DE69111704T2

DE69111704T2 - Bremsdrucksteuerungsverfahren und Anlage.

Info

Publication number: DE69111704T2
Application number: DE69111704T
Authority: DE
Inventors: Philip Mark Headley; Prakash Krishnamurthi Kulkarni
Original assignee: Delco Electronics LLC; Motors Liquidation Co
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1990-06-19
Filing date: 1991-05-15
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2011-05-16
Also published as: JPH04252764A; DE69111704D1; EP0462635B1; EP0462635A3; US5063514A; ES2075328T3; JP2851180B2; EP0462635A2; CA2039808A1; CA2039808C

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Gerät, um den Bremsdruck zu regeln, der an Bremsen eines Fahrzeugs angelegt wird, und insbesondere auf ein Antiblockier- Bremssystem mit einer Gierregelung.
Wenn die Bremsen eines Fahrzeugs angezogen werden, wird eine longitudinale bzw. Längskraft zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche erzeugt. Diese Längskraft hängt von verschiedenen Parametern ab, welche die Beschaffenheiten der Straßenoberfläche und den Betrag eines Schlupfes zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche einschließen. Die Längskraft nimmt zu, während der Schlupf zunimmt, bis ein kritischer Schlupfwert übertroffen wird. Wenn der Schlupf diesen kritischen Schlupfwert übersteigt, nimmt die Längskraft bei der Grenzfläche zwischen dem Reifen und der Straße ab, und das Rad nähert sich schnell einer Blockierung bzw. einem Blockierzustand. Die Längskräfte bei den Vorder- und den Hinterrädern tragen zusammen zu der gesamten Bremskraft auf das Fahrzeug bei.
Während sich das Rad über die Straßenoberfläche bewegt, kann ebenfalls eine laterale bzw. Seitenkraft zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche erzeugt werden. Die auftretende Seitenkraft ist maximal, wenn kein Radschlupf vorliegt, und nimmt ab, während ein Radschlupf zunimmt. Somit wird die Seitenkraftkapazität des Rades maximiert, wenn kein Radschlupf vorliegt. Eine erhöhte Seitenkraftkapazität bei den Vorderrädern trägt zu einer besseren Lenkbarkeit des Fahrzeugs bei; während eine Seitenkraftkapazität bei den Hinterrädern zu einer besseren Stabilität beiträgt.
Daher muß, um einen optimalen Kompromiß zwischen den Zielen einer Seitenstabilität, Lenkbarkeit und einem verbesserten Anhalteweg zu erhalten, ein Antiblockier- Bremssystem in der Lage sein, die Längs- und Seiten-Charakteristiken effektiv abwechselnd zu benutzen bzw. zu berücksichtigen.
Wenn das Fahrzeug auf einer gleichförmigen Oberfläche gebremst wird, während es sich in einer geraden Linie bewegt, sind die Reibungs-Charakteristiken zwischen dem Reifen und der Straße für alle vier Räder ähnlich. In diesem Fall sind die Längskräfte auf der rechten Seite des Fahrzeugs und diejenigen auf der linken Seite annähernd gleich. Folglich ist das Ungleichgewicht in den Längskräften, falls überhaupt vorhanden, gering und kann gewöhnlich durch die Seitenkräfte bei den Hinterrädern kompensiert werden. Daher ist eine geringfügige oder gar keine korrigierende Lenkaktion des Fahrers erforderlich, um die Richtungsstabilität aufrechtzuerhalten.
Die Längs- und Seitenkräfte der Räder sind ebenfalls Schlüsselfaktoren, wenn das Fahrzeug auf einer Oberfläche mit unterschiedlichem Koeffizienten betrieben wird. Auf solch eine Oberfläche trifft man oftmals während normaler Fahrbedingungen, wie zum Beispiel wenn sich die rechte Seite des Fahrzeugs auf einem weichen Kiesbankett befindet, während sich die linke Seite auf Asphalt befindet. In solch einer Situation mit einem unterschiedlichen Koeffizienten wird die Längskraft auf der Seite mit einem höheren Koeffizienten (das heißt dem Asphalt) des Fahrzeugs im wesentlichen größer als die Längskraft auf der Seite mit einem niedrigeren Koeffizienten (das heißt dem Kiesbankett) des Fahrzeugs sein, was ein Ungleichgewicht der Kräfte hervorruft. Falls die Seitenkräfte der Hinterräder nicht groß genug sind, um dem Kräfteungleichgewicht entgegenzuwirken, resultiert ein Netto-Giermoment, das dazu neigt, das Fahrzeug um dessen Hochachse bzw. vertikale Achse herum zu drehen. Dieser beginnende Gierzustand erfordert, daß der Fahrer des Fahrzeugs eine korrigierende Lenkaktion durchführt, um die Richtungsstabilität aufrechtzuerhalten.
Es gibt bekannte Systeme, die versuchen, ein Giermoment festzustellen und eine korrigierende Aktion vorzunehmen, um dessen Aufbau zu minimieren, wenn Antiblockier- Bremsmanöver auf einer Oberfläche mit einem unterschiedlichen Koeffizienten durchgeführt werden. Diese Systeme machen typischerweise von Vorrichtungen Gebrauch, wie zum Beispiel Seitenbeschleunigungsmessern, Lenkpositionssensoren und anderen Hilfsvorrichtungen, um den Gierzustand zu messen. Einmal festgestellt, wirkt ein typisches Antiblockier-Bremssystem dann dahingehend, den zusätzlichen Aufbau des Giermoments zu bremsen, wie zum Beispiel indem eine niedrigere Rate einer Zunahme im Bremsdruck während des Anlege-Abschnitts eines Antiblockier-Bremszyklus im Vergleich mit der Rate einer Zunahme befohlen wird, die auf einer gleichförmigen Oberfläche befohlen wird. Die Wirkung dieses Vorgangs bzw. dieser Aktion ist, das Ungleichgewicht zwischen den Längskräften an den beiden Vorderrädern zu reduzieren und dadurch den Aufbau der Gierkräfte zu verlangsamen.
Der Gebrauch von Hilfsvorrichtungen in diesen Systemen, um den Gierzustand zu messen, trägt jedoch dazu bei, die Systemkosten zu erhöhen und den Aufbau und die Servicefunktionen kompliziert zu machen. Daher wäre es vorzuziehen, daß ein Antiblockier-Bremssystem in der Lage ist, einen beginnenden Gierzustand ohne Hilfseinrichtungen oder Vorrichtungen zu erkennen und ihm entgegenzuwirken. Ferner liegt die Regelungsaktion als Antwort auf den festgestellten Gierzustand in der Form einer Regelung mit einer offenen Schleife bzw. Open-Loop-Regelung vor. Die +niedrigere Rate einer Zunahme in dem Bremsdruck während des Anlege-Abschnitts des Antiblockier-Bremszyklus kann für einen Straßenoberflächenzustand geeignet sein, mag aber für alle Oberflächen, auf denen ein Bremsvorgang ausgeführt wird, nicht geeignet sein.
