mit Ausnahme der Position des Sensorsegments. Ein mit "c" bezeichneter einachsiger Dehnungsmesser 31 ist an der einen Seitenfläche an dem Substrat 28 angebracht, und ein mit "d" bezeichneter einachsiger Dehnungsmesser 32 ist an der anderen Seitenfläche an dem Substrat 28 angebracht. Ein Winkel zwischen dem mit "a" bezeichneten Dehnungsmesser 29 und dem mit "c" bezeichneten Dehnungsmesser "31" beträgt 90°.
8 zeigt eine Perspektivansicht eines zusammengesetzten Sensorsegments, das die in den 6 und 7 gezeigten, mit "a", "b", "c" und "d" bezeichneten einachsigen Dehnungsmesser 29, 30, 31 und 32 aufweist.
9 zeigt ein Blockdiagramm einer Belastungssensoreinrichtung, die die Sensorsegmente beinhaltet, wie diese in den 6 und 7 dargestellt sind. In 9 bildet jeder Dehnungsmesser einen Zweig einer Brückenschaltung "g", wobei der Ausgang der Brückenschaltung "g" durch einen Verstärker 33 verstärkt wird und das verstärkte Ausgangssignal einem digitalen Signalprozessor (DSP) 34 zugeführt wird. Der Ausgang des digitalen Signalprozessors 34 kann für Steuerzwecke zum Beispiel mit einem PC verbunden sein.
10 zeigt ein Blockdiagramm einer Belastungssensoreinrichtung, die das in 8 gezeigte zusammengesetzte Sensorsegment beinhaltet. In 10 sind zwei Sätze der in 9 gezeigten Schaltung vorhanden, und ein Ausgangssignal jedes digitalen Signalprozessors 34 wird in eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 35 eingespeist.
Als nächstes wird die Achsenkonstruktion des Fahrzeugs beschrieben. 11 zeigt eine schematische Perspektivansicht der Achsenkonstruktion und des Reifens. Eine in Bezug auf die Straßenoberfläche horizontale Richtung (F-Richtung), eine in Bezug auf die Straßenoberfläche senkrechte Richtung (N-Richtung) und eine Achsenmittenrichtung (S-Richtung) sind als Achse X, Achse Z bzw. Achse Y definiert. Ein Torsionsmoment (FB-Richtung) um die Achse Y ist als FB definiert.
Die Achsenkonstruktion 36 weist einen Stoßdämpfer 37 auf. Auf der Achsenseite ist eine Bremsscheibe 38 über ein Lager angebracht. Der Reifen 39 ist derart montiert, daß er die Bremsscheibe 38 verdeckt.
Verschiedene Konstruktionen der Achse sind in den 12 bis 17 dargestellt. Die Bezugszeichen 40, 42 und 43 bezeichnen die Achse, eine Konstruktion nahe der Achse 40 sowie eine Öffnung für die Achse. Eine Öffnung 41 zum Anbringen des Sensors, wie dies vorstehend erwähnt worden ist, ist in die in den 12 bis 17 dargestellten Konstruktionen gebohrt.
18 zeigt eine schematische Perspektivansicht zur Erläuterung des Sensor-segments "f" in der Sensoröffnung 41. Wenn eine Kraft in F-Richtung (Y-Achse) auf die Achse aufgebracht wird, nimmt das Substrat 28 des Sensorsegments "f" eine Scherbelastung auf. Zwei Dehnungsmesser, nämlich der mit "a" bezeichnete Dehnungsmesser 29 und der mit "b" bezeichnete Dehnungsmesser 30, expandieren, und die Widerstandswerte derselben ändern sich um Δa und Δb. Der digitale Signalprozessor 34 bestimmt eine Belastung in F-Richtung durch folgende Gleichung: F = kF(Δa + Δb) (1).
