DE3639388C2 - - Google Patents
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- DE3639388C2 DE3639388C2 DE3639388A DE3639388A DE3639388C2 DE 3639388 C2 DE3639388 C2 DE 3639388C2 DE 3639388 A DE3639388 A DE 3639388A DE 3639388 A DE3639388 A DE 3639388A DE 3639388 C2 DE3639388 C2 DE 3639388C2
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- B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
- B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
- B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
- B60T8/58—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration responsive to speed and another condition or to plural speed conditions
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- B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
- B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
- B60T8/176—Brake regulation specially adapted to prevent excessive wheel slip during vehicle deceleration, e.g. ABS
- B60T8/1763—Brake regulation specially adapted to prevent excessive wheel slip during vehicle deceleration, e.g. ABS responsive to the coefficient of friction between the wheels and the ground surface
- B60T8/17636—Microprocessor-based systems
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Antiblockiersystem für eine
druckmittelbetätigte Fahrzeugbremse nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Ein solches Antiblockiersystem ist aus der
DE-OS 30 42 876 bekannt.
Diese Druckschrift beschreibt eine
Antiblockier-Bremsregeleinrichtung, die einen elektrischen
Regelkreis zur Korrektur einer Radumfangssollgeschwindigkeit
aufweist, die in einem dem laufenden Regelzyklus vorangehenden
Bremsregelzyklus verwendet worden ist, auf der Grundlage von
ersten Signalen aus einem Detektor und eines zweiten Signals,
das dem Geschwindigkeitsgradienten des Rades im vorangehenden
Bremsregelzyklus zugeordnet ist, um eine Steuerungseinrichtung
zur Beeinflussung hydraulischen Bremsdrucks zu steuern, damit
die Radumfangsgeschwindigkeit sich der korrigierten
Radumfangsgeschwindigkeit annähert. Dabei wird die
Radumfangssollgeschwindigkeit durch die Differenz zwischen
einer ersten Radumfangsgeschwindigkeit zu einem ersten
Zeitpunkt im vorangehenden Bremsregelzyklus und einer zweiten
Radumfangsgeschwindigkeit zu einem zweiten Zeitpunkt im
nachfolgenden Bremsregelzyklus ermittelt. Diese Einrichtung
arbeitet nicht nur relativ langsam, sondern auch unzuverlässig,
da bei ihr die Möglichkeit gegeben ist, daß zwei nicht
zueinander passende Zustände miteinander verglichen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Antiblockiersystem der eingangs genannten Art anzugeben, das in
der Lage ist, eine geregelte Bremskraft am jeweiligen Rad
entsprechend der Änderung des Reibungskoeffizienten zwischen
dem Rad und der Straßenoberfläche, auf der das Rad läuft,
hervorzubringen, selbst wenn das Fahrzeug auf unebenem
Untergrund läuft.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei der Erfindung wird der Reibungskoeffizient zwischen der
Straßenoberfläche und dem zu bremsenden Rad durch Ermittlung
eines Verhältnisses aus mittlerer Radbeschleunigung und
mittlerer Radverzögerung abgeschätzt. Auf der Grundlage des
Schätzwertes werden die simulierte Fahrgeschwindigkeit und die
Radumfangssollgeschwindigkeit korrigiert. Da die vorgenannten
Mittelwerte in den ersten und zweiten Zeitintervallen eines
jeden Bremsregelzyklus bestimmt werden und der
Reibungskoeffizient aus dem Verhältnis dieser Mittelwerte
abgeschätzt wird, ist gewährleistet, daß die Regelfunktion nicht
durch eine abrupte Änderung der Radumfangsgeschwindigkeit
beeinträchtigt wird, die auf relativ rauher Straße stattfinden
kann.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf ein
in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs
zwischen dem Schlupf und dem
Reibungskoeffizienten;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 ein Zeitdiagramm der Betriebsvorgänge in der
Ausführungsform nach Fig. 2;
Fig. 4 ein Zeitdiagramm der Wirkungen in der
Ausführungsform nach Fig. 2;
Fig. 5 ein Diagramm bezüglich des Zusammenhangs
zwischen dem Verhältnis α und dem
Reibungskoeffizienten μ;
Fig. 6 ein Zeitdiagramm, das die Einstellbetriebsart
für simulierte Fahrgeschwindigkeit darstellt;
und
Fig. 7 und 8 Flußdiagramme von Programmen im Falle der
Verwendung von Mikrocomputern anstelle der
Ausführungsform nach Fig. 2.
Bevor im Detail die Erfindung anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels erläutert wird, sei kurz auf den
Zusammenhang zwischen Fahrgeschwindigkeit,
Radumfangsgeschwindigkeit und Schlupf eingegangen.
Es sei angenommen, daß die Fahrgeschwindigkeit V ist und
die Umfangsgeschwindigkeit eines Rades Vw beträgt. Der
Schlupf S ist dann durch folgende Gleichung
definiert:
Es ist auch bekannt, daß bezüglich des
Reibungskoeffizienten μ in Fahrtrichtung zwischen dem
Rad und der Straßenoberfläche ein Zusammenhang mit dem
Schlupf S besteht, wie durch die Kurve a in Fig. 1
dargestellt. In Kurve a ist auf der vertikalen Achse der
Reibungskoeffizient μ als normierter Wert aufgetragen,
dessen Maximalwert gleich 1 ist. Wie sich aus Fig. 1
ergibt, hat der Reibungskoeffizient μ ein Maximum bei
einem Schlupf S von 0,2 oder dicht dabei und nimmt
mit einer Steigerung des Schlupfes S ab, wenn das Rad
gegen Drehung blockiert wird, beispielsweise infolge
einer plötzlichen Bremsung. Damit das Fahrzeug auf
minimale Distanz mit Hilfe einer Bremsung der Räder zum
Halten gebracht wird, ist es notwendig, daß die
Bremskraft, die den Rädern zugeführt wird, so groß ist,
daß der Reibungskoeffizient μ sich stets dem Maximalwert
nähert, d. h. der Schlupf S dicht bei 0,2 gehalten wird.
