DE19532329A1 - Kraftfahrzeug-Regelungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug-Regelungs­ system zur Blockierschutzregelung (ABS), zur Antriebsschlupf­ regelung (ASR), Fahrstabilitätsregelung (FSR, ASMS) oder der­ gleichen, bei dem das Fahrzeugverhalten mit Hilfe von Sensoren ermittelt wird und die Ausgangssignale dieser Sensoren zur Bildung von Eingangsgrößen des Regelungssystems ausgewertet werden, wobei die momentane Gierrate oder das Giermoment eine der Eingangsgrößen des Regelungssystems darstellt oder zur Verbesserung der Regelung, Überwachung des Systems und Fehler­ erkennung usw. geeignet ist.

Kraftfahrzeug-Regelungssysteme unterschiedlicher Art sind be­ kannt und auf dem Markt. Von besonderer Bedeutung sind Bloc­ kierschutzregelungssysteme (ABS), Antriebsschlupfregelungen (ASR) und Fahrstabilitäts- oder Fahrdynamikregelungssysteme (FSR, ASMS). Die Qualität, Effizienz, Zuverlässigkeit und auch der Herstellungspreis dieser Systeme ist in hohem Maße abhän­ gig von den Sensoren, die die Eingangsgrößen für solche Rege­ lungssysteme liefern. Die wichtigsten Informationen für die Regelung liefern bekanntlich passive oder aktive Radsensoren, deren Ausgangssignale das Drehverhalten der einzelnen Fahr­ zeugräder wiedergeben. Die Regelungssysteme basieren weitge­ hend auf der Auswertung und logischen Verknüpfung der Radsen­ sorsignale.

Zum Erkennen von Seitenkräften, Gierbewegungen und Giermomen­ ten wäre ein zusätzlicher Gierratensensor oder dergleichen hilfreich. In manchen Situationen sind nämlich die von den Radsensoren gelieferten Informationen mehrdeutig oder ungenü­ gend.

Für Fahrstabilitätsregelungssysteme sind nach heutigem Stand der Technik Gierratensensoren oder dergleichen sogar unent­ behrlich. Solche Sensoren sind kompliziert und relativ teuer. Da die Kraftfahrzeugregelungssysteme, auch die Fahrstabili­ tätsregelungssysteme, sicherheitskritisch sind, müssen die einzelnen Komponenten der Schaltung, einschließlich der Senso­ ren, ständig auf ordnungsgemäße Funktion überwacht werden. Da üblicherweise jedes Rad mit einem Drehzahlsensor ausgerüstet ist, läßt sich ein Radsensorausfall durch Vergleich der Aus­ gangssignale der verschiedenen Sensoren relativ leicht erken­ nen. Beim Gierratensensor ist dies anders: Aus technischen Gründen und wegen des hohen Aufwandes bietet sich eine Be­ schränkung auf einen einzigen Sensor an. Zur Überwachung der Funktion dieses Sensors und der zugehörigen Auswerteschaltung besteht jedoch Bedarf an einem zweiten Sensor bzw. an einem zweiten Weg zur Erfassung der Gierbewegungen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug-Regelungssystem der eingangs genannten Art mit geringem Aufwand dahingehend auszugestalten, daß auch die Gierrate bzw. das Giermoment des Fahrzeugs als Eingangsgröße des Regelungssystems berücksichtigt wird. Handelt es sich um ein Regelsystem, das auf einen Gierratensensor angewiesen ist, soll eine Überwachung des vorhandenen Gierratensensors ermög­ licht werden.

Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe mit dem im beigefügten Anspruch 1 beschriebenen Kraftfahrzeug-Regelungssystem gelöst werden kann, dessen Besonderheit darin besteht, daß eine im Kraftfahrzeug ohnehin vorhandene Schwungmasse bzw. ein ohnehin vorhandener rotierender Körper zu einem Gierraten- und/oder Giermomentensensor ausgebildet bzw. erweitert wird, indem die auf die Drehachse des rotierenden Körpers einwirkenden Kräfte und Kräfteänderungen gemessen und zur Bestimmung der Gierrate und/oder des Giermomentes des Fahrzeugs bei Fahrmanövern, ins­ besondere bei Kurvenfahrten, ausgewertet werden.