Wenn eine Kraft in Richtung N (Z-Achse) auf die Achse aufgebracht wird, nimmt das Substrat 28 des Sensorsegments "f" eine Kontraktions- und eine Expansions-Belastung auf und biegt sich. Die beiden Dehnungsmesser, nämlich der mit "a" bezeichnete Dehnungsmesser 29 und der mit "b" bezeichnete Dehnungsmesser 30, erfahren eine Kontraktion bzw. eine Expansion, und ihre Widerstandswerte ändern sich um –Δa und Δb. Der digitale Signalprozessor 34 bestimmt eine Belastung in N-Richtung durch folgende Gleichung: N = kN(Δb – Δa) (2).
Wenn eine Kraft in Richtung S (Y-Achse) auf die Achse ausgeübt wird, nimmt das Substrat 28 des Sensorsegments "f" eine Kontraktionsbelastung auf. Die beiden Dehnungsmesser, nämlich der mit "a" bezeichnete Dehnungsmesser 29 und der mit "b" bezeichnete Dehnungsmesser 30, führen eine Kontraktion aus, und die Widerstandswerte derselben ändern sich um –Δa und Δb. Der digitale Signalprozessor 34 bestimmt eine Spannungsbelastung in S-Richtung durch folgende Gleichung: S = kS(Δa + Δb) (3).
Wenn eine Kraft in FB-Richtung auf die Achse aufgebracht wird, nimmt das Substrat 28 des Sensorsegments "f" eine Expansions- und eine Kontraktionsbelastung auf und wird verdreht. Die beiden Dehnungsmesser, nämlich der mit "a" bezeichnete Dehnungsmesser 29 und der mit "b" bezeichnete Dehnungsmesser 30, erfahren eine Expansion bzw. eine Kontraktion, und ihre Widerstandswerte ändern sich um a und –b. Der digitale Signalprozessor 34 bestimmt eine Belastung in FB-Richtung durch folgende Gleichung: FB = kT(Δa – Δb) (4).
19 zeigt eine schematische Perspektivansicht zur Erläuterung einer weiteren Belastungserfassungseinrichtung. In ähnlicher Weise kann auch dieses Ausführungsbeispiel die Belastung in jeder Richtung durch Berechnen einer Änderung des Widerstandswerts eines Dehnungsmessers bestimmen.
Eine weitere Meßvorrichtung wird nun beschrieben. Das in 8 gezeigte Sensorsegment "f" ist in der Sensoröffnung 41 montiert, und es wird die in 10 gezeigte Schaltung verwendet.
Wenn eine Kraft in Richtung F auf die Achse aufgebracht wird, nimmt das Substrat 28 des Sensorsegments eine Scherbelastung auf. Die Dehnungsmesser, nämlich der mit "a" bezeichnete Dehnungsmesser 29 und der mit "b" bezeichnete Dehnungsmesser 30, expandieren, und die Widerstandswerte derselben ändern sich um Δa und Δb.
Die Dehnungsmesser, nämlich der mit "c" bezeichnete Dehnungsmesser 31 und der mit "d" bezeichnete Dehnungsmesser 32, ändern sich um Δc und Δd in ihrem Widerstandswert. Der digitale Signalprozessor bzw. DSP 34 und die zentrale Verarbeitungseinheit bzw. CPU 35 bestimmen eine Belastung in F-Richtung durch folgende Gleichung: F = kF{(Δa + Δb) + (Δc + Δd)} (5).
Wenn eine Kraft in Richtung N auf die Achse ausgeübt wird, nimmt das Substrat 28 des Sensorsegments eine Kontraktions- und Expansionsbelastung auf und biegt sich. Die Dehnungsmesser, nämlich das mit "a" bezeichnete Meßgerät 29 und das mit "b" bezeichnete Meßgerät 30, erfahren eine Kontraktion und Expansion, und diese ändern ihren Widerstandswert um –Δa und Δb. Die Dehnungsmesser, nämlich das mit "c" bezeichnete Meßgerät 31 und das mit "d" bezeichnete Meßgerät 32, ändern sich in ihrem Widerstand um Δc und Δd. Der DSP 34 und die CPU 35 bestimmen eine Belastung in N-Richtung durch: N = kN{(ΔU – Δa) + (Δc + Δd)} (6).
