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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung einer Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
an einem Fahrzeug mit gekoppeltem Allradantrieb, wobei das Fahrzeug
eine Fahrzeugbremