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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zur elektronischen Regelung der Bremskraftverteilung auf
die Vorder- und die Hinterachse eines Kraftfahrzeugs, bei dem das
Drehverhalten der Fahrzeugräder
ermittelt, mit der Fahrzeuggeschwindigkeit oder Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
und/oder mit den Änderungen
dieser Größen verglichen
und zur Begrenzung des Schlupfes an den Hinterradbremsen durch Modulation
des Bremsdruckes ausgewertet wird.
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Bei der Auslegung der Betriebsbremsanlage eines
Kraftfahrzeugs ist es wichtig, den Bremskraftanteil der Hinterachse
durch verschiedene Maßnahmen
so zu dimensionieren, dass sie bis zu einem Bremsdruck, der einer
Längsverzögerung von
ca. 0,8g entspricht, grundsätzlich
später
blockiert als die Vorderachse. Erst bei einer noch höheren Längsverzögerung als
0,8g bzw. bei einem entsprechendem Bremsdruck ist es zulässig, dass
die Räder
der Hinterachse vor den Rädern
der Vorderachse blockieren.
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Bis zur Einführung von Blockierschutzregelungssystemen
(ABS) wurde das Erfüllen
dieser Forderung den mechanisch/hydraulischen Druckreglern (lastabhängigen Regler
oder Regler mit festem Umschaltpunkt)an der Hinterachse, welche
der Bremskraftminderung dienten, übertragen.
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Vor einigen Jahren wurde, vor allem
bei frontgetriebenen Kleinfahrzeugen mit einer ungünstigen
Gewichtsverteilung (viel Last an der Vorder-, wenig Last an der
Hinterachse), eine Regelungsfunktion entwickelt und eingeführt, die
einen Verzicht auf hydraulisch/mechanische Maßnahmen zur Reduzierung des
Bremskraftanteils der Hinterachse ermöglichte. Durch diese Regelungsfunktion
wurden die verschiedenen hydraulisch/mechanischen Bremskraftregler
ersetzt. Diese Regelungsfunktion wurde "EBV-Regelung" (elektronische
Regelung der Bremskraftverteilung) genannt.
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EBV sperrt bei einem Bremsvorgang
die Hinterachse (u. U. auch ein einzelnes Hinterrad) aufgrund des
Schlupfes an mindestens einem Hinterrad durch die Aktivierung der
Einlassventile vom weiteren Druckaufbau ab. Anstelle des Schlupfsignals können auch
verschiedene andere Signale, wie Längs- oder Querbeschleunigung
oder deren Ableitungen und Verknüpfungen,
zu diesem Zweck ausgewertet werden. Das Absperren der Hinterradbremsen vom
weiteren Druckaufbau ist nicht vollständig, vielmehr wird ein gesteuerter
Druckaufbau mit einem extrem niedrigen Gradienten erlaubt.
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Beim Einsetzen eines EBV-Regelungsvorgangs
wird zunächst
ein weiterer Druckaufbau an der Hinterachse unterbunden. Zu einem
späteren
Zeitpunkt, nach dem der Schlupf sich reduziert hat, kann der Druck
vorsichtig erhöht
werden. Auf diese Weise entsteht eine selbstständige Regelung, die ohne mechanisch/hydraulische
Zusatzelemente die Bremskraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse
sicherstellt.
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Es kann jedoch nicht ausgeschlossen
werden, dass die EBV-Regelung
bereits durch eine harmlose Straßenstörung oder einen Reibwertfleck bei
einem relativ niedrigen Bremsdruck ausgelöst wird, bei dem eine Beschränkung der
Bremskraft an der Hinterachse nicht angebracht ist. Wenn der Fahrer
jetzt mit einer Notsituation konfrontiert wird, die maximale Verzögerung,
d.h. maximale Reibwertausnutzung an beiden Achsen er fordert, kann
der Bremskraftanteil der Hinterachse nur mehr oder minder zeitlich
verzögert
abgerufen werden
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Die bekannten EBV-Regelungsmaßnahmen haben
grundsätzlich
die folgenden Nachteile:
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- – Das
Bremsvermögen
des Fahrzeugs bei schneller Erhöhung
des Vordrucks wird beeinträchtigt,
denn das Fahrzeug wird in der Regel zum Stillstand abgebremst, bevor
die Hinterachse die vollständige
Ausnutzung ihres Bremspotenzials erreicht;
- – die
zu geringe Ausnutzung des Bremspotenzials der Hinterachse führt zu erhöhtem Belagverschleiß an der
Vorderachse.
