DE3535110A1 - Schaltungsanordnung zur regelung des bremsdruckes einer schlupfgeregelten bremsanlage fuer allradangetriebene kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Regelung des Bremsdruckes in den Radbremsen einer schlupfgeregelten, hydraulischen Bremsanlage, die für Kraftfahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge mit Allrad­ antrieb und mit sperrbaren oder selbsttätig sperrenden Differentialen vorgesehen ist und die mit Sensoren zur Messung des Raddrehverhaltens sowie mit elektronischen Schaltkreisen zur logischen Verknüpfung und Verarbeitung der Sensorsignale und zur Erzeugung von Bremsdruck-Steu­ ersignalen ausgerüstet ist, mit denen der Bremsdruck in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten und von einer Fahr­ zeug-Referenzgeschwindigkeit variierbar ist, die aus den Sensorsignalen abgeleitet ist und als Bezugsgröße zur Be­ messung des Bremsdruckes in den einzelnen Radbremsen in Abhängigkeit von dem Drehverhalten dieses Rades dient, wobei die Referenzgeschwindigkeit nach vorgegebenen Kri­ terien zeitweise der Geschwindigkeit eines bestimmten Ra­ des, z. B. des schnellsten oder des zweitschnellsten Ra­ des, folgt und zeitweise mit bestimmter Neigung ansteigt oder fällt.

Elektronische Schaltungen zur Steuerung der Ventile, mit denen der Bremsdruck in den Radbremsen von schlupfgere­ gelten hydraulischen Bremsanlage moduliert wird, sind be­ kannt. Zur Regelung des Radschlupfes wird grundsätzlich das Drehverhalten der Räder gemessen und mit einer Be­ zugsgröße, häufig Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit ge­ nannt, verglichen. Die Abweichung des tatsächlichen Dreh­ verhaltens eines Rades von der Referenzgröße, ggf. unter Berücksichtigung weiterer Kriterien und fahrdynamischer Meßwerte, läßt Rückschlüsse auf die Steuerung und Verän­ derung des Druckes zu, der zum Einstellen eines optimalen Radschlupfes und damit zur Sicherstellung eines kurzen Bremsweges bei gleichzeitigem Erhalt der Fahrstabilität und Lenkfähigkeit erforderlich ist.

Die Informationen über die tatsächliche Fahrzeuggeschwin­ digkeit und Fahrzeugverzögerung, aus denen wiederum die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit als Bezugsgröße zur Steuerung des Bremsdruckes abgeleitet werden kann, werden üblicherweise mit Hilfe der Radsensoren und durch logi­ sche Kombination und Verarbeitung der von dem Drehverhal­ ten der einzelnen Räder abhängigen Meßsignale gewonnen.

Die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit läßt sich als Fahr­ zeuggeschwindigkeit bei optimalem Bremsschlupf interpre­ tieren. Da die Referenzgeschwindigkeit als Bezugsgröße zur Steuerung des Bremsdruckes dient, ist sie für die er­ reichbare Güte einer Schlupfregelung von ausschlaggeben­ der Bedeutung. Während bei Fahrzeugen mit nur einer ange­ triebenen Achse die freilaufenden, nicht angetriebenen Räder und deren Vergleich mit den angetriebenen Rädern genaue Rückschlüsse auf die Geschwindigkeit und Verzöge­ rung des Fahrzeuges zulassen, bereitet die Ermittlung ei­ ner geeigneten Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit bei Fahr­ zeugen mit Allradantrieb erhebliche Schwierigkeiten, die durch Sperren in den Differentialen noch erhöht werden. Die Kopplung über die Antriebswellen, über die Differen­ tiale und Differentialsperren haben in vielen Situationen ein weitgehend synchrones Raddrehverhalten zur Folge, durch das Rückschlüsse auf den tatsächlichen Radschlupf und das Fahrzeugverhalten sehr erschwert werden. Die durch die mitrotierenden Antriebswellen und Getrieberäder erhöhten Massen führen außerdem zu hohen Trägheitsmomen­ ten, die die Reaktion auf Bremsdruckänderungen verzögern. Die Übertragung von Momenten über die gekoppelten An­ triebswege wirken sich zusätzlich als scheinbare Erhöhung der Trägheitsmomente aus.

Um trotz dieser Schwierigkeiten schlupfgeregelte Bremsan­ lagen in Fahrzeugen mit Allradantrieb und mit Differen­ tialsperren verwenden zu können, sind bereits Fahrzeuge bekannt, bei denen mit dem Einlegen der Differentialsper­ ren eine Abschaltung der Schlupfregelung einhergeht. Nachteilig ist dabei jedoch, daß gerade bei solchen Straßenverhältnissen, bei denen die Schlupfregelung ih­ ren Nutzen für die Fahrstabilität und Lenkbarkeit der Fahrzeuge zur Geltung bringen könnte, auf die Regelung verzichtet werden muß.

Ein weiterer Vorschlag zur Lösung der Probleme besteht darin, beim Einsetzen der Schlupfregelung automatisch die Differentialsperre aufzuheben (DE-PS 34 18 520.8). Auch wurde schon vorgeschlagen, in die Halbachse, mit der das Antriebsmoment von dem Differential auf das Rad übertra­ gen wird, eine Trennkupplung einzufügen, die beim Einset­ zen der Schlupfregelung selbsttätig ausrückt (DE 34 26 747.6). Beide Vorschläge setzen den Einbau von durch den Schlupfregler betätigbaren Kupplungen zur Un­ terbrechung der Antriebswege oder zum Lösen der Dif­ ferentialsperren voraus.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die ge­ schilderten Schwierigkeiten zur überwinden und eine Schal­ tungsanordnung zu entwickeln, mit der trotz der Momenten­ übertragung über den Antriebsstrang und trotz der tat­ sächlichen sowie scheinbar hohen Trägheitsmomente der Bremsschlupf eines Allrad-angetriebenen mit sperrbaren Differentialen ausgerüsteten Kraftfahrzeuges geregelt und dadurch ein kurzer Bremsweg bei gleichzeitig hoher Fahr­ stabilität gewährleistet werden kann.

Es hat sich nun gezeigt, daß sich diese Aufgabe mit einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art in über­ raschend einfacher, technisch fortschrittlicher Weise da­ durch lösen läßt, daß diese Schaltung die Fahrzeug-Refe­ renzgeschwindigkeit beim Absinken der Geschwindigkeit al­ ler Räder unter die unmittelbar zuvor ermittelte Fahr­ zeuggeschwindigkeit oder Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit für eine vorgegebene maximale Zeitspanne mit einem kon­ stanten, relativ flachen, einer Fahrzeugverzögerung auf geringem Reibwert entsprechenden Gradienten und nach Ab­ lauf der vorgegebenen Zeitspanne mit einem steilen Gra­ dienten, der einer selbst bei hohem Reibwert physikalisch nicht möglichen Fahrzeugverzögerung entspricht, so lange absenkt, bis die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit die maßgebende Radgeschwindigkeit erreicht oder unterschrei­ tet.

Erfindungsgemäß wird also bei der Bildung der Fahrzeug- Referenzgeschwindigkeit in jeder Situation zunächst eine Koppelwirkung unterstellt, die zu einem weitgehend syn­ chronen Verhalten aller Räder führt, und daher die Refe­ renzgeschwindigkeit anfangs sehr vorsichtig, nach einer gewissen Zeitspanne dann relativ steil abgesenkt. Dadurch wird, wie aus dem folgenden noch genauer hervorgeht, eine durch die Kopplung bedingte zu starke Abweichung der Re­ ferenzgeschwindigkeit von der Radgeschwindigkeit, die zu einem Blockieren der Räder führen könnte, zuverlässig vermieden. Durch die steile Absenkung der Referenzge­ schwindigkeit in Anschluß an den flachen Bereich wird ei­ ne schnelle Annäherung der Referenzgeschwindigkeit an die Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht und dadurch eine Verlän­ gerung des Bremweges vermieden.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung sind der anfänglich flache Gradient, die maximale Zeit­ spanne bis zur Umschaltung auf den steilen Gradienten und der Ansprechschwellwert der Schlupfregelung derart auf­ einander abgestimmt, daß die maximale Abweichung zwischen der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit und der Radgeschwin­ digkeit bei stabilem Radlauf während einer Abbremsung auf hohem Reibwert gerade noch nicht zum Auslösen eines Schlupfregelvorganges und damit zu einer Drucksenkung führt.

Vorteilhafterweise entspricht der anfänglich flache Gra­ dient einer Fahrzeugverzögerung im Bereich zwischen 0,2 und 0,5 g, insbesondere zwischen 0,25 und 0,35 g, wobei "g" die konstante der Erdbeschleunigung bedeutet. Der steile Gradient liegt zweckmäßigerweise im Bereich zwi­ schen 1 und 3 g, vorzugsweise zwischen 1,2 und 1,8 g.

Weiterhin ist es in vielen Fällen von Vorteil, wenn die vorgegebene Zeitspanne, in der die Fahrzeug-Referenzge­ schwindigkeit mit flachem Gradienten absinkt, einen Wert zwischen 30 und 200 ms, vorzugsweise zwischen 50 und 100 ms besitzt.

Nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung ist es günstig, wenn die Abnahme der Fahrzeug-Referenzgeschwin­ digkeit im Bereich der Absenkung mit steilem Gradienten beim Erreichen, Unter- oder Überschreiten der für die Re­ gelung maßgeblichen Radgeschwindigkeit noch für eine vor­ gegebene kurze Zeitspanne von beispielsweise 10 bis 30 ms fortdauert.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß in einem Ausführungsbei­ spiel vorgesehen, daß während eines Schlupfregelvorganges die Änderung der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit beim Erreichen und Unterschreiten der für die Schlupfregelung gerade maßgeblichen Radgeschwindigkeit für eine vorgege­ bene Zeitspanne von 20 bis 100 ms, insbesondere 30 bis 50 ms, mit unverändertem Gradienten fortgesetzt wird.

In manchen Fällen ist es von Vorteil, wenn die Schaltung des flachen und steilen Gradienten, mit dem die Referenz­ geschwindigkeit absinkt, und/oder die vorgegebenen Zeit­ spannen in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit variierbar sind.

Eine weitere Ausführungsart besteht darin, daß die erfin­ dungsgemäße Schaltung bei einem ständig instabilen Brems­ verhalten von drei oder vier Fahrzeugrädern nach einer vorgegebenen Zeitspanne eine Umschaltung der Referenzge­ schwindigkeit auf das mit höchster Geschwindigkeit dre­ hende Rad auslöst. Diese Zeitspanne bis zur Umschaltung kann dabei zwischen 300 und 1000 ms, insbesondere zwi­ schen 400 und 600 ms liegen. Bleibt nach der Umschaltung die Instabilität erhalten, wird dies von der Schaltung als Störung bewertet und führt zu einer Umschaltung in einen zweiten Betriebszustand, in dem der Bremsdruckver­ lauf radindividuell in Abhängigkeit von der jeweiligen Radbeschleunigung und Verzögerung regelbar ist; die Ab­ hängigkeit von einer Referenzgröße wird aufgehoben. Die Umschaltung in diesen Betriebszustand geschieht zweck­ mäßigerweise nach 100 bis 500 ms, insbesondere nach 200 bis 300 ms.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus den Abbildungen hervor. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung den Antriebs­ strang sowie den hydraulischen Schaltplan einer schlupfgeregelten Bremsanlage eines Fahrzeugs mit Allradantrieb und mit sperr­ baren Differentialen,

Fig. 2 A - D in Diagrammen die Fahrzeug-Referenzge­ schwindigkeit im Vergleich mit der Radge­ schwindigkeit bei Anwendung einer Schal­ tungsanordnung der erfindungsgemäßen Art in Verbindung mit der Bremsanlage nach Fig. 1, und

Fig. 3 im Blockschaltbild eine Ausführungsart der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Das in Fig. 1 dargestellte Fahrzeug ist mit Allradantrieb ausgerüstet. Hierzu sind im Antriebsstrang drei Differen­ tiale, nämlich ein Vorderrad-Differential 1, ein Vertei­ ler-Differential 2 und ein Hinterachs-Differential 3 vor­ handen. In dem Verteiler-Differential 2 und in dem Hin­ terrad-Differential 3 sind sogenannte "Visco" - Kupplun­ gen 4, 5 eingefügt, die als selbsttätige Differentialsper­ ren dienen. Diese Kupplungen enthalten nämlich ineinander­ greifende Schaufeln, die über eine hochviskose Flüssig­ keit miteinander in Eingriff stehen. Diese Visco-Kupplun­ gen 4, 5 bauen daher ein drehzahlabhängiges, mit steigen­ der Drehzahldifferenz wachsendes Sperrmoment auf.

Der Antriebsmotor des abgebildeten Fahrzeuges einschließ­ lich eines Schaltgetriebes ist in Fig. 1 mit 6 symboli­ siert. Das Verteiler-Differential 2 ist hier als Plane­ tengetriebe ausgebildet und überträgt die Antriebslei­ stung des Motors 6 einerseits über eine Antriebswelle 7 zum Hinterachs-Differential 3 und andererseits über eine Welle 8 zum Vorderrad-Differential 1. Zur Weiterleitung des Antriebsmomentes von dem Verteiler-Differential 2 zur Vorderachse sitzt auf einer Hohlwelle des Planetengetrie­ bes 2 ein Zahnrad 9, das über eine Kette 10 mit einem auf der Welle 8 befestigten Zahnrad 11 in Eingriff steht.

Die Vorderräder sind in Fig. 1 mit VR, VL, die Hinterrä­ der mit HR, HL bezeichnet.

Die Bremsanlage des abgebildeten Allrad-Fahrzeugs besitzt einen hydraulischen Bremsdruckgeber 12, an dem über drei hydraulisch getrennte Druckmittelkreise 13, 14, 15 Rad­ bremsen 16 bis 19 angeschlossen sind. Es handelt sich hier um Scheibenbremsen, deren Bremsbeläge bei Bremsbetä­ tigung von beiden Seiten an die zugehörigen, mit den Rä­ dern umlaufenden Bremsscheiben 20 bis 23 angepreßt wer­ den. Zur Versorgung des hydraulischen Bremsdruckgebers 12 mit Hilfsenergie ist eine Hilfsdruckquelle vorhanden, die im wesentlichen aus einem Hydraulikspeicher 24 und einer elektromotorisch angetriebenen Druckmittelpumpe 25 be­ steht.

In dem von dem Bremsdruckgeber 12 zu den Radbremsen 16 bis 19 führenden Druckmittelwegen 13, 14, 15 sind Ventil­ paare 26, 27; 28, 29 und 30, 31 eingefügt, die elektrisch oder elektromagnetisch betätigbar sind und mit denen wäh­ rend eines geregelten Bremsvorganges der Bremsdruck kon­ stant gehalten, abgebaut und wieder erhöht werden kann. Die in den Druckmittelwegen 13, 14, 15 von dem Brems­ druckgeber 12 zu den Radbremsen 16 bis 19 eingefügten Ventile 26, 28 und 30 sind normalerweise auf Durchlaß ge­ schaltet und dienen als Einlaßventile, während über die sogenannten Auslaßventile 27, 29 und 31, die in ihrer Ru­ hestellung gesperrt sind, nach Umschaltung Druckmittel zu einem Druckausgleichsbehälter 32 bzw. 32′ oder 32′′ zurückfließen kann. Über diese Auslaßventile wird bei drohendem Radblockieren Bremsdruck abgebaut.

Die Ausgleichsbehälter 32, 32′ und 32′′ werden zweckmäßi­ gerweise baulich mit einem (nicht dargestellten) Druck­ ausgleichs und Vorratsbehälters des Bremsdruckgebers verei­ nigt, an den außerdem noch die Saugseite der Hydraulik­ pumpe 25, die in Fig. 1 in einen Behälter 33′′′ mündet, angeschlossen ist. Über den Ausgleichsbehälter wird das zum Druckabbau über die Auslaßventile 27, 29, 31 abgelei­ tete Druckmittel wieder in den Bremsdruckgeber 12 und in die Bremskreise 13, 14, 15 zurückgeführt.

Bei der dargestellten Bremsanlage läßt sich der Brems­ druck in den Vorderradbremsen 16, 17 über die Ventilpaare 26, 27 bzw. 28, 29 individuell regeln, während für beide Hinterräder HR, HL bzw. für die Hinterradbremsen 18, 19 nur ein gemeinsames Bremsdruck-Steuerventilpaar 30, 31 zur Verfügung steht. Der Bremsdruck in den Hinterradbrem­ sen 18, 19 richtet sich hier nach dem Hinterrad mit dem schlechteren Straßenkontakt; es gilt das sogenannte "select-low"-Auswahlkriterium.

Das Drehverhalten der Räder wird mit Radsensoren 33 bis 36, z. B. induktiven Meßwertaufnehmern, ständig gemessen, die ihre Informationen über Signalleitungen 37 bis 40 in einen elektronischen Regler 41 einspeisen. Dieser Regler 41 enthält elektronische Schaltkreise, die die Meßsignale aufbereiten, logisch verknüpfen und verarbeiten. Außerdem erzeugen die Stromkreise die Bremsdruck-Steuersignale, die nach Verstärkung über die Regler-Ausgänge A ₁ bis A ₆ und über nicht gezeigte Signalleitungen den einzel­ nen Ventilen 26 bis 31 zugeführt werden und mit denen schließlich der Bremsdruckverlauf nach dem Einsetzen der Bremsschlupfregelung gesteuert wird.

Die Schaltkreise in dem Regler 41 können durch festver­ drahtete Logikschaltungen oder durch programmgesteuerte Schaltungen, wie Microcomputer, realisiert werden.

Die Besonderheiten der erfindungsgemäßen Schaltung ver­ anschaulichen die Diagramme nach Fig. 2 A - D, in denen jeweils der Geschwindigkeitsverlauf v _Rn des betrachte­ ten Fahrzeugsrades n sowie die Referenzgeschwindigkeit v _REF über der Zeit während verschiedener Bremssituatio­ nen wiedergegeben sind.

In Fig. 2A ist mit ausgezogener Linie die Geschwindigkeit v _Rn des im betrachteten Zeitpunkt für die Bildung der Referenzgeschwindigkeit v _REF maßgeblichen Rades, bei­ spielsweise des momentan schnellsten Fahrzeugrades, wie­ dergegeben. Bei komplexen Regelschaltungen wird durch lo­ gische Verknüpfung verschiedener Bedingungen in aufeinan­ derfolgenden Rechenzyklen nach mehreren Auswahlkriterien das momentan für die Bildung der Referenzgeschwindigkeit herangezogene Rad ausgewählt. Beispielsweise kann zu­ nächst ein durch Kurvenfahrt entlastetes oder ein über­ schwingendes Rad erkannt und von der Referenzbildung aus­ geschlossen werden.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist für Fahrzeuge mit All­ radantrieb und sperrbaren Getrieben vorgesehen, insbeson­ dere auch für solche Allrad-angetriebene Fahrzeuge, deren Verteiler- und/oder Hinterrad-Differential mit sogenann­ ten Visko-Kupplungen als drehzahlabhängige Differential­ sperren ausgerüstet sind. Wie bereits geschildert, wird bei solchen Fahrzeugen durch die Kopplung der Räder und die dadurch hervorgerufene Momentenübertragung die Schlupfregelung erheblich erschwert. Es fehlt nämlich in vielen Situationen an einer Information über die tatsäch­ liche Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeugbeschleunigung, weil alle Räder quasi synchron zu hohen oder zu niedrigen Schlupf annehmen können. Die Referenzgeschwindigkeit wird daher fehlerhaft, was zum Blockieren der Räder, zum Ent­ bremsen oder zu Schwingungen führen kann.

Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten mit Hilfe einer Schaltungsanordnung überwunden, die auf besondere Weise die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit v _REF bildet. So nähert sich gemäß Fig. 2A zum Zeitpunkt t ₁ die Ge­ schwindigkeit v _Rn des betrachteten Rades ohne dessen Verzögerung einem kritischen Wert. Während bis zu diesem Zeitpunkt t ₁ sowohl vor als auch nach Betätigung der Bremse die gestrichelt dargestellte v _REF der Fahrge­ schwindigkeit v _Rn folgte, wird nun die Referenzgröße v _REF zunächst mit einem relativ flachen Gradienten ab­ gesenkt. Dieser Gradient entspricht einer Fahrzeugverzö­ gerung auf glatter Fahrbahn, beispielsweise auf einer Fahrbahn mit einem Reibbeiwert von µ = 0,3. Zum Zeitpunkt t ₂, nachdem eine fest vorgegebene Zeitspanne T ₁ von beispielsweise 80 ms abgelaufen ist und die Referenzge­ schwindigkeit v _REF immer noch von der Radgeschwindig­ keit v _Rn abweicht, wird nun der Absenkungsgradient um­ geschaltet und dadurch die Referenzgröße v _REF mit einem steilen Gradienten, der einer aus physikalischen Gründen nicht möglichen Fahrzeugverzögerung von z. B. 1,5 g ent­ spricht, reduziert. Die Referenzgeschwindigkeit v _REF muß daher (bei intakter Regelung) in jeder Situation nach kurzer Zeit auf die Radgeschwindigkeit v _Rn absinken bzw. den Kurvenzug v _Rn in Fig. 2A erreichen. Dies ge­ schieht zum Zeitpunkt t ₃.

In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel einer Re­ gelschaltung wird die steile Absenkung der Referenzge­ schwindigkeit v _REF nach dem Überschreiten der Radge­ schwindigkeit-Kennlinie v _Rn noch für eine vorgegebene feste Zeitspanne von beispielsweise 30 bis 40 ms fortge­ setzt, um Schwingungen zu vermeiden. Erst wenn nach dem Ablauf dieser Zeitspanne T ₂ zum Zeitpunkt t ₄ die Rad­ kennlinie v _Rn weiterhin über die Referenz-Kennlinie v _REF liegt, wird die Absenkung beendet und ein erneuter Anstieg in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des maß­ geblichen Rades zugelassen. In ähnlicher Weise wird auch beim Absinken der Rad-Kennlinie v _Rn unter einen anstei­ genden Ast der Referenz v _REF zum Zeitpunkt t ₅ für ei­ ne fest vorgegebene Zeitspanne T ₃ der Gradient der Re­ ferenzgröße v _REF unverändert beibehalten, solange sich beide Kennlinien nicht erneut schneiden.

Die Vorgabezeiten für die Verzögerungs-Zeitspanne T ₂, T ₃ können gleich sein, sie können voneinander abweichen oder sie können in verschiedenen Stufen der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit angepaßt werden.

Fig. 2B veranschaulicht anhand eines weiteren Bremsvor­ ganges, daß bei der erfindungsgemäßen Schaltung sogenann­ te "Überschwinger" nicht zur Referenzbildung herangezogen werden. Das betrachtete Rad R _n wird hier zum Zeitpunkt t ₈ instabil. Nach dem zunächst vorsichtigen Absenken bis zum Zeitpunkt t ₉ folgt, ebenso wie im Beispiel nach Fig. 2A, die Umschaltung auf eine Absenkung der Referenz­ geschwindigkeit v _REF mit steilen Gradienten. Zum Zeit­ punkt t ₁₀ unterschreitet die Radgeschwindigkeit v _Rn die Referenzkennlinie v _REF . Dennoch wird die Absenkung fortgesetzt, und zwar zunächst über die vorgegebene Zeit­ spanne T ₂. Danach folgen eine Phase mit flach abfallen­ dem Gradienten (bis t ₁₂) und eine kurze Phase, in der die Referenzgröße v _REF mit der Radgeschwindigkeit v _Rn praktisch übereinstimmt. Es schließen sich Phasen mit li­ nearem, flachem Anstieg oder Abfall der Referenzgröße v _REF an, in denen die Referenzgröße v _REF mit abnehmender Amplitude abwechselnd die Radkurve v _Rn über- und unterschreitet. Die Unterdrückung von Schwingungen ist bei Fahrzeugen der in Fig. 1 dargestellten Art, die mit Allradantrieb und sperrbaren Differentialen ausgerüstet sind, besonders wichtig, weil solche Radschwingungen, wie bereits erläutert, durch die Kopplungen über die An­ triebswege begünstigt werden.

Fig. 2C bezieht sich auf einen Bremsvorgang auf hohen Reibwert, beispielsweise auf trockener Straße mit griffi­ gem Belag. Zum Zeitpunkt t ₁₃ wird die Bremse betätigt. Da das Fahrzeug in diesem Fall mit beispielsweise 0,6 g ("g" bedeutet hier die Konstante der Erdbeschleunigung von ungefähr 9,81 m/s²) verzögert wird, kann nach dem Zeitpunkt t ₁₄ die Referenzgröße v _REF der steil abfal­ lenden Radgeschwindigkeit v _Rn nicht folgen. Erst nach Ablauf der Zeitspanne T ₁ setzt die Absenkung der Refe­ renzgröße v _REF mit hohen Gradienten ein, so daß zum Zeitpunkt t ₁₆ beide Kennlinien v _REF bzw. v _Rn wieder zusammentreffen. Die maximale Abweichung delta v zwischen der Referenzgröße v _REF und der Radgeschwindigkeit v _Rn liegt somit zum Umschaltzeitpunkt t ₁₅ vor. In einem be­ vorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die vorgegebenen Gradienten, mit denen v _REF absinken kann, und die Zeitspanne T ₁ bis zur Umschaltung so gewählt, daß die max. Abweichung delta v gerade noch nicht zur Einleitung eines Regelvorganges bzw. zum Abbau des Brems­ druckes ausreicht.

Der Kurvenverlauf nach Fig. 2D veranschaulicht den Ver­ lauf der Referenzgeschwindigkeit beim Auftreten eines Fehlers. Zum Zeitpunkt t ₁₈ erkennt die Regelung Insta­ bilität, was in der beschriebenen Weise zunächst zu einer Absenkung der Referenzgeschwindigkeit v _REF mit flachem Gradienten über eine Zeitspanne T ₁ führt. Die an­ schließend steile Absenkung der Referenzgeschwindigkeit führt in diesem Fall nicht zur Wiedererlangung eines sta­ bilen Raddrehverhaltens. Vielmehr zeigen zum Zeitpunkt t ₂₀ drei oder alle Fahrzeugräder instabiles Verhalten, weshalb nunmehr die Referenzgeschwindigkeit über einen längeren Zeitraum T ₄ von beispielsweise 500 ms mit ei­ nem flachen Gradienten von beispielsweise 0,2 bis 0,3 g abgesenkt wird. Da auch dies hier nicht zum gewünschten Erfolg führt, wird zum Zeitpunkt t ₂₁ die Referenzge­ schwindigkeit v _REF auf die Radgeschwindigkeit v _Rn ab­ gesenkt. Bleibt der instabile Zustand weiterhin erhalten, wird schließlich zum Zeitpunkt t ₂₂ und Ablauf einer der Wartezeit T ₅ von beispielsweise 200 ms die Regelung auf einen anderen Betriebszustand umgeschaltet, indem nur noch das radindividuelle Beschleunigungs- und Verzöge­ rungsverhalten die Bremsdruckregelung beeinflußt; in diesem Betriebszustand wird keine Referenzgeschwindigkeit zur Regelung herangezogen.

Anstelle des Zeitpunktes t ₂₁ kann auch der Zeitpunkt t ₂₀ als Bezugspunkt für die Zeitspanne bis zur Umschal­ tung auf den zweiten Betriebszustand herangezogen werden. Die vorgegebene Wartezeit beträgt in diesem Fall T ₄ + T ₅.

Die Blockschaltung nach Fig. 3 zeigt die wichtigsten Bau­ gruppen in der Schaltungsanordnung nach der Erfindung.

In einer Auswahlschaltung 42, die über ihre Eingänge E ₁ bis E ₄ Informationen über das Drehverhalten der einzel­ nen Fahrzeugräder erhält, wird zunächst das Rad R _n bzw. die Geschwindigkeit v _Rn ausgewählt, die in der betrach­ teten Phase für den Verlauf und die Änderung der Refe­ renzgeschwindigkeit v _REF maßgeblich ist. Über eine Si­ gnalleitung 43 wird die entsprechende Information an ei­ nen Vergleicher 44 weitergeleitet. Über den Eingang E ₅ wird die Schaltung über den Start eines Regelzyklus in­ formiert.

Die Ausgänge des Vergleichers 44 führen zu Zeitstufen 45, 46, die nach der Zeitspanne T ₂ oder T ₃, - siehe Fig. 2A und 2B - ein Signal zu einer zweiten Auswahlschaltung 47 weiterleiten und dadurch in der beschriebenen Weise den Gradienten für den weiteren Verlauf der Referenzge­ schwindigkeit festlegen. Die an die Schaltung 47 ange­ schlossene Zeitstufe 48 dient zur Festlegung der Zeit­ spanne T ₁, in der die Referenzgeschwindigkeit mit fla­ chem Gradienten absinkt. Die Zeitstufen 45 und 46 werden über die RESET-Eingänge R wechselseitig durch die Aus­ gangssignale des Vergleichers 44 zurückgestellt.

Mit Hilfe einer Addier- und einer Subtrahierstufe 49 bzw. 50, eines Schalters 51, dessen Schaltstellung von dem Ausgangssignal der Zeitstufen 45, 46 abhängt, wird die in der Schaltung 47 ausgewählte Referenzgröße v _REF entwe­ der erhöht oder erniedrigt. Die Ansteuerung des Schalters 51 geschieht über ein ODER-Gatter 52, das entweder von dem Ausgang der Zeitstufe 45 oder der Stufe 46 ein Signal erhält.

Über einen weiteren Schalter 53 und über ein flankenge­ steuertes Flipflop 54 wird ein der Referenzgeschwindig­ keit entsprechendes Signal zum Ausgang des Flipflops 54 weitergeleitet.

Der Ausgang des Flipflops 54 führt schließlich zu einem üblichen elektronischen Bremsschlupfregler 55, in dem in Abhängigkeit von den Sensorsignalen oder dem Geschwindig­ keitsverlauf v _{R 1} bis v _{R 4} der einzelnen Räder Signale zur Steuerung des Bremsdruckes erzeugt und über Signal­ leitungen 56 einem Bremsdruckmodulator 57 zugeleitet wird.

Das Flipflop 54 wird in der gezeigten Ausführungsart von der ansteigenden Flanke eines Signales gesteuert, das über eine Leitung 58 als sogenanntes Raster-Signal des Systems zugeführt wird. Mit diesem Signal werden nach vorgegebenem Zeittakt jeweils die einzelnen Berechnungen durchgeführt, die Werte verglichen und je nach dem Ergeb­ nis die Ausgangswerte geändert.

Zur Überwachung der Referenzbildung und zum Erkennen von Fehlfunktionen ist eine Überwachungs-Schaltstufe 59 vor­ handen. Zur Zurücksetzung der Schaltung 59 ist der RE­ SET-Eingang R mit einem Ausgang des Vergleichers 44 ver­ bunden, an dem ein Signal ansteht, sobald die ausgewählte Radgeschwindigkeit v _Rn größer als die Referenzgeschwin­ digkeit v _REF im vorangegangenen Takt ist. An die Über­ wachungs-Schaltstufe 59 ist eine Zeitstufe 60 angeschlos­ sen, die die Überwachungszeit T ₄ von beispielsweise 400 bis 600 ms definiert. Die Zeitstufe 60 wird in Lauf ge­ setzt, wenn über die Signalleitung 67 das Instabilwerden von drei oder vier Fahrzeugrädern gemeldet wird. Nach Ab­ lauf der Zeitspanne T ₄ wird in einem anschließenden Vergleicher 61 festgestellt, ob die Referenzgeschwindig­ keit v _REF weiterhin über einem Schwellwert Th liegt. Ist dies der Fall, hat dies über die Signalleitung 62 die Umschaltung des Schalters 53 zur Folge, worauf nun die Geschwindigkeit des schnellstes Rades v _Rmax , das von der Auswahlschaltung 42 ermittelt zum Ausgang des Flip­ flops 54 weitergeleitet wird; der entsprechende Ausgang der Stufe 42 über die Signalleitung 63 mit dem Eingang des Schalters 53 in Verbindung.

Die Referenzgeschwindigkeit v _REF wird zu dem zweiten Eingang des Vergleichers 44 über eine Signalleitung 64 zurückgeführt.

An den Ausgang des Vergleichers 61 ist außerdem eine wei­ tere Zeitstufe 65 angeschlossen, die ebenfalls zurückge­ stellt wird, sobald die Radgeschwindigkeit größer als die Referenzgeschwindigkeit wird. Mit dem Umschalten des Schalters 53 wird auch die Zeitstufe T ₅ in Gang ge­ setzt. Wenn nach Ablauf dieser Zeit T ₅ von beispiels­ weise 200 bis 400 ms der instabile Zustand immer noch vorhanden ist, wird über den Ausgang des Zeitgebers 65, der mit dem Regler 55 über eine Signalleitung 66 verbun­ den ist, eine Umschaltung auf einen zweiten Betriebszu­ stand vorgenommen, in dem die Bremsdruckregelung nur noch von der radindividuellen Beschleunigung und Verzögerung, nicht mehr jedoch von einer Referenzgröße, abhängig ist.

Claims (14)

1. Schaltungsanordnung zur Regelung der Bremsdruckes in den Radbremsen einer schlupfgeregelten, hydrauli­ schen, mit Allradantrieb und mit sperrbaren oder selbsttätig sperrenden Differentialen ausgerüsteten Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, mit Sensoren zur Messung des Rad­ drehverhaltens sowie mit elektronischen Schaltkrei­ sen zur logischen Verknüpfung und Verarbeitung der Sensorsignale und zur Erzeugung von Bremsdruck-Steu­ ersignalen, mit denen der Bremsdruck in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten und einer Fahrzeug-Refe­ renzgeschwindigkeit variierbar ist, die aus den Sen­ sorsignalen abgeleitet ist und als Bezugsgröße zur Bemessung des Bremsdruckes in den einzelnen Radbrem­ sen in Abhängigkeit von dem Drehverhalten dieses Ra­ des dient, wobei die Referenzgeschwindigkeit nach vorgegebenen Kriterien zeitweise der Geschwindigkeit eines bestimmten Rades folgt, z. B. des schnellsten oder zweitschnellsten Rades, und zeitweise mit be­ stimmter Neigung ansteigt oder fällt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Fahrzeug-Referenz­ geschwindigkeit (v _REF ) beim Absinken der Geschwin­ digkeit (v _Rn ) aller Räder unter die unmittelbar zu­ vor ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit oder Fahr­ zeug-Referenzgeschwindigkeit (v _REF ) für eine vor­ gegebene maximale Zeitspanne (T ₁) mit einem kon­ stanten, relativ flachen, einer Fahrzeugverzögerung auf geringem Reibwert entsprechenden Gradienten und nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne (T ₁) mit einem steilen Gradienten, der einer selbst bei hohem Reibwert physikalisch nicht möglichen Fahrzeugverzö­ gerung entspricht, so lange abgesenkt wird, bis die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit (v _REF ) die maßge­ bende Radgeschwindigkeit (v _Rn ) erreicht oder un­ terschreitet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der anfänglich flache Gradient, die maximale Zeitspanne (T ₁) bis zur Um­ schaltung auf den steilen Gradienten und der An­ sprechschwellwert der Schlupfregelung derart aufein­ ander abgestimmt sind, daß die maximale Abweichung (Δ v) zwischen der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit (v _REF ) und der Radgeschwindigkeit (v _Rn ) bei sta­ bilem Radverlauf während einer Abbremsung auf hohem Reibwert gerade noch nicht zur Auslösung einer Schlupfregelung und damit zur Druckabsenkung führt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der anfänglich fla­ che Gradient einer Fahrzeugverzögerung im Bereich zwischen 0,2 und 0,5 g insbesondere zwischen 0,25 und 0,35 g entspricht, wobei "g" die Konstante der Erd­ beschleunigung bedeutet.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der steile Gradient einer Fahrzeugverzögerung im Bereich zwischen 1 und 3 g, insbesondere zwischen 1,2 und 1,8 g entspricht.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene maximale Zeitspanne (T ₁), in der die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit (v _REF ) mit fla­ chem Gradienten abgesenkt wird, eine Dauer von 30 bis 200 ms, insbesondere 50 bis 100 ms, besitzt.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ nahme der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit (v _REF ) im Bereich der Absenkung mit steilem Gradienten beim Erreichen und Unterschreiten der für die Regelung maßgeblichen Radgeschwindigkeit (v _Rn ) noch für ei­ ne vorgegebene kurze Zeitspanne (T ₂) fortdauert.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abnahme der Fahr­ zeug-Referenzgeschwindigkeit (v _REF ) nach demEr­ reichen der Radgeschwindigkeit (v _Rn ) noch für 10 bis 30 ms fortdauert.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Schlupfregelvorganges der Gradient der Fahr­ zeug-Referenzgeschwindigkeit (v _REF ) beim Unter- oder Überschreiten der für die Schlupfregelung mo­ mentan maßgeblichen Radgeschwindigkeit (v _Rn ) für eine vorgegebene Zeitspanne (T ₂, T ₃) unverändert beibehalten wird.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die vorgegebene Zeit­ spanne, während der der Gradient der Fahrzeug-Refe­ renzgeschwindigkeit nach dem Überschreiten der Rad­ geschwindigkeit unverändert beibehalten wird, im Be­ reich zwischen 20 und 100 ms, insbesondere zwischen 30 und 50 ms, liegt.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der flache und der steile Gradient, mit der die Fahr­ zeug-Referenzgeschwindigkeit (v _REF ) absinkt, und/oder die vorgegebenen Zeitspannen (T ₁, T ₂, T ₃, T ₄) in Abhängigkeit von der momentanen Fahr­ zeuggeschwindigkeit (v _Rn ) variierbar sind.

11. Schaltunganordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese bei einem ständig instabilen Drehverhalten von drei oder vier Fahrzeugrädern nach einer vorgegebenen Zeitspanne (T ₄) eine Umschaltung der Fahrzeug-Re­ ferenzgeschwindigkeit (v _REF ) auf das mit der höch­ sten Geschwindigkeit drehende Rad auslöst.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zeitspanne, (T ₄) nach der die Umschaltung erfolgt, im Bereich zwi­ schen 300 und 1000 ms, insbesondere zwischen 400 und 600 ms, liegt.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11 oder 12, da­ durch gekennzeichnet, daß diese ein weiterhin instabiles Drehverhalten von drei oder vier Fahrzeugrädern nach dem Umschalten der Fahr­ zeug-Referenzgeschwindigkeit (v _REF ) auf das schnellste Rad als Störung bewertet und die Schlupf­ regelung in einen zweiten Betriebszustand umschal­ tet, in dem der Bremsdruck-Verlauf radindividuell in Abhändigkeit von der jeweiligen Radbeschleunigung oder Radverzögerung regelbar ist.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Umschaltung in den zweiten Betriebszustand nach einer Zeitspanne (T ₅) von 100 bis 500 ms, insbesondere 200 bis 300 ms, nach dem ersten Umschalten auf die Führung der Refe­ renzgeschwindigkeit (v _REF ) durch das schnellste Rad erfolgt.