DE3724574A1 - Einrichtung zur schlupfsteuerung an einem kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Schlupfsteuerung an einem Kraftfahrzeug und insbesondere eine solche Einrichtung zur Schlupfsteuerung, durch die ein übermäßiges Durchrutschen oder Durchdrehen von Antriebsrädern auf einer Fahrbahn durch Steuerung des diesen Antriebsrädern zugeführten Drehmoments verhindert wird.

Die Verhinderung eines übermäßigen Durchrutschens oder Durchdrehens der angetriebenen Räder eines Kraftfahrzeuges auf einer Fahrbahn ist sowohl vom Standpunkt der Sicherheit als auch vom Standpunkt des Fahrverhaltens, nämlich der Übertragung der Antriebskraft auf die Fahrbahn, von wesentlicher Bedeutung. Sie kann durch Verringerung des den Antriebsrädern zugeführten Drehmoments erreicht werden, da dieses Drehmoment die Ursache für den übermäßigen Schlupf bzw. das Durchdrehen ist.

Schlupf-Steuersysteme dieser Art sind bereits in der JP-OS 16 948/1983 (entsprechend US-PS 44 84 280) und der JP-OS 56 662/1985 (entsprechend US-PS 45 83 611) beschrieben. Bei diesen beiden Steuersystemen kommt in jedem Fall eine Technik zum Einsatz, gemäß der die Bremskraft der Bremse an den Antriebsrädern zur Wirkung gebracht wird und das vom Motor abgegebene Drehmoment selbst ebenfalls verringert wird, um das den Antriebsrädern zugeführte Drehmoment zu reduzieren.

Im einzelnen beschreibt hierzu die JP-OS 16 948/1983 ein System, in dessen Rahmen die Abbremsung der Antriebsräder nur dann erfolgt, wenn die Antriebsräder nur in geringem Ausmaß durchrutschen, während das vom Motor abgegebene Drehmoment zusätzlich zur Abbremsung der Antriebsräder dann verringert wird, wenn die Antriebsräder in starkem Maße durchdrehen. Die JP-OS 56 662/1985 beschreibt ein System, bei dem nur dasjenige Antriebsrad der beiden Antriebsräder abgebremst wird, an dem - im Vergleich zum anderen Antriebsrad - der größere Schlupf auftritt, jedoch bei Auftreten eines starken Schlupfes an beiden Antriebsrädern auch beide Antriebsräder abgebremst werden und zusätzlich das Motordrehmoment verringert wird. Diese Steuersysteme nach dem Stand der Technik gemäß den beiden JP-Offenlegungsschriften sehen deshalb eine Abbremsung der Antriebsräder mittels der Bremse in erster Linie vor, während die Verringerung des Motordrehmoments erst in zweiter Linie zur Anwendung kommt.

Beide Steuerprinzipien, nämlich die Schlupfsteuerung durch Regelung der Bremskraft und die Schlupfsteuerung durch Regelung des Motordrehmoments, haben ihre Vor- und Nachteile. Die Schlupfsteuerung mittels Bremse ist bezüglich ihres Ansprechverhaltens überlegen, neigt jedoch zur Erzeugung von Rucken, die das Fahrgefühl beeinträchtigen. Darüber hinaus ist sie im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit wegen des damit verbundenen Energieverbrauches und auch im Hinblick auf die Lebensdauer der Bremse von Nachteil. Die Schlupfsteuerung mittels Motordrehmoment ergibt glatte und ruckfreie Veränderungen des Antriebsmoments, was dem Fahrkomfort zugute kommt, und verhindert die Abgabe nicht benötigten Drehmoments, so daß hierdurch die Wirtschaftlichkeit verbessert ist. Ihr Nachteil liegt jedoch darin, daß ihr Ansprechverhalten schlecht ist.

Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß ein System vorzuziehen ist, bei dem sowohl die Schlupfsteuerung mittels Bremskraft als auch die Schlupfsteuerung durch Reduktion des Motordrehmoments zur Anwendung kommt, sobald das Ausmaß des Schlupfes oder Durchdrehens zumindest der Antriebsräder groß ist. Darüber hinaus erweist sich die Anwendung der beiden Arten von Schlupfsteuerungen insofern als vorteilhaft als ein rasches Ansprechen, Fahrkomfort, eine hohe Wirtschaftlichkeit und eine hohe Lebensdauer in ausgeglichenem Maße miteinander verbunden werden können.

Bei der Durchführung sowohl der Schlupfsteuerung mittels Bremskraft als auch der Schlupfsteuerung durch Regelung des Motordrehmoments muß jedoch festgelegt werden, in welchem Verhältnis das an die Antriebsräder zum Zweck der Schlupfsteuerung abgegebene reduzierte Drehmoment durch eine Reduktion des Motordrehmoments und eine Verringerung des Drehmoments durch Einwirkung der Bremskraft reduziert werden soll, d. h. welches Steuerverhältnis zwischen der Verringerung des Motordrehmoments und der Bremskraft vorliegen soll. Wenn dieses Steuerverhältnis als Optimalwert für einen bestimmten Fahrzustand konstant festgelegt wird, gilt es nicht auch als zufriedenstellend für andere Fahrzustände. Dies muß beachtet werden in Fällen, in denen beispielsweise das Fahrzeug in Schlamm oder sonstigem ungünstigen Untergrund festhängt oder in denen der Fahrer bestimmte Anforderungen stellt.

Wenn der Fahrer beschleunigen will, dann ist ein rasches Ansprechen auf den Beschleunigungsbedarf wünschenswert, wobei zugleich aber die Antriebsräder an einem übermäßigen Durchrutschen mittels der Schlupfsteuerung gehindert werden sollen. Insbesondere in Fällen, in denen das oben erwähnte Steuerverhältnis in der Absicht festgelegt ist, die Häufigkeit des Bremseneinsatzes herunterzusetzen, wird das Ausgangsdrehmoment des Motors als Kraftquelle in beträchtlichem Ausmaß reduziert. Folglich besteht hier die Aufgabe, die Beeinträchtigung der Beschleunigung, die mit einer Reduzierung des Ausgangsdrehmoments einhergeht, zu vermeiden, d. h. eine Verzögerung bei der gewünschten Erhöhung des Ausgangsdrehmoments zu verhindern.

Es gibt Fälle, in denen das Fahrzeug bewegungslos festliegt, weil die Antriebsräder (oder ein Antriebsrad) auf grundloser Fahrbahn, beispielsweise im Schlamm, stehen. In diesen Fällen sollte normalerweise der Fahrer das Fahrzeug langsam in Gang zu setzen versuchen, indem die Kupplung geschickt und vorsichtig eingesetzt wird, so daß ein Durchrutschen des Antriebsrades oder der Antriebsräder unter Kontrolle bleibt. Ein erneutes Ingangsetzen eines hängengebliebenen Fahrzeuges ist auch unter Einsatz der Schlupfsteuerung des angetriebenen Rades bzw. der Antriebsräder möglich. In diesem Fall besteht die Aufgabe darin, die durch die Schlupfsteuerung auftretenden Erscheinungen mit dem Fahrgefühl des Fahrers in Einklang zu bringen, während dieser in der erwähnten geschickten Weise die Kupplung oder das Gaspedal betätigt, so daß das Fahrgefühl des Fahrers nicht beeinträchtigt wird. Wenn das Fahrzeug in der geschilderten Weise festhängt, wird das Ausmaß des Schlupfes oder Durchdrehens des Antriebsrades beträchtlich, so daß sowohl die Schlupfsteuerung mittels Bremskraft als auch die Schlupfsteuerung durch Reduzierung des Motordrehmoments zum Einsatz kommen. Wenn somit während der Wirkung der Schlupfsteuerung das Fahrgefühl so erhalten bleiben kann, daß der Fahrer insbesondere in seiner Beeinflussungsmöglichkeit nicht beeinträchtigt ist, ist dies von dem praktischen Standpunkt einer einwandfreien Fahrzeugbehandlung aus äußerst vorteilhaft.

Der Erfindung liegt die Hauptaufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Schlupfsteuerung an einem Kraftfahrzeug zu schaffen, in deren Rahmen das Steuerverhältnis, d. h. die Abstimmung der Schlupfsteuerung durch Reduzierung des Motordrehmoments gegenüber der Schlupfsteuerung durch die Bremse, einen Optimalwert im Hinblick auf die bei einem bestimmten Fahrzustand gestellte Anforderung erhält.

Weitere Teilaufgaben bestehen in folgendem: Die Schlupfsteuerung soll so ausgelegt sein, daß sie bei Anwendung der Schlupfsteuerung mittels Bremse und der Schlupfsteuerung mittels Drehmomentreduzierung der Kraftquelle, z. B. des Motors, ein rasches Ansprechen auf einen Beschleunigungsbedarf ermöglicht. Die Schlupfsteuerung soll auch so ausgelegt sein, daß sie bei ihrer Aufrechterhaltung in einem Zustand, in dem das Fahrzeug festhängt, ohne Beeinträchtigung des Fahrgefühls des Fahrers abläuft, jedoch im normalen Fahrbetrieb optimal wirksam ist. Weiterhin soll die Schlupfsteuerung bei Anwendung der Schlupfsteuerung mittels Bremse und zugleich mittels einer Drehmomentreduzierung, z. B. des Motors, in der Lage sein, dem Fahrgefühl, insbesondere dem Beschleunigungsgefühl, des Fahrers zu entsprechen.

Erfindungsgemäß wird die genannte Hauptaufgabe gelöst durch die Merkmale gemäß dem Patentanspruch 1.

Die Erfindung schlägt somit eine Ausgestaltung der Schlupfsteuerung vor, wie diese als Blockdiagramm in Fig. 21 dargestellt ist. Sie umfaßt eine Einrichtung zur Einstellung des Drehmoments, um hierdurch das von einer Kraft- oder Drehmomentquelle abgegebene Ausgangsdrehmoment zu regeln, weiterhin eine Einrichtung zur Einstellung der Bremskraft zum Zweck der Regelung der an einem angetriebenen Rad wirksamen Bremse. Hinzu kommen Mittel zur Abtastung des Schlupfzustandes des angetriebenen Rades gegenüber der Fahrbahn, die den Schlupf bzw. das Durchdrehen eines Fahrzeuges feststellen, sowie Einrichtungen zur Steuerung des Schlupfes über eine Reduzierung des Ausgangsdrehmoments der Kraftquelle mittels der erwähnten Einrichtung zur Einstellung des Drehmoments und über das Aufbringen einer Bremskraft an dem angetriebenen Rad mittels der erwähnten Einrichtung zur Einstellung der Bremskraft in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der erwähnten Mittel zur Feststellung des Schlupfes. Diese Mittel werden wirksam, sobald das Ausmaß des Schlupfes oder Durchdrehens des angetriebenen Rades über einem bestimmten Wert liegt. Weiterhin beinhaltet die erfindungsgemäße Steuerung eine Einrichtung zur Veränderung des Steuerverhältnisses, um hierdurch die Schlupfsteuerung durch Reduktion des Ausgangsdrehmoments der Kraftquelle auf die Schlupfsteuerung durch Anlegen einer Bremskraft an dem angetriebenen Rad abzustimmen. Schließlich ist eine Einrichtung zur Beeinflussung der genannten Einrichtung zur Änderung des Steuerverhältnisses vorhanden, um dieser Einrichtung die durch einen bestimmten Fahrzustand gegebenen Anforderungen als Bedingung aufzuerlegen.

Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Schlupfsteuerung an einem Kraftfahrzeug ermöglicht eine optimale Abstimmung des erwähnten Steuerverhältnisses zwischen Schlupfsteuerung mittels Bremse und Schlupfsteuerung mittels Drehmomentreduzierung in jeweiliger Abstimmung auf die bestehende Anforderung durch den Fahrzeugstand.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung (im Sinne der genannten Teilaufgaben) sieht vor, daß die genannte Einrichtung zur Beeinflussung der Einrichtung zur Änderung des Steuerverhältnisses in der Lage ist, das Steuerverhältnis durch Anlegen der Bremskraft bei Vorliegen eines Beschleunigungsbedarfes zu vergrößern, indem das Vorliegen oder Fehlen eines Beschleunigungsbedarfes seitens des Fahrers ermittelt wird.

