DE4108948A1 - Dynamische bremswegermittlung (dbe) - Google Patents

Description

Die dynamische Bremswegermittlung (DBE) beruht auf einem System, mit welchem die Bremsleistung eines Fahrzeugs - und zwar während der Fahrt - kontinuierlich erfaßt wird. Infolgedessen kann der Fahrer die jeweils aktuellen Sicherheitsdaten, z. B. den momentanen Brems­ kraftbeiwert, den zurückzulegenden Bremsweg sowie die eigene Reaktionszeit ohne drohende Unfallgefahr erfahren. Ferner können in Verbindung mit einer Radarabstands­ messung, falls vorhanden, Sicherheitseingriffe in das Bremssystem oder in die Motorsteuerung des jeweiligen Fahrzeugs eingeleitet werden. Daher werden die Unsicherheiten, die bisher weder durch das ABS- noch durch das ASR-System gelöst werden konnten, mittels DBE- System gelöst. Darüber hinaus kann das DBE-System entweder, mit dem ABS- oder dem ASR-System oder mit beiden Systemen gut kombiniert werden. Das DBE-System besteht aus fünf Einheiten: Rechnereinheit, Trigger­ system, Meßwerterfassung, Anzeige und Stellantrieben.

Rechnereinheit (RE)

RE nimmt die Zentralsteuerung des DBE-Systems wahr. RE besteht aus einem Rechner (1a), einer elektronischen Motorsteuerung (1b), einer Anzeige (1c) und einem Sollwertspeicher (1d). Der Rechner (1a) steuert sämtliche Abläufe. Er empfängt Daten von Meßwertgeberverstärkern (4a-4r), löst Alarmsignale aus (5a, 5b) und errechnet alle erforderlichen Parameter: die maximale Ist- Verzögerung (aimax); die Reaktionszeit (tr) des Fahrers; den Bremskraftbeiwert (bk); den Bremsweg (Sb) und, falls vorhanden, die Steuerparameter für den Stellantrieb (5c) für automatische Bremsung und die Motorsteuerung (1b). Von RE aus werden die Anzeige (1c) und, falls vorhanden, auch das Radarmodul (4j) gesteuert.

Triggersystem (TS)

TS besteht aus vier Raddrehzahl-Sensoren (4n, 4p, 4g und 4r), einem Lenkraddrehpotentiometer (4i), einem optischen Alarm (5a), einem akustischen Alarm (5b) und einem Brems­ pedal (2a). Beim fahrenden Fahrzeug (6) werden die Rad- Sensoren (4n-4r) und Potentiometer (4i) zwecks Schlupferkennung ständig durch den Rechner (1a) abgefragt. Drehzahlunterschiede (wv, wh, wvh), vgl. Abb. 2, zwischen den Sensoren (4n-4r), die laut Potentiometerstellung (Drehwinkel- β) nicht mit einer Lenkaktion zu tun haben, werden als Maß für veränderte Bodenhaftung betrachtet und führen rechnerisch zur Auslösung eines optischen (5a) oder akustischen (5b) Alarms, je nachdem, wie ein im Rechner integrierter Zufallsgenerator entscheidet. Zwei unterschiedliche Alarmsignale ermöglichen die Simulation eines Überraschungseffektes, was der Realität entspricht. Eine interne Rechner-Stoppuhr (1a) erfaßt die Zeitdauer (tr) zwischen der Auslösung des Alarms (5a/5b) bis zum sanften Tritt auf das Bremspedal (2a); der Rechner faßt diese Dauer als Reaktionszeit (tr) des Fahrzeugführers auf. Bei eingeschaltetem DBE-System wiederholt sich dieser Vorgang so oft, wie sich während einer Fahrt die Straßen­ beschaffenheit verändert.

Meßwerterfassung (ME)

ME besteht aus folgenden Meßwertgebern und Verstärkern: Bremsdruckgeber (4c), Bremsdruckverstärker (4d), Beschleunigungsgeber (4a), Beschleunigungsverstärker (4b), Geschwindigkeitsgeber (4l) und Geschwindigkeits­ verstärker (4m). Wenn ein Alarm (5a/5b) ausgelöst wird, erfaßt der Geschwindigkeitsgeber (4l) die momentane Geschwindigkeit (vi) des Fahrzeugs (6) und sobald das Bremspedal (2a) kurz getreten wird, erfaßt der Brems­ druckgeber (4c) den mittleren Druck (pi) im Bremssystem (2d), und der plötzliche Bremsstoß (ai) aktiviert den Beschleunigungsgeber (4a). Die Istwerte (vi, pi, ai, tr) werden nach einer Verstärkung zum Rechner (1a) weiter­ geleitet. Anhand dieser Angaben (vi, pi, ai, tr) kann der Rechner (1a) nun den Ist-Bremsstoß (Fahrzeugverzögerung) (ai) in einen maximalen Bremswert (aimax) als Funktion des maximalen Systembremsdrucks (pmax) umrechnen.

Die so extrapolierte Verzögerung (aimax) wird mit der soeben erfaßten Geschwindigkeit (vi) unter Berücksichtigung der Reaktionszeit (tr) in den Bremsweg (sb) umgerechnet und dem Fahrer optisch angezeigt. Bei Systemen, die über Radarabstandsmessung (4j) verfügen, kann der errechnete Bremsweg (sb) mit dem radartechnisch erfaßten Abstand (sr) zum vorderen Fahrzeug verglichen und ggf. dem Fahrer mitgeteilt werden.

