DE4300048A1 - Verfahren zur Bestimmung der Kraftschluß-/Schlupfkennlinien der Reifen eines Straßenfahrzeuges - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung der Kraftschluß-/Schlupfkennlinien der Reifen eines StraßenfahrzeugesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der
Kraftschluß-/Schlupfkennlinien der Reifen eines Straßen
fahrzeuges, das mit einem auf eine Einzelrad-Regelung
ausgelegten Antiblockiersystem ausgerüstet ist, wonach
im Fahrbetrieb des Fahrzeuges aus gemessenen Wertepaa
ren des Schlupfes und des bei gegebenem Schlupf ausge
nutzten Kraftschlußbeiwertes auf den Verlauf der jewei
ligen Reifenkennlinie im gesamten µ/λ-Feld ge
schlossen wird.
Ein derartiges Verfahren ist durch die deutsche Patent
anmeldung P 41 02 301.3 bekannt.
Nach diesem bekannten Verfahren werden im Traktionsbe
trieb des Fahrzeuges die Reifenkennlinien der angetrie
benen Fahrzeugräder bestimmt und wegen der Äquivalenz
von Antriebs- und Bremsschlupf die solchermaßen ermit
telten Reifenkennlinien auch für die Bestimmung von
Bremsschlupf-Schwellen benutzt, bei deren Überschreiten
das Antiblockiersystem des Fahrzeuges ansprechen soll.
Auf die maximal ausnutzbaren Kraftschlußbeiwerte - das
µ-Maximum der jeweiligen Reifenkennlinie wird aus dem
Durchdrehverhalten der angetriebenen Fahrzeugräder ge
schlossen, deren Drehzahl ab Überschreiten eines dem
Maximum der Kennlinie entsprechenden Schlupf-Wertes
drastisch anwächst. Eine genaue Bestimmung der Reifen
kennlinien im Bremsbetrieb ist nach diesem bekannten
Verfahren nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der
eingangs genannten Art anzugeben, das im Bremsbetrieb
des Fahrzeuges eine exakte Bestimmung der Reifenkennli
nien ermöglicht, deren Kenntnis Voraussetzung für eine
die dynamische Stabilität eines Fahrzeuges in einem
weitest möglichen Umfang aufrechterhaltende Schlupf-Re
gelung ist, sowie ein Schlupf-Regelungssystem, mit dem
das Verfahren durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch
die kennzeichnenden Merkmale a) bis d) des Patentan
spruchs 1 und in weiterer Ausgestaltung dieses Verfah
rens durch die Merkmale der Ansprüche 2 bis 10 und hin
sichtlich des Schlupf-Regelungssystems durch die kenn
zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 11 sowie der
auf diesen zurückbezogenen Ansprüche 12 bis 20 gelöst.
Hiernach wird in einer Anfangsphase einer mit mäßiger
Fahrzeugverzögerung verknüpften Zielbremsung die Rad
bremse nur eines einzigen Fahrzeugrades mit Bremsdruck
beaufschlagt und dieser Bremsdruck derart rasch gestei
gert, daß sich eine dem Fahrerwunsch entsprechende Ent
wicklung der Fahrzeugverzögerung ergibt. In dieser an
fänglichen Testphase wird fortlaufend der absolute
Bremsschlupf gemessen, was dadurch sehr genau möglich
ist, daß mindestens die nicht gebremsten Fahrzeugräder
frei rollen und dadurch eine sehr genaue Information
über die Fahrzeuggeschwindigkeit erzielbar ist, deren
exakte Kenntnis wesentliche Voraussetzung für die exak
te Schlupf-Bestimmung ist. Die Fahrzeugverzögerung kann
ebenfalls sehr genau anhand der Raddrehzahlen der nicht
verzögerten Fahrzeugräder bestimmt werden. Das der
Bremsung unterzogene Fahrzeugrad kann sehr nahe bis an
die "Blockiergrenze" abgebremst werden, da die frei
rollenden Fahrzeugräder dem Fahrzeug genügend Seiten
führungskraft vermitteln, um die erforderliche Stabili
tät zu gewährleisten. Die Testbremsung wird abgebro
chen, sobald durch die alleinige Bremsung des Testrades
die Fahrzeugverzögerung z nicht weiter anwächst und/
oder das gebremste Fahrzeugrad stärker verzögert wird
als es einem vorgegebenen Schwellenwert entspricht.
Durch zyklische Durchführung dieser Maßnahmen wird für
sämtliche Fahrzeugräder die gültige Reifenkennlinie er
mittelt, die je nach Dauer der Fahrt bzw. Anzahl der
während einer Fahrt ausgeführten Bremsungen mehrfach
aktualisiert werden kann, so daß auch Veränderungen der
Reifenkennlinien erfaßbar sind, die dann für eine si
tuationsgerechte Einstellung von Ansprechschwellen z. B.
für ein Antiblockiersystem ausgenutzt werden können.
Da über die Hinterräder geringere Fahrzeugverzögerungen
erreichbar sind als über die Vorderräder, ist es vor
teilhaft, wenn die Testbremsphasen in der durch die
Merkmale der Ansprüche 2 bis 4 angegebenen "Reihenfol
ge" durchgeführt werden.
Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn bei einer Durch
führung der Testbremsphase an einem angetriebenen Fahr
zeugrad dieses vom Antriebsstrang des Fahrzeuges abge
kuppelt wird, damit eine Rückwirkung des Antriebsstran
ges auf das gebremste Fahrzeugrad ausgeschlossen wird.
Der Fahrerwunsch "Zielbremsung" kann alternativ oder in
Kombination daran erkannt werden, daß der Fahrer das
Bremspedal der Bremsanlage mit einer Kraft betätigt,
die kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist oder
daran, daß die Fahrzeugverzögerung kleiner gehalten
wird als ein einstellbar vorgegebener Schwellenwert
sehr genau auch daran, daß der Bremsdruck, den der Fah
rer durch Betätigung des Bremsgeräts in die Bremsanlage
einsteuert, kleiner ist als ein Schwellenwert.
Anstelle einer tabellarischen Eingabe gemessener Kraft
schluß-Schlupf-Wertepaare in einen Speicher einer elek
tronischen Steuereinheit ist es vorteilhaft, die nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten Reifenkenn
linien fortlaufend zu generieren, wie gemäß den Ansprü
chen 9 und 10 vorgesehen.
Hinsichtlich eines zur Durchführung und Anwendung des
erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Schlupf-Rege
lungssystems ist durch die Merkmale des Anspruchs 11
und in weiterer Ausgestaltung durch diejenigen der An
sprüche 12 und 13 eine konstruktiv einfache und raum
sparende, insbesondere funktionssichere Gestaltung ei
nes im Rahmen der Bremsanlage des Fahrzeuges vorgesehe
nen Bremsgeräts angegeben, bei dem geschlossene Brems
kreise ausnutzbar sind, was aus sicherheitstechnischen
Gründen besonders vorteilhaft ist.
Mittels eines gemäß Anspruch 14 vorgesehenen, zwischen
den dem Vorderachs-Bremskreis der Bremsanlage des Fahr
zeuges zugeordneten Ausgangsdruckraum des Tandem-Haupt
zylinders und die zu den Vorderradbremsen weiterführen
de Hauptbremsleitung des Vorderachs-Bremskreises ge
schalteten, als Druckumsetzer wirkenden Sekundärzylin
ders, der seinerseits einen Steuerdruckraum hat, in den
ein steuerbarer Ausgangsdruck der Steuerdruckquelle
einkoppelbar ist, der dem im Ausgangsdruckraum dieses
Sekundärzylinders allein durch Betätigung des Hauptzy
linders erzeugbaren Ausgangsdruck additiv überlagerbar
ist, wird zusätzliche Variabilität hinsichtlich der
Bremskraft-Verteilungs-Steuerung erzielt, wobei es vor
teilhaft ist, wenn dem Sekundärzylinder ein eigener
Steuerdruckausgang der Steuerdruckquelle zugeordnet
ist.
Mittels eines gemäß Anspruch 16 vorgesehenen Drucksen
sors, der ein für den Druck im Tandem-Hauptzylinder
charakteristisches elektrisches Ausgangssignal erzeugt,
ist auf einfache Weise der hinsichtlich der erwünschten
Fahrzeugverzögerung bestehende Fahrerwunsch erkennbar.
Gemäß den Ansprüchen 17 und 18 vorgesehene Drucksenso
ren, die für den am jeweiligen Druckausgang der Steuer
druckquelle bereitgestellten Steuerdruck charakteristi
sche elektrische Ausgangssignale bzw. für die in die
einzelnen Radbremsen eingekoppelten Bremsdrücke charak
teristische elektrische Ausgangssignale erzeugen, die
der elektronischen Steuereinheit als Informations-Ein
gaben zugeleitet sind, ermöglichen eine genau dosierte
Druckzumessung zu den einzelnen Radbremsen unter Wah
rung optimaler dynamischer Stabilität des Fahrzeuges.
Sowohl zur Erkennung von Kurvenfahrt-Situationen als
auch zur Steuerung der Bremskraftverteilung auf die
einzelnen Fahrzeugräder im Sinne z. B. einer gleichmäßi
gen Kraftschlußausnutzung an sämtlichen Fahrzeugrädern,
ist es vorteilhaft, wenn das Fahrzeug mit einem Querbe
schleunigungssensor und/oder einem Gierwinkelsensor
ausgerüstet ist, der mittels der elektronischen Steuer
einheit des Schlupf-Regelungssystems verarbeitbare
elektrische Ausgangssignale erzeugt.
Zur Erkennung des Fahrerwunsches "Zielbremsung" oder
"Vollbremsung" ist es auch vorteilhaft, wenn ein Kraft-
Sensor vorgesehen ist, der ein für die Kraft, mit der
der Fahrer das Bremspedal der Bremsanlage betätigt,
charakteristisches elektrisches Ausgangssignal erzeugt,
durch das, wenn der Signalpegel einen Schwellenwert
überschreitet, die Durchführung einer Testbremsphase
abgebrochen oder deren Einleitung von vornherein ver
hindert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren und ein zu seiner Durch
führung geeignetes Schlupf-Regelungssystem werden nach
folgend mit Bezug auf eine Fahrzeugbremsanlage anhand
der Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Es zei
gen:
Fig. 1 eine mit einem erfindungsgemäßen Bremsschlupf-
Regelungssystem ausgerüstete hydraulische Zwei
kreis-Bremsanlage eines Fahrzeuges in verein
fachter, schematischer Blockschaltbilddarstel
lung;
Fig. 2 konstruktive Einzelheiten eines im Rahmen der
Bremsanlage gemäß Fig. 1 einsetzbaren Bremsge
räts;
Fig. 3 ein Detail des Tandem-Hauptzylinders des Brems
geräts gemäß Fig. 2 und
Fig. 4 eine Kraftschluß-/Bremsschlupf-Reifenkennlinie
zur Erläuterung der Funktion des Schlupf-Rege
lungssystems gemäß Fig. 1.
