DE69301736T2

DE69301736T2 - Gleitschutz-bremssteuersystem

Info

Publication number: DE69301736T2
Application number: DE69301736T
Authority: DE
Inventors: Joseph Peczkowski; Peter Suh
Original assignee: AlliedSignal Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 1992-10-26
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2013-10-14
Also published as: CA2146563A1; US5511863A; JPH07508480A; IL107322A; EP0664751B1; EP0664751A1; DE69301736D1; IL107322A0; JP2694051B2; US5333942A; WO1994010014A1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugbremssysteme und insbesondere Fahrzeugbremssysteme mit Blockierschutz.
Eine Schwierigkeit bei bekannten Blockierschutzsystemen liegt darin, daß der Fahrer keine direkte Kontrolle über die Ausübung der Bremskraft hat. Ein anderes Problem liegt in der Ansprechzeit, d.h. der für den Bremsdruckanstieg erforderlichen Zeit,die etwas langsamer als gewünscht ist. Typische bekannte Antiblockiersysteme verwenden die Zeit als den unabhängigen Parameter (nach dem Feststellen eines bevorstehenden Blockierens wird die Zeitverzögerung verringert). Derartige Bestrebungen sind in den US-Patenten 4,530,059, 4,760,529, 4,997,236, 5,001,640 und 5,072,393 geschildert. Bekannte Systeme, wie in GB-A-2172355 erläutert, modulieren typischerweise die Bremspedaleingabe, um das Befehlssignal für die Raddrehzahl bzw. Verzögerung (hydraulischer Bremsdruck zu erzeugen), was zu einer Zeitverzögerung im Ansprechen des Bremssystems führt. Es ist bei diesem System für die programmierte bzw. gewünschte Verzögerung nicht ungewöhnlich, daß sie während des Bremsvorgangs dynamisch geändert wird, wie in US-A-3520575 geschildert. Beispielsweise wird in US Patent 4,997,236 eine Kompensationsgröße des Bremsdruckes basierend auf der Raddrehzahl und der Radverzögerung während des Bremsvorgangs berechnet, um darauf hin zu wirken, die Zeitverzögerung im Ablauf der Bremseinrichtung zu kompensieren.
Allgemein verwendet die vorliegende Erfindung den direkt eingegebenen Druck und die Radverzögerung, um den Raddrehzahlsollwert zu erzeugen und macht von der Drehzahl als unabhängigem Parameter Gebrauch, was zu einem besser ansprechenden System führt. Das Antiblockierschutzbremssystem der Erfindung hat eine Anordnung, die auf die vom Fahrer ausgeübte Bremsbetätigung anspricht, um die Verzögerung zu bestimmen, die gerade vom Fahrer verlangt wird, zusammen mit einer Einrichtung zum dynamischen Bestimmen einer maximal zulässigen Radverzögerung in einem bestimmten Zeitpunkt. Die eingegebene Verzögerung und die maximal zulässige Radverzögerung werden verglichen und die kleinere Größe der beiden Werte wird ausgewählt. Der vom Fahrer abverlangte Bremsdruck beaufschlagt die Radbremse in dem Fall, daß die verlangte Verzögerung gewählt wird, während ein kleinerer von der maximal zulässigen Radverzögerung bestimmter Druck in dem Fall geliefert wird, daß die maximal zulässige Fahrzeugverzögerung gewählt ist.
