DE3522226C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung
des Druckabbaus bei der Regelung des Radschlupfes mit Hilfe
einer blockiergeschützten hydraulischen Bremsanlage, bei deren
Druckmittelleitungen elektromagnetisch betätigte Einlaß-
und Auslaßventile eingefügt sind, mit Sensoren zur Erzeugung
von das Raddrehverhalten darstellenden elektrischen
Signalen, mit elektronischen Schaltkreisen zur Verarbeitung
der Sensorsignale und zur Erzeugung von Ventil-Steuersignalen,
mit denen der Druckabbau durch pulsweises Ansteuern der
Auslaßventile und Variieren des Puls/Pulspausen-Verhältnisses
oder der Pulsbreiten in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten
steuerbar ist.
Eine derartige Anordnung ist aus der DE-OS 19 14 765 bekannt.
Nach dieser Schrift werden mit Hilfe von Radsensoren
elektrische Signale erzeugt, die das Drehverhalten der einzelnen
Räder wiedergeben. In den Druckmittelleitungen der
einzelnen Räder sind Einlaß- und Auslaßventile eingefügt,
mit denen bei einem drohenden Radblockieren der Bremsdruck
konstantgehalten, abgebaut und wieder erhöht werden kann.
Die Geschwindigkeit bzw. der Gradient des Bremsdruckaufbaus
und -abbaus wird dabei mit Hilfe von pulsförmigen Ventil-Ansteuersignalen
variiert, deren Puls/Pulspausen-Verhältnis in
Abhängigkeit von dem Radbewegungsverhalten zwischen 0 und
unendlich veränderbar ist. Die Druck/Zeit-Entladekennlinie
bzw. der Druckverlauf in der Druck-Abbauphase wird dabei
nicht oder nur indirekt und dadurch in ungenügendem Maße berücksichtigt.
Wegen der bekannten Nichtlinearität der
Druck/Entlade-Kennlinie eines Bremssystems stellt sich deshalb
zu Beginn ein sehr schneller Druckabbau ein, während
danach die Druck/Zeit-Kennlinie sehr flach verläuft. Die anfangs
sehr hohe Druckabbau-Amplitude erschwert eine genaue
Dosierung des Druckabbaus und begünstigt die Schwingneigung
der Radaufhängung. Außerdem leidet der Fahrkomfort unter den
anfangs sehr hohen Amplituden, mit denen der Druck schwankt.
Insbesondere bei glatter Fahrbahn erweist sich der langsame
Druckabbau im unteren Bereich der Druck/Zeit-Kennlinie als
Nachteil.
Eine Pulsstufenregelung ist auch bereits in dem Aufsatz "Antiblockiersystem
für Personenwagen mit digitaler Elektronik
- Aufbau und Funktion -, ATZ 1979, Seiten 569 bis 583, beschrieben.
Nach Bild 10, Seite 578 dieses Aufsatzes wird
beim Druckaufbau zunächst ein großer Gradient vorgegeben,
der dann durch Wechsel des Taktverhältnisses kleiner gemacht
wird. Dabei werden die Impulse gezählt. Sollten sie eine
vorgegebene Anzahl überschreiten, wird beim nächsten Regelspiel
der Gradient anders eingestellt, um das Rad besser im
optimalen Schlupfbereich zu halten. Die Druck/Zeit-Kennlinie
des Einlaßventils wird dabei höchstens indirekt berücksichtigt.
Eine Anwendung der Pulsstufenregelung auf den Druckabbau
ist aus der DE-OS 24 60 904 bekannt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung
der eingangs genannten Art den Druckabbau während
einer Schlupfregelung sehr viel genauer und feiner an den
jeweiligen Reibbeiwert bzw. an die Fahrbahnbedingungen und
unter Berücksichtigung der Druck/Zeit-Kennlinie des Bremsensystems
anzupassen.