Durch die in der Fig. 1 ihrem grundsätzlichen Aufbau
nach dargestellte, insgesamt mit 10 bezeichnete hydrau
lische Zweikreis-Bremsanlage ist ein Straßenfahrzeug
repräsentiert, das mit einem komplexen Schlupf-Rege
lungssystem ausgerüstet ist, das dem Fahrzeug, unbe
schadet der Möglichkeit einer Ausnutzung hoher Fahr
zeugbeschleunigungen und -verzögerungen in den statis
tisch bedeutsamen Fahrsituationen ein hohes Maß an dy
namischer Stabilität und damit Sicherheit im Fahrbe
trieb ermöglicht. Dieses Schlupf-Regelungssystem ver
mittelt die Funktionen sowohl eines Antiblockiersystems
(ABS), als auch die einer Antriebs-Schlupf-Regelung
(ASR), wie auch diejenige einer - elektronischen -
Bremskraft-Verteilungssteuerung (EBKV), welche geeignet
ist, dem Fahrzeug erwünschte Bremskraftverteilung auf
zuprägen, die z. B. bei einer Teilbremsung der Ausnut
zung erhöhter Hinterachs-Bremskraftanteile entsprechen
kann und bei einer Vollbremsung einer idealen Brems
kraftverteilung, die im wesentlichen gleicher Kraft
schlußausnutzung an den - gebremsten - Vorder- und Hin
terrädern des Fahrzeugs entspricht.
Darüber hinaus ist das Schlupf-Regelungssystem dahinge
hend ausgelegt, daß die Radbremsen in jeder beliebigen
Kombination und unabhängig von dem Fahrbetrieb, sei es
daß sich das Fahrzeug in beschleunigter oder verzöger
ter oder in einer Fahrt mit gleichförmiger Geschwindig
keit befindet, selbsttätig aktivierbar sind, wobei die
einzelnen Beiträge der über die Radbremsen entfalteten
Bremskräfte individuell einstellbar sind.
Um diese Funktionen zu erzielen, ist die Bremsanlage 10
mehr im einzelnen wie nachfolgend erläutert aufgebaut,
wobei zur Erläuterung konstruktiver und funktioneller
Details der Bremsanlage 10 auch auf die Fig. 2 Bezug
genommen sei.
Für das Fahrzeug wird zum Zweck der Erläuterung voraus
gesetzt, daß es einen Hinterachs-Antrieb hat, bei dem
die Möglichkeit einer automatischen "Unterbrechung" des
Antriebsstranges vorgesehen ist, sei es dadurch, daß
das Fahrzeug ein automatisches Getriebe hat, das wäh
rend der Fahrt, insbesondere im Bremsbetrieb des Fahr
zeuges, selbsttätig auf Leerlauf geschaltet werden
kann, oder dadurch, daß, falls das Fahrzeug mit einem
Schaltgetriebe ausgerüstet ist, ein elektrisch steuer
bares Lösen und Wiedereinrücken der Kupplung möglich
ist, über die der Antriebsmotor und das Getriebe mit
einander kuppelbar sind.
Die zum Lösen der Kupplung und Einschalten der Leer
laufstellung eines automatischen Getriebes erforderli
chen Einrichtungen sind, der Einfachheit der Darstel
lung halber, in den Zeichnungsfiguren nicht dargestellt.
Für die Bremsanlage 10 ist, zum Zweck der Erläuterung,
weiter vorausgesetzt, daß die linke Vorderradbremse
(VL) 11 und die rechte Vorderradbremse (VR) 12 zu einem
Vorderachs-Bremskreis I und die linke Hinterradbremse
(HL) 13 und die rechte Hinterradbremse (HR) 14 zu einem
Hinterachs-Bremskreis II zusammengefaßt sind.
Das zur Bremsdruckversorgung der beiden Bremskreise I
und II vorgesehene, insgesamt mit 16 bezeichnete Brems
gerät der Bremsanlage 10, das einen dem Vorderachs-
Bremskreis I zugeordneten Druckausgang 19 hat, an den
die zu den Vorderradbremsen 11 und 12 hin sich verzwei
gende Hauptbremsleitung 22 des Vorderachs-Bremskreises
I angeschlossen ist und einen dem Hinterachs-Bremskreis
II zugeordneten Druckausgang 21, an den die sich zu den
Hinterradbremsen 13 und 14 hin verzweigende Hauptbrems
leitung 23 des Hinterachs-Bremskreises II angeschlossen
ist, umfaßt einen gestuften Tandem-Hauptzylinder 16′
spezieller Bauart, deren konstruktive Einzelheiten der
Fig. 2 entnehmbar sind, der mittels eines Bremspedals
17 über einen Bremskraftverstärker 18, der als hydrau
lischer oder als pneumatischer Bremskraftverstärker
ausgebildet sein kann, betätigbar ist und einen dem
Vorderachs-Bremskreis I zugeordneten Druckausgang 19′
hat, an den ein im wesentlichen als Druckumsetzer fun
gierender Sekundärzylinder 16′′ angeschlossen ist, des
sen Druckausgang 19′′ unmittelbar mit dem dem Vorder
achs-Bremskreis I zugeordneten Druckausgang 19 des
Bremsgeräts 16 verbunden ist, sowie einen dem Hinter
achs-Bremskreis II zugeordneten Druckausgang 21′, der
unmittelbar mit dem dem Hinterachs-Bremskreis II zuge
ordneten Druckausgang 21 des Bremsgeräts 16 verbunden
ist oder diesen unmittelbar bildet.
Die Bremssättel 24 bzw. 25 der Vorderradbremsen 11 und
12 bzw. der Hinterradbremsen 13 und 14, die jeweils als
Scheibenbremsen ausgebildet sind, sind als Zwei-Kolben-
Sättel vorausgesetzt, die an den Vorderradbremsen je
weils identisch ausgelegt sind und an den Hinterrad
bremsen ebenfalls eine identische, von derjenigen der
Vorderradbremsen jedoch unterschiedliche Auslegung ha
ben, die im Sinne einer Festabstimmung der Vorderachs-/
Hinterachs-Bremskraftverteilung auf dynamisch-stabiles
Verzögerungsverhalten des Fahrzeuges im gesamten Brems
bereich - Teilbremsung bis Vollbremsung - getroffen
ist.
Es versteht sich jedoch, daß anstelle von Zweikolben-
Sätteln 24 und 25 auch Vierkolben-Bremssättel mit je
weils zwei Kolbenpaaren Verwendung finden könnten, wo
bei - pro Bremse - jeweils nur ein Kolbenpaar der
Bremssättel 24 bzw. 25 für eine "normale", d. h. ohne
Schlupfregelung erfolgende Bremsung ausgenutzt werden
und die weiteren Kolben-Paare zur Schlupf-Regelung aus
genutzt werden könnten.
Das Fahrzeug ist mit einem Antiblockiersystem (ABS)
ausgerüstet, das durch seine in der Fig. 1 insgesamt
mit 20 bezeichnete elektrohydraulische Steuereinheit
repräsentiert ist.
Für dieses Antiblockiersystem ist beim dargestellten,
speziellen Ausführungsbeispiel vorausgesetzt, daß es,
um die Bremskreise I und II geschlossen halten zu kön
nen, nach dem Rückförderprinzip arbeitet, wonach in
Bremsdruck-Abbau-Phasen der Antiblockierregelung aus
den Vorderradbremsen 11 und/oder 12 bzw. den Hinterrad
bremsen 13 und/oder 14 abgelassene Bremsflüssigkeit
wieder in die Hauptbremsleitung 22 und/oder 23 des Vor
derachs-Bremskreises I bzw. des Hinterachs-Bremskreises
II und über diese zurück zum Bremsgerät 16 gepumpt
wird.
Dieses Antiblockiersystem ist - in für sich bekannter
Art der Realisierung - dahingehend ausgebildet, daß an
den Radbremsen 11 und 12 bzw. 13 und 14 des jeweiligen
Bremskreises I bzw. II "gegenphasige" Bremsdruck-Ände
rungen möglich sind, d. h., daß an der einen Radbremse
11 oder 12 bzw. 13 oder 14 des jeweiligen Bremskreises
I bzw. II Bremsdruck ab- oder aufgebaut werden kann,
während an der anderen Radbremse des jeweiligen Brems
kreises I bzw. II Bremsdruck wieder aufgebaut wird.
Demgemäß sind im Rahmen der elektrohydraulischen Steu
ereinheit 20 des Antiblockiersystems dem Vorderachs-
Bremskreis I und dem Hinterachs-Bremskreis II die ein
zeln zugeordneten Untereinheiten 20′ und 20′′ vorgese
hen, die je für sich gesehen, einen im vorstehenden
Sinne erläuterten gegenphasigen Bremsdruckabbau bzw.
Bremsdruckaufbau an der linken Vorderradbremse 11 und
der rechten Vorderradbremse 12 bzw. der linken Hinter
radbremse 13 und der rechten Hinterradbremse 14 des
Fahrzeuges ermöglichen.
Die dem Vorderachs-Bremskreis I zugeordnete Unterein
heit 20′ der elektrohydraulischen Steuereinheit 20 des
Antiblockiersystems umfaßt in für sich bekannter Schal
tungsanordnung 2 der linken Vorderradbremse 11 und der
rechten Vorderradbremse 12 die einzeln zugeordneten Ein
laßventile 26 und 27, mittels derer die von der Ver
zweigungsstelle 28 der Hauptbremsleitung 22 des Vorder
achs-Bremskreises I ausgehenden, zu den einzelnen Rad
bremsen 11 und 12 führenden Bremsleitungszweige 22′ und
22′′ einzeln freigebbar und absperrbar sind. Diese Ein
laßventile 26 und 27 sind - beim dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel - als 2/2-Wege-Magnetventile ausgebildet,
deren Grundstellung 0 ihre Durchflußstellung ist, in
der die Vorderradbremsen 11 und 12 mit dem dem Vorder
achs-Bremskreis I zugeordneten Druckausgang 19 des
Bremsgeräts 16 kommunizierend verbunden sind, und deren
erregte Stellung I ihre Sperrstellung ist, in welcher
die Vorderradbremsen 11 und 12 gegen die Verzweigungs
stelle 28 der Hauptbremsleitung 22 des Vorderachs-
Bremskreises I und damit auch gegen den diesem zugeord
neten Druckausgang 19 des Bremsgeräts 16 abgesperrt
sind.
Weiter umfaßt die Untereinheit 20′ der elektrohydrauli
schen Steuereinheit 20 des Antiblockiersystems den Vor
derradbremsen 11 und 12 je einzeln zugeordnete Auslaß
ventile 29 und 30, mittels derer die beiden Vorderrad
bremsen 11 und 12 - einzeln oder gemeinsam - an eine
Rücklaufleitung 31 des Vorderachs-Bremskreises I an
schließbar sind, aus der mittels einer dem Vorderachs-
Bremskreis I zugeordneten Rückförderpumpe 32 in Brems
druck-Abbau-Phasen der Bremsdruck-Regelung an minde
stens einer der Vorderradbremsen 11 und/oder 12 abge
lassene Bremsflüssigkeit in die Hauptbremsleitung 22
des Vorderachs-Bremskreises I und über diese in das
Bremsgerät 16 zurückgepumpt werden kann.