Beispiele nach dem Stand der Technik können in den US-Patenten mit den Nummern 4,657,313; 4,593,955 und 4,349,876 gefunden werden.
Ein Verfahren und Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung sind durch die Merkmale gekennzeichnet, die in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1, 7 beziehungsweise 8 spezifiziert sind.
Diese Erfindung sorgt für ein verbessertes Antiblockier-Bremssystem, das einen beginnenden Gierzustand ohne die Erfordernis einer Hilfseinrichtung oder anderer Vorrichtungen feststellt und ihm entgegenwirkt. Dies hat eine Verbesserung bezüglich der Systemkosten und Komplexität zur Folge. Gemäß einem Gesichtspunkt dieser Erfindung wird ein Messen und eine Regelung eines Gierzustandes beruhend auf der Tatsache ausgeführt, daß, falls die Bremsdrucke auf zwei Räder auf der gleichen Achse gleich sind, das Rad, welches auf der Oberfläche mit einem höheren Koeffizienten läuft, einen geringeren Schlupfwert als dasjenige aufweisen wird, welches auf der Oberfläche mit einem geringeren Koeffizienten läuft. Wenn das Antiblockier-Regelungssystem auf einen beginnenden Radblockierzustand zuerst anspricht, sind die Bremsdrucke auf beiden Seiten jeder Achse identisch. Beruhend auf dem obigen Sachverhalt ist der unterschiedliche Schlupf zu dieser Zeit für einen Gierzustand repräsentativ, und das Rad mit einem niedrigeren Schlupfwert des Achsenpaares wird als das Rad mit einem hohen Koeffizienten identifiziert. Es ist dieses Rad, dessen Brems-Charakteristiken geregelt werden, um den Gierzustand zu regeln.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt dieser Erfindung wird eine Regelung als Antwort auf einen Gierzustand durch eine Regelung mit geschlossener Schleife bzw. Closed- Loop-Regelung geschaffen und daher dem besonderen Oberflächenzustand angepaßt. In einer Form der Erfindung wird, wenn ein beginnender Gierzustand wie oben dargelegt gemessen wird, der überwachte Wert eines Schlupfes des Rades auf der Oberfläche mit einem hohen Koeffizienten um einen Zielschlupfwert herum geregelt, der geringer als der kritische Schlupfwert ist. Dieser korrigierende Vorgang minimiert das Ungleichgewicht in den Längskräften, das sich aus der Oberfläche mit einem unterschiedlichen Koeffizienten ergibt.
Falls jedoch die vorhergehende Regelung des Rades mit einem hohen Koeffizienten um einen Zielschlupfwert herum, der geringer als der kritische Schlupfwert ist, während der Dauer eines Anhaltevorgangs beibehalten bzw. weitergeführt wird, kann die Bremseffizienz in Längsrichtung unnötigerweise verringert werden. Daher wird gemäß einem anderen Gesichtspunkt dieser Erfindung die Notwendigkeit für einen Gier- Korrekturvorgang bei dem Beginn des Anhaltens gegenüber der Notwendigkeit, eine maximale Längskraft während des Anhaltens zu liefern, abgewogen, um die Bremsdurchführung zu optimieren. Dies wird durch eine Strategie für eine Antiblockier- Bremsregelung erreicht, die einen Kompromiß zwischen den konkurrierenden Zielen liefert, indem eine Strategie ausgewählt wird, die das Ungleichgewicht in den Längskräften bei dem Beginn des Anhaltens minimiert und mit einer Strategie folgt, die die Längskräfte in dem Anhaltevorgang später maximiert.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt dieser Erfindung wird ein glatter Übergang zwischen den beiden Strategien geschaffen, um eine abrupte Zunahme im Ungleichgewicht in den Längskräften zu verhindern und dadurch die Anforderungen bzw. Beanspruchungen an den Fahrzeugbediener zu verringern.
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
Figur 1 eine Darstellung der Seiten- und Längskräfte eines Rades ist, welches auf Oberflächen mit einem hohen und einem niedrigen Koeffizienten betrieben wird;
Figur 2 ein Diagramm ist, das die auf ein Fahrzeug wirkenden Kräfte veranschaulicht;
Figur 3 ein Diagramm einer digitalen Datenverarbeitungsanlage bzw. eines Digitalcomputers des Gerätes gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
die Figuren 4 und 5 Flußdiagramme sind, welche die Operation bzw. Funktion des Digitalcomputers beim Ausführen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung veranschaulichen; und
Figur 6 eine Darstellung ist, welche die Modifikation des Zielschlupfwertes als Antwort auf einen festgestellten beginnenden Gierzustand veranschaulicht.
Ein Überblick der dynamischen Eigenschaften bzw. Charakteristiken eines Fahrzeugrades ist in Figur 1 veranschaulicht, in der die Kraft F zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche gegen einen Radschlupf λ für eine Oberfläche mit einem Reibungskoeffizienten mit hohem Spitzenwert (durchgezogene Linien) und für eine Oberfläche mit einem Reibungskoeffizienten mit niedrigem Spitzenwert (gestrichelte Linien) aufgetragen ist. Aus dieser graphischen Darstellung kann entnommen werden, daß die Seitenkräfte Flat1 und Flat2 zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche jeweils maximal sind, wenn kein Schlupf auftritt, und abnehmen, während ein Schlupf zunimmt, und daß die Längskräfte Flong1 und Flong2 von Null aus zunehmen, während ein Schlupf zunimmt, bis eine Höchst- bzw. Spitzenkraft bei kritischen Schlupfwerten λkritisch1 und λkritisch2 erreicht wird. Wie ersichtlich ist, sind die Seiten- und Längskräfte der Oberfläche mit einem niedrigen Koeffizienten signifikant bzw. merklich geringer als die entsprechenden Kräfte der Oberfläche mit einem höheren Koeffizienten.