Wenn eine Kraft in Richtung S auf die Achse aufgebracht wird, nimmt das Substrat 28 eine Kontraktionsbelastung auf. Die Dehnungsmesser, nämlich das mit "a" bezeichnete Meßgerät 29 und das mit "b" bezeichnete Meßgerät 30, ziehen sich zusammen, und ihre Widerstandswerte ändern sich um –Δa und –Δb. Die Dehnungsmesser, nämlich das mit "c" bezeichnete Meßgerät 31 und das mit "d" bezeichnete Meßgerät 32, ändern sich in ihrem Widerstandswert um –Δc und –Δd. Der DSP 34 und die CPU 35 bestimmen eine Belastung in S-Richtung durch: S = –kS{(Δa + Δb) + (Δc + Δd)} (7).
Wenn eine Kraft in Richtung FB auf die Achse aufgebracht wird, nimmt das Substrat 28 eine Expansions- und eine Kontraktionsbelastung auf und wird verdreht. Die Dehnungsmesser, nämlich das mit "a" bezeichnete Meßgerät 29 und das mit "b" bezeichnete Meßgerät 30, erfahren eine Expansion bzw. eine Kontraktion, und ihre Widerstandswerte ändern sich um Δa und –Δb. Die Dehnungsmesser, nämlich das mit "c" bezeichnete Meßgerät 31 und das mit "d" bezeichnete Meßgerät 32, ändern ihren Widerstandswert um Δc und –Δd. Der DSP 34 und die CPU 35 bestimmten eine Belastung in FB-Richtung durch: FB = kT{(Δa – Δb) + (Δc – Δd)} (8).
Im folgenden wird eine weitere Meßvorrichtung beschrieben. Dabei sind mehrere Einheiten des in 8 gezeigten Sensorsegments "f" in der Sensoröffnung 41 angebracht. (Anmerkung: Diese Aus führungsform mit mehreren Einheiten ist in den folgenden Gleichungen mit "plural" in Tiefstellung bezeichnet).
Wenn eine Kraft in Richtung F auf die Achse aufgebracht wird, werden mehrere Substrate 28 einer Scherbeanspruchung ausgesetzt. Unter Verwendung von Werten, die die Dehnungsmesseränderung darstellen, bestimmen die DSP 34 und die CPU 35 eine Belastung in F-Richtung durch Gleichung 5 sowie die nachfolgend angegebene Gleichung:
Wenn eine Kraft in Richtung N auf die Achse aufgebracht wird, nehmnen die mehreren Substrate 28 eine Kontraktions- und eine Expansionsbelastung auf und biegen sich. Unter Verwendung von Werten, die die Dehnungsmesseränderung darstellen, bestimmen der DSP 34 und die CPU 35 eine Belastung in N-Richtung durch Gleichung 6 sowie die nachfolgende Gleichung:
Wenn eine Kraft in Richtung S auf die Achse ausgeübt wird, nehmen die mehreren Substrate 28 eine Kontraktionsbelastung auf. Unter Verwendung von Werten, die die Dehnungsmesseränderung darstellen, bestimmen der DSP 34 und die CPU 35 eine Belastung in S-Richtung durch Gleichung 7 sowie die nachfolgende Gleichung:
Wenn eine Kraft in Richtung FB auf die Achse ausgeübt wird, nehmen die mehreren Substrate 28 eine Expansions- und eine Kontraktionsbelastung auf und werden verdreht. Der DSP 34 und die CPU 35 bestimmen eine Belastung in FB-Richtung durch
Die 20 und 21 veranschaulichen die Beispiele einer Vielzahl von Sensorsegmenten "f". Die 22 bis 24 zeigen schematische Perspektivansichten zur Veranschaulichung der Sensorsegmente "f" in der Sensoröffnung 41.
Im folgenden wird eine weitere Meßvorrichtung beschrieben. Ein in 25 dargestelltes Sensorsegment ist in der Sensoröffnung 41 montiert. Eine Schaltung dieser Vorrichtung ist dabei der in 10 gezeigten ähnlich.
