DE4424317C2

DE4424317C2 - Antiblockierregelsystem

Info

Publication number: DE4424317C2
Application number: DE4424317A
Authority: DE
Inventors: Juergen Breitenbacher; Rainer Heinsohn; Martin Borsik; Andreas Klug; Hermann Kaess; Peter Zeiner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-07-09
Filing date: 1994-07-09
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2014-07-10
Also published as: FR2722156A1; US5676435A; JPH0848229A; DE4424317A1; FR2722156B1

Description

Stand der Technik

Ein Antiblockierregelsystem (ABS) mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der DE 37 28 480 A1 bekannt. Es ist dort ein ABS beschrieben, bei dem die Bremsdrücke der Vorderräder individuell gesteuert bzw. geregelt werden und der Bremsdruck der Räder der Hinterachse gemeinsam für beide Hinterräder eingestellt wird. In die zu den Hinterachsbremsen führende Bremsleitung ist ein zusätzliches 2/2-Magnetventil eingeschaltet, das bei einer bestimmten Fahrzeugverzögerung undurchlässig wird und dann den Bremsdruck an den Hinterachsbremsen konstant hält. Im Falle einer ABS-Regelung wird das 2/2-Ventil wieder durchlässig gemacht. Es ist auch der Fall erwähnt, daß das für die Druckmodulation an der Hinterachse im ABS-Fall vorgesehene Modulationsventil zur Druckbegrenzung an der Hinterachse bei Vorliegen einer bestimmten Fahrzeugverzögerung benutzt werden kann.

Aus der DE 38 40 336 A1 ist ein Antiblockiersystem bekannt, bei dem die Räder der Vorderachse durch Radsensoren überwacht werden und nur der Hydraulikdruck in den Radbremszylindern der Vorderräder durch die Antiblockierregeleinrichtung geregelt wird. Der den Radbremszylindern der Hinterachse zugeführte Hydraulikdruck wird nicht durch das Antiblockiersystem geregelt, sondern in Abhängigkeit vom antiblockiergeregelten Bremsdruck der Vorderräder gesteuert.

Eine Möglichkeit, das Gesamtgewicht und damit die Beladung eine Fahrzeugs zu bestimmen, ist aus der DE 37 23 917 A1 bekannt. In dieser Schrift wird beschrieben, wie mit Hilfe der Radbremsdrücke an den Achsen und der Fahrzeugverzögerung das Gesamtgewicht des Fahrzeugs ermittelt werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung der Verzögerungseigenschaften eines Fahrzeugs ohne aufwendige Sensorik.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 ge löst.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem Antiblockierregelsystem für ein Vierradkraftfahrzeug, bei dem der Bremsdruck an den Vorderrädern aufgrund des Radbewegungsverhaltens der Vorder räder individuell regelbar ausgelegt ist. Dies geschieht im allgemeinen zur Vermeidung eines unerwünschten Blockierver haltens der Räder. Weiterhin soll eine Begrenzung des zur Bremsung der Hinterräder notwendigen Bremsdrucks vorgesehen sein. Der Kern der Erfindung besteht nun darin, daß an den Bremsen der Hinterachse lediglich eine von der Beladung des Fahrzeugs abhängige Druckbegrenzung erfolgt.

Bei der erfindungsgemäßen Auslegung des Systems wird also eine ABS-Regelung nur an den Vorderrädern vorgenommen. An der Hinterachse kann somit vorteilhafterweise auf die Senso ren zur Erfassung der Raddrehzahlen verzichtet werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vor gesehen, daß der durch den Hauptbremszylinder erzeugte Druck erfaßt wird. Die Beladung des Fahrzeugs wird aus der Fahr zeugbeschleunigung und dem durch den Hauptbremszylinder er zeugten Druck ermittelt. Als zusätzlicher Sensor wird also vorteilhafterweise nur ein Sensor für den Hauptbrems zylinderdruck zusätzlich benötigt. Dieser kann im Hydro- Aggregat integriert und somit deutlich preiswerter sein. Die Druckinformation kann vorteilhafterweise ist zusätzlich im ABS-Algorithmus in bekannter Weise genutzt werden. Eine Ver kabelung zur Hinterachse ist bei der Erfindung nicht notwen dig.