Es hat sich herausgestellt, daß diese Aufgabe durch die im
Anspruch 1 genannte Weiterbildung der Anordnung zur Steuerung
des Druckabbaues zu lösen ist. Danach besteht die Besonderheit
der Anordnung darin, daß die Ansteuerzeiten der
Druckabbau-Ventile nach einer vorgegebenen Zeitspanne, die
durch eine vorgegebene Anzahl von Ansteuerpulsen oder durch
eine vorgegebene Druckabbauzeit festgelegt ist, bei weiterhin
anstehendem Druckabbausignal erhöht werden. Dadurch wird
trotz der anfangs sehr steilen Druckabbaukennlinie, die sich
schließlich asymptotisch dem Endwert nähert, ein genau dosierter,
der jeweiligen Situation genau angepaßter Druckabbau
erreicht.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung wird
nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne und weiterhin anstehendem
Druckabbausignal das Puls/Pulspausen-Verhältnis der
Ventil-Ansteuersignale auf einen höheren, konstanten Wert
umgeschaltet. Diese Umschaltung des Puls/Pulspausen-Verhältnisses
der Ansteuersignale kann dabei in mehreren Stufen auf
jeweils einen höheren, wiederum konstanten Wert erfolgen.
Andererseits kann das Puls/Pulspausen-Verhältnis der Ansteuersignale
während der Druckabbauphase auch kontinuierlich
oder quasi kontinuierlich erhöht werden.
Eine weitere Ausführungsart der Erfindung besteht darin, daß
nach einer vorgegebenen Zeitspanne das Auslaßventil bis zur
Beendigung der jeweiligen Druckabbauphase auf Dauererregung
umgeschaltet wird.
Die Auslaßventile können über einen Druckabbau-Modulator angesteuert
werden, der bei anstehendem Druckabbau-Signal nach
der vorgegebenen Zeitspanne nach Einsetzen des Druckabbaues
das Auslaßventil bis zur Beendigung der Druckabbauphase auf
Durchlaß schaltet. Der Druckabbau-Modulator erhöht zweckmäßigerweise
in mehreren Stufen das Puls/Pulspausen-Verhältnis
der Ansteuersignale, die die Schaltstellung der Auslaßventile
bestimmen. Allerdings ist es auch möglich, den
Druckabbau-Modulator derart auszulegen, daß er das
Puls/Pulspausen-Verhältnis der Ansteuersignale kontinuierlich
oder quasi kontinuierlich vom Einsetzen des Druckabbaues
bis zur Beendigung der Druckabbauphase erhöht.
Durch die Erfindung wird also eine Anordnung geschaffen, mit
der es möglich ist, ohne Erhöhung des Herstellungsaufwandes,
nämlich lediglich durch entsprechende Auslegung oder Programmierung
der elektronischen Verknüpfungsschaltung, die
nachteiligen Auswirkungen der nichtlinearen Druck/Entlade-Kennlinien
eines Bremssystems bzw. des nichtlinearen
Druckabbaus über der Zeit auszuschalten. Im Gegensatz zu bekannten
Anordnungen werden erfindungsgemäß bei der Steuerung
des Druckabbaus nicht nur Rad-spezifische Größen als Eingangsgrößen
zur Ermittlung der Ventil-Ansteuersignale benutzt,
sondern auch von der Druck-Kennlinie der hydraulischen
Bremsanlage abhängige Regelgrößen. Der Druckabbau-Algorithmus
läßt sich durch diese Berücksichtigung der Kennlinie
einer hydraulischen Bremse erheblich verbessern. Der
Schwingneigung der Radaufhängung, die sich insbesondere
durch starke Druckamplituden-Änderungen bei hohem Reibbeiwert
ergeben, läßt sich durch die feine Dosierung unter Berücksichtigung
der Druck/Zeit-Kennlinie des Bremsensystems
entgegenwirken. Der Fahrkomfort wird ebenfalls durch die
feinere, genauere Druckmodulation erhöht. Die zur Schlupfregelung
benötigte hydraulische Hilfsenergie, die beispielsweise
durch die Pumpe oder den Hydraulikspeicher einer üblichen
hydraulischen Bremsanlage zur Verfügung gestellt werden
muß, wird verringert. Der beschleunigte Druckabbau bei Regelvorgängen
auf relativ geringem Druckniveau, beispielsweise
bei sehr glatten Fahrbahnen, ist ebenfalls von großem
Vorteil. Folglich führt die Erfindung sowohl bei hohem als
auch bei geringem Reibwert zur erheblichen Verbesserung
der Schlupfregelung.