Wie in Figur 2 veranschaulicht ist, wirken diese Längs- und Seitenkräfte auf jede Seite des Fahrzeugs unterschiedlich bzw. verschieden, wenn das Fahrzeug auf einer Oberfläche mit einem geteilten bzw. unterschiedlichen Koeffizienten gebremst wird. Falls jedes Rad derart gebremst wurde, daß jedes Rad um dessen jeweiligen kritischen Schlupfwert herum betrieben wurde, würden die Räder auf der Oberfläche mit einem hohen Koeffizienten eine größere Bremskraft erzeugen als die Räder auf der Oberfläche mit einem niedrigeren Koeffizienten. In dieser Veranschaulichung wird die linke Seite des Fahrzeugs auf der Oberfläche mit einem höheren Koeffizienten (uhoch) betrieben, und die rechte Seite des Fahrzeugs wird auf der Oberfläche mit einem niedrigeren Koeffizienten (uniedrig) betrieben. Die Längs-(Brems-) und Seiten-(Kurvenfahrt-) Kräfte auf die verschiedenen Räder sind als FBR und FC dargestellt. Somit wird zum Beispiel die Längskraft auf das linke Vorderrad als FBRlf bezeichnet. Die relativen Größen dieser Kräfte werden durch die Länge der Kraftlinien angegeben. Es ist ersichtlich, daß die linke Seite des Fahrzeugs größere Längskräfte als die rechte Seite des Fahrzeugs aufweist. Dieses Ungleichgewicht von Kräftepaaren erzeugt ein Giermoment in dem Fahrzeug, das dazu neigt, es in einem Gegenuhrzeigersinn zu drehen. Falls das Ungleichgewicht in den Längskräften bestehenbleibt und die Seitenkräfte der Hinterräder nicht in der Lage sind, entgegenzuwirken, wird sich das Fahrzeug um dessen vertikale Achse in einem Gegenuhrzeigersinn, wie in Figur 2 veranschaulicht ist, drehen, falls es durch eine Lenkradeinwirkung des Fahrers nicht korrigiert wird.
Diese Erfindüng erkennt den Unterschied im Schlupf zwischen den Rädern auf der linken Seite des Fahrzeugs und der rechten Seite des Fahrzeugs, der solch ein Kräfteungleichgewicht begleitet, als einen beginnenden Gierzustand anzeigend und verringert den Zielschlupfwert des Vorderrades bei einem hohen Koeffizienten während des Beginns des Anhaltevorgangs, um die Giermomente zu verringern. Dies ist als eine verringerte Längskraft F'BRlf dargestellt, welche die Giermomente reduziert.
Nachdem der beginnende Gierzustand festgestellt worden ist und die Strategie für ein Bremsen des Vorderrades bei einem hohen Koeffizienten dahingehend modifiziert wurde, um das Ungleichgewicht in den Längskräften zu minimieren, führt die Erfindung die Strategie für ein Bremsen des Vorderrades bei einem hohen Koeffizienten über zurück auf eine Strategie zur Maximierung einer Längskraft. Indem dies ausgeführt wird, wird eine Bremseffizienz verbessert, während der glatte Übergang die Lenkanforderungen an den Fahrzeugbediener minimiert.
In dieser Ausführungsform weist der Regelungsaufbau der Erfindung die Form einer digitalen Datenverarbeitungsvorrichtung bzw. eines Digitalcomputers auf. Wie in Figur 3 dargestellt ist, besitzt der Digitalcomputer Eingaben, die von mindestens einem herkömmlichen Geschwindigkeitssensor für ein linkes Rad über eine Wellenformgestaltungsschaltung 6 und einem herkömmlichen Geschwindigkeitssensor für ein rechtes Rad über eine Wellenformgestaltungsschaltung 8 kommen, und besitzt eine Ausgabe an linke und rechte Radbremsdruckmodulatoren. In dieser Ausführungsform wird angenommen, daß die Geschwindigkeitssensoren und Modulatoren mit den Vorderrädern des Fahrzeugs verbunden sind. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung ebenfalls auf eine Regelung der Hinterradbremsen anwendbar ist, wenn die hinteren Bremsen individuell geregelt werden. Die Druckmodulatoren können jeweils die Form eines motorbetriebenen Kolbendruckmodulators aufweisen, wie zum Beispiel in dem US-Patent mit Nr. 4,881,784 veranschaulicht ist. Die Eingaben und Ausgaben sind über Schnittstellen mit dem Digitalcomputer durch die Eingabe/Ausgabe-(I/O)-Vorrichtung 10 angeschlossen. Der Digitalcomputer schließt ebenfalls einen Nurlese- bzw. Festspeicher (ROM) 12, in welchem die Anweisungen gespeichert sind, die zum Ausführung der Funktionen dieser Erfindung notwendig sind, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 14, der für die Speicherung von Variablen verwendet wird, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 16, welche die Operationen bzw. Funktionen des Digitalcomputers regelt, und eine Energieversorgungsvorrichtung (PSD) 18 ein, welche den Digitalcomputer mit dem Fahrzeugenergiesystem über Schnittstellen verbindet. Der Digitalcomputer wird durch die Fahrzeugzündung oder andere geeignete Mittel mit Energie versorgt.
Die Anweisungen, die zur Ausführung dieser Erfindung notwendig sind, sind in einem Flußdiagramm veranschaulicht, das in Figur 4 dargestellt ist. Wenn das Fahrzeug gestartet bzw. eingeschaltet wird (20), beginnt der Digitalcomputer, die in ROM 12 codierten Anweisungen auszuführen. Die erste Aufgabe des Digitalcomputers beim Einschalten ist eine Initialisierung (22), welche die Stabilisierung der Spannungspegel bei der I/O-Vorrichtung 10, ein Einstellen verschiedener RAM-Variablen auf kalibrierte Werte, was die Integrität der Schaltung sicherstellt, und andere grundlegende Funktionen des Digitalcomputers mit sich bringt. Ist das System einmal initialisiert, fährt der Digitalcomputer fort, den Regelungszyklus auszuführen. Der Regelungszyklus besteht aus Anweisungen, welche einmal während jedes von aufeinanderfolgenden Regelungszyklen ausgeführt werden, wie zum Beispiel einmal alle 5 ms.