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Ein großes Problem stellt die Bestimmung des
richtigen Zeitpunkts des Eintritts in die EBV-Regelung dar. Wird
eine EBV-Regelung
als Folge einer Störung
ausgelöst,
kann dies letztendlich zu einer deutlichen Bremswegverlängerung
führen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
daher die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile der bekannten
EBV-Regelungen zu überwinden
und ein Verfahren vorzuschlagen, dass ohne Einbuße an Stabilität zu einer
höheren
Ausnutzung des Bremsvermögens
der Hinterräder
führt.
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Es hat sich herausgestellt, dass
diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 genannte Verfahren gelöst werden
kann, dessen Besonderheit darin besteht, dass die Bremskraftverteilung
in Abhängigkeit von
Summensignalen, die durch Addition von an den Hinterrädern radindividuell
ermittelten Beschleunigungswerten und/oder von an den Hinterrädern radindividuell
ermittelten Schlupfwerten gewonnen werden, geregelt wird.
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Als Beschleunigungswert wird zweckmäßiger Weise
eine durch Integration der Radbeschleunigung gewonnene Größe (DVN)
verwendet.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
werden die Beschleunigungssummensignale und die Schlupfsummensignale
jeweils mit vorgegeben Beschleunigungs- bzw. Schlupfschwellen verglichen,
die den Erkennungs- oder Regelungseintrittsschwellen eines Blockiers.chutzregelungssystems (ABS-Regelung)
entsprechen. Beim Überschreiten dieser
Schwellen wird die EBV-Regelung ausgelöst.
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Eine weitere Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, dass die Beschleunigungssummensignale und Schlupfsummensignale
jeweils mit einem variablen Summenfaktor, nämlich mit einem Beschleunigungssummenfaktor bzw.
mit einem Schlupfssummenfaktor, multipliziert und gewichtet werden.
Es hat sich .dabei als Vorteil erwiesen, die Summe aus dem mit dem
variablen Beschleunigungssummenfaktor gewichteten Beschleunigungssummensignal
und aus dem mit dem variablen Schlupfsummenfaktor gewichteten Schlupfsummensignal
zu bilden und als Kriterium zur Auslösung der EBV-Regelung zu bewerten.
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Die Summenfaktoren werden derart
variiert, dass tendenziell bei hohem Erfüllungsgrad, d.h. bei relativ
hohem Wert des gewichteten Beschleunigungssummensignals oder des
gewichteten Schlupfsummensignals, bereits eine geringerer Wert der zweiten
Komponente, d.h. des Schlupfsummensignals bzw. des Beschleunigungssummensignals,
zur Auslösung
der EBV-Regelung führt.
Dies wird erreicht, indem zur Bestimmung des Eintritts der EBV-Regelung
das Beschleunigungssummensignal und das Schlupfsummensignal sukzessive
mit variablen Beschleunigungssummenfaktoren bzw. Schlupfsummenfaktoren,
deren Werte vorgegeben sind, gewichtet werden.
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Weitere Einzelheiten und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der beigefügten
Abbildungen hervor.
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Es zeigen
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1 eine
Tabelle zur Veranschaulichung der Zuordnung der variablen Summenfaktoren
nach der Erfindung
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2 im
Ablaufdiagramm eine sukzessive Abfrage zur Bestimmung der variablen
Summenfaktoren.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass
die Möglichkeiten,
die ein elektronischen Regelsystems, wie ein ABS, ESP etc., bietet,
für eine
entscheidende Verbesserung einer EBV-Regelung genutzt werden können.
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Erfindungsgemäß wird das Drehverhalten der
Hinterräder
durch Ermittlung der Beschleunigung und des Radschlupfes individuell
beobachtet und zur Bildung von Summensignalen ausgewertet, die dann den
Eintritt in die EBV-Regelung bestimmen. Die Summensignale werden
mit Beschleunigungs- und Schlupfschwellen verglichen, durch variable
Summenfaktoren gewichtet und schließlich zur Bestimmung des EBV-Regelungseingriffs
ausgewertet.