Wenn eine Kraft in Richtung F auf die Achse ausgeübt wird, nimmt ein würfelförmiges Substrat 28 eine Scherbeanspruchung auf. Unter Verwendung von Werten, die die Änderung des an jeder Seite des Würfel-Substrats angebrachten Dehnungsmessers darstellen, wird der Vorgang für jedes Sensorsegment durchgeführt, und eine Belastung in F-Richtung wird bestimmt durch folgende Gleichung: Fplural = f1 + f2 + f3 + ... (13).
Wenn eine Kraft in Richtung N auf die Achse ausgeübt wird, erfährt ein Würfel-Substrat 28 eine Kontraktions- und eine Expansionsbelastung und biegt sich. Unter Verwendung von Werten, die die Änderung des an jeder Seite des Würfel-Substrats angebrachten Dehnungsmessers darstellen, wird der Vorgang für jedes Sensorsegment durchgeführt, und eine Belastung in N-Richtung wird bestimmt durch folgende Gleichung: Nplural = n1 + n3 + n3 + ... (14).
Wenn eine Kraft in Richtung S auf die Achse ausgeübt wird, nimmt ein Würfel-Substrat 28 eine Kontraktionsbelastung auf. Unter Verwendung von Werten, die die Änderung des an jeder Seite des Würfel-Substrats angebrachten Dehnungsmessers darstellen, wird der Vorgang für jedes Sensorsegment durchgeführt, und eine Belastung in S-Richtung wird bestimmt durch folgende Gleichung: Splural = s1 + s2 + s3 + ... (15).
Wenn eine Kraft in Richtung FB auf die Achse ausgeübt wird, erfährt ein Würfel-Substrat 28 eine Expansions- und eine Kontraktionsbelastung und wird verdreht. Unter Verwendung von Werten, die die Änderung des an jeder Seite des Würfel-Substrats angebrachten Dehnungsmessers darstellen, wird der Vorgang für jedes Sensorsegment ausgeführt, und eine Belastung in FB-Richtung wird bestimmt durch folgende Gleichung: FBplural = t1 + t2 + t3 + ... (16).
26 zeigt eine schematische Perspektivansicht zur Erläuterung des Sensorsegments "f" in der Sensoröffnung 41.
Im folgenden wird eine weitere Meßvorrichtung beschrieben. Dabei sind mehrere Einheiten des in 25 dargestellten Sensorsegments in der Sensoröffnung 41 angebracht. 27 zeigt eine schematische Perspektivansicht unter Darstellung von zwei würfelförmigen Sensorsegmenten in der Sensoröffnung 41. Eine Schaltung ist bei dieser Vorrichtung ähnlich der in 10 gezeigten ausgebildet. (Anmerkung: In den nachfolgenden Gleichungen bezeichnet der Begriff "whole" als Index die Gesamtbelastung in der jeweiligen Richtung.)
Wenn eine Kraft in Richtung F auf die Achse ausgeübt wird, wird das Würfel-Substrat 28 mit einer Scherbeanspruchung beaufschlagt. Unter Verwendung von Werten, die die Änderung des an jeder Seite des Würfel-Substrats angebrachten Dehnungsmessers darstellen, wird eine Belastung in F-Richtung bestimmt durch folgende Gleichung:
Wenn eine Kraft in Richtung N auf die Achse ausgeübt wird, dann wird das Würfel-Substrat 28 mit einer Kontraktions- und einer Expansionsbelastung beaufschlagt und biegt sich. Unter Verwen dung von Werten, die die Änderung des an jeder Seite des Würfel-Substrats angebrachten Dehnungsmessers darstellen, wird eme Belastung in N-Richtung bestimmt durch folgende Gleichung:
Wenn eine Kraft in Richtung S auf die Achse ausgeübt wird, so wird das Würfel-Substrat 28 mit einer Kontraktionsbelastung beaufschlagt. Unter Verwendung von Werten, die die Änderung des an jeder Seite des Würfel-Substrats angebrachten Dehnungsmessers darstellen, wird eine Belastung in S-Richtung bestimmt durch folgende Gleichung:
Wenn eine Kraft in Richtung FB auf die Achse ausgeübt wird, wird das Würfel-Substrat 28 mit einer Expansions- und einer Kontraktionsbelastung beaufschlagt und verdreht sich. Unter Verwendung von Werten, die die Änderung des an jeder Seite des Würfel-Substrats angebrachten Dehnungsmessers darstellen, wird eine Belastung in S-Richtung bestitmmt durch folgende Gleichung:
Im folgenden wird eine weitere Meßvorrichtung beschrieben. 28 zeigt ein Beispiel, bei dem ein Sensorsegment, das einachsige Dehnungsmesser verwendet, sowie ein Sensorsegment, das zweiachsige 90°-Dehnungsmesser verwendet, an dem Substrat 28 montiert sind. 29 zeigt ein Sensorelement "g", in dem eme Vielzahl von Sensorsegmenten "f" angebracht ist. Eine Verdrahtung 46, eine Elektrode 47, ein Kabel 48 und ein Verbinder 49 sind an dem Substrat 28 angebracht.