Derartige Schwungmassen sind bei Kraftfahrzeugen vor allem im Antriebsmotor, aber auch in entsprechend installierten Kasset­ tenrecordern oder Hilfsaggregaten zu finden. Durch Anbringung von Kräftesensoren, mit denen die auf die Achse der Schwung­ massen ausgeübten Kräfte ermittelt werden können, läßt sich in vielfältiger Weise auf einfachem Weg und mit geringem Zusatz­ aufwand das Auftreten von Gierraten und Giermomenten erkennen. Auf diese Weise läßt sich z. B. eine Kurvenfahrterkennung rea­ lisieren bzw. eine für Regelungssysteme der hier in Rede ste­ henden Art wichtige Information gewinnen.

In den beigefügten Unteransprüchen sind einige vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Regelungssystems genannt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung weiterer De­ tails anhand der beigefügten Abbildung hervor. Diese Abbildung zeigt schematisch vereinfacht die wesentlichen Baugruppen ei­ nes elektronischen Reglers, der zu einem Kraftfahrzeug-Rege­ lungssystem der erfindungsgemäßen Art gehört.

Es handelt sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung um den Regler einer Bremsanlage mit Blockierschutz- und Antriebsschlupfregelung (ABS und ASR). Es werden zunächst in herkömmlicher Weise die mit Hilfe von Radsensoren oder Rad- Drehzahlsensoren S1 bis S4 gewonnenen Signale in einer Ein­ gangsschaltung 1 aufbereitet, so daß Signale oder Daten, die die Geschwindigkeiten v_R1 bis v_R4 der einzelnen Fahrzeugräder darstellen, gewonnen werden. Aus diesen Daten oder Signalen werden in einer anschließenden Auswerteschaltung 3 die für die Beurteilung des Drehverhaltens der einzelnen Räder benötigten zeitlichen Ableitungen , , errechnet. Außerdem wird in der Auswerteschaltung 3 unter Berücksichtigung einer im Schalt­ kreis 2 gebildeten Fahrzeuggeschwindigkeit oder Fahrzeugrefe­ renzgeschwindigkeit v_REF der Schlupf λ der einzelnen Räder er­ mittelt.

Die aus den Radsensor-Eingangsdaten abgeleiteten Größen , , λ und v_REF werden einer ABS-/ASR-Logikschaltung 4, die im all­ gemeinen komplexe Auswerteschaltungen auf Basis von Microcom­ putern und dergleichen enthält, zugeführt und in dieser Schal­ tung verarbeitet. Als Ergebnis der Datenverarbeitung in der Schaltung 4 werden über symbolisch dargestellte Ausgänge AI Stellsignale an einen Ventilblock 5 abgegeben, der Hydraulik­ ventile oder Aktuatoren umfaßt, mit denen der Bremsdruck in der zugehörigen Bremsanlage in Abhängigkeit von den Eingangs­ daten des Regelungssystems gesteuert bzw. moduliert wird.

Die zu einem Ventilblock 6 führenden Ausgänge A2 der Logik­ schaltung 4 beinhalten Aktuatoren oder Hydraulikventile der Bremsanlage, die speziell für die Antriebsschlupfregelung (ASR) benötigt werden. Schließlich ist noch ein Ausgang A3 vorhanden, der zu einem Block 7 führt und beispielsweise Stellglieder für einen Eingriff in den Antriebsmotor des Fahr­ zeugs zwecks Antriebsschlupfregelung enthalten kann.

Erfindungswesentlich ist ein weiterer Schaltblock 8, der einen Gierratensensor oder Giermomentensensor symbolisiert, dessen Ausgangssignal ebenfalls der ABS-/ASR-Logikschaltung 4 zuge­ führt wird. Der Sensor 8 nutzt eine ohnehin im Kraftfahrzeug vorhandene Schwungmasse, z. B. die durch den Antriebsmotor des Fahrzeugs gegebene Schwungmasse, zur Ermittlung der Gierrate oder des Giermomentes des Fahrzeugs, zum Erkennen einer Kur­ venfahrtsituation aus.