Diese Anordnung bildet einen optimalen Ausgleich bei dem Einsatz der Bremskraft und der Drehmomentverringerung entsprechend deren jeweiliger Charakteristik und ergibt ein günstiges Ansprechverhalten bei einem Beschleunigungsbedarf. Wenn das Verhältnis der Schlupfsteuerung mittels Bremse größer wird, dann wird das Ausgangsmoment der Kraftquelle mittels der Bremse in stärkerem Ausmaß kontrolliert. Mit anderen Worten, die Kraftquelle erzeugt einen beträchtlich größeren Drehmomentüberschuß während der Wirkung der Schlupfsteuerung. Das hat zur Folge, daß nach der Freigabe der Bremse, sobald der Schlupf des angetriebenen Rades wieder verringert worden ist, eine rasche Beschleunigung aufgrund dieses Überschußdrehmoments erzielt wird. Besteht kein Beschleunigungsbedarf, dann wird das Verhältnis der Schlupfsteuerung mittels Bremse kleiner gehalten, was zu einem besseren Fahrgefühl, einer besseren Energieausnutzung und einer längeren Lebensdauer der Bremse führt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Anordnung vorgesehen, bei der die Einrichtung zur Beeinflussung der genannten Einrichtung zur Änderung des Steuerverhältnisses (d. h. die Einrichtung, die an die Einrichtung zur Veränderung des Steuerverhältnisses dem Fahrzustand entsprechende Instruktionen liefert) so ausgebildet ist, daß das Verhältnis beim Einsatz der Bremskraft an dem angetriebenen Rad in Abhängigkeit davon vergrößert wird, ob das angetriebene Rad festhängt, indem festgestellt wird, ob das Fahrzeug sich in einem blockierten oder festhängenden Zustand befindet oder nicht. Während das Verhältnis der an das angetriebene Rad angelegten Bremskraft größer wird, wird das Verhältnis der Reduzierung des Ausgangsdrehmoments der Kraftquelle relativ kleiner, wenn das Steuerverhältnis konstant gehalten wird. Diese Ausbildung gibt dem Fahrer ein einwandfreies Gefühl bei der geschickten Betätigung des Gaspedals, solange das Fahrzeug festhängt. Hierdurch erhält der Fahrer auch das Gefühl für ein einwandfreies Anfahren des Fahrzeuges auf einer glatten Fahrbahn, z. B. wenn diese schneebedeckt ist, und verhindert eine Wegnahme des Antriebsmoments von dem rechten und linken Antriebsrad, wenn das Fahrzeug auf einer Fahrbahn mit unterschiedlichen Reibungsverhältnissen fährt. Hängt das Fahrzeug nicht fest, dann wird das Verhältnis der Schlupfsteuerung mittels Bremse nicht unnötigerweise höher gewählt, so daß ein besseres Fahrgefühl, eine höhere Wirtschaftlichkeit und eine höhere Lebensdauer der Bremse sichergestellt sind.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Einrichtung zur Beeinflussung der Einrichtung zur Veränderung des Steuerverhältnisses ein manuell betätigbarer Schalter ist, durch den ein Steuerverhältnis von mindestens zwei vorbestimmten Steuerverhältnissen ausgewählt und bestimmt werden kann.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus Unteransprüchen. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung einer Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild eines Steuer-Schaltkreises für eine hydraulische Bremse;

Fig. 3 ein Blockdiagramm der Rückkopplungssteuerung eines Drosselventils;

Fig. 4 ein Blockdiagramm der Rückkopplungssteuerung einer Bremse;

Fig. 5 eine grafische Darstellung eines Steuerungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 6 bis 11 Flußdiagramme für ein Steuerungsbeispiel nach der Erfindung;

Fig. 12 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Öffnung der Drosselklappe und dem Weg des Gaspedals, wenn keine Schlupfsteuerung ausgeführt wird,

Fig. 13 eine grafische Darstellung der Beziehung der Eingriffskraft des angetriebenen Rades und der Radseitenkraft sowie der Beziehung zwischen dem Schlupfverhältnis und dem Reibungskoeffizient der Fahrbahn;

Fig. 14 eine grafische Darstellung von Korrekturwerten zur Korrektur der Schlupfverhältnisse bei Beginn der Schlupfsteuerung in Abhängigkeit des Drehwinkels am Lenkrad;

Fig. 15 eine grafische Darstellung der optimalen Drosselklappenöffnung entsprechend der Maximalbeschleunigung während der Steuerung in der Erholungsphase;

Fig. 16 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Drosselklappenöffnung und dem Schlupfverhältnis bei der Steuerung in der Dämpfungs- oder Absorptionsphase;

Fig. 17 ein Schaubild als Beispiel für ein Kennfeld zur Bestimmung eines Soll-Schlupfverhältnisses;

Fig. 18 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung eines Zustandes, in welchem eine Korrektur zur Erhöhung des Verhältnisses der Schlupfsteuerung mittels der Bremse durchgeführt wird, nämlich durch Erniedrigung des Soll-Schlupfverhältnisses S _BT für die Bremssteuerung, wenn eine Beschleunigung erforderlich ist;

Fig. 19 eine Schalterdarstellung für die Veränderung des Steuerverhältnisses;

Fig. 20 eine grafische Darstellung eines Beispiels von Steuerverhältnissen, die durch den Schalter gemäß Fig. 19 ausgewählt werden können, und

Fig. 21 eine Gesamtdarstellung des erfindungsgemäßen Systems anhand eines Blockdiagrammes.

Kurzbeschreibung des Gesamtaufbaues

Gemäß Fig. 1 weist ein Kraftfahrzeug 1 ein linkes und ein rechtes Vorderrad 2 bzw. 3 auf, die als Antriebsräder (angetriebene Räder) wirksam sind, sowie ein linkes und ein rechtes Hinterrad 4 bzw. 5, die lediglich als nachlaufende (nicht angetriebene) Räder wirken. Im Vorderteil des Fahrzeuges 1 ist ein Motor 6 als Kraftquelle eingebaut, dessen Drehmoment über eine Kupplung 7, ein Getriebe 8, ein Differentialgetriebe 9 und durch eine rechte und linke Antriebswelle 10 bzw. 11 auf die Vorderräder 2 bzw. 3 zum Zwecke des Antriebes übertragen wird. Bei dem Fahrzeug 1 nach dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein sog. FF-Fahrzeug (Frontantrieb/Motor vorneliegend).

Die Laststeuerung des Motors 6, d. h. die Steuerung des davon abgegebenen Drehmoments, erfolgt über eine Drosselklappe 13 in einem Luftansaugkanal 12. Bei dem Motor 6 handelt es sich um einen Benzinmotor, bei dem das erzeugte Drehmoment sich in Abhängigkeit von der Ansaugluftmenge ändert. Die Steuerung der Ansaugluftmenge kann durch die Drosselklappe 13 erfolgen, wobei diese mittels einer Drosselklappen-Betätigungsvorrichtung 14 elektromagnetisch geöffnet oder geschlossen wird. Die Betätigungsvorrichtung 14 kann beispielsweise einen Gleichstrommotor, einen Schrittmotor oder ein sonstiges geeignetes Element enthalten, das elektromagnetisch oder durch Druckmedien, z. B. mittels eines Hydraulikdruckes, steuerbar ist.

Die Räder 2 bis 5 sind jeweils mit einer Bremse 21, 22, 23 und 24 ausgestattet, von denen jede eine Scheibenbremse sein kann. Die Scheibenbremse weist eine mit dem zugehörigen Rad umlaufende Bremsscheibe 25 sowie einen Bremssattel 26 auf, der Bremsbacken enthält und mit einem Radbremszylinder ausgestattet ist. Der Bremssattel 26 ist so ausgelegt, daß er durch Anpressen der Bremsbacken an die Bremsscheibe 25 eine Bremskraft entsprechend der Größe des an dem Radbremszylinder anliegenden Bremsdruckes erzeugt.

Als Druckquelle zur Erzeugung des Bremsdruckes dient ein Hauptbremszylinder 27, der von der Tandem-Bauweise sein kann und zwei Auslaßöffnungen 27 a und 27 b aufweist. Von der Auslaßöffnung 27 a aus verläuft eine Hauptbremsleitung 28, die sich zu Bremsleitungen 28 a und 28 b verzweigt. Die Bremsleitung 28 a ist mit der Bremse 22, d. h. mit deren Radbremszylinder, für das rechte Vorderrad verbunden, während die Bremsleitung 28 b mit der Bremse 23 für das linke Hinterrad in Verbindung steht. Eine Hauptbremsleitung 29 geht von der Auslaßöffnung 27 b auf und verzweigt sich in Bremsleitungen 29 a und 29 b, von denen die Bremsleitung 29 a mit der Bremse 21 für das linke Vorderrad und die Bremsleitung 29 b mit der Bremse 24 für das rechte Hinterrad verbunden ist. Damit handelt es sich um ein sog. kreuzweises Zweikreis-Bremssystem.

Als Einrichtung zur Steuerung der Bremskraft sind in den Bremsleitungen 28 a und 29 a für die Bremsen 21 und 22 der Vorderräder, die als Antriebsräder dienen, jeweils elektromagnetische Drucksteuerventile 30, 31 zur Steuerung des Hydraulikdruckes vorgesehen. Es versteht sich, daß der im Hauptbremszylinder 27 erzeugte Bremsdruck in Abhängigkeit von der mittels eines Bremspedales 32 erzeugten Druckkraft veränderbar ist, die durch einen Fahrer D mittels des Fußes aufgebracht wird.

Bremsdruck-Regelkreis

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist jedes der Drucksteuerventile 30, 31 einen Zylinder 31 und einen darin gleitend verschiebbaren Kolben 42 auf. Der Kolben 42 unterteilt den Zylinder 31 in eine volumenveränderliche Kammer 43 und in eine Steuerkammer 44. Die volumenveränderliche Kammer 43 wirkt als Durchlaß für den vom Hauptbremszylinder 27 her an den Bremsen 21 und 22 anliegenden Bremsdruck. Demzufolge baut sich an den Bremsen 21 und 22 ein Bremsdruck in Abhängigkeit von einer Veränderung des Volumens der volumenveränderlichen Kammer 43 entsprechend der eingestellten Verschiebeposition des Kolbens 42 auf und der dadurch erzeugte Bremsdruck kann erhöht, erniedrigt oder konstant gehalten werden.

Der Kolben 42 ist ständig durch eine Rückstellfeder 45 in einer Richtung beaufschlagt, in der das Volumen der volumenveränderlichen Kammer 43 sich vergrößert. Der Kolben 42 ist zugleich Teil eines Sperrventils 46. Wird der Kolben 42 in einer Richtung verstellt, in der sich das Volumen der volumenveränderlichen Kammer 43 verringert, dann wird dadurch der Einlaß in die volumenveränderliche Kammer 43 verschlossen. Das hat zur Folge, daß der durch die volumenveränderliche Kammer 43 erzeugte bzw. weitergeleitete Bremsdruck lediglich auf die Bremsen 21 und 22, jedoch nicht auf die Bremsen 23 und 24 für die Hinterräder 4, 5 wirkt, die damit als Führungsräder dienen.

Die Einstellung der Verstellposition des Kolbens 42 erfolgt durch Regelung des Hydraulikdruckes in der Steuerkammer 44. Hierzu ist eine Zuführleitung 48 von einem Reservoir 47 zu zwei Zweigleitungen 48 R und 48 L verzweigt, von denen die eine Zweigleitung 48 R mit der Steuerkammer 44 des Ventils 30 und die andere Zweigleitung 48 L mit der Steuerkammer 44 des Ventils 31 verbunden ist. An die Zuführleitung 48 sind eine Pumpe 49 und ein Entlastungsventil 50 angeschlossen. Die Zweigleitungen 48 R und 48 L sind jeweils mit Einlaßventilen SV 2 bzw. SV 3 verbunden, die jeweils elektromagnetische Schaltventile (AUF-ZU) sind. Jede der Steuerkammern 44 ist zusätzlich mit dem Reservoir 47 über Auslaßleitungen 51 R bzw. 51 L verbunden, wobei die Auslaßleitung 51 R ein Auslaßventil SV 1 und die Auslaßleitung 51 L ein Auslaßventil SV 4 enthält. Beide Auslaßventile SV 1 und SV 4 sind elektromagnetische Schaltventile.

Bei einem Bremsvorgang, bei dem die Druckregelventile 30, 31 zum Einsatz kommen, d. h. bei Durchführung der Schlupfsteuerung, wirkt die Bremse aufgrund der Funktion des Sperrventils 46 grundsätzlich nicht allein aufgrund einer Betätigung des Bremspedals 32. Ist der von den Druckregelventilen 30 bzw. 31 erzeugte Bremsdruck geringer, z. B. wenn der Druck abfällt, dann wird die Bremse durch Betätigung des Bremspedals 32 betätigt. Es versteht sich auch, daß die übliche Bremswirkung aufgrund einer Betätigung des Bremspedals 32 dann einsetzt, wenn zum Zweck der Schlupfsteuerung durch die Druckregelventile 30 bzw. 31 kein Bremsdruck erzeugt wird, weil dann der Hauptbremszylinder 27 direkt mit den Bremsen 21 bzw. 22 in Verbindung steht.

Das Öffnen und Schließen jedes der Ventile SV 1 bis SV 4 wird durch eine Brems-Steuereinheit U _B gesteuert, wie nachfolgend noch im einzelnen erläutert wird. Die nachfolgende Tabelle veranschaulicht die Zusammenhänge der möglichen Bremsdruck-Zustände bezüglich der Bremsen 21 und 22 bei einer Betätigung jeweils der Ventile SV 1 bis SV 4.

Aufbau der Steuereinheiten

Das Bezugszeichen U in Fig. 1 bezeichnet generell eine Gruppe von Steuereinheiten, die, grob unterteilt, eine Drosselklappen-Steuereinheit U _T , eine Schlupf-Steuereinheit U _S und eine Brems-Steuereinheit U _B umfaßt. Die Brems-Steuereinheit U _B steuert das Öffnen bzw. Schließen jedes der Ventile SV 1 bis SV 4, wie vorstehend erläutert ist, auf der Grundlage von Ausgangssignalen der Schlupf-Steuereinheit U _S . Die Drosselklappen-Steuereinheit U _T steuert die Drosselklappen-Betätigungsvorrichtung 14 ebenfalls auf der Basis von Ausgangssignalen der Schlupf-Steuereinheit U _S .

Die Schlupf-Steuereinheit U _S weist einen Digital-Computer, genauer einen Mikrocomputer auf. An ihr liegen Ausgangssignale jeweils von Sensoren oder Schaltern 61 bis 68 und 71 bis 74 an. Der Sensor 61 ermittelt den Öffnungswinkel der Drosselklappe 13. Der Sensor 62 ermittelt den Kupplungszustand der Kupplung 7, d. h., ob diese eingekuppelt ist. Der Sensor 63 tastet die Drehzahl des Getriebes 8 ab, während die Sensoren 64 und 65 jeweils die Drehzahlen des linken bzw. rechten Vorderrades 2 bzw. 3 feststellen. Der Sensor 66 ermittelt die Drehzahl des Hinterrades 4 als mitlaufendes oder Führungsrad, die analog zur Fahrgeschwindigkeit ist. Der Sensor 67 stellt den Pedalweg des Gaspedals 69 fest und der Sensor 68 gibt ein dem Drehwinkel des Lenkrades 70 analoges Signal. Der Schalter 71 umfaßt Zustands-Wähleinrichtungen zur manuellen Betätigung durch den Fahrer D und hat den in Fig. 19 dargestellten grundsätzlichen Aufbau. Er beinhaltet einen Knopf 71 a mit dem Symbol "AUTO", einen Knopf 71 b mit dem Symbol "HART" und eine Knopf 71 c mit dem Symbol "WEICH". Der jeweilige Modus der Schlupfsteuerung nach dem Drücken der Knöpfe 71 a, 71 b und 71 c wird weiter unten im einzelnen erläutert.

Die Sensoren 72 und 73 dienen jeweils der Feststellung, ob die Bremsen 21 und 22 der Antriebsräder überhitzt sind oder nicht. Der Schalter 74 dient zur Eingabe einer Beschleunigungsforderung durch manuelle Betätigung vom Fahrer D.

Die Schlupf-Steuereinheit U _S ist grundsätzlich mit einem CPU, einem ROM, einem RAM, einer CLOCK und einem Ausgabe/Eingabe-Interface sowie weiterhin mit einem Analog/Digital- oder einem Digital/Analog-Wandler entsprechend den Eingangs- oder Ausgangssignalen ausgestattet. Das gleiche gilt bei Einsatz eines Mikrocomputers, so daß hierüber eine ins einzelne gehende Erläuterung nicht erforderlich ist. Jedoch erfolgt die Beschreibung von Kennfeldern nachfolgend unter Bezugnahme auf solche, die in einem ROM der Steuereinheit U _S gespeichert sind.

Das folgende ist eine Beschreibung über die Art der Steuerung durch die Gruppe U der Steuereinheiten.

Ein Schlupfverhältnis S ist in diesem Zusammenhang definiert durch die nachfolgende Beziehung (1):

in der W _D die Drehzahl der angetriebenen Räder (2 bzw. 3) und W _L die Drehzahl der nicht angetriebenen Räder (4), d. h. die Fahrgeschwindigkeit, repräsentieren.

Drosselklappen-Steuerung

Die Drosselklappen-Steuereinheit U _T ist dazu bestimmt, die Rückführsteuerung, d. h. die Regelung der Drosselklappe 13 (oder der Betätigungsvorrichtung 14 für die Drosselklappe) so auszuführen, daß man eine Soll-Drosselklappenöffnung erhält. Erfolgt keine Schlupfsteuerung während der Drosselklappensteuerung, dann wird die Soll-Drosselklappenöffnung in einem 1 : 1-Verhältnis proportional zum Betätigungsweg des Gaspedals 69 durch den Fahrer D eingestellt. Die Fig. 12 zeigt ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Drosselklappen-Öffnung und dem Weg des Gaspedals. Wird eine Schlupfsteuerung durchgeführt, dann folgt die Drosselklappensteuerung nicht der in Fig. 12 gezeigten Kennlinie, sondern wird so ausgeführt, daß man eine Soll-Drosselklappenöffnung Tn unter Einbeziehung der Schlupf-Steuereinheit U _S erhält.

Die Regelung der Drosselklappe 13 mittels der Drosselklappen-Steuereinheit U _T ist gemäß dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel als PI-PD-Regelung ausgelegt, um Schwankungen der Ansprechdrehzahl des Motors 6 zu kompensieren. Dementsprechend wird die Öffnung der Drosselklappe 13 mittels der PI-PD-Regelung so eingeregelt, daß während der Schlupfsteuerung der angetriebenen Räder das Ist-Schlupfverhältnis mit dem Soll-Schlupfverhältnis zur Übereinstimmung gelangt. Die Soll-Drosselklappenöffnung Tn während der Schlupfsteuerung folgt der nachfolgend angegebenen Beziehung (2):

in der W _L die Drehzahl des nicht angetriebenen Rades (4), W _D die Drehzahl der angetriebenen Räder (2 und 3), K _P ein Proportional-Koeffizient, K _I ein Integral-Koeffizient, F _P ein Proportional-Koeffizient, F _D ein Differential-Koeffizient und S _ET das Soll-Schlupfverhältnis für die Drosselklappensteuerung sind.

Wie sich aus der Gleichung (2) ableitet, wird die Drehzahl der angetriebenen Räder über die Rückführsteuerung oder Regelung so eingestellt, daß die Drosselklappenöffnung Tn ein vorbestimmtes Soll-Schlupfverhältnis S _ET ergibt. Unter Heranziehung der Gleichung (1) wird die Drosselklappenöffnung so einreguliert, daß für die Soll-Drehzahl W _ET der angetriebenen Räder die nachfolgende Gleichung (3) gilt:

In Fig. 3 ist die PI-PD-Regelung unter Anwendung der Drosselklappen-Steuereinheit UT, wie sie vorstehend erläutert ist, als Blockdiagramm wiedergegeben. Darin bezeichnet S′ einen Operator und die Indices n bzw. n-1 geben die Werte der jeweiligen Signale am gegenwärtigen Abfragezeitpunkt bzw. an dem einen Schritt vor dem gegenwärtigen Abfragezeitpunkt liegenden Abfragezeitpunkt an.

Bremssteuerung

Bei Durchführung der Schlupfsteuerung wird die Rückführsteuerung bzw. Regelung unter Einsatz der Brems-Steuereinheit U _B so ausgeführt, daß man bei einem Durchdrehen des linken und rechten Antriebsrades 2 bzw. 3 jeweils ein für jedes Rad unabhängiges und getrenntes vorbestimmtes Soll-Schlupfverhältnis S _BT erhält. Die Bremssteuerung erfolgt somit derart aufgrund der Regelung, daß die Drehzahl W _BT der Antriebsräder durch die nachfolgende Gleichung (4) bestimmt ist.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Soll-Schlupfverhältnis S _BT mittels der Bremse in einem bestimmten Ausmaß größer als das Soll-Schlupfverhältnis S _ET eingestellt, wie nachfolgend erläutert wird. Mit anderen Worten, die Schlupfsteuerung in dem Ausführungsbeispiel erfolgt in der Weise, daß die Frequenz der Bremsbetätigung herabgesetzt wird, indem die Motorausgangsleistung erhöht oder erniedrigt wird, so daß man ein vorbestimmtes Soll-Schlupfverhältnis S _ET für die Drosselklappensteuerung oder die vorbestimmte Soll-Drehzahl W _ET erhält, und indem weiter das abgegebene Drehmoment durch die Bremse erhöht oder erniedrigt wird, so daß das Soll-Schlupfverhältnis S _ET oder die Soll-Drehzahl W _ET größer als das Soll-Brems-Schlupfverhältnis S _BT bzw. die Drehzahl W _BT der angetriebenen Räder wird. Weiterhin erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel die Rückführsteuerung oder Regelung, die die Gleichung (4) erfüllt, entsprechend einer I-PD-Regelung, die eine höhere Stabilität gewährleistet. Das Ausmaß Bn der Bremsbetätigung (der Verschiebebetrag der Kolben 42 in den Ventilen 30, 31) wird durch die folgende Gleichung (5) wiedergegeben:

in der K _I ein Integral-Koeffizient, K _D ein Proportional-Koeffizient und F _D ein Differential-Koeffizient sind.

Ist das Ausmaß Bn der Bremsbetätigung größer als Null, d. h. positiv, dann wird der Bremsdruck verringert. Ist das Ausmaß Bn der Bremsbetätigung gleich oder kleiner als Null, d. h. negativ, dann wird der Bremsdruck erhöht. Die Zu- oder Abnahme des Bremsdruckes erfolgt durch Öffnen oder Schließen der Ventile SV 1 bis SV 4, wie oben erläutert wurde. Die Einstellung der Zunahme- oder Abnahmegeschwindigkeit des Bremsdruckes erfolgt durch Einstellung der Zeitverhältnisse von Öffnungszeit zu Schließzeit (Schaltverhältnisse) der Ventile SV 1 bis SV 4 mittels der Schaltsteuerung, d. h. proportional zum Absolutwert des Ausmaßes Bn der Bremsbetätigung, wie dieses durch die Gleichung (5) gegeben ist. Dementsprechend wird der Absolutwert des Ausmaßes Bn der Bremstätigkeit proportional zur Änderungsgeschwindigkeit der Bremsdrücke, und das Schaltverhältnis, das die Zunahme- oder Abnahmegeschwindigkeit des Bremsdruckes bestimmt, ist ein Maß für das Ausmaß Bn der Bremsbetätigung.

Fig. 4 gibt die I-PD-Regelung unter Anwendung der Bremssteuereinheit U _B , wie sie vorstehend erläutert wurde, als Blockdiagramm wieder. Darin bezeichnet S′ einen Operator.

Das Gesamtsystem der Schlupfsteuerung

Das Gesamtsystem der Schlupfsteuerung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert. Die darin verwendeten Bezugszeichen und Symbole haben die folgende Bedeutung:

S/C :Bereich der Schlupfsteuerung E/G :Schlupfsteuerung mittels Motor B/R :Schlupfsteuerung mittels Bremse F/B :Rückführsteuerung (Regelung) O/R :Offene Steuerung R/Y :Steuerung in der Erholungsphase B/A :Stützsteuerung A/S :Dämpfungssteuerung (Ruckfreiheit)

S =0.2: Schlupfverhältnis zum Zeitpunkt des Beginns der Schlupfsteuerung (S _s ) S =0.17: Soll-Schlupfverhältnis mittels Bremse (S _BT ) S =0.09: Schlupfverhältnis zum Zeitpunkt der Aufhebung der Schlupfsteuerung mittels Bremse (S _BC ) S =0.06: Soll-Schlupfverhältnis mittels Motor (S _Et ) S =0.01-0.02: Schlupfverhältnis in dem Bereich, in dem die Dämpfungssteuerung ausgeführt wird S =0.01: Schlupfverhältnis in dem Bereich, in dem die Stützsteuerung ausgeführt wird.

Die obengenannten Zahlen beruhen auf Daten, die empirisch durch Fahren eines Fahrzeuges mit Spikereifen auf einer Fahrbahn mit Glatteis ermittelt wurden. Weiterhin ist zu beachten, daß die Zahlen S =0.01-0.02 in dem Bereich, in dem die Dämpfungssteuerung erfolgt, und das Schlupfverhältnis S =0.09 zum Zeitpunkt der Aufhebung der Schlupfsteuerung mittels Bremse jeweils als invariabel festgesetzt sind, während das Brems-Soll-Schlupfverhältnis S _BT , das Motor-Soll-Schlupfverhältnis S _ET und das Schlupfverhältnis S _s zum Zeitpunkt des Beginns der Schlupfsteuerung mit dem Fahrbahnzustand veränderlich sind. In Fig. 5 sind das Brems-Soll-Schlupfverhältnis S _BT , das Motor-Soll-Schlupfverhältnis S _ET und das Schlupfverhältnis S _s zum Zeitpunkt des Beginns der Schlupfsteuerung nur beispielsweise mit 0.17, 0.06 und 0.2 festgelegt. Zu beachten ist auch, daß die Zahl S =0.2 für das Schlupfverhältnis zum Zeitpunkt des Beginns der Schlupfsteuerung zugleich ein Schlupfverhältnis festlegt, das zum Zeitpunkt des Auftretens einer maximalen Haftkraft gilt, die durch Anwendung der Spikereifen erzielt wird, wie sich aus der voll ausgezogenen Linie in Fig. 13 ergibt. Der Grund dafür, daß das Schlupfverhältnis zum Zeitpunkt des Beginns der Schlupfsteuerung auf den hohen Wert von S =0.2 festgelegt wurde, liegt darin, daß man hierdurch ein Ist-Schlupfverhältnis zum Zeitpunkt der maximalen Haftkraft ermöglichen wollte. Die Soll-Schlupfverhältnisse S _BT und S _ET mittels Bremse bzw. Motor sind in Übereinstimmung mit dem Schlupfverhältnis zum Zeitpunkt des Auftretens der maximalen Haftkraft korrigiert. In Fig. 13 zeigt die durchgezogene Linie die Veränderung in der Größenbeziehung von Haftkraft und Seitenkraft, dargestellt als Reibungskoeffizient gegenüber der Fahrbahn, bei der Benutzung von Spikereifen in Abhängigkeit von den entsprechenden Schlupfverhältnissen. Die gestrichelten Linien zeigen die entsprechende Beziehung bei Verwendung von normalen Reifen.

Auf der Grundlage der vorstehenden Beschreibung wird nachfolgend die Fig. 5 näher erläutert:

(1) Von t₀ bis t₁

In dem Zeitraum von t₀ bis t₁ erfolgt keine Schlupfsteuerung, da das Schlupfverhältnis S den Wert S =0.2 nicht überschreitet, der die Bedingung für den Beginn der Schlupfsteuerung darstellt. Mit anderen Worten, solange das Durchdrehen der Antriebsräder geringfügig ist, kann die Beschleunigung ohne Schlupfsteuerung verbessert werden, wobei ein Antrieb unter Einsatz einer großen Haftkraft ermöglicht wird. Es versteht sich, daß während dieses Zeitraumes die Drosselklappenöffnung in Abhängigkeit von dem Weg des Gaspedals konstant proportional gemäß der Kennlinie in Fig. 12 bestimmt ist.

(2) Von t₁ bis t₂

Zum Zeitpunkt t₁ beginnt die Schlupfsteuerung und das Schlupfverhältnis ist gleich oder größer als zum Zeitpunkt der Aufhebung der Schlupfsteuerung mittels Bremse (S =0.09). Im Laufe der Zeit wird das Schlupfverhältnis so relativ groß, daß die Schlupfsteuerung durch ein Absenken des Motordrehmoments und durch Regelung mittels der Bremse ausgeführt wird. Da das Brems-Soll-Schlupfverhältnis (S =0.17) höher als das Motor-Soll-Schlupfverhältnis (S =0.06) ist, wird an die Bremse ein Bremsdruck angelegt, sobald ein starkes Durchdrehen erfolgt (S <0.17), wohingegen kein Bremsdruck anliegt und das Durchdrehen allein durch die Motorsteuerung heruntergesteuert wird, wenn nur ein geringes Durchdrehen (S <0.17 erfolgt).

(3) Von t₂ bis t₄ (Steuerung in der Erholungsphase)

Während eines vorbestimmten Zeitintervalls (z. B. 170 msec) nach der Verringerung des Durchdrehens (S <0.2) wird die Drosselklappe 13 bei einer bestimmten Öffnung festgehalten (offene Steuerung). Am Zeitpunkt S = 0.2 (t₂) liegt die maximale Beschleunigung G _max vor und der maximale Fahrbahn-Reibkoeffizient μ (maximale Haftkraft der angetriebenen Räder) wird aufgrund der Maximalbeschleunigung G _max abgeschätzt. Die Drosselklappe 13 wird, wie erwähnt, während eines bestimmten Zeitintervalls festgehalten, so daß die Antriebsräder die maximale Haftkraft entwickeln. Mit dieser Art von Steuerung wird versucht, eine Verringerung der Beschleunigung G des Fahrzeuges unmittelbar nach der Absenkung der Durchdreh-Drehzahl zu vermeiden, wenn ein Ansprechen der Rückführsteuerung (Regelung) aufgrund eines sehr raschen Absinkens der Durchdreh-Drehzahl nicht rechtzeitig erfolgt. Wenn die Verringerung der Durchdreh-Drehzahl beherrschbar ist, d. h. wenn das Schlupfverhältnis auf unter S =0.2 verringert ist, dann ist ein vorbestimmtes Drehmoment von vornherein gewährleistet, so daß die Beschleunigung verbessert ist. Die Steuerung in der Erholungsphase ist besonders dahingehend wirksam, daß eine übermäßige Verringerung des Schlupfverhältnisses aufgrund eines Fehlers in der Steuerung in der Erholungsphase, der zu einer geringen Beschleungigung führen würde, vermieden wird oder daß ein erneutes Durchdrehen in großem Ausmaß aufgrund einer zu weit gehenden Erholung, nämlich weil das Drehmoment entsprechend dem Durchdrehen gemäß Fig. 15 erhöht wird, unterbleibt. Obwohl die Maximalbeschleunigung G _max diejenige zum Zeitpunkt der Schlupfsteuerung ist, d. h. zum Zeitpunkt t₁ in Fig. 5, wird eine Maximalbeschleunigung G _max zum Zeitpunkt der Reduzierung des Durchdrehens, nämlich zum Zeitpunkt t₂ in Fig. 5, als genauere Wiedergabe des Fahrbahnzustandes angesehen und als Grundlage für die Drehmomenterhöhung bei der Steuerung während der Erholungsphase verwendet.

Die optimale Drosselklappenöffnung T _VO zur Erzeugung eines Drehmoments an den Antriebsrädern, das zur maximalen Haftkraft führt, läßt sich theoretisch aufgrund des Drehmomentverlaufes des Motors 6 und des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes vorgeben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedoch die optimale Drosselklappenöffnung T _VO beispielsweise durch eine Kennlinie gemäß Fig. 15 bestimmt. Die Kennlinie beruht auf Versuchsergebnissen, aufgrund deren G _max unter Berücksichtigung von Meßfehlern so bestimmt ist, daß es einen konstanten Wert annimmt, wenn es gleich oder kleiner 0,15 oder gleich oder größer 0,4 ist. Da die in Fig. 15 gezeigte Kennlinie auf der Basis eines bestimmten Ganges, z. B. des ersten Ganges, ermittelt ist, läßt sich für jeden anderen Gang durch entsprechende Korrektur der optimalen Drosselklappenöffnung T _VO daraus ein Kennfeld entwickeln.

(4) Von t₄ bis t₇ (Stütz- und Dämpfungssteuerung)

Die Stützsteuerung läuft als offene Steuerung ab und dient dazu, eine ungewöhnliche Verringerung des Schlupfverhältnisses S aufzufangen. Wird das Schlupfverhältnis S kleiner als S =0.01, dann wird die Rückkopplungssteuerung angehalten und die Öffnung der Drosselklappe 13 wird stufenweise vergrößert. Liegt das Schlupfverhältnis zwischen 0.01 und 0.02, d. h. im Zeitraum von t₄ bis t₅ und von t₆ bis t₇, dann erfolgt die Dämpfungssteuerung zum Zweck eines ruckfreien Überganges beim erneuten Einsetzen der Rückkopplungssteuerung. Die Stützsteuerung erfolgt, wenn weder die Rückkopplungssteuerung noch die Steuerung in der Erholungsphase wirksam sein können. Sie soll bewirken, daß die Ansprechzeit ausreichend kleiner wird, d. h. das Ansprechen ausreichend schneller erfolgt, als bei der Rückführsteuerung. So wird die Geschwindigkeit der Verstellung der Drosselklappenöffnung bei der Stützsteuerung in diesem Ausführungsbeispiel alle 14 msec der Abfragezeit um 0,5% der vorangegangenen Drosselklappenöffnung erhöht.

Bei der Dämpfungssteuerung, die in Fig. 16 gezeigt ist, wird eine Drosselklappenöffnung T₀ dadurch bestimmt, daß eine Drosselklappenöffnung T₁, die unter dem Einfluß der Stützsteuerung erhalten wurde, und eine Drosselklappenöffnung T₂, die unter dem Einfluß der Rückführsteuerung erhalten wurde, zu dem Ist-Schlupfverhältnis S₀ ins Verhältnis gesetzt wird.

(5) Von t₇ bis t₈

Durch Fortführung der Steuerung bis zum Zeitpunkt t₇ erfolgt ein glatter Übergang zur Schlupfsteuerung allein durch den Motor.

(6) t₈ und folgende

Die Schlupfkontrolle wird unterbunden, weil das Gaspedal 69 durch den Fahrer D nicht gedrückt ist. Zu diesem Zeitpunkt besteht keine Gefahr eines erneuten Durchdrehens der Räder, auch wenn die Drosselklappenöffnung nunmehr der Verfügung des Fahrers D ausschließlich untersteht, weil das Drehmoment des Motors hinreichend niedrig ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zusätzlich zur vollen Zurücknahme des Gaspedals auch die Schlupfsteuerung ausgesetzt, sobald die Soll-Drosselklappenöffnung aufgrund der Schlupfsteuerung kleiner als die durch die Kennlinie gemäß Fig. 12 bestimmte Drosselklappenöffnung wird, die dem Weg des Gaspedals, betätigt durch den Fahrer D, entspricht. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Brems-Soll-Schlupfverhältnis S _BT nach unten korrigiert, wie dies in Fig. 18 veranschaulicht ist, um das Verhältnis der Bremssteuerung zu erhöhen, sobald eine Beschleunigung gefordert wird. Wie aus Fig. 18 hervorgeht, erfolgt das Absteuern des Soll-Schlupfverhältnisses S _BT für die Bremssteuerung während der Zeitintervalle von t₁ bis t₂ und von t₃ bis t₄ jeweils wenn eine Beschleunigung gefordert wird, bei der das Gaspedal zur Erzielung einer Geschwindigkeit durchgedrückt ist, die über einem vorbestimmten Wert liegt. Durch Erniedrigung des Soll-Schlupfverhältnisses S _BT für die Bremssteuerung in der soeben beschriebenen Weise wird der Unterschied zwischen dem Soll-Schlupfverhältnis S _BT für die Bremssteuerung und dem Soll-Schlupfverhältnis S _ET für die Motorsteuerung kleiner, wodurch eine Zunahme der Bremskraft und als Folge davon eine Zunahme des Überschuß-Drehmoments des Motors 6 um den Betrag der Bremskraftzunahme herbeigeführt werden. Dies gilt selbst für den Fall, daß die Ist-Schlupfverhältnisse der beiden Werte miteinander identisch sind. Folglich wird das Fahrzeug unmittelbar durch das Überschußdrehmoment des Motors 6 beschleunigt, sobald die Bremse bei kleiner werdendem Schlupf gelöst wird. Um die Schlupfsteuerung mittels Bremse bezüglich des Steuerverhältnisses stärker werden zu lassen, ist es erforderlich, den Unterschied zwischen dem Soll-Schlupfverhältnis S _BT und dem Soll-Schlupfverhältnis S _ET , wie beschrieben, so abzustimmen, daß eine Auswahl getroffen werden kann, ob das Soll-Schlupfverhältnis S _BT kleiner und/oder das Soll-Schlupfverhältnis S _ET größer wird.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Schlupfsteuerung mittels Bremse stärker gemacht, wenn das Fahrzeug blockiert ist, indem die Schlupfsteuerung mittels Motor aufgehoben wird. Weiterhin ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß zur Änderung des Steuerverhältnisses S _BT /S _ET mittels des Handschalters 71 das Soll-Schlupfverhältnis S _ET für die Motorsteuerung auf einem konstanten Wert gehalten wird und nur das Soll-Schlupfverhältnis S _BT für die Bremssteuerung verändert wird.

Unter dieser Voraussetzung wird das Steuerverhältnis S _BT /S _ET automatisch nach einem vorgegebenen Programm eingestellt, wenn durch den Schaltknopf 71 a der Modus "AUTO" ausgewählt ist. Ist durch den Schaltknopf 71 b des Modus "HART" gewählt, dann wird das Soll-Schlupfverhältnis S _BT kleiner und dadurch auch der Unterschied zwischen dem Soll-Schlupfverhältnis S _BT für die Bremssteuerung und dem Soll-Schlupfverhältnis S _ET für die Motorsteuerung geringer. Als Ergebnis davon wird bei identischen Ist-/Schlupf-Verhältnissen die Bremskraft der Bremse größer und zugleich wird ein Überschuß-Drehmoment vom Motor 6 abgegeben in einem Ausmaß, das der Vergrößerung der Bremskraft äquivalent ist. Wird somit die Bremse bei verringertem Schlupf freigegeben, dann läßt sich eine unmittelbare Beschleunigung unter Einsatz des Überschuß-Drehmoments des Motors 6 erzielen.

Ist der Modus "WEICH" durch Drücken des Schaltknopfes 71 c ausgewählt, dann wird das Soll-Schlupfverhältnis S _BT für die Bremssteuerung größer, so daß dadurch die Schlupfsteuerung mittels Bremse verringert wird. Als Ergebnis davon wird eine weiche Beschleunigung, die charakteristisch für die Schlupfsteuerung mittels Motor ist, erzielt.

Der Ablauf der Schlupfsteuerung

Das Gesamtsystem der erfindungsgemäßen Schlupfsteuerung und dessen Funktion wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 11 näher erläutert. In der folgenden Beschreibung bezeichnet P jeweils einen Programmschritt.

Fig. 6 Hauptprogramm

In P 1 setzt das Systemprogramm ein. In P 2 wird festgestellt, ob sich das Fahrzeug in einem blockierten Zustand befindet, d. h. ob es in Schlamm feststeckt und folglich unbeweglich ist oder nicht. Diese Feststellung wird anhand einer Überprüfung getroffen, ob eine sog. "Blockier"-Markierung gesetzt ist oder nicht, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Bei NEIN in P 2 geht das Programm weiter zu P 3, wo festgestellt wird, ob das Gaspedal 69 ungedrückt ist. Bei NEIN in P 3 wird in P 4 abgefragt, ob die Ist-Drosselklappenöffnung größer als der Weg des Gaspedals ist. Bei NEIN in P 4 geht das Programm weiter zu P 5, wo abgefragt wird, ob die Schlupfsteuerung wirksam ist oder nicht. Diese Feststellung wird anhand der Überprüfung getroffen, ob eine sog. "Schlupfsteuerungs"-Marke gesetzt ist oder nicht. Bei NEIN in P 5 wird in P 6 weitergefragt, ob Schlupf oder ein Durchdrehen in einem solchen Ausmaß vorliegt, daß eine Schlupfsteuerung erforderlich ist. Diese Abfrage wird danach beantwortet, ob eine "Schlupf"-Markierung für das linke Vorderrad 2 und das rechte Vorderrad 3 gesetzt ist. Wird auf NEIN in P 6 entschieden, dann geht das Programm weiter zu P 7 und die Schlupfkontrolle bleibt unterbunden, was zu einem normalen Fahrbetrieb führt.

Bei JA in P 6 springt das Programm nach P 8, wo die "Schlupfsteuerungs"-Markierung gesetzt wird. Daraufhin wird in P 9 der Ausgangswert (S =0.06 in diesem Ausführungsbeispiel) für das Motor-Soll-Schlupfverhältnis S _ET (durch Beeinflussung der Drosselklappe) und in P 10 der Ausgangswert (S =0.17 in diesem Ausführungsbeispiel) für das Brems-Soll-Schlupfverhältnis S _BT festgelegt. Anschließend erfolgt für die Schlupfsteuerung die Bremssteuerung in P 11 und die Motorsteuerung in P 12, wie nachfolgend noch beschrieben wird. Die Bestimmung der genannten Ausgangswerte in P 9 und P 10 erfolgt auf der Basis der Maximalbeschleunigung G _max , die durch eine vorangehende Schlupfsteuerung aufgrund eines ähnlichen Gesichtspunktes erhalten wurde, wie dies nachfolgend in P 76 noch angegeben ist.

Wird in P 5 auf JA entschieden, so springt das Programm nach P 11 und die Schlupfsteuerung wird fortgesetzt.

Bei JA in P 4 wird festgestellt, daß keine Schlupfsteuerung erforderlich ist, und das Programm geht zu P 14 weiter, wo die"Schlupfsteuerungs"-Markierung gelöscht wird. Daraufhin wird in P 15 die Motorsteuerung aufgehoben und die Bremssteuerung in P 16 ausgeführt. Letzteres erfolgt so, daß der blockierte Zustand des Fahrzeuges beseitigt wird.

Bei JA in P 3 springt das Programm zu P 13, wo die Bremse gelöst wird. Anschließend werden die Vorgänge in P 14 und den folgenden Schritten ausgeführt.

Bei JA in P 2 springt das Programm zu P 15, so daß dieser Schritt und die darauffolgenden ausgeführt werden.

Fig. 7 und 8

Das Programm gemäß dem Flußdiagramm nach Fig. 7 ist so ausgelegt, daß es das Hauptprogramm gemäß Fig. 6 unterbricht, beispielsweise alle 14 msec. In P 21 werden Signale aus den Sensoren 61 bis 68 zur Datenverarbeitung eingegeben. Das Programm geht dann weiter zu P 22, wo ermittelt wird, ob Schlupf auftritt, und in P 23 wird anschließend die Drosselklappensteuerung ausgeführt. Diese erfolgt in Übereinstimmung mit dem in Fig. 8 gezeigten Flußdiagramm. In P 24 davon wird festgestellt, ob die "Schlupfsteuerungs"-Markierung gesetzt ist oder nicht, d. h. ob die Schlupfsteuerung bereits läuft oder nicht. Bei JA in P 24 wird die Drosselklappe 13 betätigt, um hierdurch einen Steuerungsmodus auszuwählen, der das vorbestimmte Soll-Schlupfverhältnis S _ET für die Schlupfsteuerung zu erzielen gestattet, wobei die Kennlinie gemäß Fig. 12 verlassen wird. Bei NEIN in P 24 geht das Programm zu P 26, so daß das Öffnen oder Schließen der Drosselklappe 13 durch den Fahrer D nach dessen Gutdünken eingestellt werden kann. Dies ergibt das Verhalten entsprechend Fig. 12. Anschließend an P 25 und P 26 wird in P 27 die Steuerung ausgeführt, um die Soll-Drosselklappenöffnung zu erhalten, wie nachfolgend erläutert wird. In diesem Zusammenhang werden die Steuerung entsprechend P 68, P 70 und P 71 sowie die Steuerung entsprechend der Kennlinie nach Fig. 12 durchgeführt, wie nachfolgend ebenfalls noch näher erläutert wird.

Fig. 9; Ermittlung des Schlupfes

Das Programm gemäß dem Flußdiagramm nach Fig. 9 entspricht P 22 von Fig. 7 und dient zur Feststellung, ob Schlupf oder ein Durchdrehen, die eine Schlupfkontrolle erfordern, auftreten und ob das Fahrzeug festliegt oder nicht. In P 31 wird ermittelt, ob die Kupplung 7 vollständig in Eingriff steht. Bei JA in P 31 wird festgestellt, daß das Fahrzeug nicht feststeckt. Daraufhin springt das Programm zu P 32, wo die "Blockier"-Markierung gelöscht wird und anschließend in P 33 festgestellt wird, ob die Ist-Fahrgeschwindigkeit niedrig ist, z. B. unter 6,3 km/h liegt. Bei NEIN in P 33 geht das Programm zu P 34 weiter, wo ein Korrekturwert α für die Schlupfermittlung in Abhängigkeit von dem Drehwinkel am Lenkrad 70 errechnet wird (Fig. 14). Anschließend, in P 35, wird festgestellt, ob das Schlupfverhältnis an dem linken angetriebenen Vorderrad 2 größer als die Summe des vorbestimmten Bezugswertes von 0.2 und des genannten Korrekturwerts α ist, d. h. ob 0.2+α gilt. Bei JA in P 35 wird festgestellt, daß das linke Vorderrad tatsächlich sich im Zustand des Rutschens befindet, so daß die "Schlupf"-Markierung in P 36 gesetzt wird. Bei NEIN in P 35 geht das Programm zu P 37 weiter, wo die "Schlupf"-Markierung für das linke Vorderrad 2 gelöscht wird. Der Korrekturwert α wird aufgrund eines Drehzahlunterschiedes zwischen den äußeren und den inneren Rädern zum Zeitpunkt des Durchdrehens bestimmt, insbesondere eines Drehzahlunterschiedes zwischen dem angetriebenen und dem nicht angetriebenen Rad.

Anschließend an P 36 und P 37 wird für das rechte Vorderrad 3 ein Schlupfverhältnis in P 38 auf weitgehend gleiche Art ermittelt, wie das vorstehend in Zusammenhang mit dem linken Vorderrad 2 geschehen ist. Bei JA in P 38 wird eine "Schlupf"-Markierung für das rechte Vorderrad 3 in P 39 gesetzt; bei NEIN in P 38 wird die dafür bestimmte "Schlupf"-Markierung in P 40 gelöscht.

Bei JA in P 33 ist die Fahrgeschwindigkeit so gering, daß die Berechnung des Schlupfverhältnisses auf der Grundlage der Beziehung (1) unter Heranziehung der Fahrgeschwindigkeit voraussehbar hohe Fehler bei der Bemessung ergibt.

Demzufolge wird in diesem Zustand das Rutschen allein durch Abtastung der Drehzahlen der angetriebenen Räder festgestellt. Folglich wird in P 41 ermittelt, ob die Drehzahl des linken Vorderrades 2 größer als diejenige ist, die einer Fahrgeschwindigkeit von 10 km/h entspricht. Bei JA in P 41 wird eine "Schlupf"-Markierung für das linke Vorderrad 2 in P 42 gesetzt; bei NEIN in P 41 wird die "Schlupf"-Markierung für das linke Vorderrad 2 gelöscht. Nach P 42 und P 43 wird die "Schlupf"-Markierung für das rechte Vorderrad 3 in P 44, P 45 und P 46 gesetzt bzw. gelöscht, was in gleicher Weise wie für das linke Vorderrad 2 in den Schritten P 41 bis P 43 erfolgt.

Bei NEIN in P 31 besteht die Möglichkeit, daß das Fahrzeug hängengeblieben ist. In diesem Fall wird der Fahrer D versuchen, das Fahrzeug aus diesem Zustand, beispielsweise aus Schlamm, mit halb in Eingriff stehender Kupplung herauszubringen. Zu diesem Zeitpunkt geht das Programm zu P 51 weiter, wo ermittelt wird, ob der Unterschied zwischen den Drehzahlen des angetriebenen linken und rechten Vorderrades 2 bzw. 3 klein ist, z. B. - nach Umrechnung in eine Fahrgeschwindigkeit - 2 km/h beträgt. Bei NEIN in P 51 wird abgefragt, ob das Fahrzeug gegenwärtig sich unter der Kontrolle auf den blockierten Zustand befindet. Bei NEIN in P 52 wird in P 53 weiter abgefragt, ob die Drehzahl des rechten Vorderrades 3 größer als die Drehzahl des linken Vorderrades 2 ist. Bei JA in P 53 wird anschließend in P 54 ermittelt, ob die Drehzahl des rechten Vorderrades 3 höher als das 1,5fache der Drehzahl des linken Vorderrades 2 ist. Bei JA in P 54 wird daraufhin in P 56 die "Blockier"-Markierung gesetzt, jedoch bei NEIN in P 54 festgestellt, daß das Fahrzeug nicht festhängt, so daß die an P 32 anschließenden Schritte ausgeführt werden, wie oben erläutert ist.

Bei NEIN in P 53 wird in P 55 abgefragt, ob die Drehzahl des linken Vorderrades 2 größer als das 1,5fache der Drehzahl des rechten Vorderrades 3 ist. Bei JA in P 55 geht das Programm zu P 56 weiter; bei NEIN in P 55 springt das Programm zu P 32.

Nach P 56 wird in P 57 ermittelt, ob die Fahrgeschwindigkeit über 6,3 km/h liegt. Bei JA in P 57 wird sie in P 58 so eingestellt, daß die Drehzahlen der Vorderräder 2 und 3 das 1,25fache der Drehzahlen der jeweiligen nicht angetriebenen Räder werden, die die Fahrgeschwindigkeit als äquivalent zu einem Schlupfverhältnis von S =0.2 repräsentieren. Bei NEIN in P 57 werden die Soll-Drehzahlen der Vorderräder 2 und 3 in P 59 so eingestellt, daß sie jeweils einer Fahrgeschwindigkeit von 10 km/h äquivalent sind.

Bei JA in P 51 wird in P 60 die Bremse allmählich gelöst. Bei JA in P 52 springt das Programm direkt zu P 56 ohne Durchführung der Schritte P 53, P 54 und P 55.

Fig. 10; Motorsteuerung

Das Programm gemäß dem Flußdiagramm nach Fig. 10 entspricht dem Schritt P 12 in Fig. 6.

In P 61 wird festgestellt, ob der Schlupf im Begriff des Abnehmens ist bzw. ob der Zeitpunkt t₂ in Fig. 5 bereits überschritten ist. Bei NEIN in P 61 wird in P 62 abgefragt, ob das Schlupfverhältnis des linken Vorderrades 2 größer als S =0.2 ist. Bei NEIN in P 62 wird in P 63 ermittelt, ob das Schlupfverhältnis des rechten Vorderrades 3 größer als S =0.2 ist. Bei NEIN in P 63 wird in P 64 abgefragt, ob nur eines der beiden Vorderräder 2 und 3 unter Bremssteuerung läuft, nämlich ob das Fahrzeug auf unterschiedlichen Fahrbahnoberflächen fährt. Bei JA in P 64 geht das Programm weiter zu P 65 und das Ist-Schlupfverhältnis wird auf dasjenige Antriebsrad mit dem niedrigeren Schlupfverhältnis eingestellt (Auswahl niedrig). Bei NEIN in P 64 geht das Programm weiter zu P 66, wo das Ist-Schlupfverhältnis auf das Antriebsrad mit dem höheren Schlupfverhältnis eingestellt wird (Auswahl hoch). Bei JA in P 62 und in P 63 springt das Programm in jedem Fall direkt zu P 66.

Der Schritt "Auswahl hoch" in P 66 dient dazu, die Bremshäufigkeit noch weiter herabzusetzen, indem das Ist-Schlupfverhältnis so berechnet wird, daß der Schlupf bzw. das Durchdrehen desjenigen Antriebsrades, an dem ein Schlupf eher als bei dem anderen Antriebsrad wahrscheinlich ist, gesteuert wird. Der Schritt "Auswahl niedrig" in P 65 soll erreichen, daß der Schlupf bzw. das Durchdrehen desjenigen Antriebsrades, das eher als das andere zum Schlupf neigt, mittels der Bremse zu steuern. Zugleich soll dadurch erreicht werden, daß das Fahrzeug bei einer Haftkraft des Antriebsrades betrieben werden kann, welches weniger zum Durchrutschen neigt, sobald das Fahrzeug auf einer Fahrbahn mit unterschiedlichen Reibkoeffizienten der Fahrbahnflächen fährt, mit denen das rechte bzw. linke Antriebsrad in Kontakt steht. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird allerdings die Anwendung des Schrittes "Auswahl niedrig" auf eine besondere Zeitdauer beschränkt, um einen übermäßigen Einsatz der Bremse zu vermeiden, oder es werden unterstützende Vorkehrungen getroffen, um die Durchführung des Schrittes "Auswahl niedrig" im Fall einer Bremsüberhitzung aufzuheben.

Nach P 65 oder P 66 wird in P 67 festgestellt, ob das Ist-Schlupfverhältnis größer als S =0.02 ist. Bei JA in P 67 wird die Drosselklappe 13 zum Zweck der Schlupfsteuerung mittels der Rückführsteuerung in P 68 einreguliert. In diesem Fall wird die Soll-Drosselklappenöffnung Tn so eingestellt, daß man das in P 9 eingestellte oder gemäß nachfolgender Beschreibung in P 76 geänderte Soll-Schlupfverhältnis S _ET erhält.

Bei NEIN in P 67 wird in P 68 abgefragt, ob das Ist-Schlupfverhältnis größer als S = 0.1 ist. Bei JA in P 69 geht das Programm zu P 70 weiter und führt die oben beschriebene Dämpfungssteuerung aus. Bei NEIN in P 69 wird in P 71 die oben beschriebene Stützsteuerung durchgeführt.

Bei JA in P 61 springt das Programm zu P 72, wo ermittelt wird, ob nach der Abnahme des Schlupfes eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, nämlich ob die Zeitdauer für die Erholungsphase abgelaufen ist (im vorliegenden Ausführungsbeispiel 170 msec). Bei NEIN in P 72 werden die Schritte anschließend an P 73 ausgeführt, um die Steuerung in der Erholungsphase zu bewirken. Dementsprechend wird in P 73 die Maximalbeschleunigung G _max des Fahrzeuges 1 zum Zeitpunkt t₂ in Fig. 5 gemessen und in P 74 die optimale Drosselklappenöffnung T _VO eingestellt, die die Erzielung der Maximalbeschleunigung G _max erlaubt, wie dies in Fig. 15 gezeigt ist. Anschließend wird in P 75 die optimale Drosselklappenöffnung T _VO aus P 74 entsprechend dem gerade eingelegten Gang des Getriebes 8 korrigiert. Da das an die Antriebsräder abgegebene Drehmoment sich mit dem jeweils eingeschalteten Gang ändert, wird in diesem Ausführungsbeispiel die optimale Drosselklappenöffnung T _VO in P 64 für eine Bezugs-Schaltgeschwindigkeit (Bezugsgang) eingestellt und anschließend in P 75 die Differenz entsprechend dem eingelegten Gang berücksichtigt. In P 76 werden das Soll-Schlupfverhältnis S _ET für die Schlupfsteuerung mittels Motor (Drosselklappensteuerung) sowie das Soll-Schlupfverhältnis S _BT für die Schlupfsteuerung mittels Bremse durch Schätzung eines Fahrbahn-Reibkoeffizienten auf der Grundlage der in P 73 erhaltenen Maximalbeschleunigung G _max abgeändert. Die Abänderung der Soll-Schlupfverhältnisse S _ET und S _BT wird nachfolgend erläutert.

Anschließend an P 76 wird in P 77 abgefragt, ob mittels des Schalters 71 der Modus "AUTO" gewählt ist. Bei JA in P 77 springt das Programm direkt zu P 79. Bei NEIN in P 77 befindet sich der Schalter 71 entweder in der Stellung "HART" oder "WEICH", so daß das Steuerverhältnis S _BT /S _ET entsprechend dieser Moduswahl geändert wird. Anschließend geht das Programm zu P 79 weiter.

In P 79 wird festgestellt, ob die Bremse überhitzt ist oder nicht. Bei JA in P 79 wird das Soll-Schlupfverhältnis S _BT für die Bremssteuerung in Richtung auf eine Zunahme korrigiert, so daß eine übermäßige Bremsabnutzung vermieden wird. Bei NEIN in P 79 wird die Steuerung angehalten.

Bei JA in P 72 wird festgestellt, daß die Steuerung in der Erholungsphase abgeschlossen ist, so daß das Programm zu P 72 springt, wo die weiteren bereits beschriebenen Schritte ausgeführt werden.

Fig. 11; Bremssteuerung

Das Programm gemäß dem Flußdiagramm nach Fig. 11 entspricht den Schritten P 11 und P 16 in Fig. 6.

In P 81-1 wird festgestellt, ob derzeit die Forderung nach einer Beschleunigung besteht oder nicht. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt diese Feststellung durch eine Überprüfung dahingehend, ob die Betätigungsgeschwindigkeit des Gaspedals 69 gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, wie oben erläutert wurde.

Bei JA in P 81-1 wird das Soll-Schlupfverhältnis S _BT für die Bremssteuerung in P 81-2 in Richtung auf eine Abnahme korrigiert und das Programm geht dann zu P 81-3 weiter. Bei NEIN in P 81-1 springt das Programm direkt zu P 81-3, ohne den Schritt P 81-2 zu durchlaufen. Wenn die Forderung nach einer Beschleunigung durch Betätigung des Schalters 74 (Fig. 1) gestellt ist, erfolgt die Feststellung der Beschleunigungsforderung in P 81-1 über die Abfrage des Schalters 74.

In P 81-3 wird festgestellt, ob das Fahrzeug hängengeblieben ist, z. B. in Schlamm od. desgleichen. Bei NEIN in P 81-3 geht das Programm zu P 82 weiter, wo der Grenzwert (Maximalwert) B _LM einer Ansprechgeschwindigkeit Bn der Bremse, die dem Schaltverhältnis für die Steuerung des Öffnens oder Schließens der Ventile SV 1 bis SV 4 äquivalent ist, als variable Funktion entsprechend der Fahrgeschwindigkeit festgelegt wird. Diese Funktion wird umso größer, je höher die Fahrgeschwindigkeit ist. Bei JA in P 81-3 wird in P 83 der Grenzwert B _LM auf einen konstanten Wert festgelegt, der kleiner als der Grenzwert B _LM aus P 82 ist. Die Vorgänge in P 82 und P 83 werden zu dem Zweck durchgeführt, das Auftreten jeglicher Vibration unwahrscheinlich zu machen, die aufgrund einer zu hohen Zunahme- oder Abnahmegeschwindigkeit des Bremsdruckes eintreten könnte, wenn die Ansprechgeschwindigkeit Bn der Bremse, die auf der Grundlage der Beziehung (5) ermittelt wird, so verwendet wird, wie sie ist. Darüber hinaus ist es besonders unerwünscht, die Bremskraft an den Antriebsrädern rapide zu verändern, um das Fahrzeug aus dem festhängenden Zustand freizubekommen, so daß der Grenzwert B _LM in P 83 kleiner als derjenige in P 82 eingestellt wird.

Anschließend an P 82 oder P 83 wird in P 84 festgestellt, ob das Schlupfverhältnis größer als S =0.9 ist, d. h. der Punkt erreicht ist, wo die Bremssteuerung aufgehoben wird.

Bei JA in P 84 wird in P 85 eine Betätigungsgeschwindigkeit Bn der Bremse 22 für das rechte Vorderrad errechnet, die Bn in der I-PD-Regelung gemäß Fig. 4 äquivalent ist. Anschließend wird in P 86 ermittelt, ob die Betätigungsgeschwindigkeit Bn größer als Null ist. Diese Feststellung dient zur Überprüfung, ob der Bremsdruck eine abnehmende Tendenz hat, indem die abnehmende Tendenz des Bremsdruckes mit einem positiven Wert, nämlich größer als Null, und die zunehmende Tendenz des Bremsdruckes mit Null oder einem negativen Wert, d. h. kleiner als Null bezeichnet wird. Bei JA in P 86 wird in P 87 entschieden, ob Bn größer als B _LM ist. Bei JA in P 87 wird in P 88 Bn auf den Grenzwert B _LM eingestellt und anschließend in P 89 der Bremsdruck in der rechten Bremse abgesenkt. Bei NEIN in P 87 springt das Programm zu P 89 und der Bremsdruck davon wird entsprechend dem in P 85 eingestellten Wert von Bn angehoben.

Bei NEIN in P 86 wird festgestellt, daß Bn einen negativen Wert hat oder Null ist, so daß Bn in P 90 auf den entsprechenden Absolutwert reduziert wird, worauf sich die Schritte in P 91 bis P 93 anschließen. Diese Schritte dienen dazu, den Bremsdruck der rechten Bremse 22 in weitgehend gleicher Weise wie in den Schritten P 87 bis P 89 zu erhöhen.

Bei NEIN in P 84 geht das Programm zu P 95 weiter und die Bremssteuerung wird durch Lösen der Bremse aufgehoben.

Nach den Schritten P 89, P 93 oder P 95 geht das Programm zu P 94, wo der Bremsdruck der linken Bremse 21 in weitgehend gleicher Weise erhöht oder erniedrigt wird, wie dies in Zusammenhang mit der rechten Bremse 22 in den Schritten P 84 bis P 93, P 95 beschrieben ist.

Wenn zwischen der Ist-Drehzahl und der Soll-Drehzahl (Ist-Schlupfverhältnis und Soll-Schlupfverhältnis) ein großer Unterschied besteht, dann wird beispielsweise der Integral-Koeffizient K _I in der Beziehung (5) korrigiert, um zu verhindern, daß die Beschleunigung durch übermäßigen Einsatz der Bremse verringert und der Motor abgewürgt wird. Diese Korrektur kann in der Weise erfolgen, daß der Integral-Koeffizient K _I in einem Programmschritt zwischen P 85 und P 86 verkleinert wird.

Änderung der Soll-Schlupfverhältnisse S _ET und S _BT (P 76)

In P 76 werdem das Motor-Soll-Schlupfverhältnis S _ET und das Brems-Soll-Schlupfverhältnis S _BT geändert, wie dies in Fig. 17 veranschaulicht ist. Dies erfolgt auf der Basis der Maximalbeschleunigung G _max , die in P 73 gemessen wird. Wie aus Fig. 17 hervorgeht, nehmen die Schlupfverhältnisse S _ET und S _BT regelmäßig mit einer Zunahme der Maximalbeschleunigung G _max ebenfalls zu und für jedes davon wird ein Grenzwert festgesetzt.

Wenn zum Zeitpunkt der Aufhebung der Schlupfsteuerung mittels Bremse als Zwischenwert ein Schlupfverhältnis S _BC zwischen S _ET und S _BT festgesetzt wird, bedarf dieser Zwischenwert S _BC auch in Anbetracht der Änderung der Soll-Schlupfverhältnisse S _ET und S _BT regelmäßig keiner Änderung. Wenn aber beispielsweise der Zwischenwet S _BC in einem konstanten Abstand von und näher an dem Soll-Schlupfverhältnis S _ET um einen Abweichungsbetrag von 20% der Soll-Schlupfverhältnisse S _ET und S _BT liegt, dann kann der Zwischenwert S _BC anschließend an die Änderungen der Soll-Schlupfverhältnisse S _ET und S _BT ebenfalls geändert werden.

Es folgt nunmehr eine Beschreibung des Einflusses der Bestimmung der Soll-Schlupfverhältnisse S _ET und S _BT auf das Fahrverhalten des Fahrzeuges 1.

(1) Die Haftkräfte an den Antriebsrädern

Die Soll-Schlupfverhältnisse S _ET und S _BT werden als Ganzes in Fig. 17 nach oben oder unten gegeneinander versetzt. Um die Haftkraft zu vergrößeren, werden sie nach oben versetzt. Dies gilt solange wie ein Schlupfverhältnis im Bereich von 0.2 bis 0.3 oder darunter zur Anwendung kommt, weil der Reibkoeffizient μ der Fahrbahn bis zu einem Schlupfverhältnis von 0.2 bis 0.3 entsprechend den besonderen Eigenschaften von Spikereifen zunimmt, wie aus Fig. 13 hervorgeht.

(2) Beschleunigungsempfinden

Das Beschleunigungsempfinden variiert mit dem Unterschied zwischen den Soll-Schlupfverhältnissen S _ET und S _BT . Dieser Zusammenhang ist oben bereits erläutert worden, so daß sich hier eine weitere Beschreibung erübrigt.

(3) Ruckfreie Beschleunigung

Eine ruckfreie Beschleunigung läßt sich erzielen, wenn das Brems-Soll-Schlupfverhältnis S _BT groß wird, nämlich relativ groß im Vergleich zu dem Motor-Soll-Schlupfverhältnis S _ET . In diesem Fall überwiegt die Motorsteuerung die Bremssteuerung, was zu einer weichen Veränderung des Drehmoments führt. Darin liegt der Vorteil der Motorsteuerung.

(4) Kurven-Fahrstabilität

Stabilität während der Kurvenfahrt läßt sich erreichen, wenn das Motor-Soll-Schlupfverhältnis S _ET klein wird, nämlich relativ klein im Vergleich zu dem Brems-Soll-Schlupfverhältnis S _BT . Wie aus Fig. 13 hervorgeht, kann in dem Bereich von S =0.2 bis S =0.3 oder darunter, wo eine maximale Haftkraft erzeugt wird, die Verringerung des Soll-Schlupfverhältnisses die Haftkraft an den Rädern absenken und zugleich die Radseitenkraft so groß wie möglich werden lassen.

Die vorstehend unter (1) bis (4) geschilderten charakteristischen Zustände können entweder automatisch angesteuert oder manuell durch den Fahrer D im Rahmen einer Modusauswahl gewählt werden.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Brems-Soll-Schlupfverhältnis S _BT größer eingestellt als das Motor-Soll-Schlupfverhältnis S _ET , so daß keine Bremssteuerung erfolgt, sobald das Ausmaß des Schlupfes oder Durchdrehens gering ist. Dies führt zu einer geringeren Bremshäufigkeit. Außerdem ist hierdurch die Belastung der Bremssteuerung geringer, selbst wenn Schlupf oder Durchdrehen des Rades in großem Ausmaß auftreten. Weiterhin wird der Bremsdruck zum Zeitpunkt der Aufhebung der Bremssteuerung ausreichend abgesenkt, so daß das Auftreten einer stärkeren Drehmomentschwankung unwahrscheinlich ist, weil zwischen den Soll-Schlupfverhältnissen S _BT und S _ET zum Zeitpunkt der Aufhebung der Brems-Schlupfsteuerung der Zwischenwert S _BC eingestellt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist allerdings das Motor-Soll-Schlupfverhältnis S _ET gleich dem Brems-Soll-Schlupfverhältnis S _BT eingestellt und das Schlupfverhältnis S _BC zur Zeit der Aufhebung der Bremssteuerung ist größer eingestellt als die beiden Soll-Schlupfverhältnisse S _ET und S _BT .

Es versteht sich, daß im Rahmen der Erfindung Abänderungen und Modifikationen getroffen werden können.

a) Zur Vereinfachung der Steuerung kann das Soll-Schlupfverhältnis für die Bremssteuerung so eingestellt werden, daß es identisch mit dem Soll-Schlupfverhältnis für die Motorsteuerung ist, und die Bremssteuerung kann so ausgelegt sein, daß sie während einer konstanten Zeitdauer nach dem Einsetzen der Schlupfsteuerung, d. h. nach dem Zeitpunkt t₁ in Fig. 5, abläuft.

Es ist auch möglich, das Soll-Schlupfverhältnis für die Bremssteuerung identisch mit dem Soll-Schlupfverhältnis für die Motorsteuerung zu wählen, jedoch die Bremssteuerung nur dann wirksam sein zu lassen, solange der Schlupf bzw. das Durchdrehen der angetriebenen Räder eine zunehmende Tendenz zeigen. Dies besagt, daß die Bremssteuerung dann abläuft, wenn der Gradient der Drehzahl der angetriebenen Räder, dW _D /dt, positiv ist oder wenn der Gradient der Schlupfverhältnisse, dS/dt, positiv ist.

b) Die Mittel zur Einstellung des vom Motor 6 abgegebenen Drehmoments sind vorzugsweise von der Art, daß sie ein Element oder eine Komponente steuern, welche den stärksten Einfluß auf die Motorleistung hat. Dies besagt, daß vorzugsweise das Ausgangsdrehmoment über eine sogenannte Laststeuerung eingestellt wird. Bei einem Otto-Motor, z. B. einem Benzinmotor, wird vorzugsweise hierzu die Gemischmenge geregelt; bei einem Diesel-Motor erfolgt die Einstellung über die eingespritzte Kraftstoffmenge.

Zusätzlich zur Laststeuerung kann in einem Otto-Motor der Zündzeitpunkt, in einem Diesel-Motor der Einspritzzeitpunkt eingestellt werden. Bei einem Motor mit Aufladung läßt sich auch der Ladedruck regeln.