Die erste allgemeine Aufgabe, auf die man in dem Regelungszyklus trifft, ist die Ausführung von Antiblockier-Bremsregelungsfunktionen, wenn erforderlich bzw. je nach Bedarf. Die Antiblockier-Regelungsfunktionen bewirken, daß ein Radbremsdruck entlastet wird, wenn ein beginnender Radblockierzustand festgestellt wird, wie er auftreten wird, wenn der Radschlupf den in Figur 1 veranschaulichten kritischen Schlupfwert übersteigt, und bewirken, daß ein Radbremsdruck erhöht wird, wenn einmal der beginnende Blockierzustand gemildert ist. Führt der Digitalcomputer die notwendigen Antiblockier-Regelungsfunktionen einmal aus, geht er weiter, um die Hintergrundaufgaben auszuführen (26). Die Hintergrundaufgaben (26) können derartige Funktionen einschließen, wie: eine Kommunikation mit externen Vorrichtungen, eine Ausführung von Diagnosetests und eine Kommunikation mit anderen Fahrzeugcomputern, ebenso wie irgendeine andere anwendungsspezifische Aufgabe. Der Digitalcomputer führt die Regelungszyklusaufgaben einmal in jeder Regelungszyklusschleife aus. Wenn eine Regelungszyklusunterbrechung auftritt (28), beginnt der Digitalcomputer einen neuen Regelungszyklus. Somit führt der Digitalcomputer einmal in jedem Regelungszyklus Antiblockier-Regelungsfunktionen (24) aus und führt die Hintergrundaufgaben (26) aus.
Die Antiblockier-Bremsregelungsfunktionen (24), die für diese Erfindung spezifisch sind, sind ausführlich in Figur 5 dargestellt. In diese Funktionen eingeschlossen, aber in Figur 5 nicht veranschaulicht, sind übliche bzw. herkömmliche Aufgaben, wie zum Beispiel: Lesen einer Signalinformation eines Radgeschwindigkeitssensors und Berechnen von Radgeschwindigkeiten, Berechnen einer Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit, Berechnen eines indivduellen Radschlupfes, Berechnen einer individuellen Radbeschleunigung und andere wohlbekannte Funktionen, welche zu Antiblockier Bremsregelungsfunktionen gehören.
Es sollte auch kurz bemerkt werden, daß beim Beschreiben der Funktionen des Digitalcomputers der Text im Funktionsblock (nn) im allgemeinen die Tatigkeit des Digitalcomputers beschreibt. Wegen der Erfahrung von gewöhnlichen Fachleuten könnte man eine Vielzahl von Informationsverarbeitungssprachen und/oder Schaltungskonfigurationen benutzen, um die Aufgabe, die im Funktionsblock (nn) allgemein beschrieben ist, durchzuführen.
Wie früher diskutiert, wird der Digitalcomputer bei der Durchführung von Antiblockier-Regelungstätigkeiten Funktionen ausführen, wie zum Beispiel: Berechnen individueller Radgeschwindigkeiten, Berechnen individueller Radbeschleunigungen, Berechnen einer Referenzgeschwindigkeit und Berechnen individueller Radschlupfe. All diese erwähnten Tätigkeiten geschehen vor einem Eintritt in das Flußdiagramm bei Punkt A.
Die erste Aufgabe des Digitalcomputers beim Eintritt in die Gier-Regelungsroutine bei Punkt A ist, zu bestimmen, ob Antiblockier-Regelungstätigkeiten gegenwärtig aktiv sind oder nicht (30). Eine Antiblockierregelung wird als aktiv betrachtet, wenn entweder das linke oder rechte Rad ein Verhalten derart zeigt, daß es wahrscheinlich blockiert. Falls Antiblockier-Regelungstätigkeiten nicht schon aktiv sind, (32), ist die nächste Aufgabe des Digitalcomputers, den Unterschied im Schlupf zwischen der linken und der rechten Seite des Fahrzeugs zu bestimmen (34). Die Bestimmung des Schlupfunterschiedes zwischen den linken und rechten Seiten des Fahrzeugs (34) kann durch eine Vielzahl von Verfahren erreicht werden. In dieser Ausführungsform ist das bevorzugte Verfahren einfach, den augenblicklichen Unterschied im Schlupf, λDiff, zwischen den Rädern des Achsenpaares auf den linken und rechten Seiten des Fahrzeugs, wie durch den Ausdruck
repräsentiert wird, zu berechnen, wobei λl der Schlupf des Rades auf der linken Seite und λr der Schlupf des Rades auf der rechten Seite eines Achsenpaares ist. In einer alternativen Ausführungsform wird ein Ausdruck für einen Schlupfunterschied λΔ wie folgt berechnet:
wobei t&sub1; der Zeit entspricht, wenn das Bremspedal betätigt wird und das Fahrzeug gebremst wird, und t&sub2; der Zeit entspricht, wenn ein beginnender Blockierzustand zuerst festgestellt wird.
Anschließend bestimmt der Digitalcomputer, ob nun Antiblockier-Regelungsfunktionen notwendig sind (36). Dies kann erreicht werden, indem ein Radschlupf und eine Radbeschleunigung für die linken und rechten Räder untersucht werden. Ein großer Radschlupf und/oder eine große Radverzögerung kann als für einen beginnenden Blockierzustand kennzeichnend betrachtet werden. Ein beginnender Blockierzustand erfordert, daß der Antiblockierregler eine korrigierende Aktion unternimmt, was bedeutet, daß nun eine Antiblockierregelung benötigt wird. Umgekehrt wird, falls der Radschlupf und die Beschleunigung anzeigen, daß das Rad noch in dem stabilen Bereich arbeitet, eine Antiblockierregelung zu dieser Zeit nicht benötigt. Falls eine Antiblockierregelung für kein Rad notwendig ist, löscht der Digitalcomputer einfach den Merker "ABS ist aktiv" (38) und verläßt bei Punkt B die Gier-Regelungsroutine.
Falls nun eine Antiblockierregelung benötigt wird (Block (36) wahr), setzt der Digitalcomputer dann den Merker "ABS ist aktiv" (40). Es sollte kurz wiederholt werden, daß für ein Erreichen dieses Punktes die folgenden Bedingungen notwendig waren: (a) eine Antiblockierregelung war noch nicht aktiv (Block (30) falsch, Pfad (32)), (b) der Digitalcomputer hat den Schlupfunterschied zwischen den linken und den rechten Seiten des Fahrzeugs berechnet ((34)) und (c) der Digitalcomputer hat nach einer Untersuchung der kritischen Rad- und Fahrzeugparameter bestimmt, daß die Antiblockierregelung nun notwendig ist (Block (36) wahr). Dies bedeutet, daß eine Antiblockierregelung jetzt gleich eingeleitet werden soll. Es gilt, daß während dieser ersten Augenblicke einer Antiblockierregelung dem Aufbau irgendwelcher Giermomente am besten entgegengewirkt werden kann, wobei somit der Notwendigkeit für einen korrigierenden Lenkvorgang vorgebeugt wird.
