DE2419761C2 - Elektronische Schaltungsanordnung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Description

dadurcn gekennzeichnet, daß

d) der Taktgeber (24) die Taktintervalle bestimmt und bei jedem Betriebsartwechsel zurückgesetzt wird,

e) das Umschalten auf die druckändernden Betriebsarten (ON, SOFF) nur über eine Vorbereitungs-Betriebsart (FOFF) erfolgt und diese wiederum ausschließlich der Anfangs-Betriebsart (GO) nachfolgt, und

0 die Vorbereitungs-Betriebsart (FOFF) das Ausgangssignal (P,.) für dts Magnetventil (10) für eine fest vorgegebene Taktzahl, entsprechend der Totzeit des Magnetventils (10), auf Null setzt und, ausgehend von einem verminderten Rcfcrcnzdrucksignal (P_K), die Amplitude des Ausgangssignals (P₁) verringert und nach Ablauf einer weiteren vorgegebenen Taktzahl das Ausgangssignal (P,) wieder auf Null setzt.

2. Elektronische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite druckändernde Betriebsart (SOFi-) durch die Auswcrtcschaltung (18,19,23,25,27) von der ersten druckändernden Betriebsart (ON) aus eingeleitet wird, wenn entweder die Rad verzögerung einen ersten Verzögerungsschwellenwcrt überschreitet oder wenn die Radverzögerung einen zweiten kleineren Verzögerungsschwel- lcnwert überschreitet und gleichzeitig die Radgeschwindigkeit innerhalb eines durch einen oberen und einen unteren Gcschwindigkcitsschwcllenwcrt vorgegebenen Bereiches liegt oder wenn die erste druckänderndc Betriebsart (ON) für eine vorgegebene Zeitdauer vorhanden gewesen ist (Gleichung 5), und daß die erste druckändernde Betriebsart (ON) durch die Auswcrtcschaltung von der zweiten c'tuckändcrndcn Betriebsart (SOFF) aus eingeleitet wird, wenn die Radverzögerung kleiner als der zweite Verzögerungs-

Schwellenwert ist und gleichzeitig die Radgeschwindigkeil mindestens gleich einem dritten Geschwindig

keitsschwellenwert ist, der kleiner als der untere Geschwindigkeitsschwellenwert ist (Gleichung 3).

3. Elektronische Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zeitdauer einen Wert hat, der in der Größenordnung der zehnfachen Einschwinggeschwindigkeit des Magnetventils (10) liegt.

4. Elektronische Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach der Vorbereitungs-Betriebsart (FOFF) in die erste druckänderndc Betriebsart (O,V) umgeschaltet wird.

5. Elektronische Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere vorgegebene Taktzahl der gesamten Einschwingzeit des Magnetventils (10) entspricht.

so 6. Elektronische Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der der Vorbcreitungs-Bctricbsarl (FOFF) zugeordnete Schwellenwert eine Kombination aus einem Verzögerungsschwcllcnwcrl und einem Gcschwindigkcitsschwcllenwcrt ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Schaltungsanordnung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbrcmsanlagc gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Durch die erhöhte Verkehrsdichte, die erhöhten Verkehrsgeschwindigkeiten und durch Einsatz großer Lastfahrzeuge wurden bekanntlich die Verkehrssicherheitsprobleme vergrößert, die sich aus dem Verhalten der Ver kehrsteilnehmer ergeben, wenn diese sichere Abbremsvorgänge mit minimalem Bremsweg und unter Einhalten der Fahrspur durchführen müssen. Die Steuerung der Radbremsen muß auf automatischem Wege so ergänzt werden, daß ein Schleudern des Fahrzeugs durch blockierte Räder vermieden bzw. zumindest verringert wird. In der Praxis sind unnötig lange Bremswege das Resultat der begrenzten Geschicklichkeit der Verkehrsteilnehmer, die, um ein seitliches Ausbrechen zu verhindern, die Radbremsen nicht richtig dosieren.

Aus der DIi-OS 19 14 765 isl bereits ein Antiblockicrrcgclsystcm für druckmittelbetätigt Fahrzcugbrcmscn in einer Ausruhrungsform bekannt, bei der in Übereinstimmung mil der eingangs beschriebenen elektronischen Schaltungsanordnung ein Wechsel zwischen mehreren, den Bremsdruck regelnden Betriebsarten statlfin-

del. So wird dort beispielsweise der Bremsdruck langsam taktend abgebaut, solange die Drebvcrzögerung des Rades zwischen zwei vorbestimmten Schwellenwerten liegt. Beim Überschreiten der höheren Drehverzögerungsschwclle erfolgt ein sehr rascher Bremsdruckabbau. Werden andererseits Drchbcschleunigungsschwellen überschritten, erfolgt ein Halten des Bremsdrucks oder ein Bremsdruckaufbau. Die Länge der Intervalle bestimmt ein Taktgenerator, der abhängig von der Größe der DrehvcrzögcrungsAbeschlcunigungssignale des Impuls/Pause-Verhältnisses des Ausgangssignals für das Magnetventil ändert. Auf diese Weise ist es möglich, das überwachte Rad in einem Bereich günstiger Radhaftung zu halten. Nachteilig ist allerdings, daß der geregelte Bremsvorgang nicht mit einer vorgegebenen Druckanfangsbedingung beginnt wegen der im Antiblockiersystem notwendigerweise auftretenden verzögerten Ansprechzeiten zu jähen Wechseln des Druckaufbaus zum Druckabbau. Im Grenzbereich der Drehverzögerungsschwelle kann das zu mehrmaligem Umschalten führen. Dadurch werden im System Schwingungen angeregt. Möglich sind auch Überreaktionen, d. h. der Bremsdruck wird zu tief abgesenkt und von der Anlage dann eventuell zu hoch angehoben. Dies macht sich insbesondere bei Panikbremsungen nachteilig bemerkbar.

