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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur achslastabhängigen Bremskraftverteilung
in einer Bremsanlage eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Bei
einer Abbremsung eines Fahrzeuges ist es üblicherweise erwünscht, einen
möglichst
kurzen Bremsweg zu erzielen. Hierbei soll außerdem ein stabiler, vom Fahrer
beherrschbarer Fahrzustand beibehalten werden, d. h. es soll beispielsweise
das Blockieren einer Fahrzeugachse vermieden werden. Eine bekannte
Vorgehensweise zur Erzielung möglichst
hoher Verzögerungswerte
unter Beibehaltung eines stabilen Fahrzustandes besteht darin, die
einzelnen Fahrzeugachsen in Abhängigkeit
der jeweils vorhandenen Achslast gesondert mit Bremskräften zu
beaufschlagen.
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Bei
den Achslasten wird nach einem statischen Anteil, der bei Fahrzeugstillstand
vorliegt, sowie einem dynamischen Anteil, der bei einer Beschleunigung
oder Verzögerung
des Fahrzeuges dem statischen Anteil überlagert ist und zu einer
Veränderung
der momentanen Achslast führt,
unterschieden. Als momentane Achslast wird daher der beschleunigungs-
und verzögerungsabhängige Momentanwert
einer Achslast (Summe aus statischem und dynamischem Anteil) bezeichnet.
So wird z. B. bei einer Abbremsung eines zweiachsigen Fahrzeuges
bei Vorwärtsfahrt
die Hinterachse um ein bestimmtes Maß entlastet und die Vorderachse
um dasselbe Maß zusätzlich belastet.
Dieses Maß ist
abhängig
von dem Verzögerungswert,
den statischen Achslasten der Vorder- und der Hinterachse sowie
von den geometrischen Daten des Fahrzeuges wie z. B. Länge und
Schwerpunkthöhe.
Die statischen Achslasten sind im wesentlichen durch die Konstruktion und
die Geometrie des Fahrzeuges sowie durch die Beladung bestimmt.
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Bei
Anhängefahrzeugen
ist es zur Vermeidung von unzulässigen
Kopplungskräften
zum Zugfahrzeug erforderlich, daß der Verzögerungswert des Anhängefahrzeuges
dem Verzögerungswert
des Zugfahrzeuges bzw. dem Verzögerungswunsch
des Fahrers entspricht. Gemäß der Richtlinie
ECE-13 Serie 09 über
Bremsanlagen bei Nutzfahrzeugen darf bei Anhängefahrzeugen keine adaptive
Anpassung des Sollwertes der Fahrzeugverzögerung an einen gemessenen
Istwert nach Art eines Regelkreises erfolgen. Unter Heranziehung
der Grundgleichung der Mechanik (Kraft = Masse·Beschleunigung) ist es stattdessen
möglich,
die physikalisch korrekten Absolutwerte der Bremskräfte, gemessen
in Newton, an den Fahrzeugachsen zur Erzielung eines dem Zugfahrzeug
entsprechenden Verzögerungswertes
einzustellen.
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Zur
Bestimmung der korrekten Absolutwerte der Bremskräfte an den
Fahrzeugachsen ist daher die Kenntnis der momentanen Achslast jeder
Fahrzeugachse notwendig. Es wäre
denkbar, die Information über
die momentanen Achslasten durch jeweils einen an jeder Fahrzeugachse
angeordneten Achslastsensor zu ermitteln. Dies wäre jedoch aufwendig und teuer.
Bei dem bekannten Verfahren zur achslastabhängigen Bremskraftverteilung
wird vorgeschlagen, nur eine der Fahrzeugachsen mit einem Achslastsensor
auszustatten. Gemäß dem dort
beschriebenen Verfahren wird aus dem Signal des Achslastsensors
bei ungebremster Fahrt die statische Achslast der mit dem Achslastsensor
versehenen Fahrzeugachse und während
gebremster Fahrt die dann vorherrschende momentane Achslast ermittelt.
Aus der Differenz zwischen momentaner Achslast und statischer Achslast
kann auf die momentane Achslast der anderen, nicht mit einem Achslastsensor
versehenen Fahrzeugachse geschlossen werden.