Es versteht sich auch, daß als Kraftquelle zusätzlich oder anstelle einer Brennkraftmaschine ein Elektromotor vorgesehen sein kann. In diesem Fall wird das abgegebene Drehmoment durch Regelung der dem Elektromotor zugeführten elektrischen Energie gesteuert.

c) Das Fahrzeug 1 kann außerdem anstelle der angetriebenen Vorderräder 2, 3 über die Hinterräder 4, 5 angetrieben sein; die Erfindung ist auch auf einen Vierradantrieb anwendbar.

d) Der Zustand des Schlupfes oder Durchdrehens der angetriebenen Räder kann entweder direkt aufgrund der Drehzahl der angetriebenen Räder - wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel - ermittelt werden oder indirekt über einen bestimmten Zustand des Fahrzeuges festgestellt werden. Ein derartiger Zustand des Fahrzeuges kann beispielsweise eine Erhöhung des Drehmoments oder der Drehzahl des Motors, eine Veränderung der Stellung des Gaspedals, eine Drehzahländerung der Antriebswelle, eine bestimmte Stellung des Lenkrads (bei Kurvenfahrt), ein bestimmtes Niveau des Fahrzeugkörpers (z. B. bei Beschleunigung) sowie die Last sein. Zusätzlich zu diesen Zuständen kann auch der Reibkoeffizient µ der Fahrbahn in Abhängigkeit von der Außentemperatur, von Regen, Schnee oder Glatteis automatisch erfaßt und berücksichtigt oder von Hand eingegeben werden, um den vorhersehbaren Zustand des Durchrutschens oder Durchdrehens der Antriebsräder angemessen zu erfassen.

e) Der hydraulische Regelkreis für den Bremsdruck gemäß Fig. 2 und die Sensoren 64, 65 und 66 können auch im Rahmen eines bekannten ABS-Bremssystems vorgesehen sein.

f) Die für die Schlupfsteuerung verwendete Bremse kann elektromagnetisch oder hydraulisch beaufschlagt sein.

g) Eine Änderung des Steuerverhältnisses S _BT /S _ET kann durch Veränderung eines oder beider Soll-Schlupfverhältnisse S _BT und S _ET erfolgen. Diese Änderung kann in drei oder mehreren Stufen oder stufenlos erfolgen. Bei der Änderung des Steuerverhältnisses S _BT /S _ET liegt der Zwischenwert S _BC an Zeitpunkt der Aufhebung der Schlupfsteuerung mittels Bremse vorzugsweise zwischen den Soll-Schlupfverhältnissen S _BT und S _ET . Es ist auch denkbar, den Mittelwert S _BC zusammen mit der Änderung der Soll-Schlupfverhältnisse S _BT und/oder S _ET zu verändern.

Das Steuerverhältnis S _BT /S _ET kann auch durch Aufhebung der Schlupfsteuerung mittels Motor verändert werden.

In Fällen, in denen die Schlupfsteuerung unter Anwendung der Sollwerte durchgeführt wird (wie in dem Ausführungsbeispiel), kann sie derart ablaufen, daß ein Steuerwert, der als Differenzwert zwischen dem Soll-Schlupfverhältnis und dem Ist-Schlupfverhältnis bestimmt wird, verändert wird. In diesem Fall erfolgt die Änderung dieses Steuerwerts zumindest entweder für den Motor oder für die Bremse. Insgesamt läßt sich somit jegliche Einrichtung verwenden, die eine Änderung des Verhältnisses der Drehmomentverringerung (aufgrund einer Verringerung des am angetriebenen Rad wirksamen Drehmoments) und der Bremskraft der Bremse hervorrufen kann.

h) Der Beschleunigungsbedarf kann unter Heranziehung entsprechender Parameter ermittelt werden. Solche Parameter sind die Geschwindigkeit, mit der das Gaspedal betätigt wird, der Zustand des Modus-Auswahlschalters 74, das Ausmaß der Gaspedalbetätigung, ein Herunterschalten des Getriebes 8, das Beschleunigungsmaß des Fahrzeuges selbst sowie der Verlauf der Fahrgeschwindigkeit, insbesondere eine Zunahme der Fahrgeschwindigkeit.

Die Schlupfsteuerung kann auch dahingehend verändert werden, daß das Verhältnis der Bremssteuerung nach dem Einsetzen der Schlupfsteuerung in Abhängigkeit von dem Beschleunigungsbedarf erhöht wird, indem der Beschleunigungsbedarf vor dem Einsetzen der Schlupfsteuerung ermittelt wird. In diesem Fall kann daran gedacht werden, die Differenz zwischen den jeweiligen Soll-Schlupfverhältnissen S _BT und S _ET in P 9 und P 10 so festzusetzen, daß sie von Anfang an klein ist, um die Veränderung im Sinn einer Vergrößerung des Verhältnisses der Bremssteuerung schneller durchzuführen. Es versteht sich dabei, daß das Ausmaß der Verringerung der Differenz zwischen den Soll-Schlupfverhältnissen S _BT und S _ET auf das Ausmaß des Beschleunigungsbedarfes abgestimmt wird.

i) Eine Verstärkung der Schlupfsteuerung mittels Bremse bei einem Zustand, in dem das Antriebsrad festsitzt, kann durch Verringerung der Differenz zwischen dem Soll-Schlupfverhältnis S _BT für die Bremssteuerung und dem Soll-Schlupfverhältnis S _ET für die Motorsteuerung anstelle einer Aufhebung der Schlupfsteuerung für den Motor erfolgen. Diese Differenz kann entweder dadurch verringert werden, daß man das Soll-Schlupfverhältnis S _BT reduziert oder das Soll-Schlupfverhältnis S _ET erhöht. Dies kann auch dadurch erfolgen, daß man den Steuerwert, der als Differenzwert zwischen dem Soll-Schlupfverhältnis und dem Ist-Schlupfverhältnis bestimmt wird, verändert. Die Änderung des Steuerwertes erfolgt dabei mindestens entweder für die Bremse oder für den Motor.

Insgesamt können somit alle Einrichtungen eingesetzt werden, die in der Lage sind, das Verhältnis einer Drehmoment-Verringerung (aufgrund einer Verringerung des vom Antriebsrad geforderten Drehmoments) zur Bremskraft an einem Zeitpunkt, an dem das Antriebsrad festhängt oder nicht, zu verändern.

j) Um den Zustand genauer zu ermitteln, ob das Antriebsrad festhängt oder nicht, kann zusätzlich eine Zustandsbedingung dahingehend eingeführt werden, ob die Drehzahl des Antriebsrades hinreichend höher als die Fahrgeschwindigkeit, d. h. die Drehzahl des nicht angetriebenen Rades ist, oder - darüber hinaus - ob die Fahrgeschwindigkeit gegen Null geht oder nicht. Diese Abfrage kann zusätzlich zu den Abfragen in P 31, P 51 und P 53 bis P 55 erfolgen.

Claims (14)

1. Einrichtung zur Schlupfsteuerung von Kraftfahrzeugen zum Zweck der Verhinderung eines Durchdrehens eines Antriebsrades des Kraftfahrzeuges auf einer Fahrbahn, bei der das an das Antriebsrad abgegebene Drehmoment gesteuert wird, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Einstellung des Drehmoments einer Kraftquelle, eine Einrichtung zur Einstellung der Bremskraft einer dem Antriebsrad zugeordneten Bremse, einen Detektor zur Ermittlung des Schlupfzustandes des Antriebsrades auf der Fahrbahn, eine Schlupfsteuereinrichtung, die aufgrund eines Signales des Detektors, daß das Ausmaß des Schlupfes gleich oder größer als ein vorgegebener Schlupfwert ist, über die Einrichtung zur Einstellung des Drehmoments das Drehmoment der Kraftquelle reduziert und über die Einrichtung zur Einstellung der Bremskraft eine Bremskraft an dem Antriebsrad anlegt, eine Einrichtung zur Änderung des Verhältnisses zwischen der Schlupfsteuerung durch Drehmomentreduzierung und Schlupfsteuerung durch Bremsung des Antriebsrades (Steuerverhältnis) und eine Einrichtung zur Beeinflussung der Einrichtung zur Änderung des Steuerverhältnisses in Abhängigkeit von den Erfordernissen des Fahrzustandes des Kraftfahrzeuges.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupfsteuereinrichtung eine erste Steuereinrichtung für die Einrichtung zur Einstellung des Drehmoments der Kraftquelle aufweist, welche das Antriebsrad im Sinne einer Einsteuerung des Schlupfes auf einen ersten Sollwert beeinflußt, und weiterhin eine zweite Steuereinrichtung für die Einrichtung zur Einstellung der Bremskraft aufweist, welche das Antriebsrad im Sinne einer Einsteuerung des Schlupfes auf einen zweiten Sollwert beeinflußt, und daß die Einrichtung zur Änderung des Steuerverhältnisses das Verhältnis des ersten und des zweiten Sollwertes verändert.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Änderung des Steuerverhältnisses so ausgebildet ist, daß nur der erste oder der zweite Sollwert verändert wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um festzustellen, ob das Kraftfahrzeug festhängt oder nicht, und daß die Einrichtung zur Beeinflussung der Einrichtung zur Änderung des Steuerverhältnisses das Steuerverhältnis für das Anlegen der Bremskraft erhöht, wenn das Fahrzeug festhängt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Änderung des Steuerverhältnisses das Steuerverhältnis für das Anlegen einer Bremskraft erhöht, indem die Schlupfsteuerung durch Einstellung des Drehmoments aufgehoben wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beeinflussung der Einrichtung zur Änderung des Steuerverhältnisses als Mittel zur Feststellung, ob das Kraftfahrzeug festhängt oder nicht, einen Drehzahldetektor aufweist, der feststellt, ob die Differenz zwischen dem linken und rechten Antriebsrad des Kraftfahrzeuges gleich oder größer als eine vorgegebene Differenzdrehzahl ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Feststellung eines Beschleunigungsbedarfs des Kraftfahrzeuges vorgesehen sind und daß die Einrichtung zur Beeinflussung der Einrichtung zur Änderung des Steuerverhältnisses das Steuerverhältnis für die Anlegung einer Bremskraft erhöht, wenn ein Beschleunigungsbedarf besteht.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Änderung des Steuerverhältnisses das Steuerverhältnis für die Anlegung der Bremskraft erhöht, indem der zweite Sollwert erniedrigt wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Feststellung eines Beschleunigungsbedarfes einen Detektor zur Feststellung der Betätigungsgeschwindigkeit oder des Betätigungsweges des Gaspedals aufweisen, der ein Signal abgibt, wenn die Betätigungsgeschwindigkeit oder der Betätigungsweg des Gaspedals gleich oder größer einem vorbestimmten Wert ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beeinflussung der Einrichtung zur Änderung des Steuerverhältnisses von Hand einstellbar ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beeinflussung der Einrichtung zur Änderung des Steuerverhältnisses einen Wahlschalter zur Festlegung eines Steuerverhältnisses aus mindestens zwei vorgegebenen Steuerverhältnissen beeinhaltet.

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremse eine Einrichtung zur Feststellung eines Überhitzungszustandes der Bremse zugeordnet ist und daß eine Korrekturvorrichtung vorgesehen ist, welche das durch manuelle Auswahl festgelegte Steuerverhältnis im Sinne einer Absenkung des Steuerverhältnisses für die Anlegung einer Bremskraft absenkt, wenn der Detektor eine Überhitzung der Bremse feststellt.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beeinflussung der Einrichtung zur Änderung des Steuerverhältnisses einen Detektor zur Feststellung des Fahrbahn-Reibkoeffizienten aufweist, daß eine automatische Einstellvorrichtung zur Festlegung des Steuerverhältnisses in Abhängigkeit von dem ermittelten Fahrbahn-Reibkoeffizienten vorgesehen ist und daß eine von Hand betätigbare Wähleinrichtung vorgesehen ist, durch die die automatische Einstellvorrichtung in und außer Funktion setzbar ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beeinflussung der Einrichtung zur Änderung des Steuerverhältnisses einen Drehzahldetektor aufweist, der feststellt, ob das Verhältnis der Drehzahlen des linken und rechten Antriebsrades gleich oder größer als ein vorbestimmter Verhältniswert ist.