Gemäß den Fig. 2 und 3 wird die Druckkraft, die auf ein
Bremspedal 1 ausgeübt wird, auf den Hauptbremszylinder 2
übertragen, der einen Hydraulikdruck P entsprechend
dieser Druckkraft erzeugt, der auf die Radbremszylinder
3 übertragen wird.
Der Radbremszylinder 3 erzeugt eine Bremskraft fb
entsprechend dem zugeführten Hydraulikdruck P, und das
Rad 4 des Kraftfahrzeugs wird durch die Differenz
zwischen der Bremskraft fb und der Antriebskraft fr, die
von der Straßenoberfläche 5 herstammt, gebremst, wobei
der Reibungskoeffizient μ zwischen dem Rad 4 und der
Straßenoberfläche 5, auf der das Rad 4 läuft,
mit eingeht, wodurch die Umfangsgeschwindigkeit Vw des
Rades 4 bestimmt wird. Der Schlupf S ergibt sich aus
der Differenz zwischen der Umfangsgeschwindigkeit Vw und
der Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs 6, und der
Reibungskoeffizient μ zwischen dem Rad 4 und der
Straßenoberfläche 5 wird in Übereinstimmung mit dem
Schlupf S bestimmt. Die Fahrgeschwindigkeit V des
Fahrzeugs 6 wird durch die Reibungskraft verändert, die
dem Rad 4 von der Straßenoberfläche 5 vermittelt wird,
basierend auf dem genannten bestimmten
Reibungskoeffizienten μ. Die Umfangsgeschwindigkeit Vw
des Rades 4 wird durch einen
Radumfangsgeschwindigkeitsdetektor 8 aus der Drehzahl
des Rades 4 ermittelt. Dieser
Umfangsgeschwindigkeitsdetektor 8 besteht aus einem
elektromagnetischen oder optischen Impulsgenerator,
einem Zähler und einem Faktormultiplizierer, um den
Raddurchmesser zu berücksichtigen, und dergleichen. Die
Radumfangsgeschwindigkeit Vw, die von dem Detektor 8
ermittelt worden ist, wird einem
Radumfangssollgeschwindigkeitseinsteller 9, einem
Radumfangsgeschwindigkeits-Meßabschnittseinsteller 10,
einem Komparator 11 und einem Rechner 12 zugeführt. Der
Einsteller 9 berechnet die simulierte
Fahrgeschwindigkeit Vr auf der Grundlage der
Radumfangsgeschwindigkeit Vw, die von dem Detektor 8
ermittelt wird, und des Reibungskoeffizienten μ, der
von einem Wandler 13 zugeführt wird, und die
Radumfangssollgeschwindigkeit Vs wird aus der
berechneten simulierten Fahrgeschwindigkeit Vr und der
voreingestellten optimalen Schlupfgröße Sr errechnet und
dem Einsteller 10 und dem Komparator 11 zugeführt.
Dieser Komparator 11 vergleicht die
Radumfangssollgeschwindigkeit Vs mit der
augenblicklichen Radumfangsgeschwindigkeit Vw und
liefert ein Vergleichsergebnis zu einem
Mäßigungssignalgenerator 14. Dieser Signalgenerator 14
liefert ein Mäßigungssignal m an ein Solenoidventil 15,
wenn das Vergleichsergebnis zeigt, daß die
augenblickliche Radumfangsgeschwindigkeit Vw geringer
als die Radumfangssollgeschwindigkeit Vs ist. Wenn das
Vergleichsergebnis zeigt, daß die augenblickliche
Radumfangsgeschwindigkeit Vw höher als die
Radumfangssollgeschwindigkeit Vs ist, dann liefert der
Signalgenerator 14 ein Mäßigungsfreigabesignal an das
Solenoidventil 15.