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Bei
dem bekannten Verfahren ist der während der ungebremsten Fahrt
bestimmte statische Achslastwert aufgrund von Störeinflüssen durch Fahrbahnunebenheiten
oder Kurvenfahrt relativ ungenau. Bei Fahrzeugen mit mehr als zwei
Fahrzeugachsen ist das bekannte Verfahren nicht einsetzbar, es sei
denn, es werden weitere Achslastsensoren eingesetzt.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
achslastabhängigen Bremskraftverteilung
in einer Bremsanlage eines Fahrzeuges anzugeben, das unabhängig von
den statischen Achslasten bei Verwendung nur eines Achslastsensors
eine achslastabhängige
Bremskraftverteilung an beliebig vielen Achsen eines Fahrzeuges
derart ermöglicht,
daß möglichst
hohe Verzögerungswerte
des Fahrzeuges unter Beibehaltung eines stabilen Fahrzustandes erzielbar
sind.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung
gelöst.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen
angegeben.
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Es
wird im folgenden unterschieden zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit
und den Drehgeschwindigkeiten der einzelnen Achsen oder Räder des
Fahrzeuges. Die Drehgeschwindigkeit kann von der Fahrzeuggeschwindigkeit
verschieden sein, z. B. bei durchdrehender Antriebsachse des Fahrzeuges oder
blockierenden Rädern.
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Als
Drehgeschwindigkeitssignal einer Fahrzeugachse wird im folgenden
ein von einem oder mehreren Sensiermitteln abgegebenes Signal verstanden.
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Im
Falle eines einzelnen Sensiermittels pro Fahrzeugachse ist dieses üblicherweise
so angeordnet, daß der
arithmetische Mittelwert der Drehgeschwindigkeiten der einzelnen
Fahrzeugräder
der betreffenden Fahrzeugachse sensiert wird. Im Falle der Hinterachse
eines Fahrzeuges ist das Sensiermittel dann z. B. am Getriebeausgang
vor dem Differentialgetriebe angeordnet.
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Bei
Verwendung mehrerer Sensiermittel an einer Fahrzeugachse, z. B.
jeweils eines Impulsdrehzahlgebers pro Fahrzeugrad, wird als Drehgeschwindigkeitssignal
der Fahrzeugachse im folgenden eine Verknüpfung der einzelnen Drehgeschwindigkeitssignale
der Räder
verstanden. Zur Verknüpfung
der Einzelsignale zu dem Drehgeschwindigkeitssignal der Fahrzeugachse
wird vorzugsweise eine arithmetische Mittelwertbildung vorgenommen.
Ein Sensiermittel kann z. B. in bekannter Weise als ein elektromagnetisch
wirkender Impulsdrehzahlgeber ausgebildet sein, der mit einem mit
dem Fahrzeugrad mitdrehenden Zahnrad, welches an einem Teil der
Radaufhängung
des Fahrzeuges oder der Bremseinrichtung befestigt sein kann, in
Wirkverbindung steht.
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Das
zuvor Gesagte gilt sinngemäß auch für das Achslastsignal,
das die momentane Achslast einer Fahrzeugachse repräsentiert.
Das Achslastsignal wird von weiteren Sensiermitteln erzeugt, die
entweder als ein einziger die Achslast ermittelnder Achslastsensor,
der vorzugsweise in der Mitte der Fahrzeugachse angeordnet ist,
oder auch durch einzelne im Bereich der Räder der Fahrzeugachse angeordnete
Radlastsensoren ausgebildet sein können. Im Falle mehrerer Radlastsensoren
erfolgt vorzugsweise eine arithmetische Mittelwertbildung der Einzelsignale
zu dem Achslastsignal.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, daß zur
Bestimmung der Bremskräfte
für die
einzelnen Fahrzeugachsen die vorhandenen Komponenten der Bremsanlage
des Fahrzeuges verwendet werden können und keine zusätzlichen
Komponenten, insbesondere kein weiterer Achslastsensor, erforderlich ist.
Durch die Verwendung von Zuordnungseinrichtungen, die aufgrund von
Eingangssignalen als Ausgangssignale Bremsanforderungssignale erzeugen, mit
denen dann zur Erzeugung der Bremskräfte an den Fahrzeugachsen angeordnete
Bremseinrichtungen beaufschlagt werden, ist eine besonders einfach an
verschiedene Fahrzeugtypen anpaßbare
Art der Signalverarbeitung und -erzeugung möglich.