Weitere Details der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten
Schaltungen und Diagramme hervor.
Es zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung
Fig. 1 das hydraulische und elektrische Schaltbild einer
Bremsanlage nach der Erfindung,
Fig. 2 im Blockschaltbild den Teil der elektronischen
Schaltungsanordnung nach Fig. 1,
Fig. 3 im Diagramm den Druckverlauf und die Auslaßventil-
Ansteuersignale gemäß einer Ausführungsart
der Erfindung,
Fig. 4 in gleicher Darstellung wie Fig. 3 den Druck- und
Signalverlauf bei einer zweiten Ausführungsart
der Erfindung und
Fig. 5 in gleicher Darstellung wie Fig. 3 und 4 den
Druck- und Signalverlauf gemäß einer dritten
Ausführungsart der Anordnung nach der Erfindung.
Nach Fig. 1 besteht eine blockiergeschützte Bremsanlage,
bei der die erfindungsgemäße Anordnung zur Steuerung des
Druckabbaus zur Anwendung gelangt, aus einem Bremsdruckgeber 1,
an den drei hydraulisch getrennte Druckmittelkreise 2, 3, 4
angeschlossen sind. Es handelt sich hier
beispielsweise um einen hydraulischen Bremskraftverstärker 5,
der baulich mit einem Tandem-Hauptzylinder 6 vereinigt
ist.
Mit einer derartigen bekannten Anlage wird im Normalfall
in den einzelnen Bremskreisen 2, 3, 4 ein Bremsdruck aufgebaut,
der zu der auf ein Bremspedal 7 einwirkenden
Fußkraft F annähernd proportional ist. Die Hilfsenergie
zur Verstärkung der Fußkraft F wird dabei einer Hilfsdruckquelle
entnommen, die im wesentlichen aus einer Hydraulikpumpe 8
mit dem zugehörigen Rückschlagventil 9
und aus einem Druckspeicher 10 besteht. Die Saugseite
der Pumpe 8 ist mit einem Ausgleichs- und Vorratsbehälter 11
verbunden, der außerdem den Hauptzylinder 6 mit
Druckmittel versorgt.
Die Arbeitskolben 12, 13 des Tandem-Hauptzylinder 6 und
die zugehörigen Rückstellfedern 14, 15 sind ebenfalls in
Fig. 1 angedeutet.
In dem hier geschilderten Ausführungsbeispiel sind die
beiden Vorderräder VR,VL jeweils an einen Druckmittelkreis
2, 3 des Hauptzylinders 6 und die beiden Hinterräder
HR, HL gemeinsam an den Kreis 4 des Bremskraftverstärkers 5
angeschlossen.
Jeder Druckmittelkreis ist mit einem Einlaß- und Auslaß-
Ventilpaar 16, 17; 18, 19; 20, 21 ausgerüstet, mit dessen
Hilfe der Bremsdruck in den Radbremsen der Vorderräder
VR,VL individuell und in den Hinterrädern HR,HL
gleichphasig geregelt werden kann. Über die Einlaßventile
16; 18; 20 wird der Druckaufbau gesteuert, über die
Auslaßventile 17; 19; 21 der Druckabbau. In der Konstanthaltephase
sind beide Ventile 16, 17; 18, 19; 20, 21 gesperrt.