Die Auslaßventile 29 und 30 des Vorderachs-Bremskreises
I sind, gemäß der Darstellung der Fig. 1, als 2/2-Wege-
Magnetventile ausgebildet, deren Grundstellung 0 ihre
Sperrstellung ist, in welcher die Radbremse(n) 11 und/
oder 12 gegen die Rücklaufleitung 31 abgesperrt ist/
sind, und deren erregte Stellung I ihre Durchflußstel
lung ist, in welcher die Radbremse(n) 11 und/oder 12
des Vorderachs-Bremskreises I an die Rücklaufleitung 31
angeschlossen ist/sind.
An die Rücklaufleitung 31 des Vorderachs-Bremskreises I
ist ein Niederdruckspeicher 33 angeschlossen, der in
üblicher Gestaltung als Kolben-Feder-Speicher ausgebil
det ist und in Bremsdruck-Abbauphasen, die am Vorder
achs-Bremskreis I erfolgen, abgelassene Bremsflüssig
keit rasch aufnehmen kann, um die erforderliche schnel
le Druckentlastung der jeweiligen Vorderradbremse 11
bzw. 12 erzielen zu können, wobei die Rückförderpumpe
32, die über ein Eingangs-Rückschlagventil an den Nie
derdruck-Speicher 31 und über ein Ausgangs-Rückschlag
ventil an die Hauptbremsleitung 22 des Vorderachs-
Bremskreises I angeschlossen ist, die abgelassene
Bremsflüssigkeit erforderlichenfalls aus dem Nieder
druckspeicher 33 in das Bremsgerät 16 zurückpumpt.
Mit hierzu analoger Schaltungsverknüpfung und Funktion
umfaßt die dem Hinterachs-Bremskreis II zugeordnete Un
tereinheit 20′ der elektrohydraulischen Steuereinheit
20 des Antiblockiersystems den Hinterradbremsen 13 und
14 einzeln zugeordnete Einlaßventile 34 und 35, mittels
derer die von einer Verzweigungsstelle 36 der Haupt
bremsleitung 23 des Hinterachs-Bremskreises II zu des
sen Radbremsen 13 und 14 weiterführenden Bremsleitungs
zweige 23′ und 23′′ je einzeln freigebbar bzw. absperr
bar sind, sowie den Radbremsen 13 und 14 des Hinter
achs-Bremskreises II einzeln zugeordnete Auslaßventile
37 und 38, mittels derer die Radbremsen 13 und 14 des
Hinterachs-Bremskreises II einzeln oder gemeinsam an
eine Rücklaufleitung 31′ des Hinterachs-Bremskreises II
anschließbar bzw. gegen diese absperrbar sind, wie auch
eine dem Hinterachs-Bremskreis II zugeordnete Rückför
derpumpe 32′ sowie einen an die Rücklaufleitung 31′ des
Hinterachs-Bremskreises II angeschlossenen Niederdruck
speicher 33′, aus der/dem in Bremsdruckabbauphasen, die
am Hinterachs-Bremskreis II erforderlich sind, abgelas
sene Bremsflüssigkeit in die Abflußleitung 23 des Hin
terachs-Bremskreises II bzw. den diesem zugeordneten
Funktionsteil des Bremsgeräts 16 der Bremsanlage 10 zu
rückpumpbar ist.
Die Rückförderpumpen 22 und 22′ des Vorderachs-Brems
kreises I und des Hinterachs-Bremskreises II können,
wie nicht eigens dargestellt, als Kolbenpumpen, insbe
sondere als Freikolbenpumpen ausgebildet sein, die ei
nen gemeinsamen Exzenterantrieb haben.
Im Rahmen des Schlupf-Regelungs-Systems der Bremsanlage
10 ist weiter eine insgesamt mit 40 bezeichnete Steuer
druckquelle vorgesehen, die einen dem Vorderachs-Brems
kreis I zugeordneten Steuerdruckausgang 41 und einen
dem Hinterachs-Bremskreis II zugeordneten Steuerausgang
42 hat, an denen definierte, erforderlichenfalls ver
schiedene Drücke ps1 und/oder ps2 bereitstellbar sind,
wobei diese Drücke ps1 und ps2 einem erwünschten Zeit
verhalten entsprechend anhebbar und absenkbar sind.
Als Druckerzeugungsaggregat ist eine mittels eines
elektrischen Antriebsmotors 43 antreibbare Pumpe 44
vorgesehen, deren Fördermenge als Drehzahl-proportional
vorausgesetzt ist, wobei der Elektromotor 43 seiner
seits hinsichtlich der Drehzahl steuerbar ist, zumin
dest in Abhängigkeit von der Frequenz einer gepulsten
Betriebsspannung oder dem Pegel der Versorgungsspan
nung, mit der der Elektromotor 43 betrieben wird.
Die Steuerdruckquelle 40 arbeitet zweckmäßigerweise mit
Bremsflüssigkeit als Druckmedium, für das ein eigener
Vorratsbehälter 45 der Steuerdruckquelle 40 vorgesehen
ist.
Die Steuerdruckquelle 40 ist mit einem Druckbegren
zungsventil 46 versehen, das den am Hochdruckausgang 47
der Pumpe 44 bereitgestellten Ausgangsdruck Ps auf ei
nen Wert von maximal ca. 80 bar begrenzt.
Zwischen den Hochdruckausgang 47 der Pumpe 44 und die
Steuerdruckausgänge 41 und 42 der Steuerdruckquelle 40
ist je ein Auslaß-Steuerventil 48 bzw. 49 geschaltet,
mittels derer die Drücke ps1 und ps2 steuerbar sind,
die an den Steuerdruckausgängen 41 und 42 der Steuer
druckquelle 40 bereitstellbar sind. Diese Auslaß-Steu
erventile 48 und 49 sind als 2/2-Magnetventile ausge
bildet, die durch elektrische Ausgangssignale einer
elektronischen Steuereinheit 50 - gepulst - ansteuerbar
sind, die als zentrale Steuereinheit des Schlupf-Rege
lungssystems vorgesehen ist und auch die für die An
steuerung der Einlaßventile 26, 27 sowie 34, 35 und der
Auslaßventile 21, 30 sowie 37, 38 der elektrohydrauli
schen Bremsdruck-Steuereinheit 20 des Antiblockiersy
stems erforderlichen elektrischen Ausgangssignale er
zeugt, die aus einer vergleichenden sowie differenzie
renden Verarbeitung von Ausgangssignalen den Fahrzeug
rädern einzeln zugeordneter Raddrehzahlsensoren 51 ge
wonnen werden, deren Ausgangssignale nach Pegel und/oder
Frequenz die Information über das dynamische Verhalten
- Radumfangsgeschwindigkeit, Beschleunigung und Verzö
gerung - der Fahrzeugräder enthalten.
Zwischen die Steuerdruck-Ausgänge 41 und 42 der Steuer
druckquelle 40 und deren Vorratsbehälter 45 ist weiter
je ein Druckabsenkungs-Steuerventil 52 bzw. 53 geschal
tet, durch deren z. B. gepulste Ansteuerung, mit Aus
gangssignalen der elektronischen Steuereinheit 50 die
an den Steuerdruckausgängen 41 und 42 der Steuerdruck
quelle 40 herrschenden Ausgangsdrücke absenkbar sind.
Auch die Druckabsenkungs-Steuerventile 52 und 53 sind
als 2/2-Wege-Magnetventile ausgebildet.
Die Grundstellungen 0 sowohl der Auslaßsteuerventile 48
und 49 als auch der Druckabsenkungs-Steuerventile 52
und 53 der Steuerdruckquelle 40 sind deren Sperrstel
lungen, in denen zum einen der Hochdruckausgang 47 der
Pumpe 44 gegen die Druckausgänge 41 und 42 der Steuer
druckquelle 40 abgesperrt ist und zum anderen die
Steuerdruckausgänge 41 und 42 der Steuerdruckquelle 40
gegen deren Vorratsbehälter 55 abgesperrt sind. Ihre
hierzu alternativen Durchflußstellungen I sind die er
regten Stellungen, in denen die Steuerdruckausgänge 41
und 42 - alternativ oder gemeinsam - an den Hochdruck
ausgang 47 der Pumpe angeschlossen sind, alternativ
dazu mit dem Vorratsbehälter 45 der Steuerdruckquelle
40 verbunden sind.
Zur Erfassung der an den Steuerdruckausgängen 41 und 42
der Steuerdruckquelle 40 bereitgestellten Ausgangs
drücke ps1 und ps2 sind je ein Drucksensor 54 bzw. 55
vorgesehen, die für diese Drücke ps1 und ps2 charakte
ristische elektrische Ausgangssignale erzeugen, die der
elektronischen Steuereinheit 50 zugeleitet und von die
ser verarbeitbar sind.
Als weitere Informations-Eingaben sind der elektroni
schen Steuereinheit 50 die Ausgangssignale der den Rad
bremsen 11 bis 14 einzeln zugeordneten Bremsdruck-Sen
soren 60 zugeleitet, welche für die in die Vorderrad
bremsen 11 und 12 eingekoppelten Bremsdrücke pvl und
pvr sowie für die in die Hinterradbremsen 13 und 14
eingekoppelten Bremsdrücke phl sowie phr charakteri
stische, von der elektronischen Steuereinheit 50 verar
beitbare elektrische Ausgangssignale erzeugen.
Zur Erläuterung konstruktiver Details des in der Fig. 1
lediglich schematisch dargestellten Bremsgeräts 16 sei
nunmehr auf die diesbezügliche Detaildarstellung der
Fig. 2 Bezug genommen: Der Tandem-Hauptzylinder 16′ ist
als sogenannter Stufen-Hauptzylinder ausgebildet, bei
dem der die eine axial bewegliche Begrenzung seines
Primär-Ausgangsdruckraumes 56 bildende Primärkolben 58
und der die axial bewegliche Begrenzung eines Sekundär-
Ausgangsdruckraumes 57 bildende Sekundärkolben 59 un
terschiedliche Querschnittsflächen A1 und A2 haben,
wobei die Querschnittsfläche A1 des Primärkolbens 58
die größere ist.
Zwischen der Bohrungsstufe 61, in welcher der Primär
kolben 58 druckdicht verschiebbar geführt ist, an dem
über eine Druckstange 62 die mittels des Bremskraft
verstärkers 18 verstärkte Betätigungskraft angreift, und
der Bohrungsstufe 63 des insgesamt mit 64 bezeichneten
Hauptzylindergehäuses, in welcher der die axial beweg
liche Begrenzung des Sekundär-Ausgangsdruckraumes 57
bildende Sekundärkolben 59 druckdicht verschiebbar ge
führt ist, erstreckt sich eine weitere, zentrale Boh
rungsstufe 66, welche über eine Ringschulter 67 an die
die gehäusefeste, radiale Begrenzung des Primär-Aus
gangsdruckraumes 56 bildende Bohrungsstufe 61 an
schließt und gegenüber derjenigen Bohrungsstufe 63, in
welcher der Sekundärkolben 59 druckdicht verschiebbar
geführt ist, durch eine Zwischenwand 68 des Zylinderge
häuses 64 abgegrenzt ist.
In dieser zentralen Bohrungsstufe 66 ist ein die innere
axial bewegliche Begrenzung des Primär-Ausgangsdruck
raumes 56 bildender Betätigungskolben 69 druckdicht
verschiebbar geführt, der mittels eines schlanken,
axialen Stößels 71, der durch eine zentrale Bohrung 72
der Zwischenwand 68 des Hauptzylinders 64 druckdicht
verschiebbar hindurchtritt, zentral an einem inneren
Kolbenflansch 73 des Sekundärkolbens 59 abstützbar ist,
dessen den Sekundär-Ausgangsdruckraum 57 unmittelbar
begrenzender, "äußerer" Kolbenflansch 74 mit dem inne
ren Kolbenflansch 73 über eine geschlitzte Kolbenstange
76 verbunden ist, durch deren Schlitz ein gehäusefestes
Anschlagröhrchen 77 radial hindurchtritt, das mit einer
zum Bremsflüssigkeits-Vorratsbehälter 78 führenden Ge
häusekanal 79 in kommunizierender Verbindung steht und
mit Öffnungen 81 versehen ist, über die Bremsflüssig
keit in den sich zwischen den beiden Kolbenflanschen 73
und 74 des Sekundärkolbens 59 erstreckenden Nachlauf
raum 82 überströmen kann.
Der den Sekundär-Ausgangsdruckraum 57 beweglich begren
zende Flansch 74 des Sekundärkolbens 59 ist mit einem
insgesamt mit 83 bezeichneten Zentralventil versehen,
das in der dargestellten, dem nicht betätigten Zustand
der Bremsanlage entsprechenden Grundstellung des Sekun
därkolbens 59 durch Anschlagwirkung zwischen einem
Stößel seines Ventilkörpers und dem Anschlagröhrchen 77
in seiner Offen-Stellung gehalten ist, so daß zwischen
dem Sekundär-Ausgangsdruckraum 57 und dem Bremsflüssig
keits-Vorratsbehälter 78 über den Nachlaufraum 82 ein
Druckausgleich möglich ist, wobei das Zentralventil 83
nach einem kleinen Anfangsabschnitt des Bremsdruckauf
bau-Hubes des Sekundärkolbens 59 in seine Schließ-Posi
tion gelangt, in welcher der Druckaufbau im Sekundär-
Ausgangsdruckraum 57 möglich ist. Zum entsprechenden
Druckausgleich in dem dem Vorderachs-Bremskreis I zuge
ordneten Primär-Ausgangsdruckraum 56 ist eine mit dem
Bremsflüssigkeits-Vorratsbehälter 78 in kommunizieren
der Verbindung stehende Ausgleichsbohrung 84 vorgese
hen, deren druckraumseitige Mündungsöffnung in der dem
nicht betätigten Zustand der Bremsanlage 10 entspre
chenden Grundstellung des Primärkolbens 58 freigegeben
ist und nach einem kleinen Anfangsabschnitt des Brems
druckaufbau-Hubes des Primärkolbens 58 gegen den Pri
mär-Ausgangsdruckraum 56 abgesperrt ist, wonach in die
sem bei weiterer Kolbenverschiebung Bremsdruck aufbau
bar ist.
Der von dem axialen Stößel 71 des Betätigungskolbens 69
durchsetzte, axial gehäusefest durch die Zwischenwand
68 des Gehäuses 64 und axial beweglich durch den Betä
tigungskolben 69 begrenzte Ringraum 86, dessen ringför
mige Querschnittsfläche um die Querschnittsfläche A4
des axialen Stößels 71 kleiner ist als die Gesamt-Quer
schnittsfläche A3 des Betätigungskolbens 69, auf der
dieser mit dem im Primär-Ausgangsdruckraum 56 erzeugten
Druck beaufschlagbar ist, ist über einen weiteren Ge
häusekanal 87 permanent mit dem Bremsflüssigkeits-Vor
ratsbehälter 78 verbunden und daher drucklos gehalten.
Der innere Kolbenflansch 73 des Sekundärkolbens 59 ist,
wie am besten aus der Detaildarstellung der Fig. 2a er
sichtlich, mit einer zu der Zwischenwand 68 des Gehäu
ses 64 hin offenen Sackbohrung 88 versehen, in welcher
der freie Endabschnitt 71′ des axialen Stößels 71 des
Betätigungskolbens 69 druckdicht verschiebbar geführt
ist, wobei eine die diesbezügliche Abdichtung zwischen
dem Stößel 71, 71′ und dem Sekundärkolben 59 vermitteln
de Ringdichtung 89 kolbenfest an der der Zwischenwand
68 des Gehäuses zugewandten Seite des Sekundärkolben
flansches 73 angeordnet ist.
In der dargestellten Grundstellung des Sekundärkolbens
59 und des Betätigungskolbens 69 ist dessen Stößel 71
mit der Endstirnfläche seines Endabschnittes 71′ am
Grund 91 der Sackbohrung 88 axial abgestützt.
In die Sackbohrung 88 des inneren Kolbenflansches 73
des Sekundärkolbens 59 mündet eine zentrale Ausgleichs
bohrung 92 kleineren Durchmessers, über die bei Rela
tivbewegungen zwischen dem Sekundärkolben 59 und dem
Betätigungskolben 69 Bremsflüssigkeit aus dem Nachlauf
raum 82 in die Sackbohrung 88 nachströmen bzw. aus die
ser in den Nachlaufraum 82 verdrängt werden kann.
Der mittels der kolbenfesten Ringdichtung 89 radial in
nen und mittels einer Dichtmanschette 93 des inneren
Kolbenflansches 73 radial außen gegen den Nachlaufraum
82 und mittels der gehäusefesten, innerhalb der zentra
len Bohrung 72 der Zwischenwand 68 angeordneten Ring
dichtung 94 gegen den drucklosen Ringraum 68 abgedich
tete, vom freien Endabschnitt 71′ des Stößels 71 des
Betätigungskolbens 69 axial durchsetzte Ringraum 96 ist
über einen Steueranschluß 97 mit dem dem Hinterachs-
Bremskreis II zugeordneten Steuerdruckausgang 42 der
Steuerdruckquelle 40 verbunden und bildet somit einen
Steuerdruckraum, durch dessen Beaufschlagung mit dem
Ausgangsdruck ps2 der Steuerdruckquelle 40 der über den
Druckausgang 21′ des Sekundär-Ausgangsdruckraumes 57
des Tandem-Hauptzylinders 16′ in die Hinterradbremsen
13 und 14 einkoppelbare Bremsdruck gezielt veränderbar
ist, wodurch die Vorderachs-/Hinterachs-Bremskraft
verteilung entsprechend veränderbar ist.
Der Primärkolben 58, der Sekundärkolben 59 und damit
auch der Betätigungskolben 69 werden durch Rückstellfe
dern 98 und 99 in ihre durch Anschlagwirkung markierten
Grundstellungen gedrängt, wobei die am Primärkolben 58
angreifende Rückstellfeder 98 an dem Betätigungskolben
angreift, dessen Grundstellung somit durch seine axiale
Abstützung am Grund 91 der Sackbohrung 88 des Sekundär
kolbens markiert ist, dessen Grundstellung wiederum
durch rückwärtige Anlage seines äußeren Kolbenflansches
74 an dem Anschlagröhrchen 77 markiert ist, wobei die
Rückstellfeder 99 des Sekundärkolbens 59 etwas kräfti
ger sein muß als diejenige des Primärkolbens 58.
Der weiter zum Bremsgerät 16 gehörende Sekundärzylinder
16′′, an dessen Druckausgang 19 die Hauptbremsleitung
22 des Vorderachs-Bremskreises I angeschlossen ist,
ist, seinem Aufbau nach, zu dem Tandem-Hauptzylinder
16′ weitgehend analog und vermittelt im "normalen",
d. h. einem Schlupf-Regelungsbetrieb nicht unterworfenen
Bremsvorgang die Funktion eines 1/1-Druckumsetzers, der
den im Primär-Ausgangsdruckraum 56 bei Betätigung des
Tandem-Hauptzylinders 16′ aufgebauten Bremsdruck auf
den Druckausgang 19 - im wesentlichen ungemindert -
überträgt.
Soweit Bau- und Funktionselemente des Sekundärzylinders
16′′ mit Bezugsziffern belegt sind, die gegenüber den
für Bau- und Funktionselemente des Tandem-Hauptzylin
ders 16′ verwendeten Bezugszeichen um 100 erhöht sind,
soll dies den Hinweis auf die Baugleichheit oder -ana
logie der solchermaßen bezeichneten Elemente bedeuten
und gleichzeitig auch den Verweis auf die anhand des
Tandem-Hauptzylinders 16′ gegebene Beschreibung dieser
Funktionselemente beinhalten, um Wiederholungen zu ver
meiden. Die Beschreibung des Sekundärzylinders 16′ wird
daher - im wesentlichen - auf die gegenüber dem Tandem-
Hauptzylinder 16′ des Bremsgeräts 16 bestehenden Unter
schiede beschränkt.
Der funktionell dem Primär-Ausgangsdruckraum 56 des
Tandem-Hauptzylinders 16′ entsprechende Druckraum 156,
der axial beweglich durch den funktionell dem Betäti
gungskolben 69 entsprechenden Betätigungskolben 169 be
grenzt ist, hat hier die Funktion eines Eingangsdruck
raumes, der über eine Verbindungsleitung 101 mit dem
Primär-Ausgangsdruckraum 56 des Tandem-Hauptzylinders
16′ in ständig-kommunizierender Verbindung steht. Die
ser Eingangsdruckraum 156 ist anstatt durch einen axial
beweglichen Primärkolben 58 durch ein gehäusefestes, an
das Gehäuse 164 druckdicht angesetztes Zylinder-Ab
schlußteil 102 abgeschlossen. In der dem nicht betätig
ten Zustand der Bremsanlage 10 entsprechenden Grund
stellung des Sekundärkolbens 159 des Sekundärzylinders
16′ und des Betätigungskolbens 169 ist der letztere
über einen in axialer Richtung nur wenig ausgedehnten
Anschlag-Fortsatz 103 unmittelbar an dem Gehäuse-Ab
schlußteil 102 - axial - abgestützt.
Die Bohrungsstufe 161, in welcher der Betätigungskolben
169 druckdicht verschiebbar geführt ist, hat dem Betra
ge nach dieselbe Querschnittsfläche A1 wie die Bohrungs
stufe 61 des Tandem-Hauptzylinders 16′, in welcher des
sen Primärkolben 58 druckdicht verschiebbar geführt
ist.
Auch die gegenüber der den Betätigungskolben 169 druck
dicht verschiebbar enthaltenden Bohrungsstufe 161 durch
die Zwischenwand 168 abgegrenzte Bohrungsstufe 163, in
nerhalb derer durch den äußeren Kolbenflansch 174 des
Sekundärkolbens 159 der Sekundär-Ausgangsdruckraum 157
des Sekundärzylinders 16′′ axial beweglich begrenzt ist
und durch dessen innere Kolbenstufe 173, die durch die
geschlitzte Kolbenstange 176 mit der äußeren Kolbenstu
fe 174 fest verbunden ist, der von dem axialen Stößel
171 des Betätigungskolbens 169 axial durchsetzte Ring
raum 196 axial beweglich begrenzt ist, hat dieselbe
Querschnittsfläche A1 wie der Eingangsdruckraum 156 des
Sekundärzylinders 16′′ bzw. der Primär-Ausgangsdruck
raum 56 des Tandem-Hauptzylinders 16′ des Bremsgeräts
16. Dieser Ringraum 196 steht über seinen Steueranschluß
197 und eine erforderlichenfalls vorhandene Anschluß
leitung 104 mit dem dem Vorderachs-Bremskreis I zuge
ordneten Steuerdruckausgang 41 der Steuerdruckquelle 40
in Verbindung.
Bei einer durch Betätigung des Bremspedals 17 gesteuer
ten Bremsung des Fahrzeuges bewirkt der aus dem Primär-
Ausgangsdruckraum 156 des Tandem-Hauptzylinders 16′ in
den Eingangsdruckraum 156 des Sekundärzylinders 16′′
angekoppelte Druck PV, daß auf den Betätigungskolben
169 eine in Richtung des Pfeils 106, d. h. in derjenigen
Verschieberichtung des Betätigungskolbens 169 und des
mit diesem über den Stößel 171 bewegungsgekoppelten Se
kundärkolbens 159 gerichtete Kraft ausgeübt wird, deren
Betrag durch das Produkt A1 · pv gegeben ist, wodurch
der Sekundärkolben 159 in Richtung des Pfeils 106 ver
schoben wird und nach einem kleinen Anfangsabschnitt
dieses Verschiebehubes das Zentralventil 183 in seine
Sperrstellung gelangt, so daß nunmehr im Sekundär-Aus
gangsdruckraum 157 des Sekundärzylinders 16′′ ein Druck
pVA aufgebaut wird, der betragsmäßig dem bzw. nahezu
dem im Primär-Ausgangsdruckraum 56 des Tandem-Hauptzy
linders 16′ aufgebauten Druck Pv entspricht und als
Bremsdruck in den Vorderachs-Bremskreis I eingekoppelt
wird.
Durch Einkopplung des an dem dem Hinterachs-Bremskreis
II - dem Bremskreis der angetriebenen Fahrzeugräder -
zugeordneten Steuerdruckausgang 42 definiert einstell
baren Druckes ps2 in den Ringraum 96 des Tandem-Haupt
zylinders 16′ ist es möglich, die Hinterradbremsen 13
und 14 auch dann mit Bremsdruck zu beaufschlagen, wenn
der Fahrer das Bremspedal 17 des Tandem-Hauptzylinders
16′ nicht betätigt. Dadurch ist es möglich, an den
- angetriebenen - Hinterrädern des Fahrzeuges eine An
triebs-Schlupf-Regelung zu realisieren, die nach dem
Prinzip arbeitet, ein zum Durchdrehen neigendes Fahr
zeugrad durch - gezielte - Aktivierung seiner Radbremse
wieder zu verzögern, um dadurch Drehmoment auf das
nicht zum Durchdrehen neigende Fahrzeugrad zu übertra
gen. Die Auswahl des abzubremsenden Fahrzeugrades er
folgt dadurch, daß, während die Steuerdruckquelle 40
zur Erzeugung von Steuerdruck am Steuerdruckausgang 42
aktiviert ist, das Einlaßventil 34 oder 35, das der zu
aktivierenden Hinterradbremse 13 oder 14 zugeordnet
ist, in seiner Grundstellung gehalten wird, während das
Einlaßventil 35 oder 34 der Radbremse 14 oder 13 des
nicht zum Durchdrehen neigenden Hinterrades in seine
Sperrstellung 1 umgeschaltet wird, wobei die elektroni
sche Steuereinheit 15 die dafür erforderlichen Ansteu
ersignale aus einer nach bekannten Kriterien erfolgen
den Verarbeitung der Ausgangssignale der den Fahrzeug
rädern einzeln zugeordneten Raddrehzahlsensoren 60 er
zeugt.
Auch während eines vom Fahrer durch Betätigung des
Bremspedals 17 gesteuerten Bremsvorganges kann in die
Hinterradbremsen zusätzlicher Bremsdruck durch Druckbe
aufschlagung des Ringraumes 96 des Tandem-Hauptzylin
ders 16′ eingesteuert werden, um im Teilbremsbereich,
d. h. bei relativ niedrigen Fahrzeugverzögerungen, bei
denen der maximal ausnutzbare Kraftschlußbeiwert zwi
schen der Fahrbahn und den gebremsten Fahrzeugrädern
nicht völlig ausgenutzt wird, einen erhöhten Hinter
achs-Bremskraftanteil zu erreichen, um die Vorderrad
bremsen nicht unnötig zu belasten, damit deren thermi
sche Beanspruchung möglichst gering gehalten wird und
die Bremsenbelastung gleichmäßiger auf die Vorderrad-
und die Hinterradbremsen 11 und 12 sowie 13 und 14
"verteilt" wird.
Desgleichen ist es auch möglich, die Radbremsen 11
und 12 der - nicht angetriebenen - Vorderräder des
Fahrzeuges dadurch zu aktivieren oder mit einem Brems
druck zu beaufschlagen, der höher ist als der am Druck
ausgang 19′ des Tandem-Hauptzylinders 16′ bei einer Be
tätigung der Bremsanlage erzeugte Ausgangsdruck Pv,
daß in den Ringraum 196 des Sekundärzylinders 16′′ ein
Steuerdruck ps1 eingekoppelt wird, der auf definiertem
Pegel oder mit definierter Anstiegsrate an dem dem Vor
derachs-Bremskreis 1 zugeordneten Steuerdruckausgang 41
der Steuerdruckquelle 40 bereitgestellt wird.
Eine derartige Einkopplung von Steuerdruck ps1 in den
Ringraum 196 des Sekundärzylinders 16′′ kann im Verlauf
einer vom Fahrer durch Betätigung des Bremspedals 17
gesteuerten Bremsung erforderlich werden, um eine er
wünschte - situationsgerechte - Vorderachs-/Hinterachs-
Bremskraftverteilung zu erzielen, während eine unab
hängig von einer vom Fahrer gesteuerten Bremsung erfol
gende Aktivierung mindestens einer der Radbremsen 11
und/oder 12 der - nicht angetriebenen - Vorderräder des
Fahrzeuges z. B. dann erforderlich werden kann, wenn
beispielsweise in einer weder beschleunigten noch ver
zögerten Kurvenfahrt-Situation des Fahrzeuges einem
übersteuernden Verhalten des Fahrzeuges und einer damit
verbundenen Schleudergefahr nur noch dadurch Rechnung
getragen werden kann, daß an den Vorderrädern des Fahr
zeuges ein Bremsschlupf aufgebaut wird, der gleichzei
tig eine Minderung der Seitenführungskraft der Vorder
räder zur Folge hat, so daß das Fahrzeug zwar etwas
"aus der Kurve getragen wird", gleichwohl aber noch
steuerbar bleibt.
Eine von einer Betätigung der Bremsanlage 10 mittels
des Bremspedals 17 unabhängige Aktivierung sowohl der
Vorderradbremsen 11 und 12 als auch der Hinterradbrem
sen 13 und 14 ist auch dann erforderlich, wenn das
Fahrzeug mit einer sogenannten "Abstandsregelung" aus
gerüstet ist, die in Abhängigkeit von dem mittels eines
Sensorsystems erfaßbaren Abstand zu einem vorausfah
renden Fahrzeug, eine Aktivierung der Bremsanlage 10
auslösen soll, wenn dieser Abstand einen als kritisch
erachteten Wert unterschreitet.
Die insoweit erläuterten funktionellen Eigenschaften
der Bremsanlage 10, im wesentlichen die bei dieser vor
gesehene Möglichkeit, die Vorderachs-/Hinterachs-Brems
kraftverteilung in weiten Grenzen definiert verändern
zu können, in Kombination mit der Möglichkeit, mittels
der Einlaßventile 26 und 27 sowie 34 und 35 und der
Auslaßventile 29 und 30 sowie 37 und 38 der elektrohy
draulischen Bremsdruck-Steuereinheit 20 des Antiblockier
systems in die einzelnen Radbremsen 11 bis 14 unter
schiedliche Bremsdrücke einkoppeln zu können und damit
entsprechend verschiedene Radbremskräfte einsteuern zu
können, eröffnet die Möglichkeit, im Verlauf von Brems
vorgängen, die während einer Fahrt erforderlich werden
sowie auch von Beschleunigungsvorgängen fortlaufend die
für die einzelnen Fahrzeugräder jeweils gültigen Rei
fenkennlinien ermitteln zu können und die solchermaßen
gewonnene Kenntnis zu einer z. B. unter dem Gesichts
punkt einer Optimierung der dynamischen Stabilität des
Fahrzeuges geeigneten Schlupfregelung auszunutzen.
Zur Bestimmung der "Reifenkennlinien", d. h. des Zusam
menhangs zwischen einem an dem jeweiligen Fahrzeugrad
ausnutzbaren Kraftschlußbeiwert µB und dem für die
Ausnutzung dieses Kraftschlußbeiwerts µB erforderli
chen - absoluten - Bremsschlupf µB, der durch die
Beziehung
gegeben ist, wird, gemäß einer Variante eines diesbe
züglich geeigneten Verfahrens, dessen Ablauf durch die
elektronische Steuereinheit 50 selbsttätig gesteuert
wird, wie folgt vorgegangen, wobei vorausgesetzt wird,
daß die Bremsung im Verlauf einer Geradeausfahrt des
Fahrzeuges erfolgt und der Fahrer eine Zielbremsung
durchführen möchte, d. h. eine Bremsung, in deren Ver
lauf der Fahrer die Kraft Kp, mit der er das Bremspedal
17 betätigt, ab Beginn der Bremsung zunächst relativ
langsam steigert, bis eine Fahrzeugverzögerung von etwa
0,2 g (g = 9,81 ms⁻2) erreicht ist und der Fahrer da
nach die Pedal-Betätigungskraft Kp konstant hält, um die
genannte Fahrzeugverzögerung für eine erwünschte Zeit
spanne aufrechtzuerhalten:
In einer derartigen Situation wird in einer ersten
Bremsphase nur eine Radbremse, z. B. die linke Hinter
radbremse 13 mit Bremsdruck phl beaufschlagt, der so
bemessen wird, daß sich die vom Fahrer gewünschte Fahr
zeugverzögerung z ergibt. Die Auswahl des für die Brem
sung zunächst herangezogenen Hinterrades erfolgt da
durch, daß, gesteuert durch Ausgangssignale der elek
tronischen Steuereinheit 50, die Einlaßventile 26 und
27 der Vorderradbremsen 11 und 12 sowie das Einlaßven
til 35 der rechten Hinterradbremse in deren Sperrstel
lungen I geschaltet werden. Um mit dem allein gebrems
ten, linken Hinterrad die dem Fahrerwunsch entsprechen
de Fahrzeugverzögerung z zu erreichen, die durch die
Beziehung
z = FBlh/Gg (2)
gegeben ist, in der mit FBhl die mittels der linken
Hinterradbremse 13 entfaltete Bremskraft und mit Gg das
Gesamtgewicht des Fahrzeuges bezeichnet sind, ist es in
einer üblichen Auslegung einer Bremsanlage eines Perso
nenkraftwagens entsprechenden Fällen erforderlich, daß
der in die linke Hinterradbremse 13 eingekoppelte
Bremsdruck etwa dem 7-fachen desjenigen Druckes ent
spricht, der im Primär-Ausgangsdruckraum 56 des Tandem-
Hauptzylinders 16′ des Bremsgeräts 16 der Bremsanlage
10 aufgebaut wird, wenn der Fahrer das Bremspedal 17
dieses Tandem-Hauptzylinders 16′ mit derjenigen Betäti
gungskraft Kp betätigt, mit der er die - wunschgemäße -
Fahrzeugverzögerung z vorknüpft.
Demgemäß wird in der genannten, einleitenden Phase der
Bremsung - durch Aktivierung der Steuerdruckquelle 40 -
über deren dem Hinterachs-Bremskreis II zugeordneten
Steuerdruckausgang 42 in den dem Hinterachs-Bremskreis
II zugeordneten Ringraum 96 des Tandem-Hauptzylinders
16′ ein Steuerdruck ps2 eingekoppelt, durch dessen Wir
kung auf die diesem ausgesetzte Ringfläche des inneren
Kolbenflansches 73 des Sekundärkolbens 59 des Tandem-
Hauptzylinders 16′ auf den Sekundärkolben 59 eine zu
sätzliche, im Sinne einer Druckerhöhung im Sekundär-
Ausgangsdruckraum 57 des Tandem-Hauptzylinders 16′ wir
kende Betätigungskraft ausgeübt wird, durch die im Er
gebnis die für die Erzielung der erforderlichen Fahr
zeugverzögerung hinreichende Bremsdruck-Beaufschlagung
der linken Hinterradbremse 13 erreicht wird.
Im Verlauf dieser ersten Phase einer Bremsung, die
nicht unbedingt eine Zielbremsung sein muß, sondern
auch eine Bremsung sein kann, bei der der Fahrer eine
möglichst effektive Fahrzeugverzögerung erreichen möch
te, wird der Steuerdruck ps2, der in den dem Hinter
achs-Bremskreis II zugeordneten Ringraum 96 des Tandem-
Hauptzylinders 16′ eingekoppelt werden muß, auf etwa
den 6-fachen Wert des im Primär-Ausgangsdruckraum 56
des Tandem-Hauptzylinders 16′ - durch Pedalbetätigung -
erzeugten Druckes eingeregelt. Der im Primär-Ausgangs
druckraum 56 des Tandem-Hauptzylinders 16′ erzeugte
Druck PV wird mittels eines elektronischen Drucksensors
107 überwacht, der ein für den im Primär-Ausgangsdruck
raum 56 des Tandem-Hauptzylinders herrschenden Druck PV
charakteristisches elektrisches Ausgangssignal erzeugt,
das als Informationseingabe der elektronischen Steuer
einheit 50 zugeleitet ist.
Aus einem Vergleich der Ausgangssignale des Drucksen
sors 107, der den Primär-Ausgangsdruck des Tandem-
Hauptzylinders 16′ überwacht sowie des Drucksensors 55,
der ein für den an dem Steuerdruckausgang 42 der Steu
erdruckquelle 40 herrschenden Druck charakteristisches
elektrisches Ausgangssignal erzeugt, erzeugt die elek
tronische Steuereinheit 50, die Ansteuersignale für die
Aktivierung des Motors 43 der Pumpe 47 sowie für das
Auslaßsteuerventil 49 und erforderlichenfalls das
Druckabsenkungssteuerventil 53 der Steuerdruckquelle
durch die der am Steuerausgang 42 abgegebene Druck auf
dem erforderlichen Wert gehalten wird.
In dieser ersten - einleitenden - Bremsphase wird aus
einer Auswertung der Ausgangssignale der Raddrehzahl
sensoren 51 fortlaufend der absolute Bremsschlupf gemäß
der Beziehung (1) ermittelt, der sehr genau bestimmbar
ist, da mit den Ausgangssignalen insbesondere der den
nicht gebremsten Vorderrädern zugeordnete Raddrehzahl
sensoren Signale zur Verfügung stehen, die ein sehr ge
naues Maß für die Fahrzeuggeschwindigkeit vF sind.
Aus einer zeitlich differenzierenden Verarbeitung der
Ausgangssignale der den nicht angetriebenen Vorderrä
dern zugeordneten Raddrehzahlsensoren 51 ist auch die
Fahrzeugverzögerung z sehr genau bestimmbar, die gemäß
der Beziehung (2) mit der mittels des gebremsten linken
Hinterrades ausübbaren Radbremskraft FBhl verknüpft
ist, die der Berechnung
FBhl = µBhl · FGHA/2 (3)
genügt, so daß auch die Beziehung
in welcher mit FGHA/2 die an dem gebremsten Hinterrad
wirksame Normalkraft (Radlast) bezeichnet ist, die der
halben Hinterachslast entspricht und mit µBhl der bei
der jeweiligen Verzögerung und dem mit dieser ver
knüpften Bremsschlupf λBlh ausgenutzte, zwischen der
Fahrbahn und dem gebremsten Fahrzeugrad wirksame Kraft
schlußbeiwert bezeichnet sind.
Unter Berücksichtigung der bei einer Bremsung auftre
tenden dynamischen Achs- bzw. Radlastverlagerung, die
für die gesamte Hinterachslast FGHA durch die Beziehung
FGHA = (Ψ - z · χ) · Gg (4)
gegeben ist,
in welcher mit Ψ der auf das Fahrzeuggewicht Gg bezo gene Hinterachslastanteil und mit χ die radstandsbe zogene Schwerpunktshöhe des Fahrzeuges bezeichnet sind (vgl. Burkhardt, Fahrwerktechnik: Bremsdynamik und PKW- Bremsanlagen Vogelbuchverlag, 1. Auflage 1991, ISBN 3-8023-0184-6, Seiten 74 bis 80), folgt aus den Bezie hungen (2), (3) und (4) unmittelbar:
in welcher mit Ψ der auf das Fahrzeuggewicht Gg bezo gene Hinterachslastanteil und mit χ die radstandsbe zogene Schwerpunktshöhe des Fahrzeuges bezeichnet sind (vgl. Burkhardt, Fahrwerktechnik: Bremsdynamik und PKW- Bremsanlagen Vogelbuchverlag, 1. Auflage 1991, ISBN 3-8023-0184-6, Seiten 74 bis 80), folgt aus den Bezie hungen (2), (3) und (4) unmittelbar:
Durch eine mittels der elektronischen Steuereinheit 50
selbsttätig ausgeführte Auswertung dieser Beziehung (5)
ist somit zu den aus den Ausgangssignalen der Raddreh
zahlsensoren 51 ermittelten Werten des Bremsschlupfes
λBlh auch der jeweils zugehörige Kraftschlußbeiwert
µBhl ermittelbar und somit im gesamten interessieren
den Schlupfbereich die sogenannte Reifenkennlinie er
mittelbar, für die ein typischer Verlauf in der Fig. 4
dargestellt ist, in der als Ordinate der Kraftschluß
beiwert µB und als Abszisse der absolute Bremsschlupf
λB aufgetragen sind.
Dem z. B. für einen Sommerreifen als typisch anzusehen
den Verlauf der in der Fig. 4 dargestellten Reifenkenn
linie 108 ist zu entnehmen, daß mit zunehmendem Brems
schlupf λB zunächst, wie durch den ansteigenden Ast
109 repräsentiert, der ausnutzbare Kraftschlußbeiwert
zunimmt und bei einem Bremsschlupf λBom einen Maxi
malwert µBmax erreicht, bei dessen Ausnutzung auch
eine maximale Fahrzeugverzögerung erreichbar ist. Ab
diesem Maximum 111 der Reifenkennlinie 108 nimmt, zu
größeren Werten des Bremsschlupfes λB der aus
nutzbare Kraftschlußbeiwert µB wieder ab, was für den
praktischen Fall einer Bremsung bedeutet, daß der
Bremsschlupf λB nicht über den Wert λBom hinaus ge
steigert werden darf, da ansonsten - wegen der Abnahme
des ausnutzbaren Kraftschlußbeiwertes - das gebremste
Rad, dem die Reifenkennlinie 108 entspricht, sehr
schnell in den Blockierzustand gelangt, der zwar, wenn
das gebremste Rad stillsteht und der dem Bremsschlupf 1
entsprechende Gleitbeiwert µBG erreicht ist, noch ei
ne durchaus effektive Bremsung des Fahrzeuges ermög
licht, bei der jedoch dynamische Stabilität des Fahr
zeuges nicht mehr gewährleistet ist und das Fahrzeug
auch nicht mehr lenkbar ist.
Die genaue Kenntnis der Reifenkennlinie 108, mindestens
deren Verlauf zwischen dem Koordinatenursprung des Dia
gramms der Fig. 4 und dem Maximum 111 der Reifenkennli
nie 108 ist daher Voraussetzung dafür, die Ansprech
schwellen eines Schlupf-Regelungssystems, z. B. eines
Antiblockiersystems hinreichend hoch wählen zu können,
damit möglichst hohe Werte des Kraftschlusses µB aus
nutzbar sind, andererseits aber auch zuverlässig ver
mieden wird, daß das Maximum der Reifenkennlinie 108
bei einer Bremsung überschritten wird und dadurch das
Fahrzeug in einen dynamisch instabilen Zustand geraten
könnte.
Die zur Ermittlung der Reifenkennlinie 108 bis zu deren
Maximum 111 an nur einem Fahrzeugrad durchgeführte
"Testphase" der Bremsung wird abgebrochen, sobald sich
der Bremsschlupf λBhl dem Wert λBom nähert, was die
elektronische Steuereinheit 50 daran "erkennt", daß die
Fahrzeugverzögerung z nicht mehr zunimmt, weil sich der
Wert d µB/d λB dem Wert 0 nähert und/oder daran, daß
das gebremste Fahrzeugrad zunehmend verzögert wird.
Nach der Beendigung dieser "Testphase" wird die Brem
sung "konventionell" durch Bremsdruck-Beaufschlagung
auch der bislang nicht ausgenutzten Radbremsen 11 und
12 sowie 14 fortgesetzt, wobei der Bremsdruck phl an
dem als zuerstem gebremsten linken Hinterrades auf das
selbe Druckniveau gebracht - abgesenkt - wird, auf dem
auch die nunmehr aktivierten Radbremsen beaufschlagt
sind, wobei dieses Druckniveau phyd für den Fall, daß
die Testbremsung an einem Hinterrad des Fahrzeuges be
gonnen worden ist, durch die Beziehung
phyd = Φ · phydT/2 (6)
gegeben ist, in der mit Φ der Hinterachs-Bremskraft
anteil einer als fest abgestimmt vorausgesetzten Brems
kraftverteilung und mit phydT der Bremsdruck der in der
Testphase ausgenutzten Radbremse im Zeitpunkt des Ab
bruches der Testphase bezeichnet sind.
Nachdem auf die geschilderte Weise eine "erste" Reifen
kennlinie 108 ermittelt worden ist, wird bei einer
nächsten Bremsung die Reifenkennlinie eines zweiten
Reifens ermittelt, z. B. desjenigen des rechten Hinter
rades, oder, falls der Fahrer, erkennbar an der Art und
Weise, in der er die Bremsanlage 10 betätigt, mit etwas
höherer Fahrzeugverzögerung bremsen möchte, die Kennli
nie eines Vorderrad-Reifens auf analoge Weise ermit
telt, wobei nunmehr anstelle der Beziehungen (4), (5)
und (6) die Beziehungen
FGVA = (1-Ψ + z · χ) · Gg (4′)
sowie
und
phyd = phydT · (1 - Φ)/2 (6′)
gelten.
Die Indizes "l,r" gelten für "links, rechts".
Die Reihenfolge der von Bremsung zu Bremsung erfolgen
den Bestimmungen der Reifenkennlinien kann zyklisch
sein, derart, daß nach der Bestimmung der für ein Hin
terrad geltenden Reifenkennlinie diejenige eines Vor
derrades, danach diejenige des anderen Hinterrades und
dann wiederum des anderen Vorderrades bestimmt wird
usw. oder auch in der Weise, daß, wann immer die Art
der Betätigung der Bremsanlage 10 durch den Fahrer er
kennen läßt, daß dieser mit relativ hoher Fahrzeugver
zögerung bremsen möchte, die Reifenkennlinie eines Vor
derrades bestimmt wird und diejenige eines Hinterrades
dann, wenn der Fahrer mit relativ niedriger Fahrzeug
verzögerung bremsen will.
Durch die fortlaufende Ermittelung der Reifenkennlinien
sind auch deren Änderungen erfaßbar, die sich z. B. aus
Änderungen der Reifentemperatur während einer Fahrt er
geben und erheblich sein können. Die im Verlauf der
Testphasen einer jeden Bremsung gleichsam "punktweise"
aus fortlaufend bestimmten Kraftschluß-/Schlupfwerte
paaren ermittelten Reifenkennlinien können in einem
Speicher der elektronischen Steuereinheit 50 in tabel
larischer Form abgelegt und für einen Vergleich mit ak
tuell ermittelten Schlupf-Werten bereitgehalten sein,
aus dem gleichsam die "Stabilitätsreserve" ermittelbar
ist, die in einer fahrdynamischen Situation noch vor
handen ist, um, z. B. im Falle einer Kurvenfahrt, zuver
lässig feststellen zu können, ob bei einem gegebenen
Bremsschlupf, dasselbe gilt sinngemäß bei einer be
schleunigten Kurvenfahrt für einen Traktionsschlupf,
noch genügend Seitenführungskraftreserve vorhanden ist,
oder ob Brems- oder Traktionsschlupf abgebaut werden
muß, um das Fahrzeug sicher durch eine Kurve steuern zu
können.
In bevorzugter Auslegung der elektronischen Steuerein
heit generiert diese die jeweils aktuelle Reifenkennli
nie durch Anpassung einer qualitativ dem Kennlinienver
lauf 108 entsprechenden Exponentialfunktion an eine
Mehrzahl geeigneter Stützstellen, z. B. das Maximum 111
der Reifenkennlinie gemäß Fig. 4 und eine Mehrzahl wei
terer Stützstellen, die zwischen dem Maximum 111 und
dem Koordinatenursprung liegen, wobei diese Exponen
tialfunktion durch die Beziehung
gegeben ist, in der C1, C2 und C3 - konstante - Reifen
kennwerte bedeuten. Diese Reifenkennwerte sind so zu
bestimmen, daß die angepaßte Kurve gemäß der Beziehung
(7) möglichst gut der gemessenen Reifenkennlinie in dem
der Messung zugänglichen Bereich entspricht. Zur Be
stimmung geeignete Werte sind z. B.:
Der maximale Kraftschlußbeiwert µBmax, der Gleitbei
wert µBG bei λB = 1 und der optimale Bremsschlupf
λBom, bei dem der maximale Kraftschlußbeiwert µBmax
erreicht ist.
Basierend auf dem Näherungsansatz gemäß der Beziehung
(7) ergibt sich das folgende Gleichungssystem
Dieses Gleichungssystem läßt sich durch eine einfache
Itteration, die rasch zu einer guten Näherung führt,
"lösen", wobei in einer ersten Näherung angenommen wer
den kann:
(C1)1 = µBmax (7.4)
sowie unter Vernachlässigung der Größe e-C₂:
(C3)1 = (C1)1-µG (7.5)
woraus sich ergibt
Aus dieser Beziehung kann näherungsweise der Kennwert
(c2)1, nach einem der "Regula falsi" entsprechenden
Algorithmus rasch durch die elektronische Steuerein
heit ermittelt werden, woraus sich in einer ersten Nä
herung die Beziehung ergibt:
Erforderlichenfalls weitere Näherungsschritte können
von der elektronischen Steuereinheit 50 nach einfachen
Algorithmen durchgeführt werden.
Durch die Ausnutzung einer im wesentlichen der Bezie
hung (7) entsprechenden, von Fall zu Fall generierbaren
Kennlinie 108 ist eine rasche Verarbeitung der gemesse
nen µB- sowie λB-Daten möglich, wie es für eine ef
fektive Schlupfregelung erforderlich ist.
In einer für praktische Fälle meist ausreichend guten
Näherung kann für die Größe C3 ein Wert zwischen 0,2
und 0,3 angesetzt werden und für den rechnerisch zu
bildenden Term
ein Wert von etwa 7, wobei hieraus durch einfache Itera
tion der Wert C2 bei gemessenem λBom bestimmt werden kann.
Die elektronische Steuereinheit 50 ist auch mit der Fä
higkeit ausgestattet, in Kurvenfahrt-Situationen auf
tretende Querbeschleunigungen und daraus resultierende
"seitliche" Radlastverlagerungen im Falle einer Kurven
fahrtbremsung bei der Druckzumessung zu den einzelnen
Radbremsen 11, 12 sowie 13 und 14 dahingehend zu berück
sichtigen, daß an sämtlichen gebremsten Fahrzeugrädern
eine Bremskraft-Regelung auf gleiche Kraftschlußausnut
zung gegeben ist, wodurch eine insoweit optimale Ab
bremsung des Fahrzeugs erreichbar ist. Die dafür erfor
derliche Rückmeldung über die in den Radbremsen 11, 12
sowie 13 und 14 herrschenden Bremsdrücke wird durch die
diesen einzeln zugeordneten Drucksensoren 60 erzielt.
Die Informationen über die in einer Kurvenfahrt auftre
tenden Beschleunigungen kann durch Ausgangssignale ei
nes Querbeschleunigungssensors 112 direkt oder indirekt
aus einer Auswertung der unterschiedlichen Raddrehzah
len der Fahrzeugräder gewonnen werden und/oder durch
einen - nicht dargestellten - Lenkwinkelsensor, gegebe
nenfalls auch durch einen - ebenfalls nicht dargestell
ten - Gierwinkelsensor.
Bei Kenntnis der Reifenkennlinien für Geradeausfahrt
ist im Prinzip auch das gesamte Reifen-Kennlinienfeld
bekannt, das für eine Überlagerung von Längs- und Quer
bewegungen des Fahrzeuges Gültigkeit hat und für die
Ermittelung von "Seitenkraft-Reserven" ausnutzbar ist,
wenn ein vorgegebener - wie erläutert meßbarer - Längs
schlupf gegeben ist, wobei für einen Traktionsschlupf
zu den für den Bremsschlupf angegebenen Erläuterungen
analoge Beziehungen gelten, die mittels der elektroni
schen Steuereinheit 50 auswertbar und für die Schlupf-
Regelung bzw. Steuerung ausnutzbar sind.
Um eine sichere Erkennung des Fahrerwunsches - Ziel
bremsung oder Vollbremsung - zu ermöglichen, ist das
Bremspedal 17 auch mit einem z. B. mit Hilfe von Deh
nungs-Meßstreifen realisierten Kraftsensor 113 ausge
rüstet, dessen elektrisches Ausgangssignal ebenfalls
der elektronischen Steuereinheit 50 zugeleitet ist.
Desweiteren ist ein Winkelstellungsgeber 114 vorgese
hen, dessen elektrisches Ausgangssignal ein Maß für die
Pedalstellung und damit ebenfalls ein Maß für die vom
Fahrer gewünschte Fahrzeugverzögerung darstellt. Aus
einer differenzierenden Verarbeitung des Ausgangssig
nals dieses Winkelstellungsgebers 114 gewinnt die elek
tronische Steuereinheit 50 die Information darüber, wie
schnell der Fahrer das Bremspedal 17 betätigt. Ist die
se Betätigungsgeschwindigkeit sehr hoch, so "schließt"
die elektronische Steuereinheit 50 hieraus, daß der
Fahrer eine möglichst effektive Bremsung mit höchstmög
licher Bremsverzögerung auslösen möchte und unterbricht
für diesen Fall die Durchführung von Testzyklen.
Desweiteren ist es zur Erkennung des Fahrerwunsches
zweckmäßig, wenn auch der Sekundärzylinder 16′′ an sei
nem Druckausgang 19′′ mit einem Drucksensor 116 verse
hen ist, mittels dessen der tatsächlich in die Haupt
bremsleitung (22) des Vorderachs-Bremskreises I einge
koppelte Druck erfaßbar ist.