Der Einsteller 10 liefert an einen Rechner 12 ein Signal
Tk, was veranlaßt, daß die Speicherung der
Radumfangsgeschwindigkeit Vw dem Rechner 12 zugeführt
wird und die Zeit t dem Rechner 12 von einem Zeitgeber
16 zugeführt wird. In die Auswertung gehen auch die
Radumfangssollgeschwindigkeit Vs und die augenblickliche
Radumfangsgeschwindigkeit Vw ein. Beide
Geschwindigkeiten werden dem Einsteller 10 zugeführt,
der aus ihnen das Signal Tk macht, das dem Rechner 12
zugeführt wird. Das heißt, der Einsteller 10 errechnet
die Radumfangssollgeschwindigkeiten Vk1 und Vk2 der
Schlupfraten von beispielsweise 0,1 und 0,3 gegenüber
der simulierten Fahrgeschwindigkeit Vr auf der Grundlage
der Radumfangssollgeschwindigkeit Vs aus dem Einsteller
9 und vergleicht diese Radumfangssollgeschwindigkeiten
Vk1 und Vk2 mit der herrschenden
Radumfangsgeschwindigkeit Vw und liefert ein Signal Tk
zu demjenigen Zeitpunkt, zu welchem die augenblickliche
Radumfangsgeschwindigkeit gleich den
Radumfangssollgeschwindigkeiten Vk1 bzw. Vk2 geworden
ist. Der Rechner 12 speichert die Zeit tp vom Zeitgeber
16 und die Radumfangsgeschwindigkeit Vwp vom Detektor 8
durch das Signal Tk, das vom Einsteller 10 zum Zeitpunkt
tp empfangen wird, wenn die augenblickliche
Radumfangsgeschwindigkeit Vw gleich der
Radumfangssollgeschwindigkeit Vk1 in der absteigenden
Phase der augenblicklichen Radumfangsgeschwindigkeit
ist, und anschließend speichert er die Zeit tq vom
Zeitgeber 16 und die Radumfangsgeschwindigkeit Vwq vom
Detektor 8 durch das Signal Tk, das vom Einsteller 10
zum Zeitpunkt tq empfangen wird, wenn die
augenblickliche Radumfangsgeschwindigkeit Vw gleich der
Radumfangssollgeschwindigkeit Vk2 wird. In der
ansteigenden Phase der augenblicklichen
Radumfangsgeschwindigkeit Vw speichert der Rechner 12
die Zeit tr vom Zeitgeber 16 und die
Radumfangsgeschwindigkeit Vwr vom Detektor 8 durch das
Signal Tk vom Einsteller 10 zum Zeitpunkt tr, wenn die
augenblickliche Radumfangsgeschwindigkeit Vw wieder
gleich der Radumfangssollgeschwindigkeit Vk2 wird, und
speichert ferner die Zeit ts vom Zeitgeber 16 und die
Radumfangsgeschwindigkeit Vws vom Detektor 8 durch das
Signal Tk vom Einsteller 10 zum Zeitpunkt ts, wenn die
Radumfangsgeschwindigkeit Vw wieder gleich der
Radumfangssollgeschwindigkeit Vk1 wird. Das Verhältnis α
der durchschnittlichen Beschleunigung wu zur mittleren
Verzögerung md, d. h. das Verhältnis des Mittelwerts der
Anstiegsgeschwindigkeit zum Mittelwert der
Abfallgeschwindigkeit der Radumfangsgeschwindigkeit wird
aus den gespeicherten Zeiten tp, tq, tr, ts berechnet,
und für die Radumfangsgeschwindigkeiten Vwp, Vwq, Vwr
und Vws folgt:
Das so berechnete Verhältnis α wird dem Wandler 13
zugeführt. Hier wird das Verhältnis α dem
Reibungskoeffizienten μ der Straßenoberfläche 5
zugeordnet, ohne Rücksicht auf die Größe des
Trägheitsmoments des Rades 4. Wenn beispielsweise der
Reibungskoeffizient μ hoch ist, dann wird das
Verhältnis α groß, wenn umgekehrt der
Reibungskoeffizient niedrig ist, dann wird das Verhältnis
α klein. Die Beziehung zwischen dem Verhältnis α und dem
Reibungskoeffizienten μ kann entweder aus der
kinematischen Gleichung des
Raddrehungssimulationssystems 17 zum Zeitpunkt des
Bremsens oder aus Versuchen mit einem vorhandenen
Fahrzeug bestimmt werden. Dieser Zusammenhang ist in
Fig. 5 mit der Kurve b aufgezeichnet. Die so ermittelte
Beziehung zwischen dem Verhältnis α und dem
Reibungskoeffizienten μ, ausgedrückt durch die Kurve b,
wird in den Wandler 13 voreingegeben, so daß der Wandler
13 beide Einsteller 9 und 10 mit dem
Reibungskoeffizienten μ entsprechend dem zuzuführenden
Verhältnis α versorgt.
Das Solenoidventil 15, dem das Mäßigungssignal m und das
Mäßigungsfreigabesignal vom Signalgenerator 14
zugeführt werden, arbeitet bei Empfang des
Mäßigungssignals m derart, daß der Hydraulikdruck P vom
Hauptbremszylinder 2 in einen Tank einer
Hydraulikdruckquelle 18 abgeleitet wird, und bei Empfang
des Mäßigungsfreigabesignals arbeitet das Ventil
derart, daß es den hydraulischen Bremsdruck von der
Quelle 18 dem Radbremszylinder 3 zuführt, um den
gemäßigten hydraulischen Druck P wieder aufzubauen.
Das so aufgebaute Antiblockierbremsregelsystem 30 soll
nun bezüglich seiner Wirkungsweise erläutert werden.
In dem Einsteller 9 sind die Anfangswerte r0 und Sr0
der Verzögerung r der simulierten Fahrgeschwindigkeit
Vr bzw. der Schlupfgröße Sr eingegeben. Als Anfangswerte
r0 und Sr0 werden aus Sicherheitsgründen die Werte für
eine Straßenoberfläche eingegeben, die einen hohen
Reibungskoeffizienten hat. Beispielsweise ist r0 = -1G
(G steht für die Erdbeschleunigung), und Sr0 = 0,25. Bei
einem Fahrzeug 6, das mit einer Geschwindigkeit von Vw0
fährt, führt beim Aufbringen einer Druckkraft auf das
Pedal 1 zum Zeitpunkt t0 und der daraus folgenden
Zuführung von Hydraulikdruck P vom Hauptbremszylinder 2
zu dem Radbremszylinder 3 der Einsteller 9 einen
Taktbetrieb durch das Signal von einem Schalter (nicht
dargestellt) aus, der die Zuführung der auf das Pedal 1
einwirkenden Kraft ermittelt, und er empfängt vom
Detektor 8 die Radumfangsgeschwindigkeiten Vw0, Vw01,
Vw02, Vw03, . . . zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt t0,
t01, t02, t03, . . ., und führt nacheinander die
Berechnung der simulierten Fahrgeschwindigkeiten auf der
Grundlage nachfolgender Gleichungen aus:
Vr01 = Vw0 - r0(t01 - t0) = Vw0 - r0Ts
zum Zeitpunkt t01,
Vr02 = Vw01 - r0(t02 - t01) = Vw01 - r0Ts
zum Zeitpunkt t02, und
Vr03 = Vw02 - r0(t03 - t02) = Vw02 - r0Ts
zum Zeitpunkt t03.
Weiterhin werden bei den Zeiten t01, t02, t03, . . . die
simulierten Fahrgeschwindigkeiten Vr01, Vr02, Vr03,
. . ., die zu den entsprechenden Zeiten berechnet worden
sind, mit den augenblicklichen
Radumfangsgeschwindigkeiten Vw01, Vw02, Vw03, . . . zu den
entsprechenden Zeitpunkten verglichen, und wenn die
simulierte Fahrgeschwindigkeit größer als die
herrschende Radumfangsgeschwindigkeit wird, dann wird
angenommen, daß das Rad 4 begonnen hat, durchzurutschen,
und diese Berechnung und der Vergleich werden
unterbrochen. Gleichzeitig, da die Berechnungsformel der
simulierten Fahrgeschwindigkeit im Falle größerer
simulierter Fahrgeschwindigkeit als die herrschende
Radumfangsgeschwindigkeit als die Berechnungsformel der
simulierten Radgeschwindigkeit Vr1 beim ersten Zyklus
der Antiblockierregelzyklen für das Ansteigen und den
Abfall der Radumfangsgeschwindigkeit gegeben ist, wird
die Berechnung der Radumfangssollgeschwindigkeit Vs1 zu
dem genannten ersten Zyklus mit jener simulierten
Fahrgeschwindigkeit Vr1 begonnen. Wenn daher
beispielsweise die simulierte Fahrgeschwindigkeit
erstmals zum Zeitpunkt t03 (= t1) größer als die
Radumfangsgeschwindigkeit geworden ist, dann führt der
Einsteller 9 die folgende Gleichung aus:
Vs1 = [Vw02 - r0(t - t02)] (1 - Sr0),
wobei t die Zeit ist, die seit dem Zeitpunkt t0
verstrichen ist, und [Vw02 - r0(t - t02)] ist die
simulierte Fahrgeschwindigkeit Vr1 des ersten Zyklus.
Der Einsteller 9 gibt das Ergebnis der Berechnung als
die erste Radumfangssollgeschwindigkeit Vs1 an den
Einsteller 10 und den Komparator 11 ab. Der Einsteller
10 berechnet die Radumfangssollgeschwindigkeit Vk11
und Vk21 entsprechend den Schlupfgrößen 0,1 bzw. 0,3 aus
der zugeführten Radumfangssollgeschwindigkeit Vs1 und
vergleicht die so berechneten
Radumfangssollgeschwindigkeiten Vk11 und Vk21 mit der
Radumfangsgeschwindigkeit Vw. Wenn Vk11 größer als Vw
zum Zeitpunkt t2 wird, dann liefert der Einsteller 10
ein Signal Tk, während der Rechner 12 bei Empfang des
Signals Tk zum Zeitpunkt t2 den Zeitpunkt t2 vom
Zeitgeber 16 und die Radumfangsgeschwindigkeit Vw vom
Detektor 8 als tp1 bzw. Vwp1 speichert. Der Komparator
11 vergleicht die zugeführte
Radumfangssollgeschwindigkeit Vs1 mit der
augenblicklichen Radumfangsgeschwindigkeit Vw und gibt
das Ergebnis des Vergleiches an den Signalgenerator 14
ab. Wenn Vw kleiner als Vs1 zum Zeitpunkt t3 wird, dann
ermittelt dies der Signalgenerator 14 und gibt ein
Mäßigungssignal m an das Solenoidventil 15 ab, das bei
Empfang dieses Signales so betätigt wird, daß es
Hydraulikdruck P vom Hauptbremszylinder 2 in den Tank
der hydraulischen Druckquelle 18 fließen läßt, um den
Hydraulikdruck P, der dem Radbremszylinder 3 von dem
Hauptbremszylinder 2 zugeführt wird, zu vermindern.
Selbst wenn der Hydraulikdruck P, der dem
Radbremszylinder 3 zugeführt wird, herabgesetzt wird,
steigt die Radumfangsgeschwindigkeit Vw nicht sofort an,
weil das Rad 4 ein Trägheitsmoment aufweist. Sie steigt
nach der Verminderung nach dem Zeitpunkt t3 an. Wenn
Vk21 größer als Vw zum Zeitpunkt t4 wird und zum
Zeitpunkt t5 kleiner als Vw wird, dann gibt der
Einsteller 10 zu den entsprechenden Zeitpunkten ein
Signal Tk ab, und der Rechner 12, der dieses Signal Tk
zu den Zeiten t4 und t5 erhält, speichert die Zeiten t4
und t5 vom Zeitgeber 16 und die
Radumfangsgeschwindigkeit Vw vom Detektor 8 als tq1, tr1
bzw. Vwq1, Vwr1. Wenn Vw größer als Vs1 zum Zeitpunkt t6
wird, dann ermittelt dies der Signalgenerator 14 und
gibt ein Mäßigungsfreigabesignal an das Solenoidventil
15 ab, das nun ermöglicht, daß Hydraulikdruck von der
Hydraulikdruckquelle 18 dem Radbremszylinder 3 zugeführt
wird, damit dieser den zuvor verminderten Hydraulikdruck
P wieder annimmt. Dieser Wiederaufbau von Hydraulikdruck
P führt nicht zu einer sofortigen Herabsetzung der
Radumfangsgeschwindigkeit Vw, so daß, wenn Vk11 kleiner
Vw zum Zeitpunkt t7 wird, der Einsteller 10 ein Signal
Tk abgibt und der Rechner 12 die Zeit t7 und die
Radumfangsgeschwindigkeit Vw als ts1 bzw. Vws1
speichert, und zum gleichen Zeitpunkt berechnet er das
Verhältnis α1 in Übereinstimmung mit der folgenden
Gleichung:
Verhältnis:
Außerdem führt der Rechner das Ergebnis dieser
Berechnung dem Wandler 13 zu. Aus dem zugeführten
Verhältnis α1 ermittelt der Wandler 13 den
Reibungskoeffizienten μ1 entsprechend dem Verhältnis α1
und führt den so bestimmten Reibungskoeffizienten μ1
den Einstellern 9 und 10 zu.
Der Einsteller 9 korrigiert die simulierte
Radumfangsverzögerung r von r0 auf -μ1G (G ist die
Erdbeschleunigung) entsprechend dem zugeführten
Reibungskoeffizienten μ1 und ermittelt die simulierte
Fahrgeschwindigkeit aus dem korrigierten r2 = -μ1G auf
die gleiche Weise wie die Berechnung vom Zeitpunkt t0
bis t1. Der Vergleich dieser berechneten simulierten
Fahrgeschwindigkeit mit der Radumfangsgeschwindigkeit
wird sukzessiv ausgeführt, und wenn die simulierte
Fahrgeschwindigkeit größer als die
Radumfangsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt t9 wird, dann
wird dies dafür genommen, daß das Rad 4 wieder
durchzurutschen begonnen hat, und der zweite Zyklus der
Antiblockierregelzyklen für die Steigerung und
Verminderung der Radumfangsgeschwindigkeit wird
entsprechend der simulierten Fahrgeschwindigkeit Vr2
begonnen, die in der gleichen Weise, wie oben
beschrieben, bestimmt wird. Das Ergebnis dieser
Berechnung wird als neue Radumfangssollgeschwindigkeit
Vs2 dem Einsteller 10 und dem Komparator 11 zugeführt.
In derselben Weise, wie oben beschrieben, berechnet der
Einsteller 10 dann die Radumfangssollgeschwindigkeiten
Vk12 und Vk22 entsprechend den Schlupfraten 0,1 bzw.
0,3, und auf dieser Grundlage führt der Rechner 12 die
Berechnung des Verhältnisses α2 aus und gibt den neuen
Reibungskoeffizienten μ2 ab. Wenn Vw kleiner als Vs2
zum Zeitpunkt t10 wird, dann gibt der Generator 14 ein
Mäßigungssignal m ab, um den Bremsdruck herabzusetzen
und wenn Vw größer als Vs2 zum Zeitpunkt t11 wird, dann
gibt der Generator 14 nun ein Mäßigungsfreigabesignal
ab, um den Mäßigungsbetrieb zu beenden. Anschließend
werden die oben beschriebenen Vorgänge wiederholt. Im
Falle, daß Vw kleiner als Vs2 während der Zeitperiode
zwischen t7 und t8 aufgrund der neuen
Radumfangssollgeschwindigkeit Vs2 wird, dann wird ein
Mäßigungssignal m während dieser Zeitperiode abgegeben.
Auch im Falle, daß die Radumfangsgeschwindigkeit Vw
nicht gleich den berechneten
Radumfangssollgeschwindigkeiten Vk21, Vk22, . . . . . werden
sollte, wird dies als eine schwache Blockierung des
Rades angesehen und es wird keine Abschätzung von μ und
keine Korrektur der simulierten Radumfangsverzögerung r
ausgeführt.
Entsprechend der Regelvorrichtung 30 des oben
beschriebenen Aufbaus wird der Reibungskoeffizient μ
abgeschätzt, indem das Verhältnis α bestimmt wird, und
auf dieser Grundlage werden die simulierten
Fahrgeschwindigkeit Vr und die
Radumfangssollgeschwindigkeit Vs korrigiert, so daß die
Einrichtung in der Lage ist, eine Antiblockierregelung
im wesentlichen entsprechend der Änderung des
Reibungskoeffizienten μ auszuführen.
Da weiterhin das Verhältnis α aus der
Durchschnittsbeschleunigung wu und aus der
Durchschnittsverzögerung wd bestimmt wird, ist die
Einrichtung im wesentlichen unabhängig von einer
plötzlichen Änderung der Radumfangsgeschwindigkeit Vw,
die beim Fahren auf unebener Straße auftreten könnte,
d. h. ist unabhängig von einer momentanen Änderung der
Beschleunigung oder Verzögerung der
Radumfangsgeschwindigkeit, wie Fig. 4 zeigt, und daher
ist die Einrichtung in der Lage, den gewünschten
Reibungskoeffizienten μ zu spezifizieren, um normalen
Antiblockierbremsbetrieb ausführen zu können.
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die
Einsteller 9, 10, der Komparator 11, der Rechner 12, der
Wandler 13, der Generator 14 und der Zeitgeber 16
vorgesehen, die zusammen einen elektronischen
Steuerkreis 31 bilden, es ist jedoch auch möglich, den
elektronischen Steuerkreis 31 durch Verwendung von
Mikrocomputern zu bilden und diese Mikrocomputer in
Übereinstimmung mit einem Programm zu betreiben, das die
in Fig. 7 und 8 dargestellten Schritte umfaßt, um
dadurch denselben Betrieb, wie bei der oben
beschriebenen Ausführungsform auszuführen. Dieses
Programm wird durch ein Signal von einem Schalter
gestartet, der eingeschaltet wird, wenn das Pedal 1
niedergetreten wird. An dem Schritt 41 werden die
Anfangswerte r0 und Sr0 der simulierten Fahrverzögerung
r und der Schlupfrate S eingestellt, und im Schritt 42
wird eine Subroutine, wie in Fig. 8 gezeigt, ausgeführt.
Im Schritt 401 der Subroutine wird die
Radumfangsgeschwindigkeit Vw vom Detektor 8 zum
Zeitpunkt t, der einer vorbestimmten Zeitperiode Ts vor
dem genannten Zeitpunkt t vorausgeht, eingestellt, und
im Schritt 402 wird die Radumfangsgeschwindigkeit Vw vom
Detektor 8 zum Zeitpunkt t eingestellt. Im Schritt 403
wird Vw, das im Schritt 401 eingestellt worden ist,
durch die Formel Vr = Vw - r0 × Ts substituiert, um die
simulierte Fahrgeschwindigkeit Vr zu dem Zeitpunkt t im
Schritt 401 zu errechnen. Im Schritt 404 wird die
simulierte Fahrgeschwindigkeit Vr, die im Schritt 403
errechnet worden ist, mit der Radumfangsgeschwindigkeit
Vw verglichen, die im Schritt 402 eingestellt worden
ist, und wenn Vr ≦ωτ Vw, dann kehrt das Programm zum
Schritt 401 zurück, um denselben Betrieb, wie oben
erläutert, zu einem Zeitpunkt t nach Verstreichen der
nächsten vorbestimmten Zeitperiode Ts zu wiederholen,
und wenn Vr ≦λτ Vw, dann verläßt das Programm die
Subroutine und geht zum Schritt 43 über.
Im Schritt 43 werden die Radumfangsgeschwindigkeit Vw
und die Radumfangssollgeschwindigkeit Vk1
(beispielsweise Vk1, wenn der Schlupf S gleich 0,1
ist) berechnet, wobei letztere Größe aus der simulierten
Fahrgeschwindigkeit Vr berechnet wird, die man in der
Subroutine 42 erhalten hat. Im Schritt 44 wird
beurteilt, ob die Radumfangsgeschwindigkeit Vw kleiner
als Vk1 ist, und wenn Vw ≦λτ Vk1, dann kehrt das Programm
zum Schritt 43 zurück. Wenn entschieden wird, daß
Vw ≦ωτ Vk1 zum Zeitpunkt tp, dann geht das Programm zum
Schritt 45 über, bei welchem die
Radumfangsgeschwindigkeit Vwp zum Zeitpunkt tp und die
Zeit tp gespeichert werden. Im Schritt 46 werden die
Radumfangssollgeschwindigkeit Vs mit der anfänglichen
eingestellten Schlupfrate Sr0 und die
Radumfangsgeschwindigkeit Vw berechnet. Die Ergebnisse
dieser Berechnungen werden im Schritt 47 miteinander
verglichen, und wenn Vw ≦λτ Vs, dann kehrt das Programm
zum Schritt 46 zurück. Wenn hingegen ermittelt wird, daß
Vw ≦ωτ Vs, dann geht das Programm zum Schritt 48 über. Im
Schritt 48 wird das Solenoidventil 15 so eingestellt,
daß ein Hydraulikdruckmäßigungsbetrieb ausgeführt wird.
Im Schritt 49 werden die Radumfangssollgeschwindigkeit
Vk2 (beispielsweise beim Schlupf S = 0,3) und die
Radumfangsgeschwindigkeit Vw berechnet. Im Schritt 50
wird die im Schritt 49 berechnete
Radumfangssollgeschwindigkeit Vk2 mit der
Radumfangsgeschwindigkeit Vw verglichen, und wenn
Vw ≦λτ Vk2, dann kehrt das Programm zum Schritt 49 zurück,
während wenn Vw ≦ωτ Vk2 zum Zeitpunkt tq, dann geht das
Programm zum Schritt 51 über. Im Schritt 51 werden die
Zeit tq und die Radumfangsgeschwindigkeit Vwq zum
Zeitpunkt tq gespeichert. Anschließend werden die
Radumfangssollgeschwindigkeit Vk2 und die
Radumfangsgeschwindigkeit Vw im Schritt 52 erneut
berechnet. Diese berechnete
Radumfangssollgeschwindigkeit Vk2 wird mit der
Radumfangsgeschwindigkeit Vw im Schritt 53 verglichen,
und wenn Vw ≦ωτ Vk2, dann kehrt das Programm zum Schritt
52 zurück, während, wenn Vw ≦λτ Vk2 zum Zeitpunkt tr ist,
dann geht das Programm zum Schritt 54 über, bei welchem
die Zeit tr und die Radumfangsgeschwindigkeit Vwr zum
Zeitpunkt tr gespeichert werden. Im nächsten Schritt 55
werden die Radumfangssollgeschwindigkeit Vs entsprechend
der anfangs eingestellten Schlupfgröße Sr0 und die
Radumfangsgeschwindigkeit Vw erneut berechnet, und im
Schritt 56 wird die im Schritt 55 errechnete
Radumfangssollgeschwindigkeit Vs mit der
Radumfangsgeschwindigkeit Vw verglichen. Wenn der
Vergleich zeigt, daß Vw ≦ωτ Vs, dann kehrt das Programm
zum Schritt 55 zurück, wenn hingegen Vw ≦λτ Vs, dann geht
das Programm zum Schritt 57 über.
Im Schritt 57 wird das Solenoidventil 15 so eingestellt,
daß der Hydraulikdruckmäßigungsbetrieb beendet wird, und
im Schritt 58 werden die Radumfangssollgeschwindigkeit
Vk1 und die Radumfangsgeschwindigkeit Vw erneut
berechnet. Im Schritt 59 wird diese berechnete
Radumfangssollgeschwindigkeit Vk1 mit der
Radumfangsgeschwindigkeit Vw verglichen, und wenn
Vw ≦ωτ Vk1, dann kehrt das Programm zum Schritt 58 zurück.
Ist hingegen Vw ≦λτ Vk1 zum Zeitpunkt ts, dann geht das
Programm zum Schritt 60 über, zu welchem die Zeit ts und
die Radumfangsgeschwindigkeit Vws zum Zeitpunkt ts
gespeichert werden. Beim Schritt 61 wird das Verhältnis α
berechnet und der Reibungskoeffizient μ entsprechend
dem berechneten Verhältnis α wird bestimmt. Der
Reibungskoeffizient μ entsprechend dem Verhältnis α ist
zuvor als eine Umwandlungstabelle in einem Speicher
gespeichert worden. Im Schritt 62 wird die simulierte
Fahrbeschleunigung/Verzögerung r auf -μG korrigiert,
basierend auf dem Reibungskoeffizienten μ, der im
Schritt 61 bestimmt worden ist. Anschließend kehrt das
Programm zum Schritt 42 zurück und die obigen Schritte
werden wiederholt.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die
Schlupfrate S fest, die Erfindung kann jedoch auch in
anderer Weise ausgeführt werden. Zum Beseitigen eines
Rüttelphänomens, das beim Fahren auf unebener
Straßenoberfläche mit niedrigem Reibungskoeffizienten
auftreten könnte oder eines Bremsverzögerungsphänomens,
das beim Fahren auf einer Straßenoberfläche mit hohem
Reibungskoeffizienten auftreten könnte, kann die
Einrichtung nach dieser Erfindung so gestaltet sein, daß
die Schlupfgröße Sr zusammen mit der Korrektur der
simulierten Fahrbeschleunigung oder Verzögerung r
korrigiert wird. In diesem Falle sind als Beispiele für
die korrigierten Einstellwerte der simulierten
Fahrbeschleunigung/Verzögerung r entsprechend dem
Reibungskoeffizienten μ und der Schlupfgröße Sr die
folgenden Werte der Schlupfgröße Sr experimentell
ermittelt worden: Sr = 0,3 bis 0,4 im Falle eines hohen
Reibungskoeffizienten, d. h., wenn der Reibungskoeffizient
0,6 oder darüber beträgt, Sr = 0,2 bis 0,3 im Falle
eines mittleren Reibungskoeffizienten, d. h. wenn dieser
zwischen 0,35 und 0,6 liegt, und Sr = 0,1 bis 0,2 im
Falle eines niedrigen Reibungskoeffizienten, d. h. wenn
dieser unterhalb von 0,35 liegt.
Auch kann die Einrichtung so gestaltet sein, daß im
Falle der Berechnung der Radumfangssollgeschwindigkeiten
Vk1 und Vk2 durch den Einsteller 10 der Schlupf S
entsprechend dem Reibungskoeffizienten μ geändert wird.
Obgleich die vorliegende Erfindung vorangehend unter
Bezugnahme auf ein einzelnes Radbremssystem erläutert
worden ist, kann die Erfindung doch auch auf andere
Ausführungsformen angewendet werden. Beispielsweise kann
die Einrichtung so gestaltet sein, daß die
Bremsbetätigung an mehreren Rädern eines Kraftwagens
ausgeführt wird oder daß sie nur an den Vorderrädern
eines Kraftwagens und getrennt davon an den Hinterrädern
ausgeführt wird, oder die Erfindung kann auch an einem
Zweikreisbremssystem realisiert sein, bei dem gemeinsam
gebremste Räder über Kreuz zusammengeschaltet sind.
Claims (6)
1. Antiblockiersystem für eine druckmittelbetätigte Fahrzeugbremse
- - mit einem Drehzahlfühler, der ein digitales, der Umfangsgeschwindigkeit eines Rades entsprechendes Radgeschwindigkeitssignal abgibt,
- - mit einem elektrisch angesteuerten Blockierschutzventil zum Verändern des Bremsdruckes in einem Radbremszylinder,
- - mit einem elektronischen Regelkreis zum Korrigieren einer Referenzgeschwindigkeit für das Rad, die im vorausgehenden Regelzyklus verwendet worden ist, wozu das Radgeschwindigkeitssignal und ein zweites Regelsignal verwendet wird,
- wobei das zweite Regelsignal den Gradienten der Geschwindigkeitsabnahme im vorangehenden Regelzyklus bestimmt,
- die Korrektur so verläuft, daß sich die korrigierte Referenzgeschwindigkeit dem Radgeschwindigkeitssignal annähert,
dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Regelkreis (31)
enthält:
- - einen Einsteller (9), dem sowohl das Radgeschwindigkeitssignal (Vw) als auch das zweite Regelsignal (Vµ) zugeführt werden und der daraus eine simulierte Geschwindigkeit (Vr) bestimmt;
- - der Einsteller (9) aus der simulierten Geschwindigkeit (Vr) die korrigierte Referenzgeschwindigkeit (Vs) immer dann berechnet, wenn die simulierte Geschwindigkeit (Vr) mit dem augenblicklichen Radgeschwindigkeitssignal (Vw) übereinstimmt,
- - eine Einrichtung (10, 12, 13), die das Radgeschwindigkeitssignal
(Vw) und die vom Einsteller (9) ausgegebene, korrigierte
Referenzgeschwindigkeit (Vs) empfängt und
- a) bei im Regelzyklus abnehmendem Radgeschwindigkeitssignal (Vw) eine mittlere Radverzögerung (md) zwischen einem ersten (tp) und einem zweiten Zeitpunkt (tq) berechnet;
- b) bei einem Regelzyklus zunehmendem Radgeschwindigkeitssignal (Vw) eine mittlere Radbeschleunigung (wu) zwischen einem dritten (tpr) und vierten Zeitpunkt (ts) berechnet;
- c) daraus ein Verhältnis (α) der mittleren Radbeschleunigung (wu) zur mittleren Radverzögerung (md) bildet und daraus dem Reibungsbeiwert (µ) zwischen Reifen und Fahrbahn abschätzt und als zweites Regelsignal (Vµ) an den Einsteller (9) abgibt.
2. Antiblockiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (10, 12, 13) zum Abschätzen des
Reibungskoeffizenten einen Meßabschnittseinsteller (10)
enthält, der elektrisch mit dem Einsteller (9) und dem
Drehzahl-Detektor (8) verbunden ist und erste und zweite
Referenzgeschwindigkeiten (Vk1, Vk2), die einer ersten
Schlupfrate (Sr1) kleineren als eines optimalen Wertes (Sr)
bzw. einer zweiten Schlupfrate (Sr2) größeren als des optimalen
Wertes (Sr) entsprechen, auf der Grundlage der korrigierten
Referenzgeschwindigkeit (Vs) und des Radgeschwindigkeitssignals
(Vw) berechnet und nacheinander den Augenblick, zu welchem das
abnehmende Geschwindigkeitssignal (Vw) mit der ersten
Referenzgeschwindigkeit (Vk1) übereinstimmt, als den ersten
Zeitpunkt (tp) bestimmt, den Augenblick, zu welchem die
Radumfangsgeschwindigkeit (Vw) mit der zweiten
Referenzgeschwindigkeit (Vk2) übereinstimmt als den zweiten
Zeitpunkt (tq) bestimmt,
den Augenblick, zu welchem das zunehmende Radgeschwindigkeitssignal (Vw) mit der zweiten Referenzgeschwindigkeit (Vk2) übereinstimmt, als den dritten Zeitpunkt (tr) bestimmt, und den Augenblick, zu welchem das Radumfangsgeschwindigkeitssignal (Vw) mit der ersten Referenzgeschwindigkeit (Vk1) übereinstimmt, als den vierten Zeitpunkt (ts) bestimmt, wobei der Meßabschnittseinsteller (10) ein drittes Signal (Tk) immer dann abgibt, wenn die ersten bis vierten Zeitpunkte (tp, tq, tr, ts) bestimmt werden.
den Augenblick, zu welchem das zunehmende Radgeschwindigkeitssignal (Vw) mit der zweiten Referenzgeschwindigkeit (Vk2) übereinstimmt, als den dritten Zeitpunkt (tr) bestimmt, und den Augenblick, zu welchem das Radumfangsgeschwindigkeitssignal (Vw) mit der ersten Referenzgeschwindigkeit (Vk1) übereinstimmt, als den vierten Zeitpunkt (ts) bestimmt, wobei der Meßabschnittseinsteller (10) ein drittes Signal (Tk) immer dann abgibt, wenn die ersten bis vierten Zeitpunkte (tp, tq, tr, ts) bestimmt werden.
3. Antiblockiersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (10, 12,13) einen Rechner (12) enthält,
der elektrisch mit dem Meßabschnittseinsteller (10) und dem
Drehzahl-Detektor (8) verbunden ist und nacheinander Zeitdaten
über die ersten bis vierten Zeitpunkte (tp, tq, tr, ts) und über
die diesen entsprechenden ersten bis vierten
Radgeschwindigkeitssignalen (Vwp, Vwq, Vwr, Vws) in
Abhängigkeit von dem dritten Signal (Tk) speichert und das
Verhältnis (α) auf der Grundlage der Zeitdaten und der
zugehörigen Radumfangsgeschwindigkeiten bestimmt, um dadurch
ein viertes Signal (Vα) zu erzeugen.
4. Antiblockiersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (10, 12, 13) einen Wandler (13) enthält,
der elektrisch mit dem Einsteller (9) und dem Rechner (12)
verbunden ist und den Reibungskoeffizienten (μ) der
Straßenoberfläche in Abhängigkeit von dem vierten Signal (Vα)
abschätzt und das zweite Regelsignal (Vμ) abgibt.
5. Antiblockiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der elektronische Regelkreis (31) weiterhin einen
Vergleicher (11) enthält, der elektrisch mit dem Drehzahl-
Detektor (8) und dem Einsteller (9) verbunden ist und das
Radgeschwindigkeitssignal (Vw) mit der korrigierten
Referenzgeschwindigkeit (Vs) vergleicht,
und an einen Signalgenerator (14) weitergibt, der ein Druckabsenksignal (m) für das Blockierschutzventil (15) erzeugt, wenn die Radumfangsgeschwindigkeit (Vw) kleiner als die korrigierte Radumfangssollgeschwindigkeit (Vs) ist, bzw. ein Freigabesignal (), wenn die Radumfangsgeschwindigkeit (Vw) größer als die korrigierte Radumfangssollgeschwindigkeit (Vs) ist.
und an einen Signalgenerator (14) weitergibt, der ein Druckabsenksignal (m) für das Blockierschutzventil (15) erzeugt, wenn die Radumfangsgeschwindigkeit (Vw) kleiner als die korrigierte Radumfangssollgeschwindigkeit (Vs) ist, bzw. ein Freigabesignal (), wenn die Radumfangsgeschwindigkeit (Vw) größer als die korrigierte Radumfangssollgeschwindigkeit (Vs) ist.
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