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Dadurch,
daß wenigstens
einer Zuordnungseinrichtung als eines der Eingangssignale statt
dem Signal eines zusätzlichen
Achslastsensors ein Hilfssignal zugeführt wird, das ausschließlich aufgrund der
Drehgeschwindigkeitssignale der Fahrzeugachsen ermittelt wird, ist
eine sehr einfache und effiziente Verwendung der vorhandenen Sensiermittel
möglich. Darüber hinaus
kann eine in der Praxis recht ungenaue und aufwendige Ermittlung
der statischen Achslast durch die Verwendung des Hilfssignales vermieden
werden. Daher kann die Erfindung auch in solchen Fällen angewandt
werden, in denen kurzfristige, große Änderungen der statischen Achslast
auftreten, z. B. bei einem Verrutschen der Beladung des Fahrzeuges
in Folge einer Notbremsung.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Hilfssignal
als ein Differenzwert (ΔX) aus
wenigstens einem ersten und einem zweiten Drehgeschwindigkeitssignal
durch Subtraktion ermittelt. In besonders einfacher Weise wird dabei
das erste Drehgeschwindigkeitssignal von dem zweiten Drehgeschwindigkeitssignal
abgezogen. Es ist auch möglich,
den Differenzwert (ΔX)
aus solchen Signalen zu bilden, die durch eine Signalaufbereitung,
z. B. Filterung, aus den Drehgeschwindigkeitssignalen abgeleitet
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weisen die Zuordnungseinrichtungen
Kennlinienfelder zur Zuordnung ihrer Eingangssignale zu ihrem Ausgangssignal
auf. In besonders vorteilhafter Weise sind die Kennlinienfelder
auf die physikalischen Gegebenheiten der jeweiligen Fahrzeugachse
derart abgestimmt, daß mit
dem als Ausgangssignal erzeugten Bremsanforderungssignal ein Istwert
der Verzögerung
des Fahrzeuges erreicht wird, der wenigstens näherungsweise der vom Fahrer
vorgegebenen Sollverzögerung
(Z) entspricht. Hierfür
werden keine weiteren Eingangssignale, wie z. B. ein aus den Drehgeschwindigkeitssignalen
ermittelter Istwert der Verzögerung,
benötigt.
Dadurch ist es möglich, eine
Abbremsung sowohl von Zugfahrzeugen als auch von Anhängefahrzeugen
gemäß der Richtlinie ECE-13
Serie 09 über
Bremsanlagen bei Nutzfahrzeugen durchzuführen. Ein geeignetes Verfahren
zur Bestimmung der Kennlinienfelder ist z. B. in der
DE 41 42 670 A1 angegeben.
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Eine
Möglichkeit,
aus dem Differenzwert (ΔX)
das Hilfssignal zu erzeugen, besteht darin, in einem zeitkontinuierlichen
System ein Integral über den
Differenzwert zu berechnen oder in einem zeitdiskreten System die
einzelnen Differenzwerte aufzusummieren.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Hilfssignal immer
dann automatisch verändert,
wenn der Differenzwert (ΔX)
einen bestimmten Wertebereich, dessen Obergrenze durch einen ersten
Schwellenwert und dessen Untergrenze durch einen zweiten Schwellenwert
festgelegt wird, verläßt. Anderenfalls
wird das Hilfssignal konstant gehalten. Hierdurch kann ein Fehlansprechen
bei der Ermittlung des Hilfssignals, z. B. aufgrund von Störungen der
Drehgeschwindigkeitssignale, vermieden werden. Die automatische
Vergrößerung des
Hilfssignals bei Überschreiten
des ersten Schwellenwertes bzw. die automatische Verkleinerung bei
Unterschreiten des zweiten Schwellenwertes kann nach einer geeigneten
mathematischen Funktion oder vorzugsweise mit einem festgelegten
Gradienten zeitproportional erfolgen.
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In
einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt
die Bestimmung des Hilfssignals aus dem Differenzwert (ΔX) derart,
daß das Hilfssignal
die momentane Achslast der zweiten, nicht mit einem Achslastsensor
versehenen Fahrzeugachse repräsentiert.
Hierdurch ist es einerseits möglich,
die erste und die zweite Zuordnungseinrichtung nahezu identisch
auszubilden. Insbesondere bei Einsatz eines ein Programm ausführenden
Mikroprozessors zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist es dann möglich,
die Zuordnungseinrichtungen als ein mehrfach aufrufbares Unterprogramm
für den
Mikroprozessor auszubilden, wobei die Daten der Kennlinienfelder
achsabhängig
dem Unterprogramm als Parameter übergeben
werden können.
Andererseits ist es durch diese Weiterbildung der Erfindung auch
möglich,
die Gesamtmasse des Fahrzeuges zu ermitteln und bei Bedarf über eine
Anzeigeeinrichtung, die z. B. im Führerhaus des Fahrzeuges angeordnet
sein kann, darzustellen.