Das Antiblockierschutzbremssystem bedient sich des Niederdrückens eines Bremspedals von Seiten eines Fahrers, um sowohl das Beaufschlagen des Rades mit einer hydraulischen Bremskraft direkt zu steuern und eine Anzeige der verlangten Radverzögerung zu liefern. Die Bewegung eines fahrzeuggebremsten Rades wird überwacht und das Beaufschlagen des Rades mit einer hydraulischen Bremskraft wird gesteuert, indem man die Winkelgeschwindigkeit des Rades mißt und die Winkelverzögerung des Rades aus der gemessenen Winkelgeschwindigkeit berechnet. Ein maximaler, auf der gemessenen Winkelgeschwindigkeit basierender Winkelverzögerungswert wird beispielsweise mit einer Tabellenspeichertechnik bestimmt. Der Unterschied zwischen der berechneten Winkelverzögerung und der bestimmten maximalen Winkelverzögerung wird dann bestimmt und die bestimmte maximale Winkelverzögerung wird nur dann um einen Bruchteil der bestimmten Differenz modifiert, wenn die bestimmte maximale Winkelverzögerung größer ist als die berechnete Winkelverzögerung. Schließlich wird die modifizierte, bestimmte maximale Winkelverzögerung benutzt, wenn die bestimmte maximale Winkelverzögerung größer ist als die berechnete Winkelverzögerung; ansonsten wird die bestimmte maximale Winkelverzögerung benutzt, um das Beaufschlagen des Rades mit dem hydraulischen Bremsdruck zu begrenzen. Dieser letzte Schritt kann einen Vergleich der verlangten Radverzögerung mit der bestimmten maximalen Winkelverzögerung oder der modifizierten maximalen Winkelverzögerung beinhalten und ein Begrenzen des IST-Wertes der Radverzögerung auf die bestimmte maximale Winkelverzögerung oder modifizierte maximale Winkelverzögerung in dem Fall, daß der Vergleich anzeigt, daß die verlangte Radverzögerung größer ist. während der IST-Wert der Radverzögerung auf die verlangte Radverzögerung in dem Fall begrenzt wird, daß der Vergleich anzeigt, daß die ausgewählte Größe der bestimmten maximalen Winkelverzögerung oder der modifizierten bestimmten maximalen Winkelverzögerung größer ist als die verlangte Radverzögerung, so daß die Bremskraft des Fahrzeuges völlig vom Fahrer bis zum Zeitpunkt eines bevorstehenden Blockierens kontrolliert wird.
Die Erfindung liefert auch Lösungen für die vorgenannten Probleme, indem ein Bremssteuersystem für eine Antiblockierschutzsteuerung eines Radfahrzeuges mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 geschaffen wird.
Die Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Antiblockierbremsschutzsystems in einer Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Systems der Fig. 1 in weiteren Einzelheiten zur Erläuterung der Funktionen.
Gleiche Bezugszeichen dienen zur Bezeichnung entsprechender Bauteile in allen Ansichten der Zeichnung.
Der bevorzugte Einsatz des erfindungesgemäßen Antiblockiersystems ist im Abbremsen von Luftfahrzeugen zu sehen, bei denen der Pilot getrennte Bremspedale für die linken und rechten Räder bedient. Das System wird nun für ein einzelnes Rad eines solchen Flugzeuges erläutert, wobei verstanden werden soll, daß hier das System für ein weiteres Rad verdoppelt werden kann, während bei anderen Anwendungen mehr als ein Rad von einem einzigen Pedal oder in anderer Weise kontrolliert wird.
Das Bremssteuersystem ist im Betrieb, wenn das Flugzeug bzw. das Fahrzeug sich verlangsamt, d.h. bei negativen Werten der Beschleunigung. Wenn also der Ausdruck "Verzögerung" hier benutzt wird, so ist dies der Negativwert der Beschleunigung und damit positiv.