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Dem Problem der verfrühten Auslösung wird also
mit dem beide Hinterräder
umfassenden und nachfolgend beschriebenen Verfahren begegnet, das auf
folgenden Überlegungen
beruht:
Betrachtet man beide Hinterräder eines Kraftfahrzeugs durch
Summenbildung der relevanten ABS-Signale als ein Rad, so eröffnen sich
neue Perspektiven, die es ermöglichen,
den Kompromiss zwischen Fahrzeugverzögerung und Radstabilität zugunsten der
Verzögerung
zu verschieben, ohne Stabilitätsein bußen befürchten zu
müssen.
Dies gilt vor allem für Bremsvorgänge bei
inhomogenen Fahrbahnverhältnissen,
wie wellige Fahrbahn, Gefälle
usw.. Die beschriebene Gefahr Problem einer verfrühten, auf
viel zu niedrigem Druckniveau einsetzenden EBV-Regelung wird deutlich
verringert. Den Erfordernissen nach maximaler Verzögerung wird
ohne nennenswerten zeitlichen Verzug entsprochen.
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Das ist der wesentliche Gegenstand
der vorliegenden Erfindung. Eine Regelung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird im folgenden "EBVplus" genannt. "EBVplus" stellt sicher, dass
die Regeltätigkeit
an der Hinterachse deutlich später
einsetzt als bei einer herkömmlichen
EBV-Regelung, jedoch deutlich früher
als bei einer bekannten, auf das Maximum der μ-Schlupf-Kurve ausgelegten ABS-Regelung.
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Die erfindungsgemäße EBVplus-Regelung setzt ein,
sobald die die Summensignale die Erkennungsschwellen überschreiten.
Dabei sind die EBVplus-Summenerkennungsschwellen immer größer als
die radindividuellen ABS-Erkennungsschwellen, so dass sich zwangsläufig eine
Beteiligung beider Hinterräder
an der Erkennung der EBVplus-Regelung ergibt.
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Erfindungsgemäß werden die ABS-relevanten
Signale (Schlupf und Beschleunigung oder ein aus der Beschleunigung
gebildetes Signal wie DVN) der Hinterachse addiert. Außer der
Beschleunigung beider Hinterräder,
können
die Differenzbeträge
zu den Beschleunigungssignalen der jeweiligen seitengleichen Vorderräder addiert
werden. Die Beschleunigungssignale oder damit in Verbindung stehenden (DVN, Δa) Signale
werden mit "a" , die Schlupfsignale mit "λ" bezeichnet.
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Die jeweiligen Summen werden mit
den ABS-Erkennungsschwellen verglichen: [(aHL + aHR) > aThr⋅Sum_factora]&[(λHL + λHR) > λThr⋅Sum_factorλ] (1)
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Die beiden Summenfaktoren, nämlich der Beschleunigungssummenfaktor
"Sum_factorDVN" und der Schlupfsummenfaktor
"Sum_factorλ",
werden als variable Größen ausgeführt. Höherer Erfüllungsgrad der
Beschleunigungsschwelle "aThr" reduziert
die Anforderung bezüglich
der Höhe
des Erfüllungsgrads der
Schlupfschwelle "λThr".
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Die beiden Größen sind so gewählt, dass
bei einer einseitigen Instabilität
die individuelle ABS-Erkennungsschwelle immer vor den Summenbedingungen
anspricht.
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Das folgende bezieht sich auf ein
spezielles Ausführungsbeispielder
Erfindung:
Es werden die Summensignale für den Schlupf und für das Beschleunigungsintegral
nach der Beziehung λHA = λHL + λHR und
DVNHA = DVNHL +
DVNHR gebildet (HA bezeichnet die Hinterachse).
Der Schlupf ist bekanntlich definiert als vREF – vRAD; "DVN" ist das Integral der Radbeschleunigung
oder Radverzögerung.
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Die Summensignale werden einem Vergleich mit
der Schlupf- und mit der DVN-Schwelle unterzogen: [(DVNHA) > DVNThr⋅Sum factorDVN] & [(λHL + λHR) > λThr⋅Sum factorλ] (2)
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Die Variabilität dieser Summenfaktoren veranschaulicht
die tabellarische Darstellung nach 1.
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Aus dem in 2 gezeigten Ablaufdiagramm eines Abfragezyklus
lässt sich
die Verknüpfung
der variablen Summenfaktoren nach dem in 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung
ersehen.
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Nach dem "START" der Abfrage (siehe 2) wird geprüft, ob die
Bedingung [(DVNHA) > DVNThr⋅Sum (factorDVN)1] & [(λHL + λHR) > λThr⋅(Sum factorλ)1], erfüllt ist, wobei Summenfaktoren
mit den Werten in Zeile 1 der Tabelle nach 1 zugrunde gelegt werden. Ist diese Bedingung
nicht erfüllt,
folgt eine Abfrage auf Basis der Summenfaktoren "2", d.h. der Werte in
Zeile 2 der Tabelle nach 1,
usw..
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Einmal eingeleitet, läuft die
EBVplus Regelung nach denselben Kriterien ab wie eine normale ABS-Regelung.
Auch bei diesem System wird aus Komfortgründen auf das Einschalten der
Rückförderpumpe
verzichtet.
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Technische Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
("EBVplus") gegenüber
herkömmlichem EBV
sind u.a. die folgenden:
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- – Große Unempfindlichkeit
gegenüber
Störungen, dadurch
bedarfsgerechtes Ansprechen der Regelung;
- – durch
deutlich späteres
Einsetzen und schnelleres Ablaufen der Regeltätigkeit ist optimales Ausnutzen des
verfügbaren
Reibungskoeffizienten, selbst bei Änderungen der Fahrervorgaben
durch plötzliche Vordrucksteigerung
sichergestellt; es wird in jeder Situation ein kurzer Bremsweg erreicht;
- – gleichmäßige Abnutzung
der Bremsbeläge
beider Achsen
- – es
sind keine zusätzlichen
Sensoren zum Erreichen der gesetzlich vorgeschriebenen Mindestverzögerung bei
Kreisausfall nötig,
da die Regelung im Bereich des μMAX erfolgt.
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Ein weiterer wesentlicher Punkt der
Erfindung ist:
Durch die Summenbildung aller relevanten Regelungssignale
beider Hinterräder
wird der Bremsdruck in den Bremsen der beiden Hinterräder in der
Nähe des
maximalen Reibungskoeffizienten μMAX für
die gegebene Reifen-Fahrbahn-Kombination, jedoch auf dem stabilen
Ast der μ-Schlupf-Kurve,
geregelt. Damit ist sowohl eine hohe Fahrzeugstabilität als auch eine
optimale Bremskraft sichergestellt.
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Unabhängig davon, ob der Fahrer in
diesem Zustand den Vordruck hält
oder erhöht,
stellt sich durch das Abregeln der Hinterachse ein Bremsdruck ein,
bei dem die beiden Hinterräder
sehr nah an das erreichbare Maximum der Bremskraft für den gegebenen
Reibwert herangeführt
werden.
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Wird der Vordruck durch den Fahrer
erhöht, ist
eine weitere Erhöhung
der Bremskraft an der Hinterachse nur in einem sehr kleinen Schlupfbereich möglich, genau
genommen bis zum Erreichen von μMAX, beziehungsweise bis zum Einsetzen der ABS-Regelung an der Hinterachse.
Der Wechsel von der EBVplus-Regelung
in die ABS-Regelung ist in Falle der Vordruckerhöhung fließend, handelt es sich doch
um einen sehr engen Schlupfbereich.
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Beim Konstanthalten des von der Pedalbetätigung abhängigen Vordrucks
wird die EBVplus-Regelung nach einer bestimmten Zeit, d.h. im vorliegenden
Beispiel nach ca. 300 – 500
ms des gepulsten Druckaufbaus mit der Ventilschaltung, beendet und ein
permanenter Druckaufbau ermöglicht.
Damit ist sichergestellt, dass eine durch Fahrbahnstörung eventuell
ausgelöste
EBVplus-Regelung zügig
beendet wird.