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Mit
dem Begriff "Signalskalierung" wird eine Skalierung
von Signalen bezeichnet. Als Signalskalierung bzw. Drehgeschwindigkeitsskalierung
wird im folgenden das Verhältnis
zwischen einem durch Sensiermittel abgegebenen Signal bzw. Drehgeschwindigkeitssignal
und der physikalisch wirklich vorliegenden Größe bzw. Drehgeschwindigkeit
angesehen. Einflußgrößen für die Drehgeschwindigkeitsskalierung
sind z. B. Reifengröße, Getriebeübersetzung oder
Anzahl der Zähne
bei Verwendung eines Impulsdrehzahlgebers und eines Zahnrades als
Sensiermittel.
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Die
Erfindung ist besonders vorteilhaft einsetzbar, wenn die Signalskalierungen
der zur Bestimmung des Differenzwertes (ΔX) herangezogenen Drehgeschwindigkeitssignale
gleich oder nahezu gleich sind. In einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung ist daher zur Bestimmung des Differenzwertes (ΔX) ein aus
wenigstens einem der Drehgeschwindigkeitssignale abgeleitetes Signal
vorgesehen, das die gleiche Signalskalierung aufweist wie das andere
zur Bestimmung des Differenzwertes (ΔX) verwendete Drehgeschwindigkeitssignal.
Ein derartiges abgeleitetes Signal kann beispielsweise von einer
von Antiblockiersystemen her bekannten Einrichtung zum Reifenabgleich
gemäß
DE 41 14 047 A1 erzeugt
werden.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zur Erzeugung
des abgeleiteten Signals ein Korrekturwert vorgesehen, der während ungebremster
Fahrt des Fahrzeuges aus den Drehgeschwindigkeitssignalen ermittelt
wird. Hierdurch ist die Erfindung auch ohne eine Einrichtung zum
Reifenabgleich vorteilhaft einsetzbar.
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Die
zur Erzeugung des Achslastsignals vorgesehenen weiteren Sensiermittel
sind in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung als wenigstens ein
Kraftsensor ausgebildet. Hierdurch ist eine einfache und direkte
Verarbeitung des Achslastsignals ohne Umrechnungsverfahren möglich. Im
Falle eines einzigen Kraftsensors ist dieser im mittleren Bereich der
zu sensierenden Fahrzeugachse angeordnet und ermittelt somit die
Gewichtskraft der Fahrzeugachse. Im Falle mehrerer Kraftsensoren
sind diese im Bereich der der Fahrzeugachse zugeordneten Räder angeordnet
und ermitteln die am jeweiligen Fahrzeugrad vorliegende Gewichtskraft,
die auch als Radlast bezeichnet wird.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird als
weitere Sensiermittel wenigstens ein Wegsensor verwendet, der einen
Abstand zwischen der Fahrzeugachse und dem Fahrzeugrahmen ermittelt.
Als Fahrzeugrahmen wird in diesem Zusammenhang jedes Fahrzeugteil
angesehen, welches aufgrund der Wirkung der Fahrzeugfederung seinen
Abstand zu der Fahrzeugachse ändern
kann. Unter Berücksichtigung
der Federungskennlinie der sensierten Fahrzeugachse wird dann aus
dem Wegsensorsignal bzw. den Wegsensorsignalen die momentane Achslast
bestimmt. Bei Anwendung der Erfindung in einem Fahrzeug, das eine
Niveauregelung aufweist, können
in besonders vorteilhafter Weise die zur Niveausensierung dann vorhandenen Wegsensoren
mitbenutzt werden, so daß keine
weiteren Komponenten zur Achslastermittlung am Fahrzeug installiert
werden müssen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung, die insbesondere für Fahrzeuge
geeignet ist, die mit einer Druckmittelfederung und/oder einer Niveauregelung
ausgestattet sind, werden als weitere Sensiermittel wenigstens ein
den momentanen Druck in der Druckmittelfederung sensierender Drucksensor eingesetzt.
Dies hat den Vorteil, daß die
weiteren Sensiermittel sehr kostengünstig sind. Da eine Druckmittelfederung
bzw. eine Niveauregelung vorzugsweise an der den überwiegenden
Teil der Fahrzeugnutzlast tragenden Hinterachse des Fahrzeuges angeordnet
ist, wird gemäß einer
weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Hinterachse
des Fahrzeuges als erste Fahrzeugachse verwendet. Hierdurch können die
für die
Druckmittelfederung bzw. die Niveauregelung ohnehin vorhandenen
Sensiermittel auch zur Ermittlung des Achslastsignals verwendet
werden, ohne daß weitere
Komponenten erforderlich sind.
