DE2424217A1

DE2424217A1 - Antiblockierregelsystem fuer vierradfahrzeuge

Info

Publication number: DE2424217A1
Application number: DE19742424217
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing Grad Leiber
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-05-17
Filing date: 1974-05-17
Publication date: 1975-11-27
Also published as: GB1500056A; DE2424217C2; JPS5621615B2; JPS50160668A

Description

TELDIX GmbH

6900 Heidelberg
- Grenzhöfer Weg 36

Heidelberg, den 10. Mai 1974-Pt-Ka/Pr E-321

Antiblockierregelsystem für Vierradfahrzeuge

Die Erfindung betrifft ein Antiblockierregelsystem für Vierradfahrzeuge, bei dem der Bremsdruck an zwei sich, diagonal gegenüberliegenden Rädern durch "Verwendung einer Bremsdruck-Steuereinheit geregelt wird und bei dem vom Radbewegungsverhalten dieser Räder abhängige Signale einer Auswerteschaltung zugeführt werden, die daraus Bremsdrucksteuersignale für die Steuereinheit erzeugt.

Ein derartiges Antiblockierregelsystem ist aus der Zeitschrift "auto-motor-sport", Heft 26, 1973, Seiten 20 und 22, bekannt. Ausgehend von der Tatsache, daß die Einführung von Antiblockierreglern durch deren Preis behindert wird, wird dort primär ein Anö/b Io cki erregier beschrieben, bei dem nur der Druck an den Hinterrädern des Fahrzeuges geregelt wird und zwar mit Hilfe von zwei diesen Rädern zugeordneten Fühlern sowie mit einer Select-low-Regelung. Hier hat man beim "Überbremsen blockierte und damit unlenkbare Vorderräder des Fahrzeugs.

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Nebenbei ist in der Veröffentlichung noch angedeutet, daß man anstelle von zwei Hinterrädern auch nur die Räder einer Fahrzeugdiagonale bei Vorhandensein eines negativen Lenkrollrädius regeln kann. Hier wird wegen der Überbremsung der Vorderachse das in die Regelung einbezogene Vorderrad die Regelung beherrschen. Es blockieren hier beim Überbremsen die Räder der ungeregelten Diagonale, das in die Regelung einbezogene Vorderrad ist geregelt und damit ist die Lenkfähigkeit erhalten und das zweite Hinterrad wird im allgemeinen nur wenig zur Bremsung beitragen. Insbesondere bei Wasserglätte ergeben sich bei diesem System Stabilitätsprobleme, da die geregelte Diagonale infolge der geringen Bremswirkung des Vorderrades nahezu drucklos ist und damit an der HA ein großer Bremskraftunterschied entsteht.

Außerdem verhält sich ein mit diesem einfachen System
ausgerüstetes Fahrzeug bei inhomogenen Fahrbahnen in
der Fahrstabilität sehr unterschiedlich, z.B. tritt Instabilität ein, wenn bei ungleichen Fahrbahnbedingungen (Splitt) das ungeregelte Hinterrad auf dem höheren Kraftschlußbeiwert läuft.

Die Bremswirkung dieses nach select-low-arbeitenden
Reglers ist außerdem in vielen Fällen unzureichend.
Bei beladenem Fahrzeug, fester Bremsabstimmung und
kleinem Kraftschlußbeiwert ist unter Umständen für
die maximale Bremskraft der dreifache Bremsdruck an
der HA notwendig im Vergleich zur Vorderachse. Dieser
Fakto wird noch erhöht, wenn im Bereich kleiner Reibung infolge des nicht ausgekuppelten Motors das Motorbremsmoment das für maximale Bremskraft erforderliche Druckniveau an der VA reduziert. Dasselbe gilt für inhomogene Fahrbahnen, wenn z.B. das Vorderrad einen niedrigen Kraftschlußbeiwert, das Hinterrad der geregelten
Diagonalen dagegen den höheren Kraftschlußbeiwert aufweist.

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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ohne Aufwand wesentlich zu erhöhen, eine hinsichtlich der erzielbaren' Bremswirkung und !Fahrstabilität besseres System zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch Λ angegebenen Merkmale erzielt.

Durch den Wechsel der Betriebsart zwischen select-low und select-high wird erreicht, daß die Räder mit geregeltem Bremsdruck eine bessere Bremswirkung hervorrufen, da ja nun auch das in die Regelung einbezogene Hinterrad wesentlich .zur Bremsung beiträgt. Andererseits wird durch das zusätzliche Sperrventil in der Leitung zum geregelten Hinterrad erreicht, daß sich die beschriebene Maßnahme zur Verbesserung der Bremswirkung nicht nachteilig auf die Fahrzeugstabilität auswirkt, indem dafür gesorgt wird, daß dieses Rad von Sonderfällen abgesehen, nicht überbremst werden kann. Hierzu wird im Normalfall ab Auftreten einer Blockierneigung an einem Rad und Einsetzen der Regelung eine weitere Druckerhöhung für das nicht geregelte Hinterrad vermieden, also ein vorhandener Druck eingeschlossen. Diese Maßnahme verbessert die Fahrstabilität wesentlich auf inhomogener Fahrbahn. Es sei hier erwähnt, daß unter den im Anspruch 1 erwähnten Begriff, daß vom Radbewegungsverhalten der geregelten Räder abhängige Signale zur Regelung herangezogen v/erden, auch der Fall verstanden werden soll", daß an der angetriebenen Achse der Fühler zur Gewinnung dieses Signals am Differential angebracht ist, so daß das Bewegungsverhalten beider Räder dieser Achse sensiert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung werden die Schaltmittel zur abwechselnden Umschaltung zwischen select-low und select-high derart ausgelegt, daß jeder Regelbeginn durch eine Blockierneigung an einem Rad, also select-low ausgelöst wird. Im allgemeinen wird also wegen der Auslegung der Bremsen das zu regelnde Vorderrad dem Regelungsbeginn und das Schließen des Ven-

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tils bewirken. In einfacher Weise läßt sich die abwechselnde Umschaltung auf die beiden Betriebszustände dadurch realisieren, daß man die Signale der beiden Fühler abwechselnd ausnutzt. Da im allgemeinen das Vorderrad eher Blockierneigung zeigt, ist bei Ausnutzung der hiervon abgeleiteten Signale select-low-Regelung wirksam und bei Anschaltung des anderen !Fühlers select-high-Regelung. Man kann die Umschaltung zwischen select-low und select-high in vorgegebenen Zeitabständen vornehmen, jedoch z.B. auch nach jedem zweiten Regelzyklus, z.B. bei Auftreten des zweiten die Radbeschleunigung anzeigenden Signals (Zähler) vornehmen, wobei man in diesem Falle vorzugsweise noch eine zeitliche Begrenzung von z.B. 1 see. zusätzlich einführt.

Günstigerweise v/ird die Umschaltung des Sperrventils in die Sperrstellung zusammen mit dem ersten Ansprechen des Regelventils ausgelöst und die Rückschaltung wird am Ende des Bremsvorganges vorgenommen. Zusätzlich soll entweder ein größerer Schlupf oder ein relativ lange dauerndes Schlupfsignal (z.B.> 1 see.) an der Vorderachse (biedes ist Indiz für Wasserglätte) und/ oder ein starkes Einschlagen der Räder (hierauf wird noch eingegangen) ein öffnen des Sperrventils bewirken.

Vorzugsweise ist noch ein Lenkwinkelgeber oder ein Querbeschleunigungsgeber am Fahrzeug vorgesehen und es wird ein Signal, das bei einem großen Lenkwinkel oder bei einer großen Querbeschleunigungsänderung entsteht, mit in die Druckvariation einbezogen. Die Anordnung ist dabei so ausgelegt, daß das Signal erst entsteht, wenn das Fahrzeug instabil wird, da erst dann solche Lenkwinkel bzw. Querbeschleunigungsänderungen entstehen. Vorzugsweise wird hierzu der Lenkwinkel, ab dem das Signal entsteht, abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit gemacht und zwar derart, daß mit größer werdender Fahrzeuggeschwindigkeit der Grenzlenkwinkel, ab dem das Signal entsteht, kleiner ist. Um den Unter-

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grund,. auf dem das Fahrzeug läuft, zu "berücksichtigen, kann man die Fahrzeugverzögerung bei der Bestimmung des Grenzlenkwinkels mit heranziehen, wobei sich die Fahrzeugverzögerung so auswirkt, daß mit steigendem /U, also steigender Fahrzeugverzögerung der Grenzlenkwinkel größer gemacht wird. Das bei dem Grenzlenkwinkel bzw. durch eine bestimmte Querbeschieunigungsänderung erzeugte Signal wird zur Absenkung des Bremsdrucks im geregelten Kreis ausgenutzt, wirkt sich also wie ein Verzögerungs- oder Schlupfsignal aus. Zusätzlich ,wird wie oben erwähnt, das zusätzliche Sperrventil durch ein solches Signal geöffnet.

Die Erfindung wird nunmehr anhand des Ausführungsbeispieles der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 - eine prinzipielle Darstellung eines AusführungsbeispMes der Erfindung;

Fig. 2 - ein Beispiel einer möglichen Auswerteschaltung;

Fig. 3 '- eine Abänderung des Beispieles der Fig. 2.

In der Fig.1 ist ein frontangetriebenes Fahrzeug mit den angetriebenen Vorderrädern 1 und 2 und den nicht angetriebenen Hinterrädern 3 und 4 unterstellt. An den Vorderrädern 1 und 2 ist die Antriebsachse 5 und das Differential 6 angedeutet. Die Bremsen der Räder 1 und 4· liegen in einem an dem Hauptbremszylinder 7 angeschlossenen Bremskreis (Leitung 8), während die Räder 2 und 3 in dem Bremskreis liegen der zur Leitung 9 gehört.

In die Bremsleitung 8 ist ein DreiStellungsventil 10 eingeschaltet, das in cer Ausgangsstellung den Druck an den Bremsen der Räder 1 und 4- ansteigen läßt, in einer zweiten Stellung die Verbindung zwischen Hauptbremszylinder und den Bremsen sperrt (Konstanthaltung) und in einer dritten Stellung den zwischen Ventil 10 und den Bremsen

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liegenden Leitungsabschnitt mit einer. Rücklaufleitung 11 verbindet, in die eine aus Speicherkammer und elektromotorisch getriebener Rückförderpumpe bestehende Einheit

12 zur Rückforderung der ausgelassenen Bremsflüssigkeit eingeschaltet ist.

Dieses Dreistufenventil 10 wird von der Auswerteschaltung

13 zur gemeinsamen Regelung des Bremsdruckes an den Bremsen der Räder 1 und 4 betätigt. Zur Durchführung des Regelvorgangs erhält die Auswerteschaltung 13 (neben einem Lenkwinkelsignal an der Klemme 13a) Signale, die vom Drehbewegungsverhalten der zu regelnden Räder 1 und 4 abhängig sind, wozu am Rad 4 ein die Radgeschwindigkeit bestimmender Sensor 4a und am Differential ein entsprechender, die Geschwindigkeit des sogenannten Tellerrades bestimmender Sensor 6a vorgesehen sind. Dieser Sensor könnte auch dem Rad 1 zugeordnet sein.

In dem anderen Bremskreis ist in der ,zum Rad 3 führenden Bremsleitung ein als Sperrventil wirksames Magnetventil eingeschaltet, das normalerweise durchlässig ist und von der Auswerteschaltung 13 in die Sperrstellung gebracht werden kann.

In der Fig. 2 ist die Auswerteschaltung 13 der Fig. 1 detaillierter dargestellt. An den Klemmen 20 und 21 sind die beiden Fühler 6a und. 4a der Fig. 1 angeschaltet. Der periodisch betätigte Umschalter 22 schaltet abwechselnd die beiden Sensoren an den Auswertekanal, der aus dem Wandler 23» der Signalaufbereitung 24 und der Logik 25 besteht. In der Signalaufbereitung 24 werden aus den ankommenden Geschwindigkeitssignalen durch Differenz!erer 24a Verzögerungs- und Beschleunigungswerte (-b, +b^ und t>o) gewonnen, und mittels des Speichers 24b und der Komperatoren 24c werden Schlupfsignale ermittelt. Alle diese Signale werden der Logik 25 zugeführt, die hieraus Ansteuersignale für das Dreistellungsventil 10 erzeugt.

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Das Bremslichtschaltsignal auf der Klemme 26 "bewirkt, daß der Umschalter "bei jeder Bromsung zuerst den Sensor 6a der Vorderachse anschalte, d.h. daß wegen der höheren Bremswirkung hei der Einleitung der Regelung an aer-Vorderachse select-low-Betrieb herrscht. Entsprechend dem mittels des Vorderradsensors ermittelten Radbewegungsverhalten erfolgt eine Regelung des Bremsdruckes an den Rädern 1 und 4. Danach wird auf den anderen Sensor umgeschaltet, was hier einer Umschaltung auf selecthigh-Betrieb gleichkommt, da das Hinterrad erst "bei höherem Bremsdruck Blockierneigung zeigt.

Beim ersten Ansprechen des Ventils 10 wird das bistabile Glied 27 geschaltet, das das Ventil 14 in die Sperrstellung bringt. Dies bedeutet, daß am rechten Hinterrad über den gesamten Regelvorgang der Druck beibehalten wird, der bei Auftreten einer Blockierneigung an den Vorderrädern vorhanden war. Normalerweise wird es somit nicht zu einem Blockieren dieses Rades kommen. Rückgeschaltet wird das Vnetil 14 erst am Ende des Bremsvorganges, wenn durch das Verschwinden des Bremslichtschaltersignales über den Inverter 28 das bistabile Glied 27 in die Ausgangslage geschaltet wird. Außerdem erfolgt die Rückschaltung hier durch ein Lenkwinkelsignal, dessen Erzeugung unten besprochen wird. Zusätzlich, jedoch hier nicht dargestellt, kann ein lange dauerndes Schlupfsignal die Rückschaltung bewirken (Wasserglätte).

Ein dem Lenkwinkel entsprechendes Signal wird bei JO zugeführt. Der Vergleicher 31 gibt an den Ausgängen ein Signal ab, an denen der ihnen zugeordnete, feste Lenkwinkel durch den Istlenkwinkel überschritten wird. Dem Vergleicher 32 wird das Ausgangssignal des Speichers 24b, also ein der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechendes Signal zugeführt. Er gibt/dem Ausgang ein Signal ab, in dessen zugeordneten Geschwindigkeitsbereich die Fahr-

Z eugi st geschwindigkeit liegt. Durch ein ITahrzeugverzögerungssignal könnten entweder die Winkelweite oder die Geschwindigkeitsbereiche verschoben werden.

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In den UND-Gattern 33 werden die Ausgangssignale der beiden Vergleicher 31 und 32 derart zusammengefaßt, daß am Ausgang des ODER-Gatters 34· jeweils ein Signal entsteht, wenn "bei hoher Geschwindigkeit ein kleiner Lenkwinkel und mittlerer Geschwindigkeit ein mittlerer Lenkwinkel und kleiner Geschwindigkeit ein großer Lenkwinkel überschritten wird. Das am Ausgang des ODER-Gatters entstehende Signal wird der Logik 25 zugeführt und "bewirkt wie ein Verζögerungssignal eine Druckabsenkung, so daß alle geregelten Räder ungebremst sind. Hierdurch wird vermieden, daß bei select-high-Betrieb das geregelte Vorderrad zum Blockieren kommt und damit die Lenkbarkeit verloren geht bzw. es wird eine Verbesserung der Lenkbarkeit erreicht. Zusätzlich wird das bistabile Glied 27 rückgeschaltet und somit das Sperrventil 14-freigegeben.

Bei der Erfindung wird zusätzlich bei vorhandener Wasserglätte oder niedrigem /u, was dadurch festgestellt wird, daß bei Bremsbeginn ein hoher Schlupf oder ein Signal über eine bestimmte Zeit am angetriebenen Vorderrad festgestellt wird, auf select-high umgeschaltet, also z.B. der Sensor des geregelten Hinterrads an die Auswerteschal·- tung angeschaltet. Gleichzeitig wird das Sperrventil hier freigegeben, um auch das zweite Hinterrad zur Bremsung beitragen zu lassen.

■Anhand der Pig. 3 soll die Einwirkung der Querbeschleunigung anstelle oder auch zusätzlich zum Lenkwinkel erläutert werdend Der Querbeschleunigungsgeber ist mit ein nachgeschaltetes Filter mit 4-1 und zwei Differenzierer, die bei einer bestimmten positiven bzw. negativen Querbeschleunigungsänderung ein Signal abgeben, mit 4-2 und 4-3 bezeichnet. Zusätzlich sind zur Gewinnung der Querbeschleunigungsrichtung noch zwei Querbeschleunigungsschalter 44- und 4-5 vorgesehen, die bei einer Querbeschleunigung in die eine bzw. andere Richtung ein Signal abgeben.

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In den UND-Gattern 46 werden diese Signale so zusammengefaßt, daß bei einer vorgegebenen Abnahme des Querbeschleunigungsbetrages bei gleichzeitigem Vorliegen eines an dem ODER-Gatter 4-7 anliegenden Verzogerungs- oder Schlupfsignales unabhängig von der sonstigen Regelung das bistabile Glied 4-8 umgeschaltet wird und damit über das Zeitglied 4-9 zum eine Druckerniedrigung bewirkenden Eingang des Ventils 10 gelangt. Rückgeschaltet wird das bistabile Glied 4-8, wenn sich die Querbeschleunigung wieder erhöht bzw. nach einer durch das Zeitglied 50 gegebenen Zeit. Das Zeitglied 4-9 bewirkt, daß nach der Rückschaltung des bistabilen Gliedes 4-9 die Druckabsenkphase noch für eine kurze Zeit anhält. Zusätzlich wird dann das Sperrventil freigegeben.

Der vorgeschlagene Kompromißregler bringt in nahezu allen möglichen Situationen recht gute Ergebnisse. Wesentlich ist hierbei, daß das Fahrzeug lenkfähig bleibt und stabil ist und daß trotzdem noch ausreichende Bremswege erreicht werden.

— Patentansprüche—

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Claims

Patentansprüche

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j 1. 'Antiblockierregelsystem für Vierradfahrzeuge, bei

^y&em der Bremsdruck an zwei sich diagonal gegenüberliegenden Rädern durch "Verwendung einer Bremsdruck-Steuereinheit geregelt wird und bei dem vom Radbewegungsverhalfen dieser Räder abhängige Signale einer Auswerteschaltung zugeführt werden, die daraus Bremsdrucksteuersignale für die Steuereinheit erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteschaltung Schaltmittel vorgesehen sind, die nacheinander zwei Betriebszustände wirksam machen, wobei beim einen eine Regelung des Drucks bei Auftreten einer Blockierneigung am änen Rad und beim andern bei Auftreten einer Blockierneigung an beiden Rädern erfolgt und daß in der Bremsdruckzuführung zum nicht in den Regelkreis bezogenen Hinterrad ein normalerweise geöffnetes Sperrventil eingeschaltet ist, das in.Abhängigkeit vom Erfassen einer Blockierneigung geschlossen wird.
2. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel, die abwechselnd die zv/ei Betriebszustände wirksam machen, derart ausgelegt sind, daß jeder Regelbeginn durch Auftreten einer Blockierneigung an einem Rad ausgelöst wird.
3. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von den den beiden zu überwachenden Rädern zugeordneten Fühler abgeleiteten Signale abwechselnd zur Durchführung der Regelung ausnutzbar sind.
4. Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Rad mit Druckregelung an der angetriebenen Achse zugeordnete Fühler am Differential angeordnet ist.

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5. Antiblockierregelsystem nach, einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung des Sperrventils in der Sperrstellung zeitgleich mit dem ersten Ansprechen des Regelventils erfolgt.
6. , Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche 1

bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschaltung des Sperrventils in die Normalstellung am Ende eines Bremsvorganges erfolgt.
7. Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch, gekennzeichnet, daß die Ruckschaltung

. des Sperrventiles in die Normalstellung bei Auftreten eines Schlupfsignales an dem geregelten Vorderrad über eine vorgegebene Zeit hinaus erfolgt.
8. Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Querbeschleunigungsgeber am Fahrzeug vorgesehen ist und daß Schaltmittel vorgesehen sind, die bei einer vorgegebenen Verkleinerung des Querbeschleunigungsbetrages innerhalb einer vorgegebenen Zeit (z.B. bestimmter Querruck) eine Druckabsenkung in dem geregelten Bremskreis bewirken.
9· Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche 1 . bis 8, dadurch gekennzeichnet·, daß ein Lenkwinkelgeber am Fahrzeug vorgesehen ist und daß Schaltmittel vorgesehen sind, die ab Erreichen eines vorgegebenen G-renzlenkwinkel eine DrikabSenkung in dem geregelten •Kreis bewirken.

"10. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzlenkwinkel in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit änderbar ist, derart, daß mit größer werdender Geschwindigkeit der Grenzlenkwinkel kleiner wird.

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11 _m Antiblockierregelsystera nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Gewinnung der Pahrzeuglängsverzögerung vorgesehen sind, und daß der Grenzlenkwinkel in Abhängigkeit von der Fahrzeuglängsverzögerung änderbar, ist, derart, daß mit größer werdender Fahrzeuglängsverzögerung der Grenzlenkwinkel anwächst.

12. Antiblockierregelsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel, die die Druckabsenkung im geregelten Kreis bewirken mit dem Sperrventil derart verbunden sind, daß mit der Druckabsenkung ein Öffnen des Sperrventils erfolgt.

Heidelberg, den
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