Durch die Erfindung wird trotz des Verzichts auf die Hinter achssensorik eine gute Bremskraftverteilung erzielt, auf das herkömmliche beladungsabhängige Druckbegrenzungsventil kann verzichtet werden.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Er mittlung der Beladung des Fahrzeugs aus der Fahrzeugbe schleunigung und dem durch den Hauptbremszylinder erzeugten Druck mittels eines Fahrzeugmodells geschieht.

Mittels eines Vergleichs eines aus der Beladung abgeleiteten Wertes mit dem durch den Hauptbremszylinder erzeugten Druck kann der Einsatzpunkt für die Druckbegrenzung ermittelt werden, woraufhin ein Ventil zur Druckbegrenzung an der Hinterachse angesteuert wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteran sprüchen zu entnehmen.

Figurenbeschreibung

Anhand des Ausführungsbeispiels der Zeichnung wird die Er findung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung eines Fahrzeugs mit einem vereinfachten ABS und Hinterachsdruckbegren zung durch ein Druckbegrenzungsventil,

Fig. 2 die Ansteuerschaltung bzw. ein Ablaufdiagramm zur Ansteuerung für das Druckbegrenzungsventil,

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung.

In der Fig. 1 sind den Fahrzeugvorderrädern 1 und 2 Bremsen 3 und 4 und Geschwindigkeitssensoren 5 und 6 zugeordnet. Die Geschwindigkeitssensoren erfassen in bekannter Weise die Drehzahl Nvr und Nvl bzw. die Drehgeschwindigkeit der Vorderräder, die Sensoren 5 und 6 sind mit einer üblichen, hier jedoch nur zweikanaligen ABS-Auswerteschaltung 7 ver bunden, die aus den Signalen Nvr und Nvl der Sensoren 5 und 6 bei erkannter Radinstabilität, bspw. Blockierneigung) Steuersignale für die Bremsdruckmodulationsventile 8 und 9 erzeugt. Die Bremsdruckmodulationsventile 8 und 9 sind dabei zwischen dem Hauptbremszylinder 10 und den Vorderradbremsen 3 und 4 geschaltet. Mit einem Sensor 23 wird der Hauptbrems zylinderdruck P_HBZ gemessen, die Weiterverarbeitung des Aus gangssignals des Sensors 23 wird anhand der Fig. 2 be schrieben. Die Bremsen 11 und 12 der Hinterräder 13 und 14 sind nicht in die Antiblockierregelung einbezogen. In die vom Hauptbremszylinder 10 zu den Hinterachsbremsen 11 und 12 führende Leitung ist ein 2/2-Magnetventil 15 eingeschaltet, das normalerweise durchlässig ist, jedoch mittels eines Signals S an Klemme 16 in seine Sperrstellung gebracht werden kann.

Die Schaltung bzw. das Ablaufdiagramm der Fig. 2 erzeugt das Ansteuersignal S an der Klemme 16. Die in der Fig. 2 gezeigten Mittel bzw. Schritte können selbstverständlich in die ABS-Auswerteschaltung 7 integriert werden.

Die Sensoren 5 und 6 sind über Klemmen 20 und 21 auch mit einem Block 22 verbunden, in dem aus den Radgeschwindig keitssignalen Nvr und Nvl der Sensoren 5 und 6 ein Fahrzeug verzögerungssignal a_F ermittelt wird.

Dies geschieht in bekannter Weise durch Differentiation und geeignete Signalaufbereitung beispielsweise durch die im folgenden beschriebenen Schritte, wobei
Nvr das Signal des Sensors 5,
Nvl das Signal des Sensors 6,
a_F die zu ermittelnde Fahrzeugverzögerung,
der Index k der aktuelle Abtastzeitpunkt,
der Index k - 1 der zurückliegende Abtastzeitpunkt,
dT die Abtastzeit und
s die freie Variable der Laplace-Trans formation
ist.