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Eine
vorteilhafte Einrichtung zur Ausführung des zuvor beschriebenen
Verfahrens weist neben den bereits beschriebenen Sensiermitteln
zur Erzeugung der Drehgeschwindigkeitssignale, des Achslastsignals
und des Sollverzögerungssignals
(Z) noch Bremsen sowie die Bremsen betätigende Aktuatoren, die zusammen
die erste und die zweite Bremseinrichtung bilden, und eine Steuereinrichtung
auf.
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Die
Bremsen können
in üblicher
Weise als Trommel- oder Scheibenbremse ausgebildet sein, die über ein
Betätigungsgestänge von
jeweils einem Aktuator betätigt
werden.
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Ein
Aktuator weist bei Verwendung der Erfindung in einer druckmittelbetätigbaren
Bremsanlage vorzugsweise einen Stellzylinder und ein Ventil auf, das
den Druckmittelzufluß und
-abfluß zu
dem Stellzylinder steuert. Das Ventil kann z. B. durch elektrische
Signale betätigbar
sein. Die elektrischen Signale können
dem Ventil über
eine elektrische Leitung von der Steuereinrichtung zugeführt werden.
Bei Verwendung der Erfindung in einem elektrischen Bremssystem (EBS)
ist es vorteilhaft, dem Ventil Schnittstellenmittel zuzuordnen,
durch die ein Bremsanforderungssignal von der Steuereinrichtung
in ein elektrisches Schaltsignal für das Ventil umgewandelt werden
können.
Hierdurch sind die Aktuatoren direkt mit den als Informationssignale
ausgebildeten Bremsanforderungssignalen beaufschlagbar.
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Die
Steuereinrichtung ist vorzugsweise als elektronisches Gerät mit einem
ein Programm ausführenden
Mikroprozessor ausgestattet und weist außerdem signalempfangende Mittel
zur Umwandlung der Drehgeschwindigkeitssignale, des Sollverzögerungssignals
(Z) und des Achslastsignals in Rechengrößen erster Art und signalabgebende
Mittel zur Umwandlung von Rechengrößen zweiter Art in Betätigungssignale,
insbesondere Bremsanforderungssignale, für die Aktuatoren auf.
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Die
signalempfangenden Mittel können
beispielsweise als Analog/Digital-Wandler, Schnittstellenmittel
für den
Empfang serieller Daten oder Schmitt-Trigger ausgebildet sein. Als
signalabgebende Mittel können
beispielsweise Digital/Analog-Wandler oder Schalttransistoren eingesetzt
werden. Durch in der Steuereinrichtung außerdem vorhandene Rechenmittel,
insbesondere ein Mikroprozessor, wird aufgrund der Rechengrößen erster
Art eine Berechnung der Rechengrößen zweiter
Art durchgeführt.
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Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Zuhilfenahme von Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine schematische Darstellung
der die Erfindung betreffenden Komponenten einer Bremsanlage eines
Fahrzeuges sowie eine Steuereinrichtung dafür und
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2 einen Teil der signalverarbeitenden Mittel
in der Steuereinrichtung als Blockschaltbild und
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3 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens
als Flußdiagramm.
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In
den 1 ,2 und 3 werden
gleiche Bezugszeichen für
einander entsprechende Teile und Signale verwendet.
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In
der 1 sind die Verbindungslinien
zwischen den äußeren mechanischen,
elektrischen oder elektromechanischen Komponenten (1, 2, 3, 4, 7, 10, 11, 12, 13, 17) mit
Signalnamen (V2R, V2L, P2R, P2L, Z, V1R, V1L, P1R, P1L, P) bezeichnet.
Diese Verbindungslinien sind unabhängig von der physikalischen
Repräsentation
der Signale als logische Signalkanäle zu verstehen. Die Richtung
des Signalflusses in den Signalkanälen ist durch Pfeile gekennzeichnet.
Die in der 1 dargestellten
Signalkanäle sind
ausschnittsweise auch in der 2 mit
gleichen Bezeichnungen dargestellt. Die Signale werden vorzugsweise
als elektrische Digitalsignale dargestellt. Als Signalkanäle werden
dann elektrische Leitungen benutzt, die z. B. als serielles Bussystem
ausgebildet sein können.
In diesem Fall können
die verschiedenen logischen Signalkanäle gemäß 1 auch als ein einziges Bussystem, an
das die Komponenten (1, 2, 3, 4, 7, 10, 11, 12, 13, 17)
angeschlossen sind, physikalisch repräsentiert werden.
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In
der 1 ist ein elektrisch
steuerbares Bremssystem (EBS) dargestellt, das als mechanische Komponenten
die Radbremsen (5, 6) an der Vorderachse und die
Radbremsen (14, 15) an der Hinterachse aufweist.