30 zeigt eine schematische Perspektivansicht zur Veranschaulichung des in 28 gezeigten Sensorsegments "f" in der Sensoröffnung 41. Eine Schaltung dieser Vorrichtung kann zum Beispiel eine Schaltung verwenden, wie sie in 34 dargestellt ist. (Anmerkung: In den nachfolgenden Gleichungen bezeichnen "whole" als Index die Gesamtbelastung in der jeweiligen Richtung, und "single" als Index die einachsigen Dehnungsmesser und "cross" als Index die zweiachsigen Dehnungsmesser.) Wenn eine Kraft in Richtung F auf die Achse ausgeübt wird, so wird das Würfel-Substrat 28 des Sensorsegments "f" einer Scherbeanspruchung ausgesetzt. Unter Verwendung von Werten, die die Änderung des an jeder Seite des Würfel-Substrats angebrachten Dehnungsmessers darstellen, wird eine Belastung in F-Richtung bestimmt durch folgende Gleichung:
Wenn eine Kraft in Richtung N auf die Achse ausgeübt wird, so wird das Würfel-Substrat 28 des Sensorsegments "f" mit einer Kontraktions- und einer Expansionsbelastung beaufschlagt und biegt sich. Unter Verwendung von Werten, die die Änderung des an jeder Seite des Würfel-Substrats angebrachten Dehnungsmessers darstellen, wird eine Belastung in N-Richtung bestimmt durch folgende Gleichung:
Wenn eine Kraft in Richtung S auf die Achse aufgebracht wird, so wird das Würfel-Substrat 28 des Sensorsegments "f" mit einer Kontraktionsbelastung beaufschlagt. Unter Verwendung von Werten, die die Änderung des an jeder Seite des Würfel-Substrats angebrachten Dehnungsmessers darstellen, wird eine Belastung in S-Richtung bestimmt durch folgende Gleichung:
Wenn eine Kraft in Richtung FB auf die Achse ausgeübt wird, so wird das Würfel-Substrat 28 des Sensorsegments "f" mit einer Expansions- und einer Kontraktionsbelastung beaufschlagt und wird verdreht. Unter Verwendung von Werten, die die Änderung des an jeder Seite des Würfel-Substrats angebrachten Dehnungsmessers darstellen, wird eine Belastung in FB-Richtung bestimmt durch folgende Gleichung:
Im folgenden wird eine weitere Meßvorrichtung beschrieben. Die 31, 32 und 33 zeigen Beispiele eines Sensorsegments, bei dem der Dehnungsmesser auf dem Substrat angebracht ist. Die 35 und 36 zeigen Beispiele von Sensorsegmenten, bei denen der Dehnungsmesser an dem würfelförmigen Substrat angebracht ist.
37 zeigt eine schematische Perspektivansicht zur Veranschaulichung des Sensorsegments "f" in der Sensoröffnung 41. Eine Schaltung dieses Ausführungsbeispiels kann zum Beispiel eine Schaltung verwenden, wie sie in 34 dargestellt ist.