Alle Ventile sind hier als elektromagnetisch betätigbare
2/2-Wegeventile ausgebildet, von denen die Einlaßventile
16, 18, 20 in der Grundstellung, d.h. solange sie nicht
erregt werden, auf Durchlaß geschaltet sind, während die
Auslaß- oder Druckabbau-Ventile 17, 19, 21 in der Grundstellung
gesperrt sind und erst nach elektromagnetischer
Erregung bzw. Umschaltung Druckmittelabfluß über die
Rückflußleitung 22 in den Ausgleichsbehälter 11 zulassen.
Bremsanlagen dieser Art enthalten außerdem hier
nicht dargestellte ventilgesteuerte Druckmittelwege,
über die Druckmittel aus dem Hilfsdruck-Versorgungsystem
(8, 9, 10) in die statischen Kreise 2, 3 nachgeliefert
wird. Dies ist notwendig, um die in der Druckabbauphase
über die Ventile 17 und 19 in den Behälter 11 abfließende
Druckmittelmenge nachzuliefern.
Jedes Fahrzeugrad VR,VL,HR,HL ist außerdem mit einem
Sensor 23, 24, 25, 26, z.B. einem induktiven Meßwertaufnehmer,
zur Ermittlung des Raddrehverhaltens ausgerüstet.
Die Informationen werden in Form von elektrischen Signalen
über Signalleitungen den in dem Block 27 zusammengefaßten
elektronischen Schaltkreisen zugeleitet, in denen
die Signale aufbereitet, verarbeitet und logisch verknüpft
werden. In Abhängigkeit von diesen Sensorsignalen,
die an den Eingängen E1-E4 anliegen, werden in
dem Block 27 Bremsdruck-Steuersignale erzeugt, die über
die Ausgänge A1-A6 den 2/2-Wegeventilen 16-21 zugeführt
werden, mit denen der Bremsdruck in den einzelnen
Radbremszylindern beim Auftreten einer Blockiertendenz
geregelt bzw. gesteuert wird.
Die Schaltkreise in dem Block 27 können als festverdrahtete
elektronische Logikschaltungen, aber auch als programmierbare
Schaltkreise, beispielsweise Microcomputer,
ausgebildet werden.
Ein symbolisch durch die gestrichelte Abtrennung dargestellter
Bestandteil 28 der elektronischen Schaltungen
in dem Block 27 dient zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens. In Fig. 2 sind im Detail die einzelnen
Funktionsblöcke einer solchen Schaltung dargestellt, von
denen allerdings einige, insbesondere die Sensoren S1
-S4, die mit den Meßwertaufnehmern 23-26 in Fig. 1
identisch sind, sowie die zugehörigen Signalaufbereitungsschaltungen
und andere Blöcke ohnehin innerhalb der
Schaltung 27 (vgl. Fig. 1) zur Erzeugung der Bremsdruck-
Steuersignale erforderlich sind.
Eine Schaltung mit den in Fig. 2 gezeigten Bauteilen
wird für jeden Regelkanal benötigt, abgesehen von den
gestrichtelt dargestellten Bauteilen, die nur einmal vorhanden
sind.
Das Signal des Sensors 23 wird gemäß Fig. 2 zunächst einer
Geschwindigkeitsmeßschaltung 29 zugeführt, in der
das Signal aufbereitet, verstärkt und ggf. zur weiteren
Verarbeitung umgewandelt wird. Durch Differenzieren in
dem Differenzierer 33 entsteht ein der Radbeschleunigung
und -verzögerung entsprechendes Signal. In einer Verknüpfungsschaltung
23 wird das Beschleunigungs-/Verzögerungssignal
mit dem über die Signalleitung 35 direkt der
Schaltung 34 zugeführten Geschwindigkeitssignal und mit
einer Referenzgröße, die über die Leitung 36 in die
Schaltung 34 eingespeist wird, zur Erzeugung der Bremsdruck-
Steuersignale logisch verknüpft. Die Referenzgröße,
nämlich die sogen. Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit,
wird in dem Schaltkreis 37 aus den aufbereiteten
Geschwindigkeitssignalen aller Radsensoren 23-26 nach
einem vorgegebenen Logarithmus gebildet.