In Fig. 1 ist schematisch ein Antiblockierbremssystem 9 für ein Flugzeug oder vergleichbares Fahrzeug dargestellt. Das System erhält eingangsseitig ein Signal für die Winkelgeschwindigkeit von dem Radfahrzeug 11 auf einer Leitung 13. Block 11 stellt das Fahrzeug und sein Radbremsventil dar. An der Radnabe angeordnete Dauermagnete und eine an der Achse neben der Nabe (nicht dargestellt) befestigte Abtastspule, in der bei Drehung des Rades eine Impulsreihe erzeugt wird, können benutzt werden, aber auch andere elektromechanische oder optische Anordnungen. Das Signal wird in einen Transferfunktionsblock 15 eingespeist, indem ein einfaches lineares Verhältnis in bestimmten Grenzen hergestellt wird, oder auch ein aufwendigerer Rechenvorgang oder eine andere Funktion unter Benutzung eines Tabellenspeichers, der den Bezug zu der eingangsseitigen Winkelgeschwindigkeit auf der Leitung 13 herstellt, um auf der Leitung 17 eine entsprechende maximale Winkelbeschleunigung bereit zu stellen. Das Radfahrzeug 11 hat eine bekannte Anordnung zum Beaufschlagen mit Bremsdruckmittel, um die zugehörigen Fahrzeugradbremsen zu betätigen. Ein bekanntes Bremspedal oder eine entsprechende vom Fahrer zu betätigende Steuerung bestimmt die Zufuhr von Druckmittel zu mindestens einer Radbremse. Drückt der Pilot oder der Fahrer das Bremspedal nieder, so steuert dies direkt die Bremsdruckflüssigkeit zu einem Radbremszylinder über die Leitung 19. Die direkte Betätigung sorgt für ein sehr rasches Ansprechen (Druckanstieg). Eine Transferfunktion 14 spricht auf die gleiche Vorgabe von Seiten des Fahrers an, um die verlangte Fahrzeugverzögerung zu bestimmen und auf der zweiten Leitung 21 zu übertragen. Jedenfalls wird der IST-Wert der Pedalbetätigung 10 mit einer Transferfunktion 23 oder 14 (später im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben) modifiziert, um das gewünschte Signal zu liefern. Die höhere Beschleunigung (kleinere Verzögerung) wird zwischen den Werten auf den Leitungen 17 und 21 von einer Auswahlsteuerschaltung 25 ausgewählt, so daß der Ausgang auf der Leitung 27 ein Steuersignal für die Winkelbeschleunigung ist. Dieser Wert wird im Integrator 29 integriert und so liegt auf der Leitung 31 ein Steuersignal der Winkelgeschwindigkeit an. Das Raddrehzahlsignal auf der Leitung 13 wird mit dieser berechneten Winkelgeschwindigkeit im Vergleicher 33 verglichen und der vom Fahrer abverlangte Bremsdruck auf der Leitung 19 wird im Vergleicher 35 nur dann modifiziert, wenn der Ausgang des Vergleichers 33 anzeigt, daß ein Blockieren bevorsteht. Ein Druckausgleicher 37 ist im wesentlichen ein Wechselstromkoppelglied, das Ventilungleichmäßigkeiten und Unterschiede zwischen den Ventilen kompensiert, um das Ventil zurück in die richtige Ruhelage zu bringen.
Vergleicht man Fign. 1 und 2, so bemerkt man, daß das fahrerseitige Eingangssignal als Prozentsatz des gesamten Pedalhubes im Pedalhubblock 12 in einen Druckwert umgewandelt wird und daß der Druckwert im Block 14 mit einem Verstärkungsfaktor modifiziert wird. Das modifizierte Drucksignal wird mit einem Wert verglichen, der von der Schaltung 18 her nur bei langsamer Fahrt auf der Rollbahn ansteht und das Ausgangssignal des Vergleichs liefert das verlangte Verzögerungssignal auf der Leitung 21 (Fig. 1) bzw. 65 (Fig. 2). Der abverlangte Bremsdruck des Blockes 12 wird