Der Digitalcomputer bestimmt anschließend, ob ein Schlupfunterschied vorliegt, der groß genug ist, um anzuzeigen, daß das Fahrzeug auf einen beginnenden Gierzustand treffen kann (42). Falls der Schlupfunterschied zwischen den linken und den rechten Seiten des Fahrzeugs, der bei (34) berechnet wird, genügend groß ist, kann dies als charakteristisch für einen Betrieb auf einer Oberfläche mit unterschiedlichem Koeffizienten betrachtet werden, was anzeigt, daß sich gerade ein übermäßiges Giermoment zwischen den linken und den rechten Seiten des Fahrzeugs aufbaut. Daher setzt der Digitalcomputer den Merker "Betrieb auf einer Oberfläche mit unterschiedlichen Koeffizienten" (44), bevor weitergegangen wird. Umgekehrt löscht der Digitalcomputer, falls der Schlupfunterschied ein Bremsen auf einer im wesentlichen gleichförmigen Oberfläche repräsentiert, was keinen Anlaß zu übermäßigen Giermomenten gibt, den Merker "Betrieb auf einer Oberfläche mit unterschiedlichen Koeffizienten" (46). In der Praxis liegt ein ausreichender Schlupfunterschied vor, falls λDiff > Kbalance gilt, wobei KBalance ein konstanter, im ROM gespeicherter Kalibrierungsfaktor ist, der für das normale Kräfteungleichgewicht und Ungleichgewicht einer Bremseffektivität zwischen den linken und rechten Seiten des Fahrzeugs verantwortlich ist, während Bremsmanöver auf einer geraden und kurvigen Straße auf einer Oberfläche mit einem gleichförmigen Koeffizienten ausgeführt werden.
Die nächste Aufgabe des Digitalcomputers ist, zu bestimmen, ob das Fahrzeug wahrscheinlich auf einer Oberfläche mit unterschiedlichem Koeffizienten derart betrieben wird oder nicht, daß ein beginnender Gierzustand vorliegen kann. Falls der Merker "Betrieb auf einer Oberfläche mit unterschiedlichem Koeffizienten" gelöscht ist (Block (50) falsch), ist es nicht wahrscheinlich, daß das Fahrzeug einen beginnenden Gierzustand erfährt, und der Digitalcomputer fährt fort, eine Antiblockier-Bremsregelung wie für jedes der Räder gemäß den jeweiligen Radparametern erforderlich auszuführen (54). Ein typischer Antiblockier-Bremszyklus für ein Rad, der über wiederholte Ausführungen von Schritt 54 durchgeführt wird, sieht wie folgt aus. Wenn die Radzustände einen beginnenden Radblockierzustand repräsentieren, wie zum Beispiel wenn der Radschlupf eine Schlupfschwelle übersteigt, wird ein Drucklösemodus angezeigt, und ein Bremsdruck wird schnell gelöst, um dem Rad zu gestatten, sich von dem beginnenden Radblockierzustand zu erholen. Wenn Radzustände einem erholten Zustand entsprechen, wird ein Anlegemodus angezeigt, und ein Bremsdruck wird wieder angelegt, wie zum Beispiel auf einen signifikanten Bruchteil des Bremsdruckes zu der Zeit, als der Druck gelöst wurde, und wird danach gesteigert bzw. erhöht, bis ein anderer beginnender Radblockierzustand gemessen wird, wobei zu der Zeit der Zyklus wiederholt wird. Die Folge dieses Zyklus ist, den Radschlupf bei dem Schlupfschwellenwert zu regeln.
Wenn die Routine bestimmt, daß das Fahrzeug auf einer gleichförmigen Straßenoberfläche gebremst wird (42, 46, 50), ist die Schlupfschwelle ein im ROM gespeicherter kritischer Kalibrierungs-Schlupfwert. Dieser kritische Schlupfwert kann in einer Ausführungsform als eine Funktion einer Radbeschleunigung oder -verzögerung variieren. Diese kann in der Form einer Ablesetabelle in dem ROM implementiert werden, wobei die Bremsdrucklöse- und -anlegemodi als eine Funktion einer Radbeschleunigung/Verzögerung und eines Radschlupfes gespeichert werden.
Falls jedoch der Merker "Betrieb auf einer Oberfläche mit unterschiedlichem Koeffizienten" wahr bzw. gesetzt ist (Block (50) wahr), modifiziert der Digitalcomputer die Schlupfregelungs-Charakteristik des Rades bei einem hohen Koeffizienten (52). Gemäß dieser Erfindung wird die Schlupfschwelle des Rades, das auf der Oberfläche mit einem hohen Koeffizienten gebremst wird, bei einem Radschlupfzielwert λZeil eingestellt, der einen Anfangswert aufweist, welcher geringer als die gespeicherte kritische Schlupfschwelle ist, um das Ungleichgewicht in den Längskräften bei dem Beginn einer Antiblockierbremsung zu minimieren. Danach wird der Radschlupfzielwert λZeil auf den kritischen Schlupfwert gesteigert bzw. erhöht, bei dem eine Längsbremskraft maximiert wird. Der Anstieg liefert einen glatten Übergang zwischen den beiden Regelungsstrategien.
In der bevorzugten Ausführungsform wird die Modifikation der Schlupfregelungs- Charakteristik des Rades bei einem hohen Koeffizienten bei Schritt (52) ausgeführt, indem der Radschlupfzielwert bei einem hohen Koeffizienten, λZeil, gemäß dem allgemeinen Ausdruck λZeil = f(V,t,λDiff) berechnet wird, wobei f eine vorbestimmte Funktion einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V), der Zeit (t) und des gemessenen Schlupfunterschiedes (λDiff) ist. Speziell wird der Anfangswert von λZeil von dem kritischen Schlupfwert um einen Betrag verringert, der sich direkt auf den Schlupfunterschied (λDiff) bezieht, und die Rate (die Zeitfunktion), bei der sich λZeil dem kritischen Schlupfwert von dem Anfangswert aus nähert, ist der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) umgekehrt proportional. Bei Verwendung dieser Form ist die anfängliche Schlupfschwelle des Rades bei einem hohen Koeffizienten niedriger, wenn der Schlupfunterschied groß ist, und ähnelt dem tatsächlichen kritischen Schlupfwert für das Rad bei einem hohen Koeffizienten sehr, wenn der Schlupfunterschied gering ist. Dies spiegelt die Tatsache wider, daß, während der Schlupfunterschied zunimmt, das Ungleichgewicht in den Längskräften ebenfalls zunimmt. Somit besteht, wenn ein größerer Schlupfunterschied vorliegt, eine größere Notwendigkeit einer Reduzierung der Schlupfschwelle des Rades, das auf der Oberfläche mit einem höheren Koeffizienten gebremst wird, um das Ungleichgewicht in den Längskräften zu minimieren.