Während über den Ausgang A1′ (A3′, A5′) die in der Logik
34 gebildeten Bremsdruck-Steuersignale unmittelbar den
Einlaßventilen 16′ (18′, 20′) zugeführt werden, gelangen
die Signale zur Ansteuerung des Bremsdruck-Abbauventils
17′ (19′, 21′) über eine Signalleitung 38 zunächst zu einem
Druckabbaumodulator 39. Über die Signalleitung 40
werden dem Modulator 39 außerdem Radbeschleunigungs-/
Verzögerungssignale zugeführt. Außerdem werden die Ausgangssignale
des Modulators 39, mit denen die Auslaß- bzw.
Druckabbauventile 17′ (19′, 21′) gesteuert werden,
über einen Zähler 41 erfaßt. Das Zählergebnis wird über
die Leitung 42 ebenfalls in den Druckabbaumodulator 39
eingespeist.
Die Fig. 3-5 veranschaulichen die
durch die entsprechende Auslegung
des Modulators 39 gemäß Fig. 2 erreichte Verbesserung
des Bremsdruckabbaus. Dargestellt sind der Bremsdruckverlauf
und die am Ausgang des Modulators 39 anstehenden
Steuersignale iAV, mit denen die Auslaß- bzw.
Druckabbauventile gesteuert werden. Nach Fig. 3 ist zum
Zeitpunkt t5 eine Umschaltung vorgesehen, wenn zu diesem
Zeitpunkt das über die Leitung 38 der Schaltung 39
(vgl. Fig. 2) zugeführte Druckabbau-Signal noch ansteht.
Zum Zeitpunkt t5 wird nämlich das zunächst pulsierend
angesteuerte Auslaßventil bis zur Beendigung des Druckabbaus
dauererregt.
Die Zeitspanne t5-t1 bis zur Umschaltung auf Dauererregung
wird entweder durch ein Zeitglied fest vorgegeben
oder durch eine bestimmte Pulszahl festgelegt. In
dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erfolgt die Umschaltung
auf Dauererregung, wenn zu Beginn des fünften Impulses
ein Druckabbau-Signal noch vorhanden ist.
Die fett ausgezogene Kurve 43 in Fig. 3 stellt den gemittelten
Druckverlauf dar. Ohne die Umschaltung
zum Zeitpunkt t5 würde der Druck der strichpunktierten
Linie 44 folgen. Während der Druck zu Anfang relativ
rasch sinkt, würde ohne die erfindungsgemäße Umschaltung
der Abbau des Restdruckes verhältnismäßig lange dauern.
Die dünn ausgezogene Treppenkurve 45 zeigt den tatsächlichen
Druckverlauf in der Zeitspanne t1-t5, der
sich durch das Pulsieren des Auslaßventils aus Phasen
mit sehr steilem Druckabfall und aus Phasen mit konstantem
Druck zusammensetzt.
Eine noch stärkere Linearisierung und Verbesserung des
Druckabbaus, d.h. Verlangsamung zu Beginn der Abbauphase
und schnelle Annäherung an den völligen Druckausgleich,
läßt sich durch Steuerung des Druckabbaues mit mehreren
Umschaltpunkten verwirklichen. Dies zeigt Fig. 4. Zum
Zeitpunkt t6 setzt der Druckabbau ein. Nach zwei
gleichlangen Pulsen - die Impulspausen bleiben konstant
- wird die Dauer des Ansteuersignals iAV verdoppelt;
und nach wiederum zwei gleichlangen Pulsen wird die
Pulsdauer zum Zeitpunkt t10 nochmals erhöht. Das
Puls/Pulspausen-Verhältnis wird also in diesem Ausführungsbeispiel
stufenweise erhöht. Zum Zeitpunkt t12
findet die Umschaltung auf Dauererregung statt.