einer Grenzwertstufe 20 zugeführt, deren Ausgangssignal im Block 22 integriert wird. So wird die Vorwärtsregelung-Transferfunktion 23 der Fig. 1 in der Fig. 2 mit der Integration mit einem Rückführwert erhalten, der sich wie ein Tiefpaßfilter verhält. Der geschwindigkeitsbegrenzte Pedaldruck wird mit einem im Block 24 bestimmten Verstärkungsfaktor multipliziert. Der Block stellt den Verstärkungsfaktor abhängig von der gemessenen Raddrehzahl ein. Der Verstärkungsfaktor ist größer bei höherer Flugzeuggeschwindigkeit (d.h. zu Beginn eines Landevorgangs). Die Vorgabe des Verstärkungsfaktors führt zu einem schnellen Druckanstieg zu Beginn der Pedalbetätigung.
Wie Fig. 2 in Einzelheiten zeigt, erhält das Steuersystem in Wahrheit vom Fahrzeug 11 zwei Signale. Außer der Radwinkelgeschwindigkeit (Signal auf der Leitung 13), liefert ein Geber (nicht dargestellt) eine Anzeige des Bremsdruck-IST- Wertes auf der Leitung 39. Die Anordnung zum Bereitstellen eines oberen Grenzwertes entsprechend der Größe der Fahrzeugverzögerung abhängig von der gemessenen Radgeschwindigkeit auf der Leitung 13 ist innerhalb der gestrichelten Linien 41 dargestellt und entspricht etwa dem Transferfunktionsblock 15 in Fig. 1. Die Schaltung 41 erhält zusätzlich zu dem Winkelgeschwindigkeitssignal auf der Leitung 13 ein Referenzdrehzahlsignal vom Filter 45 erster Ordnung auf der Leitung 43. Dieses Referenzdrehzahlsignal wird in die Schaltung 47 für die Verzögerungsvorgabe eingespeist, die auf der Leitung 49 ein bestimmtes maximales Winkelverzögerungssignal für die jeweilige Eingangsdrehzahl bereitstellt. Die Schaltung 41 enthält auch Mittel zum Berechnen der Winkelverzögerung des Rades aus der gemessenen Winkelgeschwindigkeit auf der Leitung 13 in Form eines Filters zweiter Ordnung und eines Differenziergliedes 51. Der Unterschied zwischen der berechneten Winkelverzögerung und der bestimmten maximalen Winkelverzögerung aus der Vorgabeschaltung 47 wird im Vergleicher 53 bestimmt. Die Schaltung 55 modifiziert die bestimmte maximale Winkelverzögerung mit einem Bruchteil (dargestellt sind 0,5) der bestimmten Differenz nur dann, wenn die bestimmte maximale Winkelverzögerung größer ist als die berechnete Winkelverzögerung. Der Bruchteil der bestimmten maximalen Winkelverzögerung und des vorgegebenen Wertes (bestimmte maximale Winkelverzögerung) aus der Schaltung 47 werden im Block 57 verglichen und die arithmetische Summe wird beispielsweise auf 30 radis in der Schaltung 57 begrenzt. Dieser begrenzte Wert bzw. die Verzögerungsobergrenze wird mit der verlangten Verzögerung verglichen und der kleinere Wert dieser beiden Werte steht als Ausgabesignal der Auswahlschaltung 25 bereit. Die nachfolgende Integration, um im Block 29 einen Geschwindigkeitswert zu erhalten, und der Vergleich mit der gemessenen Winkelgeschwindigkeit im Vergleicher 33 erzeugt ein Drehzahlfehlersignal 34. Das Drehzahlfehlersignal 34 wird im Block 62 mit einem veränderlichen Verstärkungsfaktor multipliziert und hinter dem Vor/Nacheilfilter 69 steht ein Drucksignal 63 an. Das Drucksignal 63 wird zum Drucksignal 19 addiert, um den Drucksollwert Pc zu er zeugen. Der Kompensatorblock 59 steuert das Ventil/Fahrzeug 11 so an, daß der Bremsdruck 39 stets dem Drucksollwert Pc folgt.