Anzeige (A)

Die Anzeige (1c) hat die Aufgabe, dem Fahrer Angaben über den momentanen Bremskraftbeiwert (bk), den Bremsweg (sb) die Reaktionszeit (tr), den erfaßten Radarabstand (sr) u. a. mitzuteilen.

Stellantrieb (SA)

Über die Motorsteuerung (1b) und den Stellantrieb (5c) kann entweder die Motorleistung vermindert oder eine automatische Bremsung eingeleitet werden.

In Abb. 1 sind folgende Komponenten dargestellt:

1 Rechnereinheit
1a Rechner
1b Elektronische Motorsteuerung
1c Anzeige
1d Sollwertspeicher

2 Bremssystem
2a Bremspedal
2b Bremsflüssigkeitsbehälter
2c Bremsleitung 1
2d Bremsleitung 2
2e Bremskraftverstärker
2f-2h Bremszylinder

3 Antriebsstrang
3a Motor
3b Kupplung/Wandler
3c Getriebe
3d Abtriebswelle
3e Differential
3f Radantriebswelle

4 Meßwertgeber
4a Beschleunigungsgeber
4b Beschleunigungsverstärker
4c Bremsdruckgeber
4d Bremsdruckverstärker
4e Raddrehzahlvergleicher - hinten
4f Raddrehzahlverstärker - hinten
4g Raddrehzahlvergleicher - vorne
4h Raddrehzahlverstärker - vorne
4i Lenkraddrehpotentiometer
4j Radar-Sender/Empfänger
4k Radarverstärker
4l Geschwindigkeitsgeber
4m Geschwindigkeitsverstärker
4n-4r Raddrehzahlsensoren

5 Ausgabemodule
5a Optischer Alarm
5b Akustischer Alarm
5c Brems-Stellantrieb

Berechnungsmodell - 1

Herstellungsvorgaben (Sollwerte):
Fahrzeugspurweite (b)
amax, pmax, b, l, Mu	Achsenabstand (l)
	Reibwert, trockene
	Fahrbahn (Mu)

Meßwerte (Istwerte):

ai, pi, vi, tr, β, sr

Rechnerermittelt:

aimax, sb, bk, Ra, Ri, ra, ri, wv, wh, wvh

Formeln zur Lenkradgeometrie, in Abb. 2:

Zulässige Drehzahlunterschiede auf einer Kurvenfahrt unter Lenkraddrehwinkel (β)

Bahnradius (ra), hinteres Rad, außen

Bahnradius (ri), hinteres Rad, innen

Bahnradius (Ra), vorderes Rad, außen

Bahnradius (Ri), vorderes Rad, innen

Zulässiger Raddrehzahlunterschied (wv), vordere Räder:

Zulässiger Raddrehzahlunterschied (wh), hintere Räder:

Zulässiger Raddrehzahlunterschied (wvh), vordere und hintere Achsen:

Drehzahlunterschiede auf Grund eines Abhebens des Fahr­ zeugs werden mittels der Verlängerung der Ansprechzeit unterdrückt.

Berechnungsmodell - 2 Formeln zur Computerkurve, Abb. 3

Extrapolierte maximale Bremsung (aimax) in [m/s²]

Effektiver Bremsweg (sb) in [m]
aus

V² = U² - 2 as

Bremskraftbeiwert (bk) in [%]

Claims (3)

1. Die Erfindung des DBE-Systems ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß der tatsächliche Bremsweg (sb) grund­ sätzlich während einer Fahrt kontinuierlich erfaßt und angezeigt wird; daß vier Raddrehsensoren (4n-4r) die Straßenbeschaffenheit zwecks Schlupferkennung ständig abtasten; daß bei der Erkennung eines Schlupfes durch die Rechnereinheit (1a) ein Alarm, entweder akustisch (5b) oder optisch (5a) auslöst wird und daß der Alarm mittels eines Tritts auf das Bremspedal (2a) durch den Fahrer ausgesetzt wird. Somit läßt sich die Reaktionszeit (tr) des Fahrers ermitteln und anzeigen.

2. Wie 1 und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit (vi) des Fahrzeugs mittels eines am Getriebeabtrieb angebrachten Gebers (4l) erfaßt und in den Berechnungsmodellen 1 und 2 verwendet wird; daß der Systembremsdruck (pi) mittels eines Druck­ gebers (4c) erfaßt und in dem Berechnungsmodell 2 verwendet wird; daß der verursachte Bremsstoß (ai) mittels eines Beschleunigungsgebers (4a) erfasst, extrapoliert und in dem Berechnungsmodell 2 verwendet wird; daß der Ist-Bremsdruck (pi) und der Ist-Bremsstoß (ai) in eine digitalisierte Computer­ kurve (Abb. 3) eingetragen und extrapoliert werden.

3. Wie 1 und 2 und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ergebnisse wie der errechnete Bremsweg (sb), der Bremskraftbeiwert (bk) und die Reaktionszeit (tr) dem Fahrer unmittelbar auf der Anzeige (1c) angegeben werden; daß bei Fahrzeugen, die über eine Radarabstandsmessung (4j), eine elektronische Motor­ steuerung (1b), ABS und/oder ASR verfügen, eine Ansteuerungsschnittstelle zum DBE-System realisier­ bar ist.