Schließlich ist es in der Ausführungsart der Erfindung
nach Fig. 5 noch vorgesehen, das Puls/Pulspausen-Verhältnis
quasi kontinuierlich vom Beginn des Druckabbaus
(t13) bis zur Dauererregung (t17) zu erhöhen.
Für die Varianten gemäß Fig. 4 und Fig. 5 wird anstelle
des Zählers 41 eine ein wenig aufwendigere Schaltung benötigt,
die in Verbindung mit dem Modulator 39 die mehrfache
Umschaltung oder die kontinuierliche Verlängerung
der Auslaßventil-Ansteuersignale iAV herbeiführen.
Claims (8)
1. Anordnung zur Steuerung des Druckabbaus bei der Regelung
des Radschlupfes mit Hilfe einer blockiergeschützten
hydraulischen Bremsanlage, bei deren Druckmittelleitungen
elektromagnetisch betätigte Einlaß-
und Auslaßventile eingefügt sind, mit Sensoren zur
Erzeugung von das Raddrehverhalten darstellenden
elektrischen Signalen, mit elektronischen Schaltkreisen
zur Verarbeitung der Sensorsignale und zur
Erzeugung von Ventil-Steuersignalen, mit denen
der Druckabbau durch pulsweises Ansteuern der Auslaßventile
und Variieren des Puls/Pulspausen-Verhältnisses
oder der Pulsbreiten in Abhängigkeit von dem
Raddrehverhalten steuerbar ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ansteuerzeiten
der Druckabbau-Ventile (17, 17′, 19, 19′, 21, 21′)
nach einer vorgegebenen Zeitspanne, die durch eine
vorgegebene Anzahl von Ansteuerpulsen oder durch
eine vorgegebene Druckabbauzeit festgelegt ist, bei
weiterhin anstehendem Druckabbausignal erhöht werden.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß nach Ablauf der vorgegebenen
Zeitspanne (t5-t1) und weiterhin anstehendem
Druckabbausignal das Puls/Pulspausen-Verhältnis der
Ventil-Ansteuersignale (iAV) auf einen höheren,
konstanten Wert umgeschaltet wird (Fig. 3).
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß bei weiterhin anstehendem
Druckabbausignal das Puls/Pulspausen-Verhältnis der
Ansteuersignale (iAV) in mehreren Stufen jeweils
auf einen höheren, wiederum konstanten Wert
umgeschaltet wird (Fig. 4).
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Puls/Pulspausen-Verhältnis
der Ansteuersignale (iAV) während der Druckabbauphase
kontinuierlich oder quasi kontinuierlich
erhöht wird (Fig. 5).
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß nach einer vorgegebenen
Zeitspanne das Auslaßventil (17, 17′,
19, 19′, 21, 21′) bis zur Beendigung der jeweiligen
Druckabbauphase auf Dauererregung umgeschaltet wird.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auslaßventile
(17, 17′, 19, 19′, 21, 21′) über einen Druckabbau-Modulator
(39) ansteuerbar sind, der bei anstehendem
Druckabbau-Signal nach einer vorgegebenen Zeitspanne
(t5-t1) nach Einsetzen des Druckabbaues (t1)
das Auslaßventil bis zur Beendigung der Druckabbauphase
auf Durchlaß schaltet.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckabbau-Modulator (39)
in mehreren Stufen des Puls/Pulspausen-Verhältnis
der Ansteuersignale (iAV), die die Schaltstellung
der Auslaßventile (17, 17′, 19, 19′, 21, 21′) bestimmen,
erhöht.
8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckabbau-Modulator (39)
das Puls/Pulspausen-Verhältnis der Ansteuersignale
(iAV) kontinuierlich oder quasi kontinuierlich vom
Einsetzen t13) des Druckabbaues bis zur Beendigung
der Druckabbau-Phase erhöht.
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