Claims

1. Bremssteuersystem (9) für eine Antiblockiersteuerung an einem Radfahrzeug (11) mit Mitteln zum Beauf schlagen der Radbremsen des Fahrzeuges mit Bremsdruckmittel, bestehend aus:

einer vom Fahrer zu betätigenden Steuerung (10) zum Bestimmen der Zufuhr eines vom Fahrer verlangten Bremsdruckmittels zu mindestens einer Radbremse;

auf die Fahrereingabe ansprechende erste Mittel (23) zum direkten Steuern des vom Fahrer verlangten Bremsdruckmittels für die eine Fahrzeugradbremse;

auf die Fahrereingabe ansprechende zweite Mittel (14) zum Bestimmen der verlangten Radverzögerung;

Mittel zum Messen der Radgeschwindigkeit;

auf die gemessene Radgeschwindigkeit ansprechende Mittel (15, 41) zum Bereitstellen einer oberen Verzögerungsgrenze abhängig von der Größe der Radverzögerung;

Mittel (57) zum Vergleichen der verlangten Radverzögerung und der oberen Verzögerungsgrenze und zum Auswählen des der Größe nach kleineren Signals und

auf die Vergleichsmittel ansprechende Mittel (25, 29, 33, 35) zum Beaufschlagen der einen Radbremse mit dem vom Fahrer eingegebenen Bremsdruckmittel in dem Fall, daß die verlangte Radverzgerung ausgewählt wird und zum Beaufschlagen mit einem kleineren von dem oberen Verzögerungsgrenzwert bestimmten Druck in dem Falle, daß der obere Verzögerungsgrenzwert ausgewählt wird;

dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (15, 41) zum Bereitstellen des oberen Verzögerungsgrenzwertes Mittel (51) zum Berechnen der Winkelverzögerung eines Rades aus der gemessenen Raddrehzahl aufweisen, daß Mittel (47) zum Bestimmen einer maximalen auf der gemessenen Radgeschwindigkeit basierenden Winkelverzögerung, Mittel (53) zum Bestimmen des Unterschiedes zwischen der berechneten Winkelverzögerung und der bestimmten maximalen Winkelverzögerung und Mittel (55) vorgesehen sind, die die bestimmte maximale Winkelverzögerung mit einem Bruchteil des bestimmten Unterschiedes nur dann modifizieren, wenn die bestimmte maximale Winkelverzögerung größer als die berechnete Winkelverzögerung ist.

2. Verfahren zum Überwachen der Radbewegung eines Fahrzeuges und zum Steuern der hydraulischen Bremskraftbeaufschlagung des Rades gemäß Anspruch 1, bestehend aus folgenden Schritten:

ein Bremspedal wird niedergedrückt, um direkt die Beaufschlagung der hydraulisch ausgeübten Bremskraft auf das Rad zu steuern und eine verlangte Radverzögerung zu erzeugen;

eine Winkelgeschwindigkeit des Rades wird gemessen;

eine Winkelverzögerung des Rades wird aus der gemessenen Winkelgeschwindigkeit berechnet;

eine maximale auf der gemessenen Winkelgeschwindigkeit basierende Winkelverzögerung wird bestimmt;

der Unterschied zwischen der berechneten Winkelverzögerung und der bestimmten maximalen Winkelverzögerung wird bestimmt;

die bestimmte maximale Winkelverzögerung wird mit einem Bruchteil des bestimmten Unterschiedes nur dann modifiziert, wenn die bestimmte maximale Winkelverzögerung einen Wert hat, der größer ist als die berechnete Winkelverzögerung und

die verlangte Radverzögerung wird mit der bestimmten maximalen Winkelverzögerung oder der modifizierten bestimmten maximalen Winkelverzögerung verglichen und die wahre Fahrzeugverzögerung wird auf die bestimmte maximale Winkelverzögerung oder modifizierte bestimmte maximale Winkelverzßgerung dann begrenzt, wenn der Vergleich ergibt, daß die verlangte Radverzögerung größer ist, und auf die verlangte Radverzögerung dann begrenzt, wenn der Vergleich ergibt, daß die bestimmte maximale Winkelverzögerung oder modifizierte bestimmte maximale Winkelverzögerung größer ist, wodurch die Bremskraft am Fahrzeug allein vom Fahrer bis zum Zeitpunkt eines bevorstehenden Blockierens gesteuert wird.