Aus der DE-AS 19 37 123 ist die Verwendung von Beschleunigungs- bzw. VerzögerungE- und Schlupfsignalen zur gemeinsamen Regelung des .Bremsvorgangs bekannt. Maßnahmen zur Verbesserung des beim anfänglichen Bremsen auftretenden Einschwingvorgangs sind dort ebenfalls nicht angesprochen.

Es ist zwar bereits aus der DE-AS 16 55 432 bekannt, beim Überschreiten einer ersten Drehverzögerungsschwelle den Bremsdruckaufbau abzubrechen und den Druck konstant zu halten. Hier wird der Bremsdruckabbau beim Erreichen einer zweiten Drehverzögerungsschweile eingeleitet. Dieses Antiblockierregelsystem verwendei jedoch keine Drehzahlfühlcr, sondern auf Massenträgheit beruhende Beschleunigui^jsgeber. Auch weist es keinen Taktgeber auf, so daß die P-'uckvorgänge nicht von ihm beeinflußt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels einer elektronischen Schaltungsanordnung der gattungsgemäßcn Art beim anfänglichen Bremsen eine zu starke Störung des Bremssystems zu vermeiden und die Auswerteschaltung ohne großen Aufwand einer Vielzahl unterschiedlicher Bremsbedingungen anzupassen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale invKcnnzeichen des At^spruchs 1 gelöst. Die Vorteile dieser Lösung liegen insbesondere darin, daß der Bremsvorgang mit einer vorgegebenen Druckanfangsbedingung beginnt, wodurch sichergestellt ist, daß der Regelvorgang unabhängig von der Systemträgheit und dem Fahrerverhalten bei der Bremsung mit einem genau definierten Anfangsvcrlauf beginnt. Die Vorbereitungs-Betriebsart zielt darauf ab, daß der Bremsvorgang sehr schnell stabilisiert verläuft. Die zusätzliche Abhängigkeit von der gerade herrschenden Betriebsart beim Übergang in eine nachfolgende Betriebsart eröffnet ohne großen Aufwand die Möglichkeit, beispielsweise höhere Schwellenwerte für den Drehzusland des abzubremsenden Rades zum Eintritt in bestimmte Betriebsarten auszunutzen. Auch ist ein Eintritt von der Anfangs-Betriebsart in die beiden druckändernden Betriebsarten nur über die Vorbercitungs-Bctriebsart möglich.

Vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Die Schwellenwerte der Radverzögerung und der Geschwindigkeit sowie die genannte vorgegebene Zeitdauer werden nach Gesichtspunkten ausgewählt, die durch die Charakteristik abbremsbarer Fahrzeuge oder durch die Hüllfläche vorgegeben sind, die durch den Zusammenhang zwischen der auf die Fahrzeuggeschwindigkeil belogenen Radgeschwindigkeit und der zwischen Straße und Fahrzeug übertragenen Verzögerungskraft Ü als Funktion der Zeit gebildet ist. Die Gesichtspunkte sind dabei so festgelegt, daß die Bremsanlage der Scheitel-

|i linie dieser charakteristischen Hüllfläche nachgeführt wird bzw. folgt. Im normalen Betriebsbereich dieser

|! Bremsanlage wird also die Kontrolle des B rc ms Vorganges des abbremsbaren Fahrzeuges durch eine Proportio-

|* nalregelung des Magnetventils mindestens eines abgebremsten Rades erhöht und dadurch eine selektive Modu-

■· ■ lation des Bremsdruckes erreicht, so daß das abgebremste Rad optimal den Änderungen der ausgeübten Bremsdrücke foigt, ohne daß das Rad blockiert. Dies gilt für einen großen Bereich verschiedener Straßenzustände, für ; ■ die die Bremsanlage geeignet ist.

Im folgenden werden Ausfuhrungsbcispielc der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt ΐΐ; Fig. I das Blockschaltbild einer elektronischen Schallungsanordnung nach der Erfindung;

jii Fig. 2 ein typisches Diagramm der normierten, zwischen Stiaßc und Fahrzeug übertragenen Kraft (Straßen-

i: kraft in Prozent des Fahrzeuggewichts) als Funktion der normierten Radgescliwindigkcit (auf die Fahrzeugge- so

ίΐ schwindi^keit normiert, dargestellt in Prozent), dem sich die Umkchrpunkle der Kurven der longitudinalcn und

lalcruien Verzögerungskräfte entnehmen lassen, die auf das Fahrzeug wirken, wenn die Radgeschwindigkeit ■ (unter der Hinwirkung eines Brcmsvorganges) abnimmt oder gegenüber der synchronen oder Fahrzeuggeschwindigkeit »schlüpft«;

Fig. 3 eine alternative Darstellung der typischen, in Fig. 2 dargestellten Kräfte als Funktion des Radschlupfes;

Fig. 4 ein Blockschaltbild des in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 eingesetzten Logikbausteins, welcher , - den allgemeinen Funktionsabiauf der Schaltungsanordnung nach der Erfindung angibt;