Zusätzlich
ist an der Hinterachse des Fahrzeugs zur Federung und zum Niveauausgleich
bei unterschiedlicher Beladung ein Luftfederbalg (16) angeordnet.
Dem Luftfederbalg (16) kann zur Einstellung des Fahrzeugniveaus
an der Hinterachse über
eine nicht dargestellte pneumatische Anlage, die z. B. einen Druckmittelvorrat
und Ventile aufweist, Druckluft zugeführt werden bzw. wieder abgeführt werden.
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Die
Radbremsen (5, 6, 14, 15) sind
zur Betätigung
mit jeweils einem Aktuator (3, 4, 12, 13)
ausgestattet. Die Aktuatoren (3, 4, 12, 13)
betätigen über mechanische
Gestänge
die ihnen jeweils zugeordneten Radbremsen (5, 6, 14, 15).
Die Aktuatoren werden mit den Bremsanforderungssignalen (P1R, P1L, P2R,
P2L) beaufschlagt. Zur Umsetzung eines Bremsanforderungssignals
in eine Betätigungskraft
bzw. einen Betätigungshub
für die
Radbremse ist ein Aktuator vorzugsweise mit einer elektronischen
Steuereinrichtung zur Verarbeitung des Bremsanforderungssignals,
einem Druckmittelanschluß und
einem hiermit verbundenen Ventil zur Zuführung des Druckmittels zu einem
Stellzylinder ausgestattet. Hierbei steuert eine elektronische Steuereinrichtung
(9) das Ventil derart, daß der Bremsdruck an der Radbremse dem
Bremsanforderungssignal entspricht. Der Druckmittelanschluß des Aktuators
ist mit einer hier nicht dargestellten Druckmittelanlage, die z.
B. einen Kompressor und einen Druckluftvorratsbehälter aufweisen
kann, verbunden.
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Weiterhin
ist jedem Rad ein Drehgeschwindigkeitssensor (1, 2, 10, 11)
zugeordnet, der mit einem an dem jeweiligen Rad angebrachten Polrad (nicht
dargestellt) in Wirkverbindung steht und ein die Drehgeschwindigkeit
des Rades darstellendes Signal (V1R, V1L, V2R, V2L) an die Steuereinrichtung (9)
abgibt. Die Ermittlung von Drehgeschwindigkeiten von Fahrzeugrädern ist
im übrigen
im Zusammenhang mit Antiblockiersystemen hinreichend beschrieben
worden. Ein weiteres Eingangssignal (Z) für die Steuereinrichtung (9)
wird von einem Bremswertgeber (7) erzeugt, der mechanisch
mit dem Bremspedal (8) des Fahrzeuges verbunden ist. Bei
Betätigung des
Bremspedals (8) durch den Fahrer gibt der Bremswertgeber
(7) ein Signal (Z) ab, das der von dem Fahrer gewünschten
Verzögerung
des Fahrzeuges entspricht.
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Eine
weitere Sensoreinrichtung (17) gibt ein Signal (P) an die
Steuereinrichtung (9) ab, das dem Druck in dem Luftfederbalg
(16) entspricht.
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Die
Steuereinrichtung (9) führt
eine Reihe von Steuerungs- und Regelungsaufgaben in dem Fahrzeug
aus. Eine dieser Aufgaben besteht darin, in Abhängigkeit von dem Verzögerungswunsch
(Z) des Fahrers unter Zuhilfenahme weiterer Eingangssignale (V1R,
V1L, V2R, V2L, P) die Radbremsen über die Ausgangssignale (P1R,
P1L, P2R, P2L) derart anzusteuern, daß das Fahrzeug die gewünschte Verzögerung erreicht
und während
dieser Abbremsung einen stabilen Fahrzustand beibehält. Hierzu
führt die
Steuereinrichtung (9) verschiedene sich gegenseitig beeinflussende
und einander überlagerte
Verfahren durch, wie z. B. Blockierschutz (ABS) auf niedrigen Reibwerten,
Minimierung des Bremsbelagverschleißes und eine achslastabhängige Bremskraftverteilung
zwischen den Achsen des Fahrzeuges. Diese Verfahren sind in der 1 durch die Blöcke (9a, 9b, 9c)
symbolisch dargestellt. Jedem der Verfahren (9a, 9b, 9c)
stehen sämtliche
Eingangssignale der Steuereinrichtung (9) zur Verfügung, soweit
diese benötigt
werden.
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Eines
der zuvor genannten Verfahren, nämlich
eine Verteilung der Bremskraft auf die Achsen des Fahrzeuges in
Abhängigkeit
von der Achslast, ist in der 2 näher dargestellt.
In dem Verfahren (9a) gemäß 2 wird in dem Block (20) eine
Zuordnung von dem Sollverzögerungssignal
(Z) zu dem Bremsanforderungssignal (P1) der Hinterachse, aus dem die
Bremsanforderungssignale (P1L, P1R) für die einzelnen Aktuatoren
(12, 13) der Hinterachse erzeugt werden, vorgenommen.
Die Zuordnungsfunktion in dem Block (20) ist dort als mehrspaltige
Tabelle gespeichert. Das Ausgangssignal (P1) entspricht dann einem
Tabellenwert, dessen Tabellenzeile durch das Eingangssignal (Z)
und dessen Tabellenspalte durch das Eingangssignal (M1) festgelegt wird.
Das Eingangssignal (M1) für
den Block (20) wird aus dem Signal (P), das den Druck im
Luftfederbalg (16) repräsentiert,
in dem Block (18) durch Multiplikation des Signals (P)
mit einem Umrechnungsfaktor K gewonnen.
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Der
Block (21) erzeugt in analoger Weise wie der Block (20)
das Bremsanforderungssignal (P2) für die Vorderachse des Fahrzeuges.
Aus dem Signal (P2) werden die einzelnen Bremsanforderungssignale
(P2L, P2R) für
die Aktuatoren (3, 4) erzeugt. Der Block (21)
ordnet ebenso wie der Block (20) aufgrund der Eingangssignale
(Z, M2) aus einer mehrspaltigen Tabelle das Ausgangssignal (P2)
zu. Während
das Signal (M1) unter Berücksichtigung
der Meßtoleranzen
annähernd
der physikalischen Achslast der Hinterachse entspricht, wird das
Signal (M2) hingegen in den Blöcken
(19, 22) aus den Drehgeschwindigkeitssignalen
der einzelnen Räder
(V1L, V1R, V2L, V2R) sowie dem Sollverzögerungssignal (Z) gewonnen. Daher
entspricht das Signal (M2) nur unter bestimmten Voraussetzungen
den physikalischen Achslastsignal der Vorderachse. Folgende Voraussetzungen sind
hierfür
zu erfüllen:
- I. Die Zuordnungstabellen in den Blöcken (20, 21) müssen eine
physikalisch korrekte Zuordnung zwischen den Eingangsgrößen und
der Ausgangsgröße ermöglichen.
- II. Das Signal (M1) muß die
physikalisch richtige Achslast der Hinterachse darstellen.
- III. Es dürfen
keine weiteren, die Bestimmung der Bremsanforderungssignale (P1,
P2) beeinflussenden Funktionen der Steuereinrichtung (9),
z. B. Blockierschutz (9b) oder Verschleißoptimierung
(9c), wirksam sein oder dem Verfahren (9a) überlagert
sein.
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Wenn
die oben genannten Bedingungen erfüllt sind, was bei Abbremsungen
mit hoher Verzögerung
auf Fahrbahnen mit hohem Reibwert regelmäßig der Fall ist, dann wird in dem Block (19)
in Abhängigkeit
von den Eingangssignalen (V1, V2, Z) das Ausgangssignal (M2) als
physikalisch korrektes Achslastsignal der Vorderachse des Fahrzeuges
erzeugt.
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Dem
Block (19) ist zur Umwandlung der Drehgeschwindigkeitssignale
(V1L, V1R, V2L, V2R) der einzelnen Räder in die Drehgeschwindigkeitssignale
(V1, V2) der Fahrzeugachsen ein Block (22) vorgeschaltet.
Die Umwandlung erfolgt achsweise durch arithmetische Mittelwertbildung
der der jeweiligen Fahrzeugachse zugeordneten Drehgeschwindigkeitssignale.
Bei Verwendung nur eines Sensiermittels an einer Fahrzeugachse entfällt für diese
Achse die beschriebene Umwandlung der Drehgeschwindigkeitssignale.
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Die
in dem Block (19) zur Verarbeitung der Eingangssignale
bzw. zur Erzeugung des Ausgangssignals durchzuführenden Verfahrensschritte
sind in der 3 nach Art
eines Flußdiagramms
dargestellt. Das Verfahren beginnt mit dem Block (23).
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In
einem Verzweigungsblock (24) wird abgefragt, ob gerade
ein Verzögerungswunsch
des Fahrers bzw. eine Abbremsung des Fahrzeuges vorliegt. Wenn nicht
gebremst wird (Z = 0), dann wird in einem Zuweisungsblock (27)
der Skalierfaktor (S) als Quotient aus den Drehgeschwindigkeiten
der Hinterachse (V1) und der Vorderachse (V2) berechnet. Mit dem Block
(34) endet in diesem Fall das Verfahren.
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Wenn
hingegen das Fahrzeug gebremst wird (Z ≠ 0), dann wird von dem Verzweigungsblock
(24) zu dem Anweisungsblock (25) verzweigt. Dort
wird ein korrigiertes Drehgeschwindigkeitssignal der Vorderachse
(V2KORR) als Produkt aus dem Skalierfaktor (S) und dem Drehgeschwindigkeitssignal
der Vorderachse (V2) gebildet. Mittels des korrigierten Drehgeschwindigkeitssignales
(V2KORR) kann eine Fehlfunktion des Verfahrens bei unterschiedlichen
Drehgeschwindigkeitsskalierungen zwischen der Vorderachse und der
Hinterachse, z. B. aufgrund unterschiedlicher Reifengrößen, vermieden
werden. In dem darauf folgenden Anweisungsblock (26) wird
daher das Differenzsignal (ΔX)
aus der Differenz zwischen dem korrigierten Drehgeschwindigkeitssignal (V2KORR)
und dem Drehgeschwindigkeitssignal der Hinterachse (V1) berechnet.
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In
den Verzweigungsblöcken
(28, 29) wird untersucht, ob das Differenzsignal
(ΔX) größer als ein
oberer Schwellenwert (ΔXMAX)
oder kleiner als ein unterer Schwellenwert (ΔXMIN) ist. Bei Überschreitung
des oberen Schwellenwertes (ΔXMAX) wird
das Verfahren mit dem weiteren Verzweigungsblock (30) fortgesetzt.
Bei Unterschreitung des unteren Schwellenwertes (ΔXMIN) wird
das Verfahren mit dem Verzweigungsblock (31) fortgesetzt.
Anderenfalls endet das Verfahren in dem Block (34).
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Der
obere Schwellenwert (ΔXMAX)
und der untere Schwellenwert (ΔXMIN)
sind fahrzeugspezifisch z. B. durch Versuche zu ermitteln. Geeignete Werte
hierfür
sind z. B. ΔXMIN
= 0,4 Km/h und ΔXMAX
= 0,4 Km/h.
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In
dem Verzweigungsblock (30) wird geprüft, ob das Signal (M2) den
ihm zugeordneten oberen Grenzwert (M2MAX) bereits überschritten
hat. In diesem Fall endet das Verfahren ebenfalls in dem Block (34).
Anderenfalls wird vom Verzweigungsblock (30) zu dem Zuweisungsblock
(33) verzweigt. Dort wird das Signal (M2) um einen Schritt
(ΔM) erhöht. Daraufhin
endet das Verfahren in dem Block (34).
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Wenn
aufgrund einer Unterschreitung des unteren Schwellenwertes (ΔXMIN) in
dem Verzweigungsblock (29) zu dem Verzweigungsblock (31)
verzweigt wird, dann wird dort überprüft, ob das
Signal (M2) den ihm zugeordneten unteren Grenzwert (M2MIN) bereits
unterschritten hat. In diesem Fall endet das Verfahren in dem Block
(34). Anderenfalls wird in dem Zuweisungsblock (32)
das Signal (M2) um den Schritt (ΔM)
verkleinert. Daraufhin endet das Verfahren mit dem Block (34).
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Der
obere Grenzwert (M2MAX) und der untere Grenzwert (M2MIN) sind abhängig vom
Fahrzeugtyp. Als geeignete Werte können hierbei z. B. für M2MAX
die höchste
zulässige
Achslast und für M2MIN
die Achslast im unbeladenen Zustand, gemäß der Fahrzeugzulassung, verwendet
werden.
-
Der
Schritt (ΔM)
ist ebenfalls durch Versuche zu ermitteln. Ein geeigneter Wert bei
Ausführung
des Verfahrens gemäß 3 im zeitlichen Abstand
von 5 ms ist ΔM
= 10 Kg. Die Schritte (ΔM)
in den Zuweisungsblöcken
(32, 33) können
auch verschiedene Werte (ΔM1, ΔM2) aufweisen.
-
Vor
der erstmaligen Ausführung
des Verfahrens gemäß 3 wird außerdem das
Signal (M2) auf einen Anfangswert gesetzt. Als Anfangswert wird vorzugsweise
der untere Grenzwert (M2MIN) verwendet. Das Setzen des Anfangswertes
ist in der 3 nicht dargestellt.
Es erfolgt vorzugsweise direkt nach dem Einschalten der Steuereinrichtung
(9).