DE4032506A1 - Verfahren zum regeln des bremsdruckes in einer blockiergeschuetzten fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Bremsdruckes in einer blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage, bei dem der Schlupf und/oder die Drehverzögerung eines gebremsten Rades gemessen und mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird, um bei dessen Überschreiten den Bremsdruck zu senken, und bei dem der Schwellenwert zur Vermeidung nicht erforderlicher Drucksenkungen für vorgegebene Zeitspannen von einem Grundwert erhöht und danach wieder auf diesen Grundwert abgesenkt wird.

Bei blockiergeschützten Fahrzeug-Bremsanlagen wird die Drehung der einzelnen Räder des Fahrzeuges ständig verfolgt und es wer­ den insbesondere der Schlupf der gebremsten Räder sowie ihre Verzögerung ermittelt, um eine Blockierneigung des Rades fest­ zustellen und das Blockieren zu verhindern. Sobald der Rad­ schlupf bzw. die Verzögerung eine Blockierneigung anzeigen, was dadurch festgestellt wird, daß bestimmte, vorgegebene Schwellen­ werte bezüglich Schlupf und/oder Verzögerung überschritten werden, wird ein weiterer Anstieg des Druckes in der Bremse des betroffenen Rades beendet oder der Bremsdruck abgebaut.

Sobald das betroffene Rad aufgrund seiner Reibung mit der Fahrbahn wieder eine hinreichende Drehbeschleunigung erfahren hat, wird der Druck in der Bremse wieder erhöht, um mit dem Rad weitere Bremswirkung zu erzielen.

Bei der blockiergeschützten Regelung des Bremsdruckes geht es wesentlich darum, über alle Regelzyklen einer Bremsung die gebremsten Räder möglichst im günstigsten Bereich der bekannten Reibbeiwert/Schlupf-Kurve laufen zu lassen.

Um eine Bremsung mit möglichst kurzem Bremsweg bei gleichzeiti­ ger Lenkbarkeit des Fahrzeuges zu erreichen, sollte die Anti­ blockieranlage möglichst empfindlich und verzögerungsfrei auf Blockierneigung anzeigende Änderungen im Drehverhalten des gebremsten Rades reagieren. Hierzu wäre es erstrebenswert, die genannten Schwellenwerte möglichst empfindlich einzustellen, d. h. so, daß schon bei relativ geringen Änderungen des Rad-Dreh­ verhaltens in Richtung auf eine Blockierneigung ein Regelzyklus mit einem Abbau des Bremsdruckes eingeleitet wird.

Einer empfindlichen Einstellung der Schwellenwerte steht aber entgegen, daß unter bestimmten, nicht unwahrscheinlichen Be­ dingungen gebremste Räder ein Drehverhalten zeigen können, das eine starke Drehverzögerung anzeigt, obwohl das Rad noch in ei­ nem gut bremsfähigen Zustand läuft. Diese Erscheinung ist gut bekannt und zum Beispiel in der DE-OS 33 45 729 eingehend be­ schrieben. Durch insbesondere Achsschwingungen können relativ große Differenzen zwischen der Fahrzeug- und der Radgeschwin­ digkeit auftreten, die einen instabilen Lauf des Rades vortäu­ schen und deshalb unerwünschte Regelvorgänge, d. h. einen uner­ wünschten Abbau des Bremsdruckes, auslösen können. Auch wenn das gebremste Rad in ein Schlagloch oder auf unregelmäßiger Fahrbahn fährt, kann zunächst eine ruckartige Drehbeschleuni­ gung, gefolgt von einer starken Verzögerung, auftreten.

Derartige Achsschwingungen oder dergleichen können also dazu führen, daß eng eingestellte Schwellenwerte bezüglich der Dreh­ verzögerung des Rades überschritten werden und ein unerwünsch­ ter Regelvorgang (Druckabbau am gebremsten Rad) eingeleitet wird, obwohl das Rad nicht blockiergefährdet ist.

In der gattungsbildenden DE-OS 33 45 729 wird zur Unterdrückung unerwünschter Regelvorgänge der für die Einleitung der Regelung maßgebliche Schwellenwert in Abhängigkeit von der Hochlaufbe­ schleunigung des geregelten Rades variiert. Hierzu wird die Hochlaufbeschleunigung des gebremsten Rades (also das Wiederan­ laufen des Rades nach einer Verzögerung) ständig überwacht und dann, wenn die Hochlaufbeschleunigung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wird der für die Einleitung eines Regelvorganges, d. h. einen Druckabbau in der Bremse des Rades, maßgebliche Schwellenwert variiert. Die Variation des Schwellen­ wertes erfolgt in Abhängigkeit vom Maß der Hochlaufbeschleuni­ gung. Der Schwellenwert wird also momentan auf den sich aus der Hochlaufbeschleunigung ergebenden Wert erhöht und klingt dann in einer vorgegebenen Zeitfunktion (exponentiell oder linear) auf den Grundwert wieder ab. Der Grund-Schwellenwert ist derjenige Schwellenwert, den das System normalerweise einnimmt, d. h. dann, wenn die Hochlaufbeschleunigung des Rades unter dem obengenannten Grenzwert liegt oder keine Regelung durchgeführt wird.

Auch aus der US-PS 41 40 353 ist bereits ein Verfahren zum blockiergeschützten Bremsen bekannt, bei dem in Abhängigkeit von der Größe der Wiederbeschleunigung eines gebremsten Rades der für die Regelung maßgebliche Schwellenwert eingestellt wird.

Aus der DE 38 05 270 A1 sowie der entspechenden EP 03 29 071 A2 ist bereits ein Verfahren zum Regeln des Bremsdruckes in einer blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage bekannt, bei dem zur Vermeidung von unerwünschten, durch Achsschwingungen, Schlag­ löcher od. dergl. bedingten Regelvorgängen der Schwellenwert zu Beginn einer Druckabsenkung oder -erhöhung während eines Regel­ zyklus kurzzeitig um einen konstanten Betrag gegenüber einem Grund-Schwellenwert heraufgesetzt wird. Danach wird der Schwel­ lenwert in Abhängigkeit von der Zeitspanne des Druckabbaus im vorangegangenen Regelzyklus abgesenkt.

Neben den genannten Achsschwingungen sind bei ABS-Regelungen insbesondere auch mit Schotter belegte sowie verschneite Straßen besonders problematisch. Auf solchen Oberflächen werden schnelle Radbewegungen hervorgerufen und erzeugen bei herkömmlichen ABS- Regelalgorithmen Druckabbausignale, obwohl das Rad sich noch nicht in einem kritischen Schlupf befindet, der einen Druckabbau erforderlich macht. Hierdurch wird Bremsweg verschenkt, d. h. das Fahrzeug wird schwächer abgebremst als es unter den gegebenen Umständen möglich wäre.

Die Erfindung setzt sich das Ziel, bekannte ABS-Regelalgorithmen so zu verbessern, daß Schlechtweg-Strecken, wie insbesondere Schotter oder Schnee, nicht zu einer Unterbremsung des Fahrzeu­ ges führen. Dabei soll der Regelalgorithmus zum einen durch Schlechtweg-Strecken verursachte unerwünschte Druckabbausignale vermeiden und zum anderen trotzdem auf glatten Fahrbahnen zu einem empfindlichen Ansprechen der ABS-Regelung führen.

Erfindungsgemäß ist zur Erreichung einer solchen Verbesserung der ABS-Regelung vorgesehen, daß

• - zu einem Zeitpunkt, an dem die Drehverzögerung des gebremsten Rades größer ist als es einer physikalisch möglichen Verzögerung des Fahrzeuges entspricht, der Schwellenwert sprunghaft erhöht und danach gemäß einer vorgegebenen Funktion der Zeit abgesenkt wird,
• - während der Absenkung des Schwellenwertes die Geschwindig­ keitsänderung des gebremsten Rades während vorgegebener Zeitin­ tervalle gemessen und mit dem augenblicklichen Schwellenwert verglichen wird, und daß
• - dann, wenn dieser Vergleich ergibt, daß die genannte Geschwin­ digkeitsänderung größer ist als der augenblickliche Schwellen­ wert, dieser auf den Grundwert abgesenkt wird.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, daß zunächst ermittelt wird, ob die Drehverzögerung eines gebremsten Rades einen vor­ gegebenen Verzögerungsschwellenwert überschreitet, wobei diese Überschreitung deutlich über der physikalisch maximal möglichen Fahrzeugverzögerung liegt. Für jedes Fahrzeug läßt sich eine physikalisch maximal mögliche Fahrzeugverzögerung angeben, wenn man eine Bremsung mit guten Reifen auf guter Fahrbahn voraus­ setzt. Erreicht die Drehverzögerung eines Rades Werte, die größer sind als es dieser physikalisch maximal möglichen Fahr­ zeugverzögerung entspricht, so zeigt dies an, daß das Rad über­ bremst wird und Blockierneigung besteht.

Gemäß der Erfindung wird dann, wenn die Radverzögerung eines ge­ bremsten Rades größer ist als es einer physikalisch möglichen Verzögerung des Fahrzeuges entspricht, der Schwellenwert, z. B. bezüglich des Schlupfes des gebremsten Rades, sprunghaft erhöht.

Durch diese kurzzeitige Erhöhung des Schwellenwertes wird die ABS-Regelung kurzzeitig unempfindlicher, d. h. die Schlupf­ und/oder Verzögerungswerte des Rades können relativ hohe Werte annehmen, ohne daß es notwendig zu einem Druckabbau kommt.

Der wie vorstehend beschrieben sprunghaft erhöhte Schwellenwert wird danach so lange kontinuierlich verringert, beispielsweise gemäß einer zeitlichen Stufenfunktion, wie die Radverzögerung größer ist als es der physikalisch maximal möglichen Verzögerung des Fahrzeuges entspricht. Erholt sich nun das Rad relativ schnell, dann kommt es während einer solchen, relativ kurzen starken Fahrzeugverzögerung nicht zu einem Abbau des Brems­ druckes, weil der Schlupf des Fahrzeuges (oder eine andere Re­ gelgröße) den zeitweise erhöhten Schwellenwert nicht überschrei­ tet. Ein solcher Ablauf der Drehverzögerung des gebremsten Rades ist von der Erfindung als typisch für eine Schlechtweg-Strecke erkannt worden. Er führt erfindungsgemäß nicht mehr zu einem Unterbremsen des Rades.

Andererseits muß die Erfindung aber auch dafür sorgen, daß dann, wenn aufgrund einer sehr glatten Fahrbahn eine starke Drehver­ zögerung des Fahrzeuges auftritt, die einen Druckabbau erforder­ lich macht, die ABS-Regelung hinreichend empfindlich ist, um bei guter Lenkbarkeit des Fahrzeuges einen möglichst kurzen Bremsweg zu gewährleisten.

Hierzu sieht die Erfindung vor, daß dann, wenn sich das ge­ bremste Rad nicht innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne "er­ holt", die anfänglich vorgesehene, momentane sprunghafte Erhö­ hung des Schwellenwertes dann sofort aufgehoben wird, d. h. der Schwellenwert wieder auf seinen Grundwert abgesenkt wird, wenn Anzeichen dafür vorliegen, daß sich das Rad auf einer Oberfläche mit sehr niedrigem Reibwert befindet. Als Indikator für einen solchen Zustand berücksichtigt die Erfindung die Geschwindig­ keitsänderungen des gebremsten Rades über jeweils vorgegebene kurze Zeitintervalle, die deutlich kürzer sind als ein typischer Regelzyklus. Für diese aufeinanderfolgenden, relativ kurzen Zeitintervalle wird jeweils die Geschwindigkeitsänderung des ge­ bremsten Rades gemessen und mit dem augenblicklich eingestellten Schwellenwert verglichen. Ergibt dieser Vergleich, daß die Ge­ schwindigkeitsänderung des gebremsten Rades größer ist als der Schlupf-Schwellenwert, so zeigt dies an, daß nicht etwa Schotter oder Schnee vorliegen, sondern daß sich das Rad tatsächlich auf einer Fläche mit relativ schlechtem Reibbeiwert befindet und die anfänglich vorgesehene Erhöhung des Schwellenwertes wird sofort aufgehoben, d. h. der Schwellenwert wird wieder auf den Grundwert abgesenkt, welcher der normalen ABS-Regelung zugrundeliegt, d. h. der Schwellen-Grundwert entspricht der gewünschten Empfindlich­ keit des ABS-Regelalgorithmus auf Fahrbahnen, die nicht durch Schlechtweg-Strecken, wie Schotter oder Schnee od. dergl., ge­ kennzeichnet sind.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Dabei wird vorausgesetzt, daß der beschriebene ABS-Regelalgo­ rithmus in zeitgemäßer Technik dadurch realisiert wird, daß ein Prozessor gemäß dem Algorithmus programmiert wird. Alle für die Realisierung der Erfindung erforderlichen Hardware-Komponenten, wie Prozessoren, Ventile, Steuermittel etc. sind in der ABS- Technik allgemein bekannt. Der Algorithmus wird nachfolgend nicht in einer Programmiersprache und auch nicht als Flußdia­ gramm dargestellt, sondern umgangsprachlich.

In der Figur sind über einer gemeinsamen Zeitachse (t) vier unterschiedliche Kurven dargestellt. Die oberste Kurve zeigt über der Zeit den Verlauf der Radgeschwindigkeit V_Rad (in z. B. km/h) über der Zeit. Die durchgezogene Linie ist ein typischer Verlauf einer Radgeschwindigkeit V_Rad. Die gestrichelte Linie entspricht der als solche bekannten Fahrzeug-Referenzgeschwin­ digkeit, die mögichst nahe an der tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeuges über Grund liegen soll.

Darunter ist über der gleichen Zeitskala die zur gezeigten Rad­ geschwindigkeit V_Rad gehörende Radverzögerung aufgetragen, die sich als erste Ableitung der Radgeschwindigkeit über der Zeit ergibt.

Die darunter liegende Kurve zeigt den erfindungsgemäßen Verlauf des Schwellenwertes, beim dargestellten Ausführungsbeispiel des Schwellenwertes S bezüglich des Schlupfes des gebremsten Rades.

In der Figur zeigt die unterste Kurve die Ansteuerung eines Mag­ netventils MV, bei dessen Betätigung ein Druckabbau am gebrem­ sten Rad durch öffnung des Ventils erfolgt.

Beim in der Figur dargestelltn Verlauf einer ABS-Regelung wird angenommen, daß zum Zeitpunkt T₁ die Drehverzögerung des ge­ bremsten Rades einen kritischen Wert A_x deutlich übertrifft, d. h. das gebremste Rad wird stärker verzögert als es der bei dem gegebenen Fahrzeug maximal physikalisch möglichen Fahrzeugverzö­ gerung entspricht. Deshalb wird erfindungsgemäß zum Zeitpunkt T₁ der Schwellenwert S (siehe die dritte Kurve) sofort sprunghaft nach oben gesetzt, d. h. die ABS-Regelung ist weniger empfind­ lich, da ein Überschreiten des Schwellenwertes S einen größeren Schlupf bzw. eine größere Drehverzögerung des Fahrzeuges erfor­ dert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schwellenwert bezüglich des Schlupfes aufgetragen. Zusätzlich oder auch statt­ dessen könnte auch ein Schwellenwert bezüglich der Drehverzöge­ rung aufgetragen werden.

In den Figuren ist bei der ersten Absenkung der Verzögerung unter den kritischen Wert A_x angenommen, daß sich das Rad vom Zeitpunkt T₁ bis zum Zeitpunkt T₂ wieder relativ schnell "er­ holt", d. h. wieder beschleunigt. Während der Zeitspanne, in der die Drehverzögerung A_Rad den kritischen Wert A_x übertrifft, wird der Schwellenwert S, wie dargestellt, gemäß einer Stufenfunktion abgesenkt. Für die Stufung sind Zeitintervalle ΔT vorgegeben, wobei ein Zeitintervall ΔT so gewählt ist, daß es einem kleinen Bruchteil der typischen Dauer eines Regelzyklus ent­ spricht.

Übertrifft die Verzögerung A_Rad des gebremsten Rades nicht mehr den kritischen Wert A_x (Zeitpunkt T₂), dann wird der Schwellen­ wert S wieder auf den Schwellen-Grundwert S_G abgesenkt, wie in der Figur dargestellt ist.

Zum Zeitpunkt T₃ erfährt das gebremste Rad wieder eine Verzöge­ rung A_Rad, die den kritischen Wert A_x übertrifft. Deshalb wird der Schwellenwert vom Grundwert S_G wieder auf den in der Figur gezeigten Maximalwert sprunghaft erhöht und sodann gestuft ent­ sprechend den Zeitintervallen ΔT abgesenkt. Für jede dieser Abstufungen entsprechend den Zeitintervallen ΔT wird nun die im Verlauf dieser Zeitintervalle erfolgte Änderung der Drehge­ schwindigkeit V_Rad des gebremsten Rades gemessen. In der ersten Kurve der Figur ist diese Geschwindigkeitsänderung ΔV_Rad ein­ gezeichnet. Diese Geschwindigkeitsänderung ΔV_Rad wird nun mit der momentan herrschenden Schwellenwerterhöhung ΔV_A vergli­ chen. Die Geschwindigkeitsänderung ΔV_Rad ist dimensionsgleich mit der Schwellenwertänderung ΔV_A, so daß ein Vergleich mög­ lich ist. Zum Zeitpunkt T₄ wird somit die im vorangegangenen Zeitintervall ΔT ermittelte Geschwindigkeitsänderung ΔV_RAD des gebremsten Rades mit der momentanen Erhöhung des Schwellen­ wertes ( ΔV_A) verglichen. Aufgrund der starken und relativ lang anhaltenden Drehverzögerung des Rades ergibt dieser Vergleich, daß die Geschwindigkeitsänderung des gebremsten Rades im Zeitin­ tervall ΔT größer ist als die momentan herrschende Schwellen­ werterhöhung, was eine glatte Fahrbahn (und nicht durch Schotter oder Schnee beeinflußte Meßergebnisse) anzeigt. Es wird deshalb zum Zeitpunkt T₄ der Schwellenwert S sofort auf den "normalen" Grund-Schwellenwert S_G abgesenkt. Dieser Grund-Schwellenwert S_G ist so empfindlich, daß bei diesem Zeitpunkt der Schlupf des Rades, d. h. in herkömmlicher Weise die Differenz zwischen der Drehgeschwindigkeit des Rades und der Referenzgeschwindigkeit V_Ref größer ist als der Schwellenwert, so daß sofort ein Druck­ abbau eingeleitet wird, d. h. gemäß der Figur wird das Magnetven­ til MV betätigt, um den Hydraulikdruck im Bremszylinder zu ent­ spannen.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel eines ABS-Regel­ algorithmus zum Ausfiltern von Schlechtweg-Strecken, wie Schot­ ter, Schnee od. dergl., kann abgewandelt werden. Beim beschrie­ benen Ausführungsbeispiel wird zum Zeitpunkt T₁ bzw. T₃ der Schwellenwert S vom Grund-Schwellenwert S_G auf einen vorgegebe­ nen Maximalwert erhöht, der dann gemäß einer Stufenfunktion ab­ gesenkt wird. Statt der Stufung kann auch eine kontinuierliche Absenkung des Schwellenwertes erfolgen. Dann werden keine Dif­ ferenzen (ΔV_Rad und ΔV_A) mehr verglichen, sondern Differen­ tialquotienten, also jeweils der momentane Wert der zeitlichen Ableitung der Radgeschwindigkeit mit einem entsprechenden Schwellenwert. Die Erfindung wird bevorzugt bei relativ geringen Druckanstiegsgeschwindigkeiten eingesetzt.

Auch kann die Höhe der Anhebung des Schwellenwertes variabel in Abhängigkeit von gemessenen Parametern variiert und begrenzt werden.

Claims (1)

1. Verfahren zum Regeln des Bremsdruckes in einer blockierge­ schützten Fahrzeugbremsanlage, bei dem

   • - der Schlupf und/oder die Drehverzögerung eines gebremsten Rades gemessen und mit einem vorgegebenen Schwellenwert vergli­ chen wird, um bei dessen Überschreiten den Bremsdruck zu senken, und bei dem
   • - der Schwellenwert (S) zur Vermeidung nicht erforderlicher Druckabsenkungen für vorgegebene Zeitspannen von einem Grundwert (S_G) erhöht und danach wieder abgesenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
   • - zu einem Zeitpunkt (T₁), an dem die Drehverzögerung des gebremsten Rades größer ist als es einer physikalisch größtmögli­ chen Verzögerung des Fahrzeuges entspricht, der Schwellenwert sprunghaft erhöht und danach gemäß einer vorgegebenen Funktion der Zeit abgesenkt wird,
   • - während der Absenkung des Schwellenwertes die Geschwindig­ keitsänderung (ΔV_Rad) des gebremsten Rades über vorgegebene Zeitintervalle (ΔT) gemessen und mit einem augenblicklichen Differenz-Schwellenwert ( ΔV_A) verglichen wird, und daß
   • - dann, wenn dieser Vergleich ergibt, daß die genannte Geschwin­ digkeitsänderung größer ist als der augenblickliche Differenz- Schwellenwert ( ΔV_A), dieser auf den Grundwert (S_G) abgesenkt wird.