Fig. 5 ein Diagramm von vier Betriebsarten, die im Betriebsart-Register der Fig. 4 enthalten sind;
F ig. deine typische Darstellung der Geschwindigkeit als Funktion der Zeit lur die in F ig. 1 angegebene Schal= lungsanordnung unter Angabc einiger Kennkurven der Syslcmantwort;

Fig. 7 eine typische, dreidimensionale Darstellung der Ilülllliichc, die durch den Zusammenhang zwischen der auf die Fahr/.euggeschwindigkeit bezogenen Radgcschwindigkeil und der /wischen Straße und Fahrzeug übertragenen Vcrzögerungskr;il"l (longitudinal Slraßenkrafl) ;ils Funktion d.r Zeit gebildet wird, in der die Scheitellinie ;ils bevorzugter Belriebsbercich der Bremsanlage angegeben ist; 1,5

Fig. 8 mehrere lypii^he Verläufe von Sy sie manl Worten als Funktion der Zeil, die den in Ii g. 5 dargestellten Betriebsarten entsprochen.
In Fi p. I sind gemeinsam geregelte Magnetventile 10 dargestellt, die indem lircmskreis liegen, der die durch

Bremsdruck bctiitigbarcn Radbremsen füran beiden finden von Achsen sil/cnde, ahbrcmsbarc Räder enthüll (nicht dargestellt). Für die vorliegende Erfindung ist keine spezielle Auslührung.sform der Magnetventile erforderlich-, diese Ventile sind daher aus Darstcllungsgründcn nur als Funklionsblock IO dargestellt. Als Folge eines an den Eingang einer Ventillreibcrsiul'e 12 angelegten Mrumsdrucksignals l\ wird dem Block 10 von der Vcntiltreiberstufe 12 über den alleinigen, gemeinsamen elektrischen Eingang Il ein Signal zugeführt. Das von der Stufe 12 an den Eingang 11 gelieferte Signal ist periodisch; es besteht aus einer Impulsfolge, wobei das Tastverhältnis oder die Breite der Impulse in Abhängigkeit von der Analogamplitude des Signals /' verändert wird. Die feste Periodendauer zwischen den einzelnen Impulsfolgen ist kleiner als die liinschwingzeil der durch Fluiddruck hetätigbarcn Bremse, sie liegt aber innerhalb der l^:.in.schwing/.eit der Magnetventile 10. Auf diese Weise

in gibl die durch die Ventile 10 durchgeführte Druckregelung einen Mittelwert aller vorgesehenen Magnetventile wieder, wobei über die liinschwingzcit des 1''IuIdTCgClSySlCmS gemiltcll ist. Derartige Maßnahmen sind in der

Rcgeltechnik bekannt, wie z. Ii. in der US-PS 36 .17 264 beschrieben isl. Aus diesem Grund ist die Ventiltrcibcr-

stufe 12 in Fig. I nur als Blockschaltbild dargestellt.

Die beiden Bausteine IO und 12 sollen zusammen den aufdic fluidgesteuert Bremsanlage ausgeübten Brcms-

druck in Abhängigkeit von ausgewählten Zuständen der abgebremsten Räder modulieren oder selektiv vermindern, die von einem doppelten Satz von Rad-Fühlcinrichtungcn 14 ermittelt werden. Die Rad-Fühlcinrichlungen 14 enthalten je einen DrchzahlRihicr für jedas der an den beiden linden einer Achse sitzenden abbremsbaren Räder, die durch eines der Magnetventile 10 geregelt sind. Jeder Drchzahifühier erzeugt ein mii EFUT bezeichnetes Ausgangssignal, welches aus einer Reihe elektrischer Impulse oder Ereignisse pro Zeiteinheit

besteht, die so verarbeitet werden, daß sie die Geschwindigkeit und die Änderung der Geschwindigkeit des betreffenden Rades angeben. Aufbau und Anordnung einer bevorzugten Ausführungsform einer derartigen Rad-Fühlcinrichtung 14 sind in der DE-OS 24 07 816 beschrieben.

In der Anordnung nach Fig. I ist außerdem ein Mikrobaustcin 15 (z. B. eine Mctall-Oxid-Halblciterschaltung) vorgesehen, und zwar zur Berechnung der Radgcschwindigkeil (in Meter oder Fuß pro Sekunde) und der

Radbeschleunigung (in der Einheit g) aus den von den Einrichtungen 14 gelieferten Signalen KPUT sowie zur Fehlerüberwachung der Anordnung, wie anhand der Fig. 4 naher erläutert wird. Außerdem enthält dieser Mikrobaustein 15 eine zur Regelung des an die Vcntiltreibersiufc 12 angelegten Signalcs P,. erforderliche Rechen- und Regellogik. In Fig. 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Mikrobauslcins 15 in Form eines Blockschaltbildes ange-

.10 geben. Die Schaltung enthält zwei Recheneinheiten IRa und 18Λ zur Berechnung der Geschwindigkeit und der Beschleunigung, die auf die £/^J(/T-Ausgang.s.signalc der Rad-Fühlcinrichtungcn 14 ansprechen. Die erste Funktion des Mikrobaustcins 15, nämlich die Berechnung der Geschwindigkeit und der Beschleunigung der abgebremsten Räder (mit dem wünschenswerten Grad an digitaler Auflösung) ist in der DE-OS 23 64 207 beschrieben.