Besonders geeignet als Basis für einen solchen Gierratensensor 8 ist ein Kraftfahrzeug-Antriebsmotor, der quer zur Fahrzeug- Längsachse montiert ist und dessen Schwungmasse folglich um eine zur Fahrzeug-Längsrichtung und auch zur Fahrzeug-Hoch­ achse senkrechte Achse rotiert. Werden nun die auf diese Achse einwirkenden Kräfte und Kräfteänderungen gemessen, läßt sich aus den Meßergebnissen die aktuelle Gierrate in einer Kurven­ fahrtsituation errechnen. Die hierzu notwendige Elektronik bzw. Programmteile lassen sich vorzugsweise in der ABS-/ASR- Logikschaltung 8 unterbringen. Ein in Längsrichtung angeordne­ ter Antriebsmotor ist ebenfalls als Basis für einen Sensor der erfindungsgemäßen Art geeignet. Grundsätzlich genügt es, wenn die Schwungmasse um eine Achse rotiert, die zur Hochachse des Fahrzeugs nicht parallel verläuft.

Andere im Fahrzeug vorhandene Schwungmassen lassen sich eben­ falls anstelle oder zusätzlich zu der Schwungmasse des An­ triebsmotors zur Gierratenbestimmung auswerten. In Frage kommt z. B. ein Kassettenrecorder, dessen Schwungmasse dann natür­ lich in einer für die Gierratenmessung optimalen Position an­ geordnet werden sollte.

Bei Kraftfahrzeug-Regelungssystemen, die ohnehin mit einem hochwertigen, hochpräzisen Gierratensensor ausgerüstet sein müssen, was z. B. für Fahrstabilitätsregelungssysteme gilt, läßt sich durch den erfindungsgemäßen Gierratensensor auf Ba­ sis einer im Fahrzeug vorhandenen Schwungmasse eine "Absiche­ rung" der Gierratensensoren, d. h. eine Überwachung der ord­ nungsgemäßen Funktion des Gierratensensors und der zugehörigen Verarbeitungsschaltungen realisieren. Eine solche redundante Ausführung der Gierratenmessung ist besonders für sicherheits­ kritische Regelungssysteme von großem Nutzen. Die Gierraten­ messung auf völlig unterschiedlichen Kanälen, einmal mit Hilfe des "normalen" Gierratensensors und zum anderen auf Basis der im Fahrzeug vorhandenen Schwungmasse, und die gegenseitige Überwachung beider Systeme führen zu besonders zuverlässig arbeitenden Regelungssystemen.

Claims (4)

1. Kraftfahrzeug-Regelungssystem zur Blockierschutzregelung (ABS), Antriebsschlupfregelung (ASR), Fahrstabilitäts­ regelung (FSR, ASMS) oder dergleichen, bei dem das Fahr­ zeugverhalten mit Hilfe von Sensoren ermittelt wird und die Ausgangssignale dieser Sensoren zur Bildung von Ein­ gangsgrößen des Regelungssystems ausgewertet werden, wo­ bei die momentane Gierrate und/oder das Giermoment eine der Eingangsgrößen des Regelungssystem ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Kraftfahrzeug ohnehin vorhan­ dene Schwungmasse bzw. ein ohnehin vorhandener rotieren­ der Körper zu einem Gierraten- und/oder Giermomenten-Sen­ sor (8) ausgebildet bzw. erweitert wird, indem die auf die Drehachse des Körpers einwirkenden Kräfte und Kräf­ teänderungen gemessen und zur Bestimmung der Gierrate und/oder des Giermomentes des Fahrzeugs bei Fahrmanövern, insbesondere bei Kurvenfahrten, ausgewertet werden.

2. Kraftfahrzeug-Regelungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Kraftfahrzeug-Antriebsmotor mit einer Schwungmasse, die um eine zur Fahrzeug-Hoch­ achse einen Winkel einschließende Achse rotiert, die auf die Motorwelle wirkenden Kräfte und insbesondere die Kräfteänderungen bei Kurvenfahrt gemessen und ausgewertet werden.

3. Kraftfahrzeug-Regelungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem mit einem Kassettenrecor­ der, CD-Player oder einem anderen elektrischen Gerät, das eine Schwungmasse enthält, ausgerüsteten Kraftfahrzeug die Rotationsachse der Schwungmasse unter einem Winkel zur Fahrzeug-Hochachse angeordnet wird und die auf die Rotationsachse wirkenden Kräfte und Kräfteänderungen ge­ messen und ausgewertet werden.

4. Kraftfahrzeug-Regelungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Basis der ohnehin vorhandenen Schwungmassen gewon­ nenen Gierrate- und/oder Giermomenten-Meßwerte zur Absi­ cherung der Meßwerte, die mit den zum Regelungssystem gehörenden Sensoren ermittelt werden, zur Überwachung des Systems und zur Fehlererkennung ausgewertet werden.