1. Schritt zur Bestimmung der Fahrzeugverzögerung a_F:
Auswahl der größten Radgeschwindigkeit
DF_k = max(Nvr, Nvl)
2. Schritt:
Näherungsweise Differentiation durch Differenzenquotient
a_F = (DF_k - DF_k-1)/dT
3. Schritt:
Begrenzen auf physikalisch mögliche Werte
a_F = min(a_F, maximale Fahrzeugbeschleunigung)
a_F = max(a_F, maximale Fahrzeugverzögerung)

4. Schritt:
Glätten des Signals (z. B. Tiefpaßfiltern oder gleitende Mittelwertbildung) durch eine Übertragungsfunktion G(s).

a_F(s) = a_F(s).G(s)

Mit einem Sensor 23 wird der Hauptbremszylinderdruck P_HBZ gemessen und dem Block 24 zugeführt, um mittels eines Modells die Bremskraft Fbr zu ermitteln. Dies geschieht in folgender Weise:
Die gesamte auf das Fahrzeug wirkende Bremskraft Fbr berech net sich beispielsweise aus:

Fbr(s) = [P_vl(s).G_vl(s)] + [P_vr(s).G_vr(s)] + [P_hl(s).G_hl(s)] + [P_hr(s).G_hr(s)],

wobei
Fbr die auf das Fahrzeug wirkende Bremskraft,
P_xx der Radbremsdruck am Rad xx,
G_xx die Übertragungsfunktion Radbremsdruck → Bremskraft am Rad xx und
s die freie Variable der Laplace-Transformation
ist

Die Übertragungsfunktionen G_xx(s) beinhalten z. B. das zeit lich verzögerte Ansprechen der Bremsen, die Standfestigkeit usw. und können im Modell beliebig detailliert nachgebildet werden. Im einfachsten Fall entarten sie zu Konstanten C_xx. Vernachlässigt man die Druckdynamik in den Bremsleitungen (P_xx = P_HZ), so ergibt sich als einfaches Beispiels für die Ermittlung der Bremskraft denkbares:

Fbr = P_HZ.[(2.C_v) + (2.C_h)]

mit:
P_HZ: Druck im Hauptbremszylinder
C_v: Übertragungsfaktor Vorderachse
C_h: Übertragungsfaktor Hinterachse

Diese Modelle haben nur Gültigkeit, solange das Reib wert/Schlupf-Maximum am Rand nicht überschritten ist. Dar über hinaus ist der Zusammenhang Raddruck → Bremskraft nicht mehr gültig, so daß erfindungsgemäß auf diese Weise nur die Bremskraftverteilung außerhalb der ABS-Regelung dargestellt werden kann.

Die ermittelte Bremskraft Fbr und die ermittelte Fahrzeug verzögerung a_F werden dem Block 25 zugeführt, der mit Hilfe eines Fahrzeugmodells daraus den Beladungszustand M_lad er mittelt. Dies kann beispielsweise wie folgt beschrieben ab geleitet:
Im allgemeinen folgt die Fahrzeugverzögerung der Bremskraft:

a_F(s).(M_Fzg + M_lad) = G_Fgz(s).Fbr,

wobei
M_Fzg die Masse des unbeladenen Fahrzeugs,
M_lad die Masse der Beladung,
G_Fzg die Übertragungsfunktion des Fahr zeugaufbaus und
s die freie Variable der Laplace-Transformation
ist.

Vernachlässigt man die Verzögerungsaufbaudynamik (G_Fzg(s) = 1), so läßt sich der Beladungszustand beispiels weise durch

M_lad = Fbr/a_F(s) - M_Fzg

bestimmen.