.15 Die erzeugten Geschwindigkcits- und Beschlcunigungssignalc des rechten und des linken Rades V_R, V₁, A_K und A₁ werden dann in den Einheiten i9a, iSö, 2ΰσ, 2Gö, 2ί und 22 (F i g. 4) zu mehreren binärer. Signalers weilerverarbeitet, die ausgewählte Geschwindigkcits- und Beschlcunigungs-Schwellenwertparameter kennzeichnen, die in der Auswertelogik weiterverwendet werden. Die Schaltungen 19a und 19Λ enthalten z. B. auf binäre Signale ansprechende, durch Schwellenwerte gekenn zeichnete Elemente, die binäre Signale V₁ , bis V_rs erzeugen, die angeben, daß die Geschwindigkeitszustände eines abgebremsten Rades folgende bestimmte vorgegebene Geschwindigkeitswerte übertreffen.

V_n 1,5 m/s

V_r: 1,9 m/s

l'V· 2,6 m/s

Kr₄ 4,6 m/s

K,₅ 10 m/s

Jeder dieser Geschwindigkcitswcrtc entspricht entweder alleine oder zusammen mit einem vorgegebenen Bcschleunigungswert und/oder Bctricbsart-Zcitinicrvall einem Zustand der Bremsanlage und wird zur Änderung der Betriebsart verwendet, wie im weiteren noch näher erläutert wird.

Die Schaltung 21 spricht auf die Gcschwindigkcitssignalc des linken und des rechten Rades (V und V«) an und erzeugt ein maßstäbliches Geschwindigkcitssignal VLR, welches der Ilälftc des Mittelwerts der Geschwindigkeitssignale der beiden Räder oder ein viertel der Summe dieser beiden Geschwindigkeitssignale

{-HM

entspricht. Die Schaltung 22 spricht auf das Ausgangssignal VLR der Schaltung 21 an und erzeugt ein Geschwin-_M) digkeilssignal V₁ mit einem minimalen Grenzwert:

V₁ 11.K - 1,5 m/s, wenn VLR >3 m/s oder I , 1,5 m/s. wenn VLR < 3 m/s. wobei 65

vut = JLiJL.

Die Schaltungen 20α und 206 enthalten auf zwei Signalzuständc sprechende, durch Schwellenwerte gekennzeichnete Einheiten zur Erzeugung binärer Signale A _;, bis A;,, ilic erzeugt werden, wenn ein abgebremstes Rad bcslimmic vorgegebene Verzögerungswerte überschreitet, nämlich:

Λ;,-=-2κ A_n" -3,2«
A_n = -4 k

Aulbau und Anordnung der Schaltungen zur Erzeugung der durch Schwellenwerte gekennzeichneten binaren Signale sind bekannt, die Schaltungen l<*<j, 196, 20a, 206,21 und 22 sind daher in F i g. 4 nur als Blockschaltbilder angegeben.

Obwohl die genannten Parameter von den einzelnen Signalen und Kombinationen dieser Signale des linken und des rechten Rades abgeleitet sind, um nur ein einziges Signal P, zur gemeinsamen Regelung der beiden auf einer Achse sitzenden Räder zu erzeugen, ist die im weiteren beschriebene Anordnung nicht auf diesen Sonderfall begrenzt; sie läßt sich vielmehr bei Verarbeitung der Daten nur eines Rades auch zur Regelung nur dieses 15 | Rades einsetzen. D. h., als Alternative zu einer Zweirad-Vorrichtung, in der das linke und das rechte Rad einer I Achse gemeinsam geregelt werden, lassen sich auch Einrad-Vorrichtungen (eine Vorrichtung für je ein Rad) in % der hier beschriebenen Weise regein. Aufgrund der niederen Kosien, die bei uci Massenproduktion des monolithischen MOS-Mikrobausteins anfallen, läßt sich eine derartige Anordnung zur Regelung nur eines Rades in bequemer Weise dadurch realisieren, daß die beiden Eingangsanschlüsse (für das rechte und das linke Rad) der Schaltungen I80 und 18* miteinander verbunden werden.

Die oben genannten durch Schwellenwerte begrenzten Gcschwindigkcits- und Beschleunigungssignale werden durch eine Betriebsart-Wahleinheit 23 in Verbindung mit einem Taktgeber (Zähler) 24 und einem Betriebsart-Register 25 zur Erzeugung eines Drucksignals P₁. herangezogen, welches ein eingegebenes Druckprogramm darstellt, das zur Ausführung eines optimalen Bremsvorganges entworfen ist. Dieses Drucksignal dient über die 2s Ventiltreiberstufe 12 (Fig. 1) zur selektiven Verminderung eines durch den Fahrer ausgeübten Bremsdruckes, wobei der Bremsvorgang so gesteuert wird, daß die Bremsanlage ständig der Scheitcilinie der I lüllflächc nachgerührt wird, die durch den Zusammenhang zwischen der auf die Fahrzeuggeschwindigkeit bezogenen Radgeschwindigkeit und der zwischen Straße und Fahrzeug übertragenen Vcrzögerungskrafl als Funktion der Zeit geoildet ist. Bezüglich der Scheitcilinie der HUIIflächc vgl. die Fig. 2, 3 und 7.