Claims (20)
1. Verfahren zur Bestimmung der Kraftschluß-/Schlupf
kennlinien der Reifen eines Straßenfahrzeuges, das
mit einem auf eine Einzelrad-Regelung ausgelegten
Antiblockiersystem ausgerüstet ist, wonach im Fahr
betrieb des Fahrzeuges aus gemessenen Wertepaaren
des Schlupfes λ und des bei gegebenem Schlupf aus
genutzten Kraftschlußbeiwertes µ auf den Verlauf
der jeweiligen Reifenkennlinie im gesamten µ/λ-
Feld geschlossen wird, gekennzeichnet durch die
folgenden Merkmale:
- a) in einer Anfangsphase einer mit mäßiger Fahr zeugverzögerung verknüpften Zielbremsung wird nur die Radbremse eines einzigen Fahrzeugrades mit Bremsdruck beaufschlagt und dieser in der anfänglichen Steigerungsphase des Bremsdruckes so bemessen, daß sich die dem Fahrerwunsch ent sprechende - zunehmende - Anfangsverzögerung mindestens annähernd ergibt;
- b) während dieser anfänglichen Testphase der Brem sung wird fortlaufend der absolute Bremsschlupf λB gemäß der Beziehung sowie die mit dem jeweiligen Wert des Brems schlupfes λB verknüpfte Kraftschlußausnutzung µB ermittelt, die im Falle der Bremsung eines Hinterrades durch die Beziehung und im Falle einer Bremsung eines Vorderrades durch die Beziehung gegeben ist, wobei in diesen Beziehungen mit vF die Fahrzeuggeschwindigkeit, mit vR die Ge schwindigkeit des gebremsten Fahrzeugrades, mit Ψ der Hinterachslastanteil, mit die rad standsbezogene Schwerpunkthöhe des Fahrzeuges und mit z die gemessene Bremsverzögerung des Fahrzeuges bezeichnet sind, und wobei als Fahr zeuggeschwindigkeit vF ein aus den Radumfangsge schwindigkeiten der nicht gebremsten Fahrzeugrä der gewonnener Wert in Ansatz gebracht wird;
- c) sobald durch die alleinige Bremsung des Testra des die Fahrzeugverzögerung z nicht weiter an wächst und/oder das gebremste Fahrzeugrad stär ker verzögert als es einem vorgegebenen Schwel lenwert entspricht, wird die Testbremsung abge brochen und die Bremsung durch Druckbeaufschla gung der weiteren Fahrzeugräder fortgesetzt;
- d) die den Merkmalen a) bis c) entsprechenden Test- Bremsphasen werden in zyklischer Folge für sämt liche Fahrzeugräder durchgeführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Testbremsung an einem Hinterrad durchge
führt wird, wenn der Fahrerwunsch einer Bremsung
mit mäßiger Fahrzeugverzögerung zwischen 0,1 g und
0,2 g entspricht und an einem Vorderrad, wenn der
Fahrerwunsch einer etwas höheren Fahrzeugverzöge
rung zwischen 0,2 g und 0,4 g entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß in einem Testzyklus zwei Fahr
zeugräder gebremst werden, die einen diagonal ge
genüberliegend angeordnet sind, wenn der Fahrer
wunsch einer Bremsverzögerung von mehr als 0,4 g
entspricht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Testphase zunächst am Hinterrad und danach
am Vorderrad durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß bei einer Durchführung der
Testbremsphase an einem angetriebenen Fahrzeugrad
dieses vom Antriebsstrang des Fahrzeuges abgekup
pelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Betriebssituation "Ziel
bremsung" des Fahrzeugs daran erkannt wird, daß der
Fahrer das Bremspedal (17) der Bremsanlage (10) mit
einer Kraft Kp betätigt, die kleiner als ein vor
zugsweise einstellbar vorgegebener Schwellenwert
ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Betriebssituation "Ziel
bremsung" des Fahrzeugs daran erkennbar ist, daß
die Fahrzeugverzögerung kleiner ist als ein vor
zugsweise einstellbar vorgegebener Schwellenwert
zmin.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Betriebssituation "Ziel
bremsung" des Fahrzeugs daran erkannt wird, daß der
Bremsdruck, den der Fahrer durch Betätigung des
Bremsgeräts (16) in die Bremsanlage (10) einsteu
ert, kleiner ist als ein vorzugsweise einstellbar
vorgegebener Schwellenwert pmin.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß für den anhand von Schlupf- und
Verzögerungs- sowie gegebenenfalls Beschleunigungs
messungen ermittelten Kraftschlußbeiwert-/Schlupf-
Zusammenhang, der für das jeweilige Fahrzeugrad
gilt, durch Interpolation oder Anpassung einer mit
tels einer elektronischen Steuereinheit (50) aus
wertbaren Näherungsbeziehung an charakteristische
Stützstellen des durch die Messung erzielten, ge
speicherten µB/λB-Wertepaar-Vorrates ein Algo
rithmus gewonnen wird, der für eine fortlaufende
Verarbeitung gemessener λB-Daten in Einheiten des
ausgenutzten Kraftschlußbeiwertes ausnutzbar ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ermittelung des aktuell ausgenutzten Kraft
schlußbeiwertes µB durch Auswertung einer Bezie
hung der Form
erfolgt, in welcher mit C1, C2 und C3 Konstanten
bezeichnet sind, die durch Anpassung der Beziehung an
gemessene λB- und µB-Werte gewonnen werden und als Parameter der für die fortlaufende Auswertung genutzten Beziehung gespeichert und fortlaufend ak tualisiert werden.
gemessene λB- und µB-Werte gewonnen werden und als Parameter der für die fortlaufende Auswertung genutzten Beziehung gespeichert und fortlaufend ak tualisiert werden.
11. Schlupf-Regelungssystem zur Durchführung des Ver
fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, an einem
Straßenfahrzeug, das sowohl mit einem Antiblockier
system ausgerüstet ist, das eine individuelle Brems
druckregelung an den einzelnen Fahrzeugrädern ermög
licht, als auch mit einer Einrichtung zu einer elek
tronisch gesteuerten Verteilung der über die Vorder
radbremsen und über die Hinterradbremsen ausübbaren
Bremsenkräfte, mit einem einen Tandem-Hauptzylinder
umfassenden Bremsgerät und mit einer Steuerdruck
quelle mit elektrisch steuerbarem Ausgangsdruck,
der in einen Steuerdruckraum des Bremsgeräts ein
koppelbar ist und dadurch dem durch alleinige Pe
dalbetätigung des Bremsgeräts erzeugbaren Brems
druck, der in die Hinterradbremsen einkoppelbar
ist, additiv überlagert wird, wobei die Steuerdruck
quelle eine elektronische Steuereinheit umfaßt,
welche aus einer Verarbeitung mindestens von Rad
drehzahlsensor-Ausgangssignalen, die den Fahrzeug
rädern einzeln zugeordnet sind, sowie von Drucksen
sor-Ausgangssignalen, mittels derer für die erzeug
baren Bremsdrücke charakteristische elektrische
Signale gewinnbar sind, die für die Steuerung der
Bremskraftverteilung erforderlichen Steuersignale
erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderrad
bremsen (11, 12) an den Primär-Ausgangsdruckraum
(56) und die Hinterradbremsen (13, 14) an den Sekun
där-Ausgangsdruckraum (57) des Tandem-Hauptzylin
ders (16′) angeschlossen sind, daß die die gehäuse
feste Begrenzung des Sekundär-Ausgangsdruckraumes
(57) bildende Bohrungsstufe (63) des Gehäuses (64),
innerhalb derer durch einen äußeren Kolbenflansch
(74) des Sekundärkolbens (59) der Sekundär-Aus
gangsdruckraum (57) gegen einen - drucklos gehal
tenen - Nachlaufraum (82) abgegrenzt ist und dieser
durch einen inneren Kolbenflansch (73) gegen einen
inneren Abschnitt dieser Bohrungsstufe (63) beweg
lich abgedichtet ist, durch eine Zwischenwand (68)
des Gehäuses (64) gegen eine zentrale Bohrungsstufe
(66) abgegrenzt ist, die von der den Primärkolben
(58) aufnehmenden Bohrungsstufe (61) ausgeht, deren
Querschnittsfläche A1 etwas größer ist als die
Querschnittsfläche A3 der zentralen Bohrungsstufe
(66), daß in der zentralen Bohrungsstufe (66) ein
Betätigungskolben (69) druckdicht verschiebbar ge
führt ist, der die axial bewegliche - innere - Be
grenzung des Primär-Ausgangsdruckraumes (56) bildet
und diesen gegen einen drucklosen, axial gehäuse
fest durch die Zwischenwand (68) begrenzten Nach
laufraum (86) abgrenzt, daß dieser Betätigungskol
ben (69) mit einem den zentralen Nachlaufraum (86)
axial durchsetzenden Stößel (71) versehen ist, der
druckdicht verschiebbar durch eine zentrale Bohrung
(72) der Zwischenwand (68) hindurchtritt und axial
an dem inneren Kolbenflansch (73) des Sekundärkol
bens (59) abstützbar ist, und daß der durch den in
neren Kolbenflansch (73) des Sekundärkolbens (59)
axial beweglich und durch die Zwischenwand (68)
axial gehäusefest begrenzte, von dem Stößel (71)
ebenfalls zentral durchsetzte Ringraum (96) an den
Druckausgang (42) der steuerbaren Druckquelle (40)
angeschlossen ist.
12. Schlupf-Regelungssystem nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der am Sekundärkolben (59) an
greifende Endabschnitt (71′) des Stößels (71) des
Betätigungskolbens (69) in einer Sackbohrung (88)
des Sekundärkolbens (59) relativ zu diesem druck
dicht verschiebbar angeordnet und am Grund (91)
dieser Sackbohrung (88) abstützbar ist.
13. Schlupf-Regelungssystem nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der innere Kolbenflansch (73)
des Sekundärkolbens (59) mit einer zentral am Grund
(91) der Sackbohrung (88) in diese mündenden und
diese mit dem Nachlaufraum (82) verbindenden Aus
gleichsbohrung (92) versehen ist.
14. Schlupf-Regelungssystem nach einem der Ansprüche 11
bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den
dem Vorderachs-Bremskreis (I) der Bremsanlage (10)
des Fahrzeugs zugeordneten Ausgangsdruckraum (56)
des Tandem-Hauptzylinders (16′) und die zu den Vor
derradbremsen (11, 12) weiterführende Hauptbremslei
tung (22) des Vorderachs-Bremskreises (I) ein als
Druckumsetzer wirkender Sekundärzylinder (16′′)
vorgesehen ist, der seinerseits einen Steuerdruck
raum (196) hat, in den ein steuerbarer Ausgangs
druck der Steuerdruckquelle (40) einkoppelbar ist,
der dem im Ausgangsdruckraum (157) dieses Sekundär
zylinders (16′′) allein durch Betätigung des Haupt
zylinders (16′) erzeugbaren Ausgangsdruck additiv
überlagerbar ist.
15. Schlupf-Regelungssystem nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Sekundärzylinder (16′′) ein
eigener Steuerdruckausgang (41) der Steuerdruck
quelle (40) zugeordnet ist.
16. Schlupf-Regelungssystem nach einem der Ansprüche 11
bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens
einen der Druckausgänge (19′, 21′), vorzugsweise den
Druckausgang (19′) des Primär-Ausgangsdruckraumes
(26) des Tandem-Hauptzylinders (16′) ein Drucksen
sor (107) angeschlossen ist, der ein für den Druck
im Tandem-Hauptzylinder (16′) charakteristisches
elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das der elek
tronischen Steuereinheit (50) als Informationsein
gabe zugeleitet ist.
17. Schlupf-Regelungssystem nach einem der Ansprüche 11
bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß den Steuer
druckausgängen (41, 42) der Steuerdruckquelle (40)
je ein Drucksensor (54, 55) zugeordnet ist, der ein
für den am jeweiligen Druckausgang (41 bzw. 42) be
reitgestellten Steuerdruck charakteristisches elek
trisches Ausgangssignal erzeugt, das der elektroni
schen Steuereinheit (50) zugeleitet ist.
18. Schlupf-Regelungssystem nach einem der Ansprüche 11
bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß den Vorderrad
bremsen (11, 12) und den Hinterradbremsen (13, 14) je
einzeln zugeordnete Drucksensoren (60) vorgesehen
sind, die für die in den einzelnen Radbremsen herr
schenden Bremsdrücke charakteristische elektrische
Ausgangssignale erzeugen, die der elektronischen
Steuereinheit als weitere Informations-Eingaben zu
geleitet sind.
19. Schlupf-Regelungssystem nach einem der Ansprüche 11
bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Querbe
schleunigungssensor (112) und/oder ein Gierwinkel-
Sensor vorgesehen ist/sind, die elektrische Aus
gangssignale erzeugen, die von der elektronischen
Steuereinheit (50) in Einheiten an dem Fahrzeug an
greifender Querkräfte auswertbar sind.
20. Schlupf-Regelungssystem nach einem der Ansprüche 11
bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kraft-Sen
sor vorgesehen ist, der ein für die Kraft, mit der
der Fahrer das Bremspedal (70) der Bremsanlage (10)
betätigt, charakteristisches elektrisches Ausgangs
signal erzeugt, das der elektronischen Steuerein
heit (50) zugeleitet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934300048 DE4300048A1 (de) | 1993-01-04 | 1993-01-04 | Verfahren zur Bestimmung der Kraftschluß-/Schlupfkennlinien der Reifen eines Straßenfahrzeuges |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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