DE3636988A1 - Vorrichtung zum regeln des bremsdrucks an einem antriebsrad eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Antriebs- oder Vortriebskraft eines Kraftfahrzeugs, z.B. eines Personenkraftwagens. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten der Kraftfahrzeug-Antriebskraft durch Regeln der Drehzahl eines Antriebsrads zwecks Minimierung des Schlupfes. Die Vorrichtung ist auf Personenkraftwagen, Schlepper, Motorräder und dgl. anwendbar.

Der für die Erfindung relevante Stand der Technik umfaßt eine Antriebskraftregelung der in JP-OS 1 46 755/83 beschriebenen Art. Dabei wird ein Antriebsrad durch Einstellen seiner Drehzahl auf einen dicht bei einer Bezugsdrehzahl liegenden Wert geregelt, indem die Drehzahl des Antriebsrads mit der bevorzugten Bezugs­ drehzahl verglichen und die Bremskraft angelegt wird, wenn dieser Vergleich einen vorbestimmten Zustand ergibt.

Bei dieser bisherigen Vorrichtung zeigt es sich jedoch, daß die Drehzahl des Antriebsrads sich in manchen Fällen nicht eng der Bezugsdrehzahl nähert, weil es oftmals schwierig ist festzustellen, ob die Drehzahl des Antriebsrads von der Bezugsdrehzahl abgewichen ist. Dieses Problem kann überwunden werden, wenn auch die Beschleunigung des Antriebsrads als weitere Bezugsgröße gemessen wird. Das Ansprechen der Vorrichtung kann sich jedoch dabei wegen der für diese zusätzliche Multi­ plikation und Division, d.h. Berechnung der Beschleuni­ gung und Ausgabe von darauf beruhenden Regelanweisun­ gen, benötigten Zeit verzögern.

Die Erfindung bezweckt nun die Lösung des geschilderten Problems bezüglich des langsamen Ansprechens. Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Vorrichtung zum Regeln der Antriebskraft, wobei diese Vorrichtung einfach aufgebaut sein, aber eine hervorragende An­ sprechgeschwindigkeit gewährleisten soll.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 ge­ kennzeichneten Merkmale gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, umfassend eine Einrichtung zum Erfassen oder Messen von Drehzahl und Beschleunigung des Antriebsrads, eine Flüssigkeits- Bremseinrichtung zum Ausüben eines Bremsdrucks auf das Antriebsrad, ein Pedal für die manuelle Betätigung der Bremseinrichtung und eine Regeleinrichtung zum Deakti­ vieren des Pedals, wenn die Beschleunigung eine vor­ bestimmte anfängliche Beschleunigungsgröße oder die Drehzahl des Antriebsrads einen vorbestimmten ersten Schwellenwert übersteigt.

Bevorzugt weist die Regeleinrichtung auch eine (Brems­ spiel- oder) Spaltschließeinrichtung zum automatischen Speisen der Bremseinrichtung mit Bremsflüssigkeit während einer festen Zeitspanne auf, wenn die Beschleu­ nigung die anfängliche Beschleunigungsgröße übersteigt. Vorzugsweise enthält die Regeleinrichtung auch eine Halteeinrichtung zum automatischen Erhöhen des Brems­ drucks der Bremseinrichtung, wenn sich die Drehzahl des Antriebsrads erhöht und den ersten Schwellenwert über­ steigt.

Die Regeleinrichtung kann auch eine Ablaßeinrichtung (decay means) zum automatischen Verringern des Brems­ drucks der Bremseinrichtung, wenn die Drehzahl (oder Geschwindigkeit) des Antriebsrads unterhalb des ersten Schwellenwerts liegt, aufweisen. Bevorzugt enthält die Regeleinrichtung eine Einrichtung zum automatischen Deaktivieren der Halte- und der Ablaßeinrichtungen, wenn die Drehzahl des Antriebsrads den ersten Schwel­ lenwert überteigt und einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet.

Die Regeleinrichtung kann auch eine Freilaufeinrichtung (coast means) zum automatischen Verringern des Brems­ drucks, wenn sich die Drehzahl des Antriebsrads ver­ ringert und den zweiten Schwellenwert übersteigt, sowie eine Entlastungseinrichtung (release means) zum auto­ matischen Entlasten oder Aufheben des Drucks der Brems­ einrichtung, wenn die Drehzahl (oder Geschwindigkeit) über mehr als eine vorbestimmte Zeitspanne unter dem ersten Schwellenwert liegt, aufweisen. Es kann eine Schwellenwertvorgabeeinrichtung zum Vorgeben oder Ein­ stellen von erstem und zweitem Schwellenwert vorgesehen sein, wobei der zweite Schwellenwert größer ist als der erste Schwellenwert. Vorzugsweise enthält die Schwel­ lenwertvorgabeeinrichtung einen Rotationssensor oder Drehzahlgeber (rotary sensor).

Die Vorrichtung zum Regeln des Bremsdrucks an einem Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs kann auch weiterhin folgendes umfassen: Eine Einrichtung zum Erfassen oder Messen der Beschleunigungsgröße des Antriebsrads, eine Bremseinrichtung zur Ausübung eines Bremsdrucks auf das Antriebsrad und eine auf die Meßeinrichtung ansprechen­ de Regeleinrichtung zum automatischen Erhöhen des durch die Bremseinrichtung ausgeübten Bremsdrucks für eine vorbestimmte Zeit während der Beschleunigung des Fahr­ zeugs, wenn die Beschleunigungsgröße einen vorbestimm­ ten Wert übersteigt.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Regelvorrichtung gemäß der Erfindung

Fig. 2 ein Schaltbild der Regelvorrichtung,

Fig. 3 eine graphische Darstellung von Regelkennlinien und

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung der Rege­ lung.

Fig. 2 ist ein Schaltbild der Antriebskraftregelvor­ richtung gemäß der Erfindung bei Anwendung auf einen Personenkraftwagen. Fig. 1 zeigt die Vorrichtung in einem Blockschaltbild. Die durch eine Bremse B erzeugte Bremskraft wirkt auf zwei Antriebsräder 1 und zwei nicht angetriebene Räder 2. Bei der Bremse (oder Brems­ anlage) B wird Bremsflüssigkeit aus einem Haupt(brems)­ zylinder 6 über ein Dosierventil PV und Absperrventile GV Bremszylindern zugeführt, die jeweils einer Brems­ scheibe 3 der Räder 1, 2 zugeordnet sind. Diese Ventile werden bei Betätigung eines Bremspedals 5 auf herkömm­ liche Weise betätigt. Wahlweise drücken Bremskolben Bremsklötze gegen die Bremsscheiben 3 an, wenn Brems­ flüssigkeit von einer Pumpe 7 durch Betätigung von Halteventilen HV und Ablaßventilen DV (noch zu beschrei­ ben) zugeführt wird.

Das Dosierventil PV arbeitet in diesem Fall in der Weise, daß der Prozentsatz der jedem Bremszylinder 4 der Räder 1 und 2 zugeführten Bremflüssigkeit geändert werden kann. Beim Öffnen oder Schließen des Absperr­ ventil GV wird Bremsflüssigkeit aus dem Hauptzylinder 6 zu dem betreffenden Bremszylinder 4 zugeführt bzw. die Bremsflüssigkeitszufuhr beendet. Auf ähnliche Weise wird durch Öffnen oder Schließen des Halteventils HV die Zufuhr von Bremsflüssigkeit von der Pumpe 7 ge­ regelt. Durch Betätigung des Ablaßventils (decay valve) DV wird das Ablassen von Bremsflüssigkeit aus dem betreffenden Bremszylinder 4 geregelt.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Regeleinrichtung beschrieben. Ein Rotations­ sensor oder Drehzahlgeber S 1 zum Messen der Drehzahl jedes Antriebsrads und eine Drehzahlrecheneinrichtung 10 bilden eine Drehzahlmeßeinrichtung 11 zum Berechnen der Drehzahl VD des Antriebsrads 1.

Vorgegeben werden ein erster Schwellenwert V 1, der eine bevorzugte Drehzahl zur Regelung der Drehzahl jedes Antriebsrads 1 repräsentiert, und ein zweiter Schwel­ lenwert V 2, der eine höhere Drehzahl als die erstge­ nannte Drehzahl angibt. Zu diesem Zweck wird die Dreh­ zahl VT jedes nicht angetriebenen Rads 2 durch eine in einem Mikrorechner 9 vorgesehene Drehzahlrechenein­ richtung 14 erfaßt. Die Drehzahl VT basiert dabei auf der durch einen Drehzahlgeber S 2 erfaßten oder gemes­ senen Drehzahl des nicht angetriebenen Rads. Gemäß Fig. 3 werden der erste Schwellenwert V 1 und der zweite Schwellenwert V 2 durch Addieren einer Drehzahl Δ V 1 und einer anderen Drehzahl Δ V 2 zur Drehzahl VT durch eine erste Schwellenwertvorgabeeinrichtung 15 und eine zweite Schwellenwertvorgabeeinrichtung 16, die im Mikrorechner 9 vorgesehen sind, berechnet und vorge­ geben. Der Drehzahlgeber S 2, die Drehzahlrechenein­ richtung 14 sowie erste und zweite Schwellenwertvor­ gabeeinrichtung 15 bzw. 16 bilden eine Schwellenwert­ vorgabeeinheit 13.

Eine im Mikrorechner 9 vorgesehene Regeleinrichtung 17 prüft die Beziehung der Drehzahl VD des Antriebsrads 1 zu erstem und zweitem Schwellenwert V 1 bzw. V 2 und bestimmt, ob sich die Drehzahl erhöht. Die Regeleinrichtung 17 gibt dann Anweisungen bezüglich des Umschaltens des Absperrventils GV, des Halteventils HV und des Ablaßventils DV aus.

Die Änderungen in der Drehzahl VD des Antriebsrads 1, das Umschalten des Absperrventils GV, des Halteventils HV und des Ablaßventils DV sowie die Erhöhungen und Verringerungen des Bremsdrucks im (betreffenden) Brems­ zylinder 4 sind im oberen, mittleren bzw. unteren Teil von Fig. 3 veranschaulicht. Fig. 4 veranschaulicht die durch die Steuereinrichtung 17 ausgegebenen Anweisungen oder Befehle.

Wenn sich das Kraftfahrzeug in Bewegung setzt, wird die Regelung eingeleitet (Schritt 1 in Fig. 4). Bei offenen Absperrventilen GV werden die Halteventile HV und die Ablaßventile DV geschlossen (Schritt 2), so daß die Bremse mittels des Bremspedals 5 betätigt werden kann. Anschließend wird während einer Zeitspanne t 0 nur bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Drehzahl VD den ersten Schwellenwert V 1 erreicht, die anfängliche Beschleuni­ gung α des Antriebsrads 1 durch eine Anfangsbeschleu­ nigungsrecheneinrichtung 18 berechnet. Wenn die Anfangs­ beschleunigung eine Größe α 1 der durch eine Anfangs­ beschleunigungsvorgabeeinrichtung 19 (Schritt 3) vorgegebenen Anfangsbeschleunigung übersteigt oder die Drehzahl VD den ersten Schwellenwert Vl übersteigt (Schritt 4), werden die Absperrventile GV geschlossen (Schritt 5), um die Betätigung des Bremspedals 5 un­ wirksam zu machen.

Es reicht aus, die Regelung zu einem Zeitpunkt einzu­ leiten, zu dem die Drehzahl VD den ersten Schwellenwert V 1 übersteigt. Wenn jedoch das "Gaspedal" plötzlich niedergedrückt wird, während das Fahrzeug eine Fahr­ bahnfläche eines besonders niedrigen Reibungskoeffi­ zienten befährt, muß die Beschleunigung auch innerhalb des Bereichs von VD ≦ V 1 geprüft werden um die Regelung eher einsetzen zu lassen. Dies gilt für den Fall α α1. Die Halteventile HV werden sodann für eine feste Zeitspanne Δ t s (Schritt 6) geöffnet, um den Bremszylindern 4 eine kleine Bremsflüssigkeitsmenge im voraus zuzuführen.

Sodann werden die Bremszylinder geringfügig verschoben, um einen etwaigen Spalt zwischen dem jeweiligen Brems­ klotz und der Bremsscheibe 3 aufzuheben und eine schnelle Beaufschlagung mit der Bremskraft zu erlauben, wenn das Fahrzeug auf der rutschigen Fahrbahnfläche plötzlich beschleunigt wird. Die Differenz zwischen der Drehzahl VD zum vorhergehenden Zeitpunkt und derjenigen am augenblicklichen Zeitpunkt wird erfaßt oder gemessen und zur Bestimmung benutzt, ob sich die Drehzahl nach Ablauf der Beginnperiode der Regelung erhöht (Schritt 7). Die Halteventile HV werden geöffnet, wenn die Dreh­ zahl VD den ersten Schwellenwert V 1 übersteigt (ta, tb ... td in Fig. 3) vorausgesetzt, daß sich die Drehzahl erhöht, und die Ablaßventile DV werden geschlossen (Schritte 8 und 9). Hierdurch wird Bremsflüssigkeit von der Pumpe 7 den Bremszylindern 4 zugeführt um den Bremsdruck zu erhöhen. Wenn die Drehzahl VD bei An­ steigen der Drehzahl oder Geschwindigkeit unter dem ersten Schwellenwert V 1 liegt (te, tf in Fig. 3) werden die Halteventile HV geschlossen und die Ablaß­ ventile DV geöffnet (Schritt 10). Infolgedessen wird Bremsflüssigkeit aus den Bremszylindern 4 abgeleitet, um den Bremsdruck zu verringern. Wenn die Drehzahl VD den ersten Schwellenwert V 1 nicht erreicht, während sich die Drehzahl oder Geschwindigkeit nicht erhöht (tg, th in Fig. 3), wird der Bremsdruck, wie in den Fällen der Schritte 11, 10, verringert. Wenn die Dreh­ zahl VD den ersten Schwellenwert V 1, nicht aber den zweiten Schwellenwert V 2 übersteigt (ti, tj, tk), werden sowohl die Halteventile HV als auch die Ablaß­ ventile DV geschlossen (Schritte 12, 13). Auf diese Weise wird der Bremsflüssigkeitsdruck in den Brems­ zylindern 4 aufrechterhalten. Wenn die Drehzahl VD bei Abnehmen der Drehzahl oder Geschwindigkeit den zweiten Schwellenwert V 2 übersteigt (tl, tm, tn), werden die Halteventile HV geschlossen und die Ablaßventile DV geöffnet (Schritte 12, 10). Infolgedessen wird der Bremsdruck reduziert. Der obige Regelvorgang wird wiederholt, bis die Drehzahl VD der Antriebsräder 1 allmählich eine feste, dicht beim ersten Schwellenwert V 1 liegende Größe erreicht (tp in Fig. 3). Wenn die Drehzahl VD den ersten Schwellenwert V 1 nicht innerhalb von t 1 Sekunden nach dem Öffnen der Halteventile HV erreicht (tx in Fig. 3), wird die Hochdruckbremsflüs­ sigkeit in den Bremszylindern durch Öffnen der Ablaß­ ventile DV für eine kurze Zeitspanne t 2 ab dem Zeit­ punkt tx abgelassen. In diesem Fall müssen jedoch Zapfen oder Kolben (pins) im Hauptzylinder 6 vor einer Beschädigung durch die Hochdruckbremsflüssigkeit in den Bremszylindern 4 geschützt werden, während die Brems­ flüssigkeit zum vollständigen Lösen der Bremsen zum Hauptzylinder zurückströmt. Sodann werden die Absperr­ ventile GV geöffnet (Schritte 14, 15, 16 und 17), um die Regelung zu beenden; jedes Antriebsrad 1 wird dabei in einem Zustand gehalten, in welchem seine Drehzahl VD den ersten Schwellenwert V 1 nicht übersteigt, ein Schlupf jedoch minimiert ist.

Falls das Bremspedal 5 während des Regelvorgangs be­ tätigt wird, werden die Ablaßventile DV nur für t 2 Sekunden geöffnet, um die Hochdruckbremsflüssigkeit aus den Bremszylindern vollständig abzulassen. Da die Bremsflüssigkeit nicht zum Hauptzylinder zurückströmt, können die Absperrventile GV geöffnet sein oder werden, so daß die Betätigung der Bremsanlage mittels des Bremspedals 5 wieder aufgenommen werden kann.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform ist sowohl auf ein einziges Antriebsrad 1 als auch auf eine Mehr­ zahl von Antriebsrädern anwendbar. Als Drehzahlmeß­ einrichtung 11 kann ein Drehzahlgeber des Generatortyps verwendet werden; die Bremse kann durch Druckluft oder Bremsflüssigkeit betätigbar sein. Die beiden Schwel­ lenverte V 1 und V 2 können nicht nur durch Addieren fester Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen V 1 und V 2, sondern auch variabler Drehzahlen, welche die Drehzahl der antriebslosen Räder angeben, vorgegeben werden. Außerdem kann es sich als zweckmäßig erweisen, einige Größen unabhängig von der Drehzahl der antriebslosen Räder 2 vorzugeben.

In Fig. 2 sind weiterhin eine Drosselklappe 20, ein Druckschalter 21 und ein Druckspeicher 22 dargestellt.

Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung gemäß der Erfindung werden der ersten Schwellenwert V 1 als Soll-Drehzahl des Antriebsrads 1 und der zweite Schwel­ lenwert V 2, der geringfügig größer ist als V 1, bestimmt. Durch Prüfung der Beziehung der Drehzahl des Antriebs­ rads 1 zu diesen Schwellenwerten und durch Feststel­ lung, ob sich die Drehzahl des Antriebsrads erhöht, können Abweichungen vom ersten Schwellenwert V 1 fest­ gestellt werden. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann somit auf einer gewünschten Größe gehalten werden, während gleichzeitig auch die Zuverlässigkeit der Anlage oder Vorrichtung erheblich verbessert wird. Da die Bestimmung nur auf der Grundlage der Drehzahl (oder Geschwindigkeit) erfolgt, kann eine mangelhafte An­ sprechcharakteristik aufgrund einer außerordentlich langen Berechnungszeit für die Bestimmung der Beschleu­ nigung vermieden werden. Ein übermäßiger Schlupf beim Anfahren des Fahrzeugs und bei seiner anschließenden Fahrbewegung kann ebenfalls verhindert werden, so daß sich eine größere Antriebs- oder Vortriebskraft ergibt.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist es möglich, den Brems­ druck auf vorher beschriebene Weise zu erhöhen, zu verringern oder aufrechtzuerhalten, und zwar durch Bestimmung, ob sich die Drehzahl VD des Antriebsrads 1 erhöht oder verringert, wenn sich seine Drehzahl oder Geschwindigkeit in bezug auf hohe Spitzenwerte a, b, c . . . verändert.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Regeln des Bremsdrucks an einem Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Erfassen oder Messen der Beschleunigungsgröße des Antriebsrads,
eine Bremseinrichtung zum Ausüben eines Brems­ drucks auf das Antriebsrad und
eine auf die Meßeinrichtung ansprechende Regel­ einrichtung zum automatischen Erhöhen des durch die Bremseinrichtung ausgeübten Bremsdrucks für eine vorbestimmte Zeit während der Beschleunigung des Fahrzeugs wenn die Beschleunigungsgröße einen vorbestimmten Wert übersteigt.

2. Vorrichtung zum Regeln des Bremsdrucks an einem Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Erfassen oder Messen von Drehzahl und Beschleunigung des Antriebsrads,
eine Flüssigkeits-Bremseinrichtung zum Ausüben eines Bremsdrucks auf das Antriebsrad,
ein Pedal für die manuelle Betätigung der Brems­ einrichtung und
eine Regeleinrichtung zum Deaktivieren des Pedals, wenn die Beschleunigung eine vorbestimmte Anfangs­ beschleunigungsgröße übersteigt oder die Drehzahl des Antriebsrads einen vorbestimmten ersten Schwel­ lenwert übersteigt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung eine (Brems-)Spalt- oder Spielschließeinrichtung zum automatischen Zuführen von Bremsflüssigkeit zur Bremseinrichtung während einer festen Zeitspanne, wenn die Beschleunigung die Anfangsbeschleunigungsgröße übersteigt, auf­ weist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Regeleinrichtung außerdem eine Halte­ einrichtung zum automatischen Erhöhen des Brems­ drucks der Bremseinrichtung, wenn die Drehzahl des Antriebsrads einer Beschleunigung unterliegt und den ersten Schwellenwert übersteigt, aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Regeleinrichtung weiterhin eine Ab­ laßeinrichtung (decay means) zum automatischen Verringern des Bremsdrucks der Bremseinrichtung wenn die Drehzahl des Antriebsrads unter dem ersten Schwellenwert liegt, aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Regeleinrichtung eine Einrichtung zum automatischen Deaktivieren der Halteeinrichtung und der Ablaßeinrichtung, wenn die Drehzahl des An­ triebsrads über dem ersten Schwellenwert und unter einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert liegt, aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeich­ net, daß ferner eine Freilaufeinrichtung zum auto­ matischen Verringern des Bremsdrucks, wenn sich die Drehzahl des Antriebsrads verringert und den zweiten Schwellenwert übersteigt, aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Regeleinrichtung weiterhin eine Ent­ lastungs- oder Aufhebeeinrichtung zum Entlasten oder Aufheben des Bremsdrucks der Bremseinrichtung, wenn die Drehzahl länger als eine vorbestimmte Zeitspanne unter dem ersten Schwellenwert liegt, aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Regeleinrichtung eine Schwellenwert­ vorgabeeinrichtung zum Vorgeben oder Einstellen von erstem und zweitem Schwellenwert aufweist, wobei der zweite Schwellenwert größer ist als der erste Schwellenwert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schwellenwertvorgabeeinrichtung einen Rotationssensor oder Drehzahlgeber aufweist.