DE10101197A1 - Verfahren zur Erhöhung der Lenkbarkeit und/oder der Fahrstabilität eines Fahrzeugs bei Kurvenfahrt - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Erhöhung der Lenkbarkeit und der Fahrzeugstabilität eines Kraftfahrzeugs während einer Kurvenfahrt wird das Drehverhalten oder der Radschlupf der einzelnen Räder beobachtet und die Verteilung der Bremskraft auf die kurvenäußeren Räder im Vergleich zu der Bremskraft auf die kurveninneren Räder in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten oder dem Radschlupf der Räder variiert. Bei Kurvenfahrterkennung wird eine dem Fahrerwunsch entsprechende Gesamtverzögerung des Fahrzeugs ermittelt und durch Erhöhung der Bremskraft (DELTAP¶1¶) an dem oder den kurvenäußeren Rädern und Absenkung oder Konstanthaltung der Bremskraft (DELTAP¶2¶) an den kurveninneren Rädern eine dem Fahrerwunsch entsprechende Fahrzeugverzögerung herbeigeführt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung der Lenkbarkeit und/oder der Fahrstabilität eines mit gere­ gelter Bremsanlage ausgerüsteten Kraftfahrzeugs, bei dem bei Kurvenfahrt das Drehverhalten und/oder der Radschlupf der einzelnen Fahrzeugräder beobachtet wird und bei dem bei Kur­ venerkennung die Verteilung der Bremskraft auf die kurvenäu­ ßeren Räder und auf die kurveninneren Räder in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten und/oder dem Radschlupf variiert wird. Ein Bremsensystem zur Durchführung des Verfahrens ge­ hört ebenfalls zur Erfindung.

Aus der DE 195 22 632 A1 ist bereits ein derartiges Verfah­ ren bekannt, bei dem zur Verbesserung der Lenkbarkeit des Fahrzeugs und der Fahrstabilität bei einer Kurvenfahrterken­ nung von einem Normal-Regelmodus auf einen Kurvenfahrt- Regel-Modus umgeschaltet wird. In diesem Sondermodus wird im Vergleich zu dem Normal-Regelmodus das mittlere Druckniveau des kurveninneren Vorderrades um einen vorgegebenen Wert ab­ gesenkt und das mittlere Druckniveau des kurvenäußeren Vor­ derrades um einen vorgegebenen Wert angehoben. Es handelt sich dabei es sich um ein Verfahren zur Verbesserung des Re­ gelverhaltens eines Blockierschutz-Regelungssystems (ABS) bei Kurvenfahrt, weshalb auch die Bezeichnung ABSplus (verbessertes ABS) oder ESBS (Enhanced Stability Brake Sy­ stem) verwendet wird. Eine Bremsdruckerhöhung (am kurvenäu- ßeren Vorderrad) über den durch die Bremspedalbetätigung hervorgerufenen Vordruck ist dabei weder vorgesehen noch möglich.

Des weiteren ist es aus der DE 196 48 909 A1 bekannt, zur Verbesserung des Regelverhaltens einer blockiergeschützten, zum aktiven Einbremsen fähigen Bremsanlage, wenn bei Kurven­ fahrt Verzögerung ohne Bremsenbetätigung eine Verzögerung des Fahrzeugs festgestellt wird und wenn gleichzeitig eine kritische, auf ein Eindrehen des Fahrzeugs (auf Übersteuern) hinweisende Radschlupfbedingung erfüllt ist, eine Sonderre­ gelung einzuleiten, die das Einsteuern von Bremsdruck in die Radbremse des kurvenäußeren Vorderrades bewirkt. Diese Son­ derregelung, die das Übersteuern des Fahrzeugs verhindert, ist nur bei nicht betätigter Bremse in Funktion.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren oder Bremsensystem der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass beim Befahren einer Kurve, bei Spurwechsel oder ähnlichen Manövern sowohl eine gute Lenk­ barkeit und hohe Fahrstabilität als auch ein kurzer Bremsweg oder eine präzise, dem (durch das Maß der Bremspedalbetäti­ gung ausgedrückten) Fahrerwunsch entsprechende Bremsenwirkung erreicht wird. Die Umsetzung des Fahrerwunsches in eine ent­ sprechende Fahrzeugverzögerung soll sowohl in Notbremssitua­ tionen als auch bei "zaghafter" Pedalbetätigung erzielt wer­ den.

Es hat sich gezeigt, dass diese Aufgabe mit dem im Anspruch 1 beschriebenen Verfahren gelöst werden kann, dessen Beson­ derheit darin besteht, dass bei Kurvenfahrterkennung eine dem Fahrerwunsch entsprechende Gesamtverzögerung des Fahr­ zeugs ermittelt wird und dass durch Erhöhung der Bremskraft am kurvenäußeren Vorderrad und/oder Hinterrad über die dem Fahrerwunsch entsprechende Bremskraft hinaus und Absenkung der Bremskraft oder Konstanthaltung der Bremskraft an dem oder an den kurveninneren Rädern die der Pedalkraft bzw. dem Fahrerwunsch entsprechende Fahrzeugverzögerung herbeigeführt wird.

Erfindungsgemäß wird zur Kompensation eines übersteuernden Fahrverhaltens, das beispielsweise während einer Kurven­ fahrt, bei plötzlichem Spurwechsel etc. auftreten kann, der Bremsdruck und damit die Bremskraft am kurvenäußeren Vorder­ rad erhöht, am kurveninneren Vorderrad dagegen abgesenkt oder konstant gehalten. Die asymmetrische Verteilung der Bremskräfte an der Vorderachse wird durch das Regelungssy­ stem dem Fahrzustand angepasst.

Bei herkömmlichen Systemen mit verbesserter Lenkbarkeit durch Änderung des Druckniveaus am kurvenäußeren und kur­ veninneren Rad kann oder darf - so ist die Bremsanlage aus­ gelegt - der (erhöhte) Bremsdruck am kurvenäußeren Rad den durch die Pedalbetätigung vorgegebenen Vordruck bzw. die durch die Pedalkraft vorgegebene Bremskraft nicht über­ schreiten. Folglich wird die Gesamtverzögerung des Fahrzeugs im Vergleich zu einer Geradeausfahrt oder einer Kurvenfahrt mit gleichen Bremsdrücken an den kurvenäußeren und kurvenin­ neren Rädern zwangsläufig geringer. Dies ist zumindest für den Fahrer irritierend und verlangt eine Anpassung an die besondere Situation. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dagegen die vom Fahrer gewünschte Gesamtverzögerung auch bei einer Kurvenfahrt, bei einem plötzlichen Spurwech­ sel etc. erreicht.

Vorteilhaft ist ein Druckaufbau am kurvenäußeren Rad über die Fahrervorgabe hinaus als Folge des erfindungsgemäßen Verfahrens auch bei geringen Fahrerdruckvorgaben, bei denen allein durch einen Druckabbau (am kurveninneren Rad) das notwendige stabilisierende Moment nicht aufgebracht werden könnte.

Nach vorteilhaften, alternativen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Erhöhung der Brems­ kraft an den kurvenäußeren Rädern und die Absenkung an den kurveninneren Rädern gleichzeitig oder innerhalb einer vor­ gegebenen Zeitspanne in Stufen, zum Beispiel durch Druckän­ derungspulse oder Druckänderungspulsfolgen herbeigeführt werden. Andererseits ist es durchaus auch möglich und in vielen Fällen auch vorteilhaft, die Erhöhung an den kur­ venäußeren Rädern und die entsprechende Absenkung an den kurveninneren Rädern zeitlich versetzt durchzuführen, wobei die Anhebung der Bremskraft z. B. um eine vorgegebene Zeit­ spanne in der Größenordnung von 50 ms bis 500 ms versetzt im Anschluss an die Bremskraftabsenkung am kurveninneren Rad oder an den kurveninneren Rädern herbeigeführt werden soll­ te.

Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beson­ ders geeignetes Bremsensystem ist als sogenanntes Brake-by­ wire-System (BBW), z. B. als elektrohydraulisches Bremsensy­ stem (EHB) oder elektromechanisches Bremsensystem (EMB), ausgebildet. Bei solchen Bremsensystemen wird grundsätzlich die Pedalbetätigung bzw. der durch die Pedalbetätigung aus­ gedrückte Fahrerwunsch erfasst und in Form eines elektri­ schen Signals zum Bremskrafterzeuger übertragen. Bei solchen Systemen bereitet es keine Schwierigkeiten, eine Bremskraf­ terhöhung am kurvenäußeren Rad über den Fahrerwunsch hinaus zu realisieren.

In den beigefügten Unteransprüchen sind noch weitere vor­ teilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfah­ rens und von Bremsensystemen zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Einzel­ heiten und Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Ab­ bildungen hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch vereinfacht ein Bremsensystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 schematisch vereinfacht Komponenten eines Bremsen­ systems nach der Erfindung,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bremsensy­ stem nach der Erfindung, und

Fig. 4 im Diagramm den Verlauf der Bremsdruckdifferenz am kurveninneren und kurvenäußeren Vorderrad nach ei­ nem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Der durch Betätigung des Bremspedals zum Ausdruck gebrachte "Fahrerwunsch" wird nach dem an Hand der Fig. 1 veranschau­ lichten Prinzips der Erfindung zunächst durch einen mit EBV (elektronische Bremskraftverteilung) bezeichneten Block 1 in Bremskraftkomponenten oder Druckkomponenten P₁ bis P₄ für die einzelnen Fahrzeugräder 1 bis 4 umgesetzt. In einem an­ schließenden Block oder einer Verarbeitungsstufe 2, die in Fig. 1 "ESBS-Druckverteilung" (Bremsanlagen dieser Art wer­ den in Fachkreisen als "ABSplus"-Systeme oder "Enhanced Sta­ bility Brake Systems") genannt ist, werden die den einzelnen Rädern zugeordneten Druck- oder Bremskraftkomponenten P₁ bis P₄ bei Kurvenfahrterkennung (KFE) nach den Vorgaben des er­ findungsgemäßen Verfahrens modifiziert, so dass am Ausgang der Stufe 2 Druck- oder Bremskraftkomponenten P₁' bis P₄' zur Verfügung stehen.

Eine Kurvenerkennung kann auf sehr unterschiedliche Weise realisiert werden. Bekannt ist z. B. eine Kurvenerkennung durch Beobachtung des Schlupfverlaufs der einzelnen Räder. Es ergibt sich zumindest scheinbar ein unterschiedlicher Schlupf an den kurvenäußeren Rädern im Vergleich zu den kur­ veninneren Fahrzeugrädern.

Symbolisch ist im unteren Teil der Fig. 1 ein übersteuerndes Fahrzeug dargestellt, um zu veranschaulichen, dass bei An­ wendung des erfindungsgemäßen Verfahrens der in der Stufe 1 errechnete Druck (oder die Bremskraft) P₁ am kurvenäußeren Vorderrad V_äu um einen bestimmten Betrag ΔP₁ erhöht, der Druck P₂ am kurveninneren Vorderrad Vin dagegen um einen Dif­ ferenzdruck ΔP₂ erniedrigt wird. Folglich wird der am kur­ venäußeren Vorderrad herrschende Bremsdruck P₁' höher als der dem Fahrerwunsch entsprechende Bremsdruck P₁. Dies ist erfin­ dungsgemäß von entscheidender Bedeutung.

In Fig. 2 ist als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Bremsensystem schematisch dargestellt, bei dem die Pe­ dalkraft bzw. der den "Fahrerwunsch" ausdrückende Druck "P_stat. 1 . . .4", der im statischen Zustand des Fahrzeugs und bei einer Geradeausfahrt gilt, einerseits einem Bremskraftver­ teiler 3 (EBV) und andererseits einer als "ESBS" bezeichne­ ten Stufe 4 zugeführt wird, in der die besonderen Verhält­ nisse bei Kurvenfahrt berücksichtigt werden. Die durch die elektronische Bremskraftverteilung EBV 3 errechneten dynami­ schen Komponenten "P_dyn(EBV)1. . 4" und die von der Kurvenfahrt abhängigen dynamischen Komponenten P_dyn(ESBS)1 . . 4 werden schließlich in einer als "Druckarbitration" bezeichneten Verteilungsstufe 5 zur Errechnung der den einzelnen Fahrzeu­ grädern zugeführten Komponenten "P_dyn1 . . 4" ausgewertet.

In Fig. 3 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bremsensystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens dargestellt. Die "Fahrerwunscherfassung" symboli­ siert ein Block 6, dessen Ausgangssignal einer elektronischen Bremskraftverteilung 7, die die statischen Verhältnisse be­ rücksichtigt, zugeführt wird. Zur Fahrsituationserkennung (Kurvenfahrt oder Geradeausfahrt, Straßenstörung etc.), zur Verarbeitung der Geschwindigkeiten V₁ bis V₄ der einzelnen Fahrzeugräder und zur Auswertung dieser Eingangsgrößen dient eine Rechenwerk 8, das einen Adaptionsalgorithmus für den adaptiven Anteil der Bremskraftverteilung bei statischen Verhältnissen repräsentiert.

Die Ausgangsinformationen oder -signale der statischen Bremskraftverteilung 7, nämlich die einzelnen Komponenten "P1stat" bis "P4stat", werden schließlich in einem Block 9, in dem die dynamischen Komponenten "P1dyn" bis "P4dyn" der Bremskraftverteilung auf Basis der statischen Komponenten "P1stat" bis "P4stat" und der Radgeschwindigkeiten V₁ bis 4 errechnet werden, ausgewertet.

Fig. 3 gibt das Bremskraftverteilungskonzept eines Brake-by­ wire-Systems, speziell eines elektrohydraulischen Bremsensy­ stems (EHD) wieder, bei dem die Erfindung zur Anwendung kommt.

Schließlich ist in Fig. 4 noch ein Diagramm zur Veranschau­ lichung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt, das darin besteht, dass der Druckdifferenzkomponen­ ten zur Berücksichtigung einer Kurvenfahrt, nämlich die Druckausgleichskomponenten ΔP₁, -ΔP₂ (siehe Fig. 1) zeitlich versetzt dem Radbremsdruck P₁, P₂ (siehe Fig. 1) hinzugefügt werden, um ein komfortables Zustandekommen des notwendigen Giermomentes zur Unterstützung der Kurvenfahrt zu gewährlei­ sten. Zum Zeitpunkt t₀ beginnt die Druckkorrektur. Zunächst wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Druckabbaupuls am kurveninneren Vorderrad der Radbremsdruck um circa 5 bar (entspricht ΔP₂ in Fig. 1) erniedrigt und erst im Anschluss daran, hier nach 200 ms zum Zeitpunkt t₁, der Radbremsdruck am kurvenäußeren Vorderrad um ebenfalls 5 bar (ΔP₁) erhöht. Dies wiederholt sich nach einer Pause von circa 1 s. In der Praxis werden diese Bremskraft- oder Druckände­ rungen durch Pulsfolgen, wie im Beispiel nach Fig. 4, oder durch exakt berechnete Einzelpulse realisiert. Die Dauer der Druckänderungspulse kann z. B. in der Größenordnung von 50 ms bis einigen 100 ms liegen.

In anderen Fällen dürfte jedoch auch eine gleichzeitige Bremskraft- bzw. Bremsdruckerhöhung an den jeweiligen Vor­ derrädern durch Einzelimpulse oder Pulsfolgen genügen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Erhöhung der Lenkbarkeit und/oder der Fahrstabilität eines mit geregelter Bremsanlage ausge­ rüsteten Kraftfahrzeugs, bei dem bei Kurvenfahrt das Drehverhalten und/oder der Radschlupf der einzelnen Fahrzeugräder beobachtet wird und bei dem bei Kurvener­ kennung die Verteilung der Bremskraft auf die kurvenäu­ ßeren Räder und auf die kurveninneren Räder in Abhän­ gigkeit von dem Raddrehverhalten und/oder dem Rad­ schlupf variiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kurvenfahrterkennung eine dem Fahrerwunsch entsprechen­ de Fahrzeugverzögerung ermittelt wird und dass durch Erhöhung der Bremskraft am kurvenäußeren Vorderrad und/oder am kurvenäußeren Hinterrad über die dem Fah­ rerwunsch entsprechende Bremskraft hinaus und Absenkung der Bremskraft an dem oder den kurveninneren Rädern die dem Fahrerwunsch entsprechende Fahrzeugverzögerung her­ beigeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung der Bremskraft an den kurvenäußeren Rädern und die Absenkung an den kurveninneren Rädern gleich­ zeitig oder innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne in Stufen, z. B. durch Druckänderungspulse oder -pulsfolgen herbeigeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung der Bremskraft an den kurvenäußeren Rädern und die Absenkung an den kurveninneren Rädern zueinan­ der zeitlich versetzt, z. B. um eine Zeitspanne in der Größenordnung von 50 bis 500 ms, insbesondere 200 ms, herbeigeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhebung der Bremskraft an den kurvenäußeren Rädern im Anschluss an die Absenkung der Bremskraft an den kurveninneren Rädern oder an den entsprechenden Absen­ kungspuls eingeleitet wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere aufeinander folgende Bremskraft-Anhebungen und Bremskraft- Absenkungen in vorgegebenen zeitlichen Abständen von z. B. 1 bis 2 sec. herbeigeführt werden.

6. Bremsensystem zur Durchführung des Verfahrens nach ei­ nem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass dieses in Form eines "Brake-by­ wire"-Systems, z. B. eines elektrohydraulischen Bremsen­ systems (EHB) oder eines elektromechanischen Bremsensy­ stems (EMB) ausgebildet ist.

7. Bremsensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine EBV-Regelung (elektronische Brems­ kraftverteilung) umfasst, bei der die statische Vertei­ lung der Bremsdrücke auf Vorderachse und Hinterachse des Kraftfahrzeugs durch Kennlinien festgelegt ist (Fig. 2, Fig. 3).

8. Bremsensystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass zur Adaption der Bremskraftverteilung (EBV) die statischen Kennlinien der Bremskraftvertei­ lung dem Beladungszustand des Fahrzeugs und dem Zustand der Bremsanlage durch einen überlagerten Algorithmus angepasst werden, wobei die Adaption durch Auswertung der Raddrehzahlinformationen und interner Regelzustände erfolgt.

9. Bremsensystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Fahrzeug vorhan­ dene Zusatzsensorik, wie Lenkwinkelsensor, Querbe­ schleunigungssensor, Längsbeschleunigungssensor und Gierratensensor, zur Verbesserung und Absicherung der Eingangsinformationen des Bremsensystems ausgewertet werden.

10. Bremsensystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine EBV- Regelstufe vorhanden ist, die aus der statischen Vorga­ be der Bremsdrücke und dem Verhalten des Fahrzeugs wäh­ rend der Kurvenfahrt die in der aktuellen Fahrsituation optimale Verteilung der Bremsdrücke aller Räder berech­ net.

11. Bremsensystem nach Anspruch Z0, dadurch gekennzeichnet, dass die EBV-Regelstufe derart ausgebildet ist, dass die resultierende Gesamtverzögerung des Fahrzeugs auch während der EBV-Funktion dem Fahrerwunsch entspricht.