Wenn eine Kraft in Richtung F auf die Achse ausgeübt wird, so wird das Würfel-Substrat 28 des Sensorsegments "f" einer Scherbeanspruchung ausgesetzt. Unter Verwendung von Werten, die die Änderung des an jeder Seite des Würfel-Substrats angebrachten Dehnungsmessers darstellen, wird eine Belastung in F-Richtung bestimmt durch folgende Gleichung:
Wenn eine Kraft in Richtung N auf die Achse ausgeübt wird, so wird das Würfel-Substrat 28 des Sensorsegments "f" mit einer Kontraktions- und einer Expansionsbelastung beaufschlagt und biegt sich. Unter Verwendung von Werten, die die Änderung des an jeder Seite des Würfel-Substrats angebrachten Dehnungsmessers darstellen, wird eine Belastung in N-Richtung bestimmt durch die nachstehende Formel:
Wenn eine Kraft in Richtung S auf die Achse ausgeübt wird, so wird das Würfel-Substrat 28 des Sensorsegments "f" mit einer Kontraktionsbelastung beaufschlagt. Unter Verwendung von Werten, die die Änderung des an jeder Seite des Würfel-Substrats angebrachten Dehnungsmessers darstellen, wird eine Belastung in S-Richtung bestimmt durch:
Wenn eine Kraft in Richtung FB auf die Achse ausgeübt wird, so wird das Würfel-Substrat 28 des Sensorsegments "f" mit einer Expansions- und Kontraktionsbelastung beaufschlagt und wird verdreht. Unter Verwendung von Werten, die die Änderung des an jeder Seite des Würfel-Substrats angebrachten Dehnungsmessers darstellen, wird eine Belastung in FB-Richtung bestimmt durch:
Im folgenden wird eine weitere Meßvorrichtung beschrieben.
Durch die vorstehend beschriebenen Berechnungen sind die Belastung in F-Richtung, die in bezug auf die Straßenoberfläche äquivalent zu der horizontalen Richtung ist, die Belastung in N-Richtung, die in bezug auf die Straßenoberfläche äquivalent zu der senkrechten Richtung ist, die Belastung in S-Richtung, die äquivalent zu der Achsenmittenrichtung ist, sowie die Belastung in FB-Richtung, die äquivalent zu der Richtung des Torsionsmoments um die Achse ist, bestimmt worden.
Die Achsenkonstruktion mit einem montierten Sensor zum Erfassen von Belastungen ist an einem Testgestell angebracht, wie es in 38 gezeigt ist. Anschließend werden eme Kraft mit Komponenten der x-Achse "f", der x-Achse "g", der z-Achse "h" sowie das Torsionsmoment der x-Achse "g" durch einen hydraulischen Ölzylinder 50 aufgebracht. Die Tabelle 1 veranschaulicht Ausgangssignale von dem Sensorsegment.
Tabelle 1
Die Achsenkonstruktion wird innerhalb ihrer elastischen Verformung verwendet. Die Ausgänge des Sensorsegments und die Last haben somit eine proportionale Beziehung zueinander. Diese Beziehung läßt sich durch die nachfolgenden Gleichungen darstellen: Fursrünglich = α1x (29) Nursrünglich = α2x (30) Sursrünglich = α3x (31) FBursrünglich = α4x (32).
Die Beziehungen hinsichtlich doppelter, dreifacher und vierfacher Last lassen sich durch die nachfolgenden Gleichungen darstellen: Fursrünglich = sβ1x (33) Fursrünglich = γ1x (34) Fursrünglich = δ1x (35).
Unter Verwendung der Gleichungen (29), (33), (34) und (35) läßt sich die Variation ΔF durch die nachfolgende Gleichung darstellen: ΔF = (α1 – β1) x = Ψ1θ (36).
Ein linearer Ausdruck zum Transformieren von Belastung in Kraft wird experimentell erzeugt, um dadurch von x auf Θ zu transformieren. Unter Verwendung der Gleichungen 33 und 36 kann eine reine Kraft in F-Richtung durch folgende Gleichung bestimmt werden: Frein = F – Ψ1θ (37).