Man erinnere sich ebenfalls, daß die Rate, bei der sich der Schlupfzielwert λZeil dem kritischen Schlupfwert nähert, von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig ist, wenn eine Gierregelung eingeleitet wird. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, nähert sich die Schlupfschwelle des Rades bei einem hohen Koeffizienten dem kritischen Schlupfwert bei einer niedrigeren Rate. Umgekehrt erreicht, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, die Schlupfschwelle den kritischen Schlupfwert bei einer mäßigen bis hohen Rate. Dies spiegelt die Beziehung wider, daß bei hohen Geschwindigkeiten das Fahrzeug gegenüber Richtungsänderungen empfindlicher ist. Somit ist es bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten wünschenswert, Änderungen in der Bremsstrategie allmählich einzuführen, um den Bedarf an einer korrigierenden Aktion durch den Fahrer zu verringern.
Figur 6 veranschaulicht diese Funktion, wodurch der Schlupfzielwert λZeil, der die Schlupfschwelle des Rades auf einer Straße mit einem hohen Koeffizienten repräsentiert, für drei Bedingungen bzw. Zustände eines Schlupfunterschiedes und Fahrzeuggeschwindigkeit dargestellt ist. Kurve f&sub1; zeigt, daß, wenn der Schlupfunterschied groß ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, (a) der Anfangswert des Schlupfzielwertes niedrig ist und (b) sich der Schlupfzielwert dem kritischen Schlupfwert bei einer geringen Rate annähert. Kurve f&sub2; zeigt, daß, wenn der Schlupfunterschied groß ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, (a) der anfängliche Zielschlupfwert niedrig ist und (b) sich dem kritischen Schlupfwert bei einer höheren Rate annähert. Kurve f&sub3; zeigt, daß, wenn der Schlupfunterschied gering ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, (a) der anfängliche Zielschlupf höher (aber noch unterhalb des kritischen Schlupfwertes) ist und (b) sich dem kritischen Schlupfwert bei einer geringen Rate nähert.
Durch Modifizieren der Schlupfschwelle als eine Funktion des anfänglichen Schlupfunterschiedes bei einem Eintritt in eine ABS-Regelung und einer Fahrzeuggeschwindigkeit wird die abwechselnde Nutzung bzw. Berücksichtigung der Längskraft des Rades mit einem hohen Koeffizienten zwischen dem Betrag, der benötigt wird, um das Fahrzeug auf minimalem Weg anzuhalten, und dem Betrag, der benötigt wird, um das Ungleichgewicht in den Längskräften zu minimieren, maßgeschneidert, um den spezifischen Anforderungen des Fahrzeugs in jeder Situation zu entsprechen. Die Erfindung liefert ein verringertes Ungleichgewicht in den Längskräften bei dem Beginn der Antiblockieraktion. Das Kräfteungleichgewicht nimmt dann allmählich während des Anhaltens zu, so daß der Fahrer die Lenkeinwirkung nur allmählich erhöhen muß, um das Fahrzeug auf dem gewünschten Kurs zu halten. Erreicht der Zielschlupf des Vorderrades bei einem hohen Koeffizienten den kritischen Schlupfwert einmal, wird die Bremskraft auf das gesamte Fahrzeug maximiert.
In einer vereinfachten Version der bevorzugten Ausführungsform wird die Modifikation der Schlupfregelungs-Charakteristik des Rades bei einem hohen Koeffizienten ausgeführt, indem eine im ROM gespeicherte kalibrierte Schlupfabweichung λoff zu dem berechneten Radschlupfwert λact des Rades bei einem hohen Koeffizienten addiert wird, um einen modifizierten Schlupfwert λmod = λact + λoff zu erzeugen. Im Verlauf der Zeit wird λmod bei einer festgelegten Rate auf λact gesteigert bzw. erhöht. Ein Verwenden des modifizierten Schlupfwertes, um den geeigneten Löse/Anlegemodus zu bestimmen, hat die gleiche Wirkung wie eine Verschiebung der Schlupfschwelle. Zum Beispiel liegt, wenn der modifizierte Schlupfwert die im ROM gespeicherte kritische Schlupfschwelle übersteigt, wodurch ein beginnender Radblockierzustand angezeigt wird, der tatsächliche Radschlupf bei einem Wert, der niedriger als die kritische Schlupfschwelle ist.
Ist die Schlupfschwelle des Rades bei einem hohen Koeffizienten einmal modifiziert worden (52), bestimmt der Digitalcomputer den geeigneten Befehl für jeden der Modulatoren und gibt diesen Befehl aus (54), so daß der Druck bei jedem der geregelten Räder bei oder im wesentlichen nahe dem Druck liegt, der erforderlich ist, um einen jeweiligen Schlupfschwellenwert für jedes Rad zu erzeugen. In dem Fall, daß die drei Räder durch eine Gierregelung nicht beeinflußt werden, wird der Schlupfschwellenwert der im ROM gespeicherte kritische Schlupfwert sein. In dem Fall eines Rades bei einem hohen Koeffizienten, dessen Regelungsstrategie modifiziert wird, um eine Gierregelung zu bewirken, ist der Schlupfschwellenwert λZeil, der wie oben beschrieben variiert wird. Der Digitalcomputer geht dann weiter, um die Gier-Regelungsroutine bei Punkt B zu verlassen, wo er die anderen Aufgaben des Regelungszyklus beendet.
Ist eine Gierregelung einmal eingeleitet worden und eine ABS-Regelung noch notwendig, folgt der Digitalcomputer dem Pfad (30) - (50). Somit bleibt, wenn die Giersituation zu Anfang identifiziert worden ist, die Gierregelung für alle nachfolgenden Regelungszyklen während des verbleibenden ABS-Bremsmanövers aktiv, bis durch den Abbau bzw. das Abklingen der Modifikationsstrategie für einen Schlupf eines Rades mit einem hohen Koeffizienten, eine Gierregelung nicht länger benötigt wird. Indem dies ausgeführt wird, ist diese Erfindung in der Lage, den Bedarf an einem verringerten Gierstörungsmoment während der ersten Augenblicke einer ABS-Bremsung mit dem Bedarf an einer Sicherstellung einer maximalen Längskraft später in dem ABS- Anhaltevorgang abwechselnd nutzen bzw. zu berücksichtigen, um einen Anhalteweg zu minimieren. Indem der Übergang von einer Strategie zu der anderen in einer kontinuierlichen bzw. stetigen Weise vollzogen wird, werden die Fahrzeugübergangszustände, welche durch eine abrupte Änderung in Regelungsstrategien eingeführt werden können, vermieden, wobei somit die Beanspruchungen des Fahrzeuglenkers bezüglich einer korrigierenden Handlung bzw. Aktion reduziert werden.