In dem Block 26 wird aus dem Beladungszustand M_lad die Soll- Bremskraftverteilung Fha/Fva (ha = Hinterachse, va = Vorderachse) ermittelt.

Die Kurve der idealen Bremskraftverteilung ist - neben kon stanten geometrischen Größen - nur vom aktuellen Beladungs zustand abhängig. Ihre Ermittlung ist aus dem Stand der Technik bekannt (z. B. aus Burckhardt/Burg: Berechnung und Rekonstruktion des Bremsverhaltens von PKW, Verlag INFORMA TION GmbH, Kippenheim, ISBN 3-88550-025-6).

In dem weiteren Block 27 wird aus der Soll-Bremskraftvertei lung Fha/Fva der Schaltpunkt ermittelt, bei dem das Ventil 15 der Fig. 1 durch das Signal 5 angesteuert werden soll. Zur Erläuterung dieser Ermittlung wird auf die Fig. 3 ver wiesen. Dort ist mit 30 die ideale Bremskraftverteilung bei beladenem Fahrzeug und mit 31 die bei leerem Fahrzeug aufge zeichnet. Mit Hilfe der Schaltung der Fig. 2 und dem Ventil 15 soll eine Annäherung an die Idealkurven 30 und 31 erfol gen. Die Annäherungskurven sind mit 32 und 33 bezeichnet. Es gilt also im Block 27, mit Hilfe der ermittelten Soll-Brems kraftverteilung den zugehörigen Punkt auf der Geraden 34 zu ermitteln, an dem das Ventil 15 in den Sperrzustand gebracht werden soll, so daß sich an der Hinterachse keine weitere Druckerhöhung und damit auch keine Erhöhung der Bremskraft Fha mehr ergibt. Der Block 27 gibt das Sperrsignal S auf seiner Ausgangsklemme 16 an das Ventil 15.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, daß ein Fahrzeug beschrieben wird, das mit einem Antiblockiersystem ausge rüstet ist, bei dem nur die Bremsdrücke der Vorderräder in dividuell geregelt werden. Hierzu werden die Drehzahlen der Vorderräder erfaßt. Der Bremsdruck der Hinterräder wird für beide Hinterräder gemeinsam gesteuert, an den Hinterrädern ist keine Drehzahlerfassung vorgesehen. Jedoch ist in die Bremsleitung zu den Hinterradbremsen ein 2/2-Ventil einge schaltet, das in Abhängigkeit von der beladungsabhängig er mittelten Bremskraftverteilung in seine Sperrstellung ge bracht werden kann und dann den Hinterachsbremsdruck konstant hält.

Claims

1. Antiblockierregelsystem für ein Vierradkraftfahrzeug, bei dem der Bremsdruck an den Vorderrädern (1, 2) aufgrund des Radbewegungsverhaltens dieser Vorderräder individuell regel bar ausgelegt ist und das eine Begrenzung (16) des zur Brem sung der Hinterräder (13, 14) notwendigen Bremsdrucks auf weist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Bremsen (11, 12) der Hinterachse lediglich eine von der Beladung des Fahr zeugs abhängige Druckbegrenzung erfolgt.

2. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Beladung (M_lad) des Fahrzeugs aus der Fahrzeugbeschleunigung (a_F) und dem durch den Hauptbrems zylinder (23) erzeugten Druck (P_HBZ) ermittelt wird.

3. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ermittlung der Beladung (M_lad) des Fahr zeugs aus der Fahrzeugbeschleunigung (a_F) und dem durch den Hauptbremszylinder (23) erzeugten Druck (P_HBZ) mittels eines Fahrzeugmodells (25) geschieht.

4. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß mittels eines Vergleichs eines aus der Bela dung (M_lad) abgeleiteten Wertes (Fha/Fva) mit dem durch den Hauptbremszylinder (23) erzeugten Druck (P_HBZ) der Einsatz punkt für die Druckbegrenzung ermittelt und ein Ventil (15) zur Druckbegrenzung angesteuert wird.