DE3610585C2

DE3610585C2 - Schaltungsanordnung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE3610585C2
Application number: DE3610585A
Authority: DE
Inventors: Susumu Sawano; Masaru Sakuma
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-04-02
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2006-03-28
Also published as: JPH0678058B2; JPS61229658A; US4671579A; DE3610585A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage zum Bremsen mindestens eines Rades in solcher Weise, daß es nach Möglichkeit nicht blockiert.

Solange ein Rad ungebremst rollt, stimmt seine Umfangsgeschwindigkeit Vw mit der Fahrzeuggeschwindigkeit Vo überein, was es ermöglicht, die Fahrzeuggeschwindigkeit mit Hilfe einer Messung der Raddrehzahl bei bekanntem Umfang des Rades zu bestimmen. Sobald jedoch das Rad gebremst wird, läßt sich die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht mehr unmittelbar aus der Radumfangsgeschwindigkeit ableiten. Vergleicht man zwei Fälle, bei denen jeweils dieselbe Ausgangsgeschwindigkeit von Fahrzeug und Rädern vorliegt und bei denen im Bremsvorgang jeweils dieselbe verlangsamte Raddrehzahl gemessen wird, ist offensichtlich, daß dann, wenn der eine Fall einen Bremsvorgang auf trockener, griffiger Straße darstellt, eine wesentlich stärkere Verzögerung des Fahrzeugs auftritt, als wenn, gemäß dem anderen Fall, der Bremsvorgang auf Glatteis stattfindet. Da während des Bremsvorgangs die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht unmittelbar aus der Drehzahl eines Rades bestimmt werden kann, muß sie simuliert werden. Für die simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vr gilt die Beschleunigungsgleichung Vr = Vo-μGt in ihrer Grundform, da während des Bremsens mit einer Antiblockiereinrichtung im wesentlichen konstante Bremskraft und damit konstante Verzögerung (bei konstantem Reibungskoeffizienten μ) anzunehmen ist.

Es ist bekannt, daß für einen optimalen Bremseffekt die Radumfangsgeschwindigkeit Vw geringer sein muß als die Fahrzeuggeschwindigkeit V₀. Der beim Bremsen auftretende Bremsschlupf S_r ist:

Mit Hilfe der simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit läßt sich die zugehörige erwünschte Radumfangsgeschwindigkeit Vs für optimales Bremsen zu Vr (1-Sr) berechnen. Diese Geschwindigkeit kann beim Bremsvorgang als Soll-Umfangsgeschwindigkeit verwendet werden. Solange die Ist-Umfangsgeschwindigkeit Vw über dieser Soll-Umfangsgeschwindigkeit Vs liegt, wird gebremst, während andernfalls die Bremse gelöst wird.

Wird ein Bremsvorgang auf einer Straße mit geringem Reibungskoeffizienten μ durchgeführt, nimmt die Radumfangsgeschwindigkeit Vw während der Bremszeit sehr schnell ab, steigt jedoch bei gelösten Bremsen nur sehr langsam wieder an, wie dies Fig. 6 zeigt. Bei einer konventionellen Antiblockiereinrichtung mit fest vorgegebenem Reibungskoeffizienten und damit feststehender Änderung der simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit Vr und der Soll-Umfangsgeschwindigkeit Vs wird es dann, wenn ein relativ großer Reibungskoeffizient vorausgesetzt wird, zu einem schnellen Blockieren der Räder kommen, da die simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vr wesentlich stärker abnimmt als die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit V₀, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Wird andererseits ein niedriger Reibungskoeffizient vorausgesetzt, um ein Blockieren der Räder auch auf glatter Straße zu vermeiden, wird auf griffiger Fahrbahn weniger stark abgebremst, als dies eigentlich möglich wäre, wie es in Fig. 5 dargestellt ist.

Bei einer Antiblockiereinrichtung, bei der die Fahrzeuggeschwindigkeit während des Bremsvorgangs ausgehend von einer Messung der Raddrehzahl mit Hilfe eines angenommenen Reibungskoeffizienten μ simuliert wird, hängt demgemäß das Bremsergebnis entscheidend von einer möglichst zutreffenden Annahme für den Wert des Reibungskoeffizienten μ ab.

DE 30 38 212 A1 beschreibt eine Schaltungsanordnung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, also eine solche, bei der der Reibungskoeffizient μ auf Grundlage einer Messung der Änderung der Umfangsgeschwindigkeit des Rades bei einem Bremsvorgang bestimmt wird. Konkret wird die Raddrehzahl beim Beschleunigen des Rades, also beim Lösen der Bremse bestimmt und mit vorgegebenen Werten verglichen, um dadurch den Wert des Reibungskoeffizienten μ zu erhalten.

In der genannten Schrift ist als Stand der Technik ein anderes bekanntes Verfahren zum Bestimmen des Reibungskoeffizienten zitiert, gemäß dem gemessen wird, wieviel Zeit vergeht, bis ein gebremstes Rad eine bestimmte Raddrehzahl erreicht. Dieses Verfahren nutzt die Erkenntnis, daß ein auf glatter Straße gebremstes Rad sehr viel stärker verzögert wird als ein bei gleicher Ausgangsgeschwindigkeit und gleicher Bremskraft verzögertes Rad auf trockener Straße.

Beide bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß die beim Lösen einer Bremse gemessene Radbeschleunigung bzw. beim Anlegen der Bremse gemessene Radverzögerung nicht nur vom Reibungskoeffizienten, sondern auch vom Trägheitsmoment des gebremsten Rades abhängen. Es ist leicht erkennbar, daß auf sehr glatter Straße die Radverzögerung mehr von der Trägheit des Rades als vom Reibungskoeffizienten abhängen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage zum Bremsen mindestens eines Rades anzugeben, die den Reibungskoeffizienten zwischen Rad und Untergrund im wesentlichen unabhängig vom Trägheitsmoment des Rades bestimmt.

Die Erfindung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie das Verhältnis zwischen Radbeschleunigung und vorangegangener Radverzögerung bildet. Da sich das Trägheitsmoment des gebremsten Rades auf die Beschleunigung wie auch auf die Verzögerung gleichermaßen auswirkt, hat das Bilden des genannten Verhältnisses zur Folge, daß der Einfluß des Trägheitsmomentes im wesentlichen eliminiert wird. Der Wert des Verhältnisses hängt dann nur noch vom Reibungskoeffizienten ab. Vorzugsweise wird das Verhältnis durch Teilen der Radbeschleunigung durch die Radverzögerung gebildet. Bei hohem Reibungskoeffizienten nimmt das Verhältnis dann einen höheren Wert an als bei niedrigem Koeffizienten. Auf trockener Straße, also bei hohem Reibungskoeffizienten, wird nämlich ein gebremstes Rad beim Lösen der Bremse schnell wieder beschleunigt, während es beim Anlegen der Bremse nur wenig verzögert wird. Auf glatter Straße dagegen, also bei niedrigem Reibungskoeffizienten, wird das abgebremste Rad beim Lösen der Bremse nur langsam wieder beschleunigt, während es beim Anlegen der Bremse sehr schnell verzögert wird, unter Umständen bis zur Blockierung.

Es hat sich gezeigt, daß es von Vorteil ist, die Einrichtung so auszubilden, daß sie den bei ihren Berechnungen verwendeten Schlupfwert mit abnehmendem Reibungskoeffizienten verringert.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigt

Fig. 1 den Zusammenhang zwischen Reibungskoeffizienten μ, μ_L und dem Schlupf S,

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung,

Fig. 3 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 2,

Fig. 4 die Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten μ von einem Verhältnis α,

Fig. 5 und 6 weitere Zeitablaufdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 und herkömmlichen solchen Einrichtungen, und

Fig. 7 ein Flußdiagramm eines Programms für einen Mikrocomputer, der anstelle der Einrichtung nach Fig. 2 verwendbar ist.

Entsprechend der Fig. 2 und 3 wird eine auf ein Bremspedal 1 wirkende Druckkraft zu einem Hauptzylinder 2 übertragen, der in Abhängigkeit der Druckkraft am Bremspedal 1 einen hydraulischen Druck erzeugt und diesen zu einem Radzylinder 4 überträgt. Hauptzylinder und Radzylinder können auch als Hauptbremszylinder bzw. Radbremszylinder bezeichnet werden.

Entsprechend dem zugeführten hydraulischen Druck P erzeugt der Radzylinder 4 eine Bremskraft f_b, so daß ein Rad 5 eines Automobils abgebremst wird, und zwar aufgrund der Differenz zwischen der Bremskraft f_b und der Antriebskraft f_r von der Straßenoberfläche 6 infolge des Reibungskoeffizienten μ relativ zur Straßenoberfläche 6, die in Kontakt mit dem Rad 5 steht. Durch diese Differenz wird die Umfangsgeschwindigkeit Vw des Rades 5 bestimmt. Das Schlupfverhältnis bzw. der Schlupf S wird durch die bezogene Differenz zwischen der Umfangsgeschwindigkeit Vw und der Geschwindigkeit V₀ eines Fahrzeugkörpers 7 bestimmt. Der Reibungskoeffizient μ zwischen dem Rad 5 und der Straßenoberfläche 6 hängt vom Schlupf S ab, während die Geschwindigkeit V₀ des Fahrzeugkörpers 7 sich mit der Reibungskraft verändert, die von der Straßenoberfläche 6 zum Rad 5 übertragen wird, und zwar entsprechend dem so bestimmten Reibungskoeffizienten μ. Ein Detektor 9 enthält zum Beispiel einen elektromagnetischen oder optischen Pulsgenerator, einen Zähler, eine Koeffizientenmultiplizierstufe (Raddurchmesser), usw., so daß durch ihn die Radumfangsgeschwindigkeit Vw anhand der Drehzahl des Rades 5 ermittelt werden kann. Die vom Detektor 9 erhaltene Ist-Radumfangsgeschwindigkeit Vw wird sowohl einer Differenzierstufe 10 als auch einem Komparator 11 zugeführt. Die Differenzierstufe 10 differenziert die Radumfangsgeschwindigkeit Vw, um eine Radbeschleunigung bzw. Radverzögerung w zu ermitteln, so daß diese Radbeschleunigung bzw. Radverzögerung w einer Rechenstufe 12 zur Berechnung eines Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsverhältnisses und einer Rechenstufe 13 zugeführt werden kann, die eine Soll-Radumfangsgeschwindigkeit berechnet. Die Rechenstufe 13 berechnet die Soll- Radumfangsgeschwindigkeit Vs aus der simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit Vr auf der Grundlage des Reibungskoeffizienten μ, der ihr von einem Konverter 14 zugeführt wird, sowie auf der Grundlage eines zuvor bestimmten optimalen Schlupfverhältnisses bzw. Schlupfes Sr, und liefert die so erhaltene Geschwindigkeit Vs zum Komparator 11. Der Komparator 11 vergleicht die Ist-Radumfangsgeschwindigkeit Vw mit der Soll-Radumfangsgeschwindigkeit Vs und liefert das Vergleichsergebnis zu einem Abschwächsignalgenerator 15. Wird im Komparator 11 festgestellt, daß die Ist-Radumfangsgeschwindigkeit Vw kleiner als die Soll-Radumfangsgeschwindigkeit Vs ist, so liefert der Abschwächgenerator 15 nach Erhalt des Vergleichsergebnisses vom Komparator 11 ein Abschwächsignal m sowohl zur Rechenstufe 12 als auch zu einem elektromagnetischen Ventil 17. Wird andererseits ein Vergleichsergebnis vom Komparator 11 erhalten, gemäß dem die Ist-Radumfangsgeschwindigkeit Vw größer als die Soll-Radumfangsgeschwindigkeit Vs ist, so liefert der Abschwächsignalgenerator 15 ein Abschwächrückstellsignal sowohl zur Rechenstufe 12 als auch zum elektromagnetischen Ventil 17. Die Rechenstufe 12 speichert die Beschleunigung/ Verzögerung w von der Differenzierstufe 10 als Verzögerung wd, also als Verzögerungsrate wd der Radumfangsgeschwindigkeit Vw durch das Abschwächsignal m vom Abschwächsignalgenerator 15 zu der Zeit, wenn die Ist-Radumfangsgeschwindigkeit Vw kleiner wird als die Soll-Radumfangsgeschwindigkeit Vs. Zu der Zeit, zu der die Ist-Radumfangsgeschwindigkeit Vw wieder größer als die Soll-Radumfangsgeschwindigkeit Vs wird, liest dann die Rechenstufe 12 die Beschleunigung/ Verzögerung w aus der Differenzierstufe 10 als Beschleunigung wu aus, also als Beschleunigungsrate wu der Radumfangsgeschwindigkeit Vw, und zwar durch das Abschwächrückstellsignal , das vom Abschwächsignalgeneraor 15 erzeugt worden ist. Die Rechenstufe 12 berechnet dann das Verhältnis α der Beschleunigung wu zur zuvor gespeicherten Verzögerung wd, also das Verhältnis

Das auf diese Weise erhaltene Verhältnis α wird dann dem Konverter 14 zugeführt. In diesem Fall ist das Verhältnis α, das mit dem Reibungskoeffizienten μ der Straßenoberfläche 6 in Zusammenhang steht, unabhängig vom Trägheitsmoment des Rades 5. Beispielsweise erhöht sich das Verhältnis α, wenn sich der Reibungskoeffizient μ erhöht, während es sich umgekehrt vermindert, wenn der Reibungskoeffizient μ geringer wird. Der Zusammenhang zwischen dem Verhältnis α und dem Reibungskoeffizienten μ kann anhand der Bewegungsgleichung eines als Muster dienenden rotierenden Radsystems 16 zu der Zeit berechnet werden, zu der ein Bremsvorgang durchgeführt wird, läßt sich aber auch anhand eines Experiments während der Bewegung des Fahrzeugs ermitteln, wie ahand der Kurve d in Fig. 4 dargestellt ist. Der Zusammenhang zwischen dem Verhältnis α und dem Reibungskoeffizienten μ entsprechend der Kurve d in Fig. 4 kann zuvor im Konverter 14 gesetzt oder gespeichert werden, so daß der Konverter 14 demzufolge einen Reibungskoeffizienten μ in Übereinstimmung mit dem Verhältnis α zur Rechenstufe 13 liefern kann.

Das elektromagnetische Ventil 17, das das Abschwächsignal m und das Abschwächrückstellsignal vom Abschwächsignalgenerator 15 empfängt, wird so betätigt, daß es bei Empfang des Abschwächsignals m den hydraulischen Druck vom Hauptzylinder 2 freigibt und zum Tank einer hydraulischen Druckquelle 18 überträgt, während es andererseits bei Empfang des Abschwächrückstellsignals den hydraulischen Druck von der hydraulischen Druckquelle 18 zum Radzylinder 4 liefert, um den hydraulischen Druck P wieder aufzubauen, der vorher abgeschwächt worden ist.

Im nachfolgenden wird die Betriebsweise der Antiblockiersteuereinheit 30 näher beschrieben. Zuerst werden die Werte ro und Sro in der Rechenstufe 13 voreingestellt, und zwar als Ausgangswerte für die Verzögerung r der simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit Vr und für das Schlupfverhältnis bzw. den Schlupf Sr. Als Ausgangswerte werden Werte bezüglich einer Straße mit hohem Reibungskoeffizienten aus Sicherheitsgründen eingestellt, so daß ro auf den Wert -1G gesetzt wird, wobei G die Erdbeschleunigung ist, während Sro auf den Wert 0,25 gesetzt wird. Innerhalb des Fahrzeugkörpers 7, der sich mit der Fahrzeugkörpergeschwindigkeit Vo bewegt, beginnt die Rechenstufe 13, wenn eine Druckkraft auf das Pedal 1 zur Lieferung eines hydraulischen Druckes vom Hauptzylinder 2 zum Radzylinder 4 zum Zeitpunkt t₀ einwirkt, einen zeitgesteuerten Betrieb infolge eines Signals von einem nicht dargestellten Schalter, um die wirkende Druckkraft auf das Pedal 1 zu erfassen, und um den Ausgangswert ro mit dem Wert w von der Differenzierstufe 10 zu vergleichen. Wird zum Zeitpunkt t₁ die Beziehung w kleiner ro detektiert, so beginnt die Rechenstufe 13 mit der Berechnung der simulierten Fahrzeuggeschwindigkeit Vr und der Soll-Radumfanggeschwindigkeit Vs, wobei angenommen wird, daß das Rad 5 zu gleiten beginnt. Die Rechenstufe 13 führt also folgende Berechnung durch:

Vs = (Vo + ro (t-T₀)) (1-Sro) (3)

Der Wert t gibt hierbei die nach dem Zeitpunkt t₀ verstrichene Zeit an, während T₀ die Zeitspanne zwischen dem Wert t₀ und dem Wert t₁ angibt. ro stimmt mit der Radverzögerung w1 zum Zeitpunkt t₁ überein, während der Ausruck (Vo+ro (t-T₀)) die anfängliche simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vr1 repräsentiert. Die Rechenstufe 13 liefert das Ergebnis der Berechnung als erste Soll-Radumfangsgechwindigkeit Vs1 zum Komparator 11. Der Koparator 11 vergleicht die Soll-Radumfangsgeschwindigkeit Vs1 mit der Radumfangsgeschwindigkeit Vw, die gegenwärtig vorhanden ist, und liefert das Ergebnis des Vergleichs zum Abschwächsignalgenerator 15. Gilt die Beziehung Vw <Vs1 zum Zeitpunkt t₂, so liefert der Abschwächsignalgenerator 15 das Abschwächsignal m zur Rechenstufe 12 und zum elektromagnetischen Ventil 17. Daraufhin gibt das elekromagnetische Ventil 17 den hydraulischen Druck vom Hauptzylinder 2 frei und überträgt diesen Druck zur hydraulischen Druckquelle 18 mit dem Ergebnis, daß der hydraulische Druck P abnimmt, der vom Hauptzylinder 2 zum Radzylinder 4 geliefert wird. Aufgrund des Schwächungssignals m erfolgt also eine Druckabschwächung bzw. Druckverminderung im Radzylinder 4. Auf der anderen Seite speichert die Rechenstufe 12 bei Empfang des Schwächungssignals m den Wert w als Verzögerung oder Verzögerungsrate wd, und zwar zum Zeitpunkt t₂, wobei sie den Wert w von der Differenzierstufe 10 erhält. Die Ist-Radumfangsgeschwindigkeit Vw erhöht sich nicht gleichzeitig zum Zeitpunkt t₂ mit der Abnahme des zum Radzylinder 4 gelieferten hydraulsichen Druckes P, und zwar aufgrund des Trägheitsmomentes des Rades 5 und dergleichen. Die Ist-Radumfangsgeschwindigkeit Vw nimmt daher nach dem Zeitpunkt T₂ zunächst noch weiter ab und erhöht sich erst im Anschluß daran. Ist zum Zeitpunkt t₃ die Bedingung Vw <Vs1 erfüllt, so liefert der Abschwächsignalgenerator 15 das Abschwächrückstellsignal zur Rechenstufe 12 und zum elektromagnetischen Ventil 17. Das hat zur Folge, daß der hydraulische Druck über das elektromagnetische Ventil 17 aus der hydraulischen Druckquelle 18 zum Radzylinder 4 geleitet wird, um den dort zuvor erniedrigten hydraulischen Druck P wieder auf den ursprünglichen Wert aufzubauen. Ferner liest die Rechenstufe 12 bei Empfang des Abschwächrückstellsignals den von der Differenzierstufe 10 gelieferten Wert w zu diesem Zeitpunkt aus, also zum Zeitpunkt t₃, und übernimmt diesen Wert als Beschleunigung oder Vergrößerungsrate wu. Gleichzeitig berechnet die Rechenstufe 12 das Verhältnis α aus der dem zum Zeitpunkt t₂ gespeicherten Verzögerungsrate wd und der Beschleunigungs- bzw. Vergrößerungsrate wu, wie bereits oben beschrieben, und liefert das Ergebnis der Berechnung zum Konverter 14. Der Konverter 14 bestimmt auf der Grundlage dieses so erhaltenen Verhältnisses α in Übereinstimmung mit dem Verhältnis α einen Reibungskoeffizienten μ, und liefert diesen Reibungskoeffizienten μ zur Rechenstufe 13. Mit anderen Worten, wandelt der Konverter 14 den Wert des Verhältnisses α in einen Wert eines Reibungskoeffizienten μ um, und zwar mit Hilfe einer in Fig. 4 graphisch dargestellten Tabelle, die im Konverter 14 gespeichert ist. Die Rechenstufe 13 korrigiert die Soll-Radumfangsverzögerung Vr von dem Wert Vro auf den Wert -μG mit Hilfe des so gelieferten Reibunskoeffizienten μ, wobei G die Erdbeschleunigung ist. Ferner vergleicht die Rechenstufe 13 den so erhaltenen korrigierten Wert r2 = -μG mit demjenigen Wert w, der von der Differenzierstufe 10 geliefert wird. Gilt zum Zeitpunkt t₄ die Beziehung w <r2, so berücksichtigt die Rechenstufe 13, daß das Rad 5 wiederum zu gleiten beginnt, und startet erneut einen Berechnungsvorgang für eine weitere simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vr2 und für die gewünschte bzw. erforderliche Radumfangsgeschwindigkeit Vs2. Die Rechenstufe 13 führt also folgende Berechnung durch:

Vs = (Vo + r2 (t-T₀)) (1-Sro) (4)

wobei Vo, T₀ neu, entsprechend den vorigen Werten von Vo und T₀ bestimmte Werte sind (siehe Schritt 43 in Fig. 7). Die Berechnung wird in gleicher Weise wie zuvor beschrieben ausgeführt, wobei das Resultat der Berechnung als neue gewünschte Radumfangsgeschwindigkeit Vs2 zum Komparator 11 geliefert wird. Die nachfolgenden Verfahrensabläufe sind die gleichen, die bereits zuvor beschrieben worden sind. Gilt zu einem Zeitpunkt t₅ die Beziehung Vw <Vs2, so liefert der Abschwächsignalgenerator 15 das Abschwächsignal m, um eine Abschwächung des Bremsvorganges durchzuführen. Gilt dann zu einem Zeitpunkt t₆ die Beziehung Vw <Vs2, so wird vom Abschwächsignalgenerator 15 das Abschwächrückstellsignal erzeugt bzw. ausgegeben, um die Abschwächung des Bremsvorganges zu beenden. Die zuvor beschriebenen Vorgänge werden nacheinander wiederholt. Da bei der Bremseinrichtung 30 mit dem oben beschriebenen Aufbau der Reibungskoeffzient μ durch Bestimmung des Verhältnisses α abgeschätzt wird, und darüber hinaus die simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vr und die Soll-Radumfangsgeschwindigkeit Vs dadurch korrigiert werden, kann eine Antiblockiereinrichtung geschaffen werden, die im wesentlichen auf die Änderung des Reibungskoeffizienten μ anspricht. Insbesondere bei Durchführung eines Bremsvorganges auf einer Straßenoberfläche mit hohem Reibungskoeffizienten μ wird die Radumfangsgeschwindigkeit Vw, da das Rad im allgemeinen nur wenig gleitet, während der Bremszeit nur langsam verringert, während die Geschwindigkeit Vw während einer Zeit, in der die Bremse freigegeben ist, schnell wieder ansteigt, also während des Abschwächbetriebes, wie beispielsweise anhand der Fig. 3und 5 zu erkennen ist.

Im Gegensatz zu den oben anhand der Fig. 5 und 6 erläuterten Problemen kann mit der Steuereinrichtung nach der Erfindung ein zufriedenstellender Bremsvorgang in Übereinstimmung mit der Änderung des Reibungskoeffizienten μ durchgeführt werden, da der Reibungskoeffizient μ andhand des Verhältnisses α bestimmt wird und die simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit mit Hilfe dieses Reibungskoeffzienten μ korrigiert wird. Da ferner das wesentliche Trägheitsmoment an den Rädern mehrere Male größer ist als das der Räder allein, und zwar je nach eingelegtem Gang des Getriebes (beispielsweise oberster, dritter oder zweiter Gang), hängt die Änderung der Radumfangsgeschwindigkeit während des Bremsvorganges außerdem noch von dem Wert des Trägheitsmomentes Iw (Massenträgheitsmoment) ab. Da das Verhältnis α bei hohem Reibungskoeffizienten μ größer ist, und kleiner, wenn der Reibungskoeffizient niedriger ist, und zwar unabhängig vom Wert des Trägheitsmomentes Iw an den Rädern, kann mit Hilfe der Steuereinrichtung nach der Erfindung eine gute Bremscharakteristik auch dann erhalten werden, wenn das wesentliche Trägheitsmoment an den Rädern zunimmt oder abnimmt.

Wie oben beschrieben, kann die elektronische Steuerschaltung 31 eine Differenzierstufe 10, einen Komparator 11, eine Rechenstufe 12, eine weitere Rechenstufe 13, einen Konverter 14 und einen Signalgenerator 15 enthalten. Selbstverständlich ist es aber auch mögich, diese elektronische Steuerschaltung 31 durch einen Mikrocomputer oder dergleichen aufzubauen, der dieselben Schritte, die oben beschrieben worden sind, unter Steuerung eines Programmes durchführt, das in Fig. 7 in Form eines Flußdiagramms dargestellt ist. Das Programm wird mit Hilfe eines Startsignals gestartet, das durch einen Schalter erzeugt wird, welcher bei Druckwirkung auf das Pedal 1 eingeschaltet wird. In einem nachfolgenden Schritt 40 werden die Ausgangswerte ro und Sro für die simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vr und für das Schlupfverhältnis bzw. den Schlupf S gesetzt. Im Anschluß daran werden im Schritt 41 mit Hilfe des Signals vom Detektor 9 die Radumfangsgeschwindigkeit Vw und die Radumfangsbeschleunigung/ Verzögerung w berechnet. Im Schritt 42 wird geprüft, ob die Radbeschleunigung/Verzögerung w größer als der Ausgangswert ro ist oder nicht. Das Programm kehrt zurück zu Schritt 41, wenn w nicht kleiner als der Ausgangswert ro bzw. r ist. Dagegen wird das Programm mit Schritt 43 fortgesetzt, wenn w kleiner als ro bzw. r ist. Im Schritt 43 wird die Radumfangsgeschwindigkeit Vo zum Zeitpunkt des Überganges von Schritt 42 nach Schritt 43 gesetzt, wenn also w kleiner ro ist. Ferner wird in diesem Schritt 43 auch die Zeit T₀ gesetzt, die vom Startschritt bis zum Schritt 43 verstrichen ist. Die oben beschriebene Soll-Radumfangsgeschwindigkeit Vs wird dann wie folgt berechnet:

Vs = (Vo + ro (t-T₀)) (1-Sro) (5)

Diese Berechnung erfolgt im Schritt 44. Im Schritt 45 wird die Ist-Radumfangsgeschwindigkeit Vw ausglesen. Anschließend wird in Schritt 46 geprüft, ob diese Radumfangsgeschwindigkeit Vw erniedrigt worden ist oder nicht, indem sie mit der Soll-Radumfangsgeschwindigkeit Vs verglichen wird. Ist Vw nicht kleiner als Vs, so wird erneut Schritt 44 erreicht. Ist dagegen Vw kleiner als Vs, so wird anschließend Schritt 47 erreicht. In diesem Schritt 47 wird das Abschwächungssignal m erzeugt. Zu dieser Zeit wird auch die Beschleuigung/Verzögerung w berechnet, wobei der erhaltene Wert als Verzögerungsrate wd in Schritt 48 gespeichert wird. Das Programm berechnet dann die Soll-Radumfangsgeschwindigkeit Vs erneut zu dieser Zeit, und zwar in Schritt 49, liest die Ist-Radumfangsgeschwindigkeit Vw zu diesem Zeitpunkt in Schritt 50 aus, entscheidet in Schritt 51, ob die Radumfangsgeschwindigkeit Vw, die in Schritt 50 gelesen worden ist, erhöht worden ist oder nicht, indem sie sie mit der Soll- Radumfangsgeschwindigkeit Vs vergleicht, die in Schritt 49 berechnet worden ist, und springt zurück zu Schritt 49, wenn die Ist-Radumfangsgeschwindigkeit Vw nicht erhöht worden ist, wenn also die NEIN-Antwort in Schritt 51 erhalten wird. Ist Vw größer Vs in Schritt 51, so wird nachfolgend Schritt 52 erreicht, in dem das Abschwächrückstellsignal erzeugt wird. Ferner wird die Radbeschleunigung/Verzögerung w zu dem Zeitpunkt berechnet, zu dem das Abschwächrückstellsignal geliefert wird, um in Schritt 53 eine Zunahmerate wu bzw. Beschleunigungsrate zu speichern. Im nachfolgenden Schritt 54 wird das Verhältnis α errechnet, und zwar anhand der in Schritt 48 gespeicherten Verzögerungsrate wd und der im Schritt 53 erhaltenen Beschleunigungsrate wu, während im darauffolgenden Schritt 55 ein Reibungskoeffizient μ in Übereinstimmung mit dem Verhältnis α anhand des so berechneten Verhältnisses α ermittelt wird. Bei der Bestimmung des Reibungskoeffizienten μ wird die in Fig. 4 dargestellte und in einer Speichereinrichtung zuvor gespeicherten Kurve als Umwandlungstabelle herangezogen. Dann wird im Schritt 56 die simulierte Fahrzeugbeschleunigung/Verzögerung r auf den Wert -μG mit Hilfe des in Schritt 55 erhaltenen Reibungskoeffizienten μ korrigiert. Das Programm kehrt anschließend zurück zu Schritt 41 und wiederholt die genannten Schritte.

Obwohl beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Schlupf S auf einen festen Wert gesetzt worden ist, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Vielmehr kann der Schlupf Sr auch zusammen mit der Korrektur für die simulierte Fahrzeugbeschleunigung/Verzögerung r korrigiert werden, um zu vermeiden, daß eine Blockierung auf einer Straßenoberfläche mit geringem Reibungskoeffizienten auftritt und darüber hinaus zu verhindern, daß eine nicht befriedigende bzw. unzureichende Bremsung auf einer Straße mit hohem Reibungskoeffizienten erfolgt. In diesem Fall können beispielsweise korrigierte vorgegebene Werte für die simulierte Fahrzeugbeschleunigung/Verzögerung r und für den Schlupf Sr relativ zum Reibungskoeffizienten μ verwendet werden, die experimentell erhalten werden können. Beispielsweise kann das Schlupfverhältnis bzw. der Schlupf Sr die Werte von 0,3 bis 0,4 annehmen (Sr = 0,3 bis 0,4), wenn der Reibungskoeffizient μ groß ist, also über dem Wert 0,6 liegt. Für einen mittleren Reibungskoeffizienten μ kann ein Schlupfverhältnis bzw. Schlupf Sr zwischen 0,2 bis 0,3 verwendet werden (Sr = 0,2 bis 0,3), wenn der Reibungskoeffzient zwischen 0,35 und 0,6 liegt. Bei kleinem Reibungskoeffizienten μ nimmt das Schlupfverhältnis bzw. der Schlupf Sr Werte von 0,1 bis 0,2 an (Sr = 0,1 bis 0,2), wenn der Reibungskoeffizient kleiner als 0,35 ist. Für eine andere Gruppe von Schlupfverhältnissen kann beispielsweise folgendes gelten: Das Schlupfverhältnis Sr nimmt Werte im Bereich 0,1 bis 0,3 für hohe Reibungskoeffizienten μ, Werte im Bereich 0,1 bis 0,2 für mittlere Reibungskoeffizienten μ und Werte im Bereich 0,05 bis 0,1 für niedrige Reibungskoeffizienten μ an.

Wie oben beschrieben, kann zur Bestimmung des Reibungskoefizienten μ in Übereinstimmung mit dem Verhältnis α die Umwandlungscharakteristik entsprechend der in Fig. 4 dargestellten Kurve d verwendet werden. Als Umwandlungskurven können aber auch gerade Linien oder stufenartig ausgebildete Linien oberhalb der Kurve d herangezogen werden, beispielsweise die Kurven e oder f, um zu noch größerer Sicherheit zu gelangen, da der Reibungskoeffizient μ im Bereich 60 unterhalb der Kurve d in Fig. 4 relativ klein ist, so daß nur schwache Bremsvorgänge ablaufen und die Bremswirkung relativ gering ist.

Auch brauchen sich die oben beschriebenen Vorgänge nicht nur auf die Steuerung eines einzelnen Rades zu beschränken. Vielmehr können auch gleichzeitig mehrere Räder in der oben beschriebenen Weise gesteuert werden, beispielsweise die vier Räder eines Automobils. Dabei ist es selbstverständlich auch möglich, den Bremsvorgang jeweils am rechten und linken Vorderrad bzw. jeweils am rechten und linken Hinterrad ablaufen zu lassen. Andererseits kann auch ein Dualsystem verwendet werden, bei dem Bremsleitungen für Vorder- und Hinterradbremsen X-förmig angeordnet sind. Es ist also eine getrennte Bremsung auch der Vorderräder einerseits und der Hinterräder andererseits möglich, während ferner beispielsweise das linke Vorderrad und das rechte Hinterrad einerseits und das rechte Vorderrad gemeinsam mit dem linken Hinterrad andererseits abgebremst werden können.

Wie ausführlich beschrieben, ist die elektronische Steuerschaltung so ausgebildet, daß sie das Umfangsbeschleunigungs-/ Verzögerungsverhältnis des Rades in jeder Antiblockiersteuerperiode abnehmender und zunehmender Radumfangsgeschwindigkeit bestimmt, den Reibungskoeffizienten μ auf der Straßenoberfläche anhand des Beschleunigungs-/ Verzögerungsverhältnisses abschätzt und das elektromagnetische Ventil zur Steuerung des hydraulischen Bremsdruckes des Rades auf der Grundlage des abgeschätzten Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche einstellt. Mit Hilfe der elektronischen Steuerschaltung läßt sich also eine außerordentlich gute Antiblockier- bzw. Gleitschutzsteuerung durchführen, auch wenn merkbare Änderungen im Reibungskoeffizienten μ auftreten, so daß der Bremsweg bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Fahrstabilität des Fahrzeugs während einer Bremsoperation immer relativ kuz gehalten werden kann.

Claims

1. Schaltungsanordnung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage zum Bremsen mindestens eines Rades, mit einer Steuereinheit (30), die so ausgebildet ist, daß sie

- den Reibungskoeffizienten μ zwischen Rad und Untergrund auf Grudlage einer Messung der Änderung der Umfangsgeschwindigkeit des Rades bei einem Bremsvorgang bestimmt,
- eine simulierte Fahrzeuggeschwindigkeit Vr auf Grundlage des Zusammenhangs Vr = Vo-μGt berechnet, mit Vo: Geschwindigkeit, die mit derjenigen Fahrzeuggeschwindigkeit übereinstimmt, wie sie an einem Rad gemessen wird, dessen Umfangsgeschwindigkeit im wesentlichen mit der Fahrzeuggeschwindigkeit übereinstimmt, und G: Erdbeschleunigung, und
- das Rad bremst, solange sich dessen Ist-Umfangsgeschwindigkeit Vw über einer Soll-Umfangsgeschwindigkeit Vs = Vr (1-Sr) befindet, bzw. das Rad freigibt, wenn die Ist- unter die Soll-Umfangsgeschwindigkeit fällt, wobei Sr ein vorgegebener Schlupf ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit so ausgebildet ist, daß sie

- ein Verhältnis (α) zwischen Radbeschleunigung und vorangegangener Radverzögerung bestimmt und
- aus diesem Verhältnis den Reibungskoeffizienten μ mit Hilfe eines vorbestimmten Zusammenhangs zwischen dem Verhältnis und einem jeweils zugehörigen Reibungskoeffizienten bestimmt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit so ausgebildet ist, daß sie das Verhältnis (α) zwischen Radbeschleunigung und Radverzögerung durch Teilen der Radbeschleunigung durch die Radverzögerung bildet.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit so ausgebildet ist, daß sie den Schlupf Sr mit abnehmendem Reibungskoeffizienten μ verringert.