Claims

1. Ein Verfahren zum Regeln eines Bremsdruckes, der an jeweilige Bremsen linker und rechter Räder einer Achse eines Fahrzeugs angelegt wird, das sich über eine Straßenoberfläche bewegt, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt, daß (34) ein Schlupf zwischen jedem der linken und rechten Räder und der Straßenoberfläche gemessen wird; (36) ein beginnender Blockierzustand von jedem Rad festgestellt wird, der sich aus dem gemessenen Schlupf zwischen diesem Rad und der Straßenoberfläche ergibt, welcher eine jeweilige Schlupfschwelle dieses Rades übersteigt; (40, 54) der Bremsdruck, der an die Bremse jedes Rades angelegt wird, als Antwort auf einen festgestellten beginnenden Blockierzustand dieses Rades individuell verringert wird, um eine Raderholung von dem beginnenden Blockierzustand zu gestatten; (40, 54) ein Bremsdruck an die Bremse jedes Rades nach einer Erholung dieses Rades von dem beginnenden Blockierzustand individuell erhöht wird und (34, 42) das Rad bestimmt wird, das auf dem Teil der Straßenoberfläche mit dem höchsten Reibungskoeffizienten gebremst wird; gekennzeichnet durch Feststellen (42, 50) eines Gierzustandes des Fahrzeugs, der daraus resultiert, daß die Räder auf jeweiligen Teilen der Straßenoberfläche mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten gebremst werden; und, wenn ein Gierzustand festgestellt wird, Erhöhen (52) der Schlupfschwelle des Rades, das auf dem Teil der Straßenoberfläche mit dem höchsten Reibungskoeffizienten gebremst wird; worin der Schritt, bei dem ein Gierzustand festgestellt wird, die Schritte einschließt, daß ein Unterschied in dem gemessenen Schlupf zwischen dem linken Rad und der Straßenoberfläche und dem rechten Rad und der Straßenoberfläche bestimmt wird und ein Gierzustand des Fahrzeugs festgestellt wird, wenn der bestimmte Unterschied in dem gemessenen Schlupf eine vorbestimmte Schwelle zu der Zeit übersteigt, zu der ein beginnender Blockierzustand von einem der Räder zuerst festgestellt wird.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, worin der Unterschied in dem gemessenen Schlupf gemäß dem Ausdruck:

λl - λr

bestimmt wird, wobei λl und λr die gemessenen Schlupfe zwischen den linken beziehungsweise rechten Rädern und der Straßenoberfläche sind.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner die Schritte einschließt, daß ein erster Zeitpunkt t&sub1; eines vorbestimmten Bremszustandes bestimmt wird; ein zweiter Zeitpunkt t&sub2; bestimmt wird, wenn ein beginnender Blockierzustand zuerst festgestellt wird; und worin der Unterschied in dem gemessenen Schlupf gemäß dem Ausdruck:

4. Ein Verfahren nach Anspruch 1, in welchem jede jeweilige Schlupfschwelle einen Anfangswert besitzt; worin die Schlupfschwelle des Rades, das auf dem Teil der Straßenoberfläche mit dem höchsten Reibungskoeffizienten gebremst wird, von dem Anfangswert aus, wenn ein Gierzustand festgestellt wird, verringert und danach zu dem Anfangswert bei einer geregelten Rate zurückgeführt wird.

5. Ein Verfahren nach Anspruch 4, welches ferner den Schritt einschließt, daß ein Unterschied in dem gemessenen Schlupf zwischen dem linken Rad und der Straßenoberfläche und dem rechten Rad und der Straßenoberfläche bestimmt wird, und worin der Schritt, bei dem die Schlupfschwelle verringert wird, die Schlupfschwelle von dem Anfangswert aus um einen Betrag verringert, der eine vorbestimmte Funktion des bestimmten Unterschiedes in dem gemessenen Schlupf zu der Zeit ist, zu der ein beginnender Blockierzustand von einem der Räder zuerst festgestellt wird.

6. Ein Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, welches ferner den Schritt einschließt, daß eine Fahrzeuggeschwindigkeit gemessen wird, und worin die geregelte Rate eine vorbestimmte Funktion der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit ist.

7. Gerät zum Regeln eines Bremsdruckes, der an jeweilige Bremsen von linken und rechten Rädern einer Achse eines Fahrzeugs, das sich über eine Straßenoberfläche bewegt, angelegt wird, wobei das Gerät in Kombination umfaßt Mittel (34), um einen Schlupf zwischen jedem der linken und rechten Räder und der Straßenoberfläche zu messen; Mittel (36), um einen beginnenden Blockierzustand jedes Rades festzustellen, der sich aus dem gemessenen Schlupf zwischen diesem Rad und der Straßenoberfläche ergibt, welcher eine jeweilige Schlupfschwelle dieses Rades übersteigt; Mittel (40, 54), um den Bremsdruck, der an die Bremse jedes Rades angelegt wird, als Antwort auf einen festgestellten beginnenden Blockierzustand dieses Rades individuell zu verringern, um eine Raderholung von dem beginnenden Blockierzustand zu gestatten; Mittel (40, 54), um einen Bremsdruck an die Bremse jedes Rades nach einer Erholung dieses Rades von dem beginnenden Blockierzustand individuell zu erhöhen; und Mittel (34, 42), um das Rad zu bestimmen, das auf dem Teil der Straßenoberfläche mit dem höchsten Reibungskoeffizienten gebremst wird; gekennzeichnet durch Mittel (42, 50), um einen Gierzustand des Fahrzeugs festzustellen, der daraus resultiert, daß die Räder auf jeweiligen Teilen der Straßenoberfläche mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten gebremst werden; und Mittel (52), um die Schlupfschwelle des Rades, das auf dem Teil der Straßenoberfläche mit dem höchsten Reibungskoeffizienten gebremst wird, zu verringern, wenn ein Gierzustand festgestellt wird; worin das Mittel, um einen Gierzustand festzustellen, Mittel, um einen Unterschied in dem gemessenen Schlupf zwischen dem linken Rad und der Straßenoberfläche und dem rechten Rad und der Straßenoberfläche festzustellen, und Mittel einschließt, um einen Gierzustand des Fahrzeugs festzustellen, wenn der bestimmte Unterschied in dem gemessenen Schlupf eine vorbestimmte Schwelle zu der Zeit übersteigt, zu der ein beginnender Blockierzustand von einem der Räder zuerst festgestellt wird.

8. Gerät nach Anspruch 7, in welchem jede jeweilige Schlupfschwelle einen Anfangswert besitzt; worin das Mittel, um die Schlupfschwelle des Rades, das auf dem Teil der Straßenoberfläche mit dem höchsten Reibungskoeffizienten gebremst wird, von dem Anfangswert aus zu verringern, wenn ein Gierzustand festgestellt wird, danach die verringerte Schlupfschwelle zu dem Anfangswert bei einer geregelten Rate zurückführt.

9. Gerät nach Anspruch 8, welches ferner Mittel einschließt, um einen Unterschied in dem gemessenen Schlupf zwischen dem linken Rad und der Straßenoberfläche und dem rechten Rad und der Straßenoberfläche zu bestimmen, und worin das Mittel, um die Schlupfschwelle zu verringern, die Schlupfschwelle von dem Anfangswert aus um einen Betrag verringert, der eine vorbestimmte Funktion des bestimmten Unterschiedes in dem gemessenen Schlupf zu der Zeit ist, zu der ein beginnender Blockierzustand von einem der Räder zuerst festgestellt wird.

10. Gerät nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, welches ferner Mittel einschließt, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu messen, und worin die geregelte Rate eine vorbestimmte Funktion der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit ist.