Berechnungen zum Eliminieren von Nebensprechen werden von der CPU oder dem DSP ausgeführt.
Im folgenden wird eine weitere Meßvorrichtung beschrieben. Für eine mit hoher Genauigkeit erfolgende Messung einer Belastung eines Objekts ist die Position des Sensors ein wichtiger Faktor. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, daß das Sensorsegment "f" an einer neutralen Stelle positioniert ist, die von keinerlei anderer Nebenkraft beeinträchtigt wird.
Diese neutrale Stelle läßt sich auf der Basis der Belastungsverteilung der Achsenkonstruktion bestimmen, die mittels eines Verfahrens der fünten Elemente oder dergleichen geprüft wird. Die Größe der neutralen Stelle variiert hinsichtlich der Formgebung der Achsenkonstruktion. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, einen kleinen Sensor zu verwenden.
Im folgenden wird eine weitere Meßvorrichtung beschrieben. Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele verwenden ein Sensorsegment mit einem Dehnungsmesser, wobei das Sensorsegment jedoch nicht auf einen solchen Dehnungsmesser beschränkt ist. Es können auch jegliche andere Elemente, die zur Erzeugung einer Veränderung auf Grund der Dehnung in der Lage sind, für die Meßvorrichtung zum Messen der Dehnung verwendet werden.
Ferner kann das eigentliche Substrat auch unter Verwendung eines haftenden Materials gebildet werden, wobei es dann als Hafteinrichtung für den Dehnungsmesser in der Öffnung wirkt. Die 39 bis 41 zeigen schematische Perspektivansichten zur Erläuterung von Beispielen eines Substrats, das durch ein haftendes Material gebildet ist, und 42 zeigt eine schematische Perspektivansicht unter Darstellung eines Sensorsegments mit einem aus einem haftenden Material gebildeten Substrat in der Sensoröffnung 41.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird der Dehnungsmesser als Element zum Erfassen von Belastungen verwendet, jedoch kann auch ein Halbleiter-Druckmesser, ein optisches Faserelement usw. verwendet werden.
Die Detektiereinrichtung zum Erfassen der auf das Fahrzeugrad wirkenden Belastungen ist in der kleinen Öffnung angebracht, die an der Belastungsmessungsstelle der Achse des Fahrzeugs gebohrt ist, oder aber an der Konstruktion, die sich in der Nähe der Achse befindet. Die Verbindung zwischen der Erfassungseinrichtung und der Öffnung wird zum Beispiel durch folgende Verfahrensweisen erzielt:
Es wird eine sich verjüngende Öffnung in die Achsenkonstruktion gebohrt. Die Detektieremrichtung wird in ein sich verjüngendes, rohrartiges Gehäuse eingebettet. Das sich verjüngende rohrartige Gehäuse, das die Sensoreinrichtung aufweist, wird fest in die sich verjüngende Öffnung eingepaßt. Dabei ist es auch empfehlenswert, gleichzeitig eine Klemmschraube oder Haftmittel zu verwenden.
Ein weiteres Verfahren besteht in der Verwendung einer Silizidschicht, wie zum Beispiel eines Legierungs-Silizids aus Gold und Silizium. Eine Öffnung wird in die Achsenkonstruktion gebohrt. Die Erfassungseinrichtung wird in ein rohrartiges Gehäuse eingebettet. Gold wird als Beschichtung entweder auf eine Innenwand der Öffnung oder auf eine Außenseite des rohrartigen Gehäuses aufgebracht.
Die andere Wand oder Seite wird mit Silizium beschichtet. Das rohrartige Gehäuse wird in die Öffnung eingesetzt. Das Legierungs-Silizid wächst durch ein Wärmediffusionsverfahren, so daß die Erfassungseinrichtung fest in der Öffnung angebracht wird.
Die vorliegende Erfindung kann auch in anderen speziellen Formen ausgeführt werden, ohne daß man von ihrem Umfang oder ihren wesentlichen Eigenschaften abweicht. Die vorliegende Ausführungsform ist somit in jeder Hinsicht nur als erläuternd und nicht als einschränkend zu betrachten.

Claims

Steuerverfahren zum Betätigen eines Antiblockier-Bremssystems mit ABS-Steuereinrichtungen (8) unter Verwendung einer Computereinheit und mindestens einer Belastungssensoreinrichtung, die jeweils gemessene Signale proportional zu einer Straßenoberflächen-Reibungskraft F(t) und einem Bremsdrehmoment T(t) abgeben, dadurch gekennzeichnet, daß die Computereinheit Werte eines Parameters M(t) und eines Parameters Mw(t), der das Integral des Parameters M(t) ist, berechnet, wobei der Parameter M(t) durch folgenden Ausdruck definiert ist: M(t) = F(t) – T(t),und zwar jedes Mal, wenn sie Werte von einer Zeit abruft bis zur Initiierung eines Bremsvorgangs, wobei die Ausgangssignale proportional zu der Straßenoberflächen-Reibungskraft F(t) und dem Bremsdrehmoment T(t) von der Belastungssensoreinrichtung sind, und wobei die Computereinheit die auf diese Weise berechneten Parameter M(t) und Mw(t) überwacht, und daß die ABS-Steuereinrichtungen (8) einen Bremsdruck-Reduzierungsvorgang zu einem Zeitpunkt t1 initiieren, wenn der Parameter M(t) einen vorbestimmten Schwellenwert S übersteigt, sowie die Bremsdruckreduzierung zu einem Zeitpunkt t3 beenden, wenn eine Kurve, die die Werte des Parameters Mw(t) darstellt, eine erste Referenzlinie (a) schneidet, wobei die erste Referenzlinie (a) eine gerade Linie ist, die sich von der den Parameter Mw(t) darstellenden Kurve aus erstreckt, und zwar zu dem Zeitpunkt t1mit einem Gradienten, der gleich dem Gradienten des Parameters Mw(t) zu dem Zeitpunkt t1 ist.
Steuerverfahren zum Betätigen eines Antiblockier-Bremssystems mit ABS-Steuereinrichtungen (8) unter Verwendung einer Computereinheit und mindestens einer Belastungssensoreinrichtung, die jeweils gemessene Signale proportional zu einer Straßenoberflächen-Reibungskraft F(t) und einem Bremsdrehmoment T(t) abgeben, dadurch gekennzeichnet, daß die Computereinheit Werte eines Parameters M(t) und eines Parameters Mw(t), der das Integral des Parameters M(t) ist, berechnet, wobei der Parameter M(t) durch folgenden Ausdruck definiert ist: M(t) = F(t) – T(t),und zwar jedes Mal, wenn sie Werte von einer Zeit abruft bis zur Initiierung eines Bremsvorgangs, wobei die Ausgangssignale proportional zu der Straßenoberflächen-Reibungskraft F(t) und dem Bremsdrehmoment T(t) von der Belastungssensoreinrichtung sind, und wobei die Computereinheit die auf diese Weise berechneten Parameter M(t) und Mw(t) überwacht, und daß die ABS-Steuereinrichtungen (8) einen Bremsdruck-Reduzierungsvorgang zu einem Zeitpunkt t1 initiieren, wenn der Parameter M(t) einen vorbestimmten Schwellenwert S übersteigt, sowie die Bremsdruckreduzierung zu einem Zeitpunkt t3 beenden, wenn eine Kurve, die die Werte des Parameters Mw(t) darstellt, eine zweite Referenzlinie (b) schneidet, wobei die zweite Referenzlinie (b) eine gerade Linie ist, die durch einen ersten Wert der den Parameter Mw(t) darstellenden Kurve zu einem ersten Zeitpunkt t1 sowie durch einen zweiten Wert zu einem zweiten Zeitpunkt t4, der zeitlich vor dem ersten Zeitpunkt t1 liegt, hindurchgeht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwert S vorab in Abhängigkeit von dem Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten μ bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wert zu dem zweiten Zeitpunkt t4 des Parameters Mw(t) vorab in Abhängigkeit von dem Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten μ bestimmt wird.