Es wird nun auf die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Funktionen Bezug genommen. Sobald die Geschwindigkeit des abgebremsten Rades relativ zur Fahr/cuggcschwindigkcit (d. h. zur synchronen Geschwindigkeit des Rades oder der sog. Geschwindigkeit des nicht blockierten Rades) einen Schlupfaufwcist, baut sich die von der Straße auf das Fahrzeug übertragene Kraft (im weiteren auch als Slraße/Fahrzeug-Kraft bezeichnet) von Null an auf, erreicht im allgemeinen ein Maximum (Umkehrpunkt) und nimmt dann wieder ab (das Fahrzeug besitzt dann die Tendenz zu rutschen oder zu schleudern). Die seitliche VerzQoerungskraf! besitzt als Funktion des Schlupfes, ebenso ein Maximum bei relativ kleinen Schlupfwerten, und die schnelle Abnahme dieser Kraft für Schlupfwerte, die über dem Schlupfwert liegen, der dem Maximum der longitudinalen Verzögerungskraft zugeordnet ist, zeigt den äußerst großen Mangel an lateraler Stabilität bei derartig hohen Schlupfwerten des Rades (diese geringe Stabilität hat zur Folge, daß das Fahrzeug in lateraler Richtung rutscht oder schleudert). -10 Sofern während eines Bremsvorgangs das abgebremste Rad innerhalb des bevorzugten Bereiches um das Maximum der longitudinalen Verzögerungskraft gehalten werden kann, so hat diese maximale longitudinal Verzögerungskraft einen minimalen Bremsweg zur Folge; außerdem wird dabei der Bereich sehr kleiner Werte der lateralen Stabilität nicht berührt. Der bevorzugte Betriebsbereich entspricht ungefähr 20% Schlupf. Ein vorteilhafter Bremsvorgang würde also mit einem konstanten Radschlupf von ungefähr 20% ablaufen, bis das Fahrzeug seine Ruhelage erreicht. Diese optimale Radgeschwindigkeit ist in Fig. 6 als Gerade 33 eingezeichnet, wobei diese Gerade der optimalen Radgeschwindigkeit um einen dem Schlupf entsprechenden Wert unterhalb der Fahrzeuggeschwindigkeit, Gerade 32, liegt.

Mit Hilfe der in Fi g. 4 dargestellten Schaltung des Mikrobaustcins wird die tatsächliche Geschwindigkeit des gebremsten Rades der Geraden 33 optimaler Radgcschwindigkcit nachgcführl, wie der in F i g. 6 eingetragene Kurven verlauf 34 der tatsächlichen Radgeschwindigkcil des gebremsten Rades zeigt. Hin derartiger, typischer Verlauf der Geschwindigkeit des gebremsten Rades vermeidet größere Abweichungen von der optimalen Geschwindigkeit, wodurch eine Radblockicrung bei hohen Fahrzcuggcschwindigkcitcn vermieden wird.

Ein typisches Modell eines Abbremsvorganges dergemäß dem genannten Zusammenhang zwischen Straßen/ Fahrzeug-Kraft und der Geschwindigkeit des gebremsten Rades stattfindet, wird durch die in F i g. 7 dargestellte charakteristische Hüllkurve beschrieben, wobei die Kurvcn30,31,32,33 und 34 den mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichneten Kurven der Fi g. 2 und 6 entsprechen. Die Kurve 35 zeigt, wie die Bremsanlage um die Scheitellinie der Hüllfläche ständig nachgeführt wird, die durch dt,; Zusammenhang zwischen normierter Radgeschwindigkeit und Straße/Fahrzeug-Kraft als Funktion der Zeit gebildet wird. Diese Kurve 35 wird in die Geschwindigkeit/Zeit-Ebene als Kurve 34 und in die Kraft/Zeit-Ebene als Kurve 36 projiziert Ein derartiger Verlauf des Bremsvorganges wird durch die Betriebsart-Wahleinheit 23 hervorgebracht (Fig. 4), wobei verschiedene Parametergruppen der Geschwindigkeit des gebremsten Rades, der Abnahme der Radgeschwindigkeit und der Bremszeitintervalle verwendet werden, die von der charakteristischen HQIIfläche abgeleitet und gewonnen sind.

Die verschiedenen Bremsbclricbsarten sind in einem Betriebsart-Register 25 gespeichert und werden durch die Wahleinheit 23 als Funktion vorgegebener Geschwindigkeit- und Verzögerungsdaten (von den Schaltungen 19«, 196, 20a, 206,21 und 22) und der Betriebsart-Zeit ausgewählt. Die Betriebsart-Zeit wird von dem Bctriebsart-Zcit-Zähler oder Taktgeber 24 angegeben, der nach jedem durch die Wahleinhcil 23 vorgenommenen

Betriebsart wechsel auf Null /urikkgcsct/t wird. Jede dieser Betriebsarten erzeugt einen programmierten Druck oder eine Bremsdruckänderung als Funktion der Betriebsart-Zeil. Das programmierte Drucksignal P₁ für jede Betriebsart wird durch einen im Speicherelement 26 enthaltenen Rcfercn/.druck PR und durch eine durch den Druckprogrammierer 27 als Funktion der Betriebsart (durch das Betriebsart-Register 25 festgelegt) und als Funktion der fletricbsart-Zcit (durch den Betricbsart-Zcit-Taktgebcr 24 gegeben) auf den Referenzdruck ausgeübten Modulation P,_wm erzeug'.. Diese Kombination von PR und P_MOi> wird in der Kombinationseinheil 28 durchgeführt, die das Ausgangssignal P₁ liefert. (Das Speicherelement 26 spricht bei diesem Vorgang auf ein Signal Δ PR an, weiches für die betreffende Betriebsart von der Wahleinhcit 23 über das Betriebsart-Register 25 ausgewählt wurde.)

ίο Der als Zähler ausgebildete Taktgeber 24 enthält ein Taktintervall von 20 ms, das größer als die Taktintervalle der Einheiten 18a und 186 aber kleiner als die Einschwingzeit der Magnetventile sein soll. Auf diese Weise wird eine ausreichende digitale Auflösung für die Daten der Auswcrtclogik erzielt, während die Eigenschaften des Bremssystems nur durch die Grenzwerte der Magnetventile begrenzt sind. Die Sprungantwort der Magnetventile kann als Verzögerung (Tot/eil) beschrieben werden, an die sich ein cxponticllcr Anstieg anschließt (Ver-/ögcrungsglicd erster Ordnung). Die Totzeil kann in der Größenordnung von 50 ms und die Anstiegszeil in der Größenordnung von 90 ms liegen, so dali die Zeit bis zum Abklingen des liinschwingvorganges ungefähr 140 ms beträgt. Für den Taktgeber mit einer Taktzeit von 20 ms entspricht also die Summe aus Totzeit und Anstiegszeit von Ϊ40 ms eiwa 7 Takiiniervaüeri (7 MC).

Zu Beginn wird der Referenzdruck PR auf den Wert 384 gesetzt, und wenn P,. - 384, so ist das Tastverhältnis der die Ventile 10 regelnden Impulse 1; die Ventile bleiben voll geöffnet. Wenn P₁ = 0, sind die Ventile geschlossen. Wenn P₁. einen Zwischenwert annimmt, so nimmt das Tastverhältnis der Impulse den Wert P, /384 an, und die Ventile 10 sind für den entsprechenden Anteil der Zeit geöffnet.

Die verschiedenen, in der Schaltung nach Fi g. 4 eingesetzten Betriebsarten werden als GO, FOFF, ON, SOFF und /.OFFbezeichnct und werden nun zusammen mildem in Fig. 5 dargestellten Flußdiagramm näher erläu-

Die Betriebsart GO ist eine Anfangsbetriebsart, in der das Magnetventil nicht erregt ist und somit der Bremsdruck ungehindert ansteigt. In dieser Betriebsart GO wird daher weder die Amplitude noch die Zeitdauer eines vom Fahrer auf das Bremspedal ausgeübten Bremsdrucks moduliert. Diese Betriebsart liegt zu Anfang eines Bremsvorganges vor, von der aus die verschiedenen Betriebsarten starten und zu der sie wieder zurückkehren.

ίο Die Betriebsart FOFF kennzeichnet eine Vorbereitungs-Betriebsart, bei der als Antwort auf einen vom Fahrer ausgeübten starken Bremsdruck (Betätigung des Bremspedals) die Druckausübung zuerst unterbrochen und dann nachfolgend nur ein Vorbcreitungs-Druckimpuls (ausgewählter Form und Amplitude) mit einer vorgegebenen Impulsdauer eingegeben wird, um eine Anfangsbedingung für den Bremsvorgang vorzugeben. In den in Fig. 5 dargestellten Betriebsarten enthält die mit MC bezeichnete Spalte die Zeit (Anzahl der Taktintervalle),

JS die mit P, bezeichnete Spalte gibt den programmierten Bremsdruck P, an, und in die mit Δ PR bezeichnete Spalte sind die Änderungsgeschwindigkeiten ι Λ PÄ) des sich ständig ändernden Rcfcrenzdruck.es PR in Einheiten pro Taktir.tervall eingetragen. Aus der F i g. 5 läßt sich entnehmen, daß die Werte von P_mm für die verschiedenen Betriebsarten wie folgt lauten: -PR, -70 und -PÄ fürdic Betriebsart FOFF; -100, -PÄ,0, -PR,0 fiirdie Betriebsart LOFF; -PR, -54, -54 Tür die Betriebsart SOFF; 0 und 0 Tür die Betriebsart ON, da die Beziehung P_c = PR- P_W)lt gilt. Die entsprechenden Darstellungen für die betreffenden programmierten Bremsdrücke sind für diese Betrieiijartcn in Fig. 8 dargestellt.

Die druckändernden Betriebsarten ON und SOFF stellen, wenn sie abwechselnd nacheinander ausgeführt werden, eine geeignete Regelung dar, um das Fahrzeug um das Maximum des Zusammenhangs zwischen bezogener Radgeschwindigkeit und der Straßen/Fahrzeug-Krafl zu regeln, wie in Verbindung mit der Erläuterung der Kurve 35, Fig. 7, näher erklärt wurde. Die Betriebsart ON wird dabei im allgemeinen länger als die Betriebsart SO/Fausge führt, um einen Druck P₁. wachsender Amplitude über eine längere Zeitdauer zu erhalten (mehrere MCs), die der Zeitdauer entspricht, die zur Erholung eines vorausgegangenen Geschwindigkeitsabfal- !es benötigt wird. Die Betriebsart SOfiFbesitzt im allgemeinen eine kleinere Zeitdauer (in der Darstellung nach Fig. 5 überschreitet sie nicht die Zeit von 43 Taktintervallcn). Durch diese Betriebsart wird ein Druck-Programm von anfangs unverändertem und anschließend abnehmendem Druck durchgeführt, welches eine Periode starker Radverzögerung ablöst (vgl. F i g. 8). Der resultierende Geschwindigkeitsverlauf, der sich durch abwechselnde ON- und SOfF-Betriebsarten ergibt, die sich über die Vorbereitungs-Betriebsart FOFFzn die Anfangs-Betriebsart GO anschließen, die mittels Bremsbetätigung durch den Fahrer ausgelöst wird, ist als Kurve 34 in Fig. 6 dargestellt.

Die Betriebsart LOFF stellt eine Betriebsart zur Steuerung eines Gefahrenzustandes dar, die am Ende des Bremsvorganges (d. h. wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit sich dem Wert Null annähert) verwendet werden kann, wenn die Regelung um das Maximum der Hüllfläche weniger genau wird. Wie in dem in F i g. 5 dargestellten LOfF-Block und dem entsprechenden zeitlichen Verlauf der Fi g. 8 gezeigt ist, wird gemäß dieser Betriebsart nach einer Zeit von 10 Taktimpulsen der durch das Druckprogramm vorgegebene Bremsdruck auf den Wert P₁. = 0 gesetzt oder es wird für ein begrenztes Zeitintervall eine Zunahme des Druckes P_r ausgeführt. Für den Fall, daß P, = 0. wird diese Bedingung für ein drittes Zeitintervall aufrecht erhalten, anschließend wird der Druck P_c wieder mit einem zeitlich wachsenden Anteil ausgeübt.

In der Betriebsart FOFF wird der Bremsdruck zuerst für 2 Taktintervalle, d. h. für 40 ms unterbrochen, die recht genau der oben erwähnten Totzeit von 50 ms entsprechen, die in der Sprungantwort der Magnetventile auftritt. Anschließend wird der Druck für den sieben Taktintervalle dauernden Vorbereitungs-Impuls, d. h. für 140 ms wieder ausgeübt, wobei diese Zeit mit der Einschwingzeit der Ventile vergleichbar ist. Der Vorbereitungs-Impuls ist ein Brcmsdrucksignal, das während der Impulsdauer von sieben Taktintervallen abnimmt, wie in Fig. 8 gezeigt ist.

Die logischen Bedingungen zur Umschaltung zwischen den GO-, FOFF-, ON-, SOFF- und LOFF-Betriebsarten, die in F\%. 5 in Blöcken entsprechender Bezeichnung angegeben sind, sind durch Übergangsgleichungen bestimmt, die in Fig. 5 durch in Kreise eingeschlossene Zahlen 1 bis 10 dargestellt sind und in folgender Weise definiert und beschrieben werden:

5 (jbergangsgleicliungcn

Setze FOFF= GO (V,>5)(V_R>5) [(AL<-4) + (AR<~4) + (V_R<15) (AR<-2) + (i',<35) (AL<-2)\ (1)

Setze ON = FOFF [(AZCiO₁I) (AL>-2) (AR>-2) (V_L> V_T) (V^V₁) + MC =64| (2)

+ SOFF[(MC*0) (AL>-2) (AR>-2) (V₁ >b) (V_R>b)] (3)

+ LOFF[(V, >b) (V_R>b) (AL>-2) (AR>-2)] (4)

15

Setze SOFF = ON [AL [(V₁ > 15) + (V₁ <6) {DDL + /V?<383)| + AR [{V_R> 15) + (V_R<b) (DDR + ΡΛ<383]]

Setze LCfF= SOFF[(MC*0) (V, <b + V_K<b)] (6)

Setze GO = F0FF[(MC=4\) (VLR< 10) (V₁ <5) (V_R<5)\ (7)

+ ON[MC = 70] (8)

+ SOFF[MC = 44] (9)

+ LOFF [(MC = 44) + (FEOG) (MC=25)] (10)

|i Hierin gelten folgende Definitionen:

!·' Definitionen

	AL
ti	AR
ü % IH	Vr AL
■-'i	AR
&	MC
f.:	Setze zurück MC

= Beschleunigung des linken Rades (χ)

= Beschleunigung des rechten Rüdes (/·)

= Geschwindigkeit des linken Rades

= Geschwindigkeit des rechten Rades

= [(AL<-3.2) + (V₁ <35) (AL<-2)\

= Anzahl der Taktintcrvalle des Betriebsart-Zählers (Taktgebers)

= Setze FOFF+ Setze ON + Setze SOFF+ Setze LOFF

Setze FEOG = ON[(VFLAG) [(MC =\)(V,>%.5)(V_R>%.5) +(VON<%.5)\\

Setze zurück FEOG = Setze ON + V_L> 15 + ^>15

Setze ra./lG = SOFF(V₁ <6+V_R<6) +FOFF (VLR <\0)

Setze zurück KfL4G = Setze SOFF+ LOFF(MO 15) + FOFF(VLR> 10)

KO/V = Geschwindigkeit eines der Räder in der 0/V-Betriebsart

DDL = /IL (k/>6) 1 im vorausgegangenen Taktintervall des Betriebsart-Zählers

DDR = AR (V_R>b) I (Taktgebers)

Für die numerischen Schwellenwerte der in den Gleichungen (1) bis (10) gegebenen Größen V„ und V₁ und der daraus folgenden Definitionen sind in Fuü/sec. einzusetzen. Wird dagegen die Geschwindigkeit in m/s gemessen, so sind die bei der Definition von ν_Ύχ bis K_/5 gegebenen äquivalenten Geschwindigkeitswerte in m/s einzusetzen. Eis sei bemerkt, daß ein Ausdruck der Gestalt AL < -4 eine Verzögerung dargestellt, deren Beirag größer als 4 χ ist, d. h. die Beschleunigung ist dann algebraisch kleiner als -4 g.

Die Betriebsart ON wird z. B. als Folge von Zuständen gesetzt (setze ON), die durch eine der Übergangsgleichungen (2), (3) oder (4) erfaßt sind. Befindet sich also die Bremsanlage in der fOfF-Betriebsart (durch ein Ausgangssignal in der FOFF-Ausgangsleitung des Betriebsart-Registers 25, Fig. 4, angezeigt), und bleibt diese Betriebsart über ein Taktinlerva'.l hinaus bestehen, in dem die beiden (linkes und rechtes) gebremsten Räder (einer gemeinsam geregelten Radanordnung) mit weniger als 2 g verzögert werden und eine den obigen Wert V_T überschreitende Geschwindigkeit besitzen, so setzt die Betriebsart-Wahleinheit 23 den Betriebsart-Zähler 24 _6J auf Null zurück (um mit der Zählung der TaklintervaHe der CW-Betriebsart beginnen zu können) und ruft im Betriebsart-Register 25 die Betriebsart ON auf. Der als Zähler ausgebildete Taktgeber 24 und das Register 25 steuern dann zusammen mit der Betriebsart-Wahteinheit 23 die Referenzdruckquelle 26 und das Druck-Pro-

grammierelement 27 an, um am Ausgang der Kombinationscinhcil 28 ein programmiertes Drucksignal zu erzeugen. Wird ein üeschwindigkeitsabrall ^registriert oder eine spezielle Anzahl von Taktintcrvallen, so erzwingt der Zustand der Wahleinhcit eine Änderung der Betriebsart in eine nachfolgende GO- oder SOFF-Betriebsart. Erfüllen die Bedingungen z. B. die Übcrgangsglcichung (5). so wird die Betriebsart SOFF der sich abwechselnd wiederholenden Betriebsarten ON und SOFI·' eingeschaltet.

Der Wechsel zwischen diesen Betriebsarten wird durch die Gleichungen (3) und (5) gesteuert. Durch Gleichung (5) wird eine Betriebsart mit wachsendem Bremsdruck (setze SOFF) erzeugt, wenn gemä3 dem ersten Term der Gleichung (5)

,

{AL < -3J2)(K, > 15) + (AL< -2XK,.> IS)(K, <35),

wobei aus Gründen der Vereinfachung nur das linke Rad betrachtet ist

Der erste und der zweite Term der Gleichung (5a) gibt an, daß die Betriebsart SOFF einsetzt, wenn die Verzögerung 3,2 g(großer Schwellwert) und die Geschwindigkeit außerdem den Wert4,6 m/s übersteigt, oderwenn die Verzögerung den Wert 2 g übersteigt (kleinerer Sclwellenwert) und die Geschwindigkeit in dem Bereich zwischen 4,6 m/s bis 10 m/s liegt.

Der zweite Term der Gleichung (5),

setze SOFF= ON ■ AL(V₁ <6UDDL■+ />Ä<383),

stellt sicher, daß die Betriebsart ON nicht länger als ein bestimmtes Zeitintervall dauern kann, das bevorzugt etwa gleich dem zehnfachen Wert der Einschwingzeit der Magnetventile ist. Nach Gleichung (3) wird eine Betriebsart mit abnehmenden Bremsdruck (setze ON) hergestellt, wenn die Radverzögerungen kleiner als ein Schwellenwert von 2 g sind und die Radgeschwindigkeiten mindestens gleich dem Schwellenwert von 1,9 m/s sind, der unterhalb des genannten Geschwindigkeitsbereiches von 4,6 m/s bis 10 m/s liegt.

Da »setze SOFF'« immer den UN D-Tcrm ON enthält, beginnt der Wechsel zwischen den Betriebsarten ON und SOFF immer mit der Betriebsart ON.

Mittels der Gleichungen (8) und (9) wird die Regelung der Ventile beendet (Taktverhältnis = I), wenn die Betriebsart ON für eine vorgegebene /.eil (70 Taktinlcrvallc) oder wenn die Betriebsart SOFFcinc vorgegebene Zeit (44 Taklintcrvallc) anlag.

Herstellung und Entwurf von MOS-I lalbleitcrbaustcincn, die in den US-PS 36 44 907 und US-PS 37 02 945 angegeben, sind bekannt. Außerdem ist die Verwirklichung logischer Algorithmen im allgemeinen und durch derartige Halbleiterschaltungen bekannt. Ferner gehört auch die mechanische Realisation von logischen Schaltungen für blockiergeschützte Bremsanlagcn zum Stand der Technik. Aus diesem Grund sind derartige Funktionselemente und verbesserte logische Strukturen der vorliegenden Erfindung nur in Blockform und nicht irr Detail dargestellt.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Elektronische Schaltungsanordnung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage, mit einer vom Fahrer betätigbaren Oruckquciie und einem der Radbremse vorgeschalteten Magnetventil sowie

a) einem Drehzahliühler und einer Auswerteschaltung, die in Abhängigkeit von bestimmten Schwellenwerten der Drehverzögerung Ausgangssignalc an das Magnetventil zum Anpassen des Bremsdrucks abgibt, wobei

b) die Auswertcschallung abhängig von den ihr eingegebenen Signalen zwischen mehreren vorgegebenen Regclarten eine auswählt,

b 1) mit einer Anfangs-Betriebsart {GO), in der das Magnclventi! nicht erregt ist und somit der Bremsdruck ungehindert ansteigt,

b2) mit einer ersten druckändernden Betriebsart (ON), in der der Bremsdruck mit einem verringerten Gradienten ansteigt, und

W) mit einer zweiten druckändernden Betriebsart (SOFF), in der der Bremsdruck absinkt und in die von

der ersten druckändernden Betriebsart (ON) umgeschaltet wird, wenn das Radverzögerungssigna! eine vorbcstimmlc Schwelle erreicht, und

c) die Auswertcschallung einen Taktgeber enthält, der auf das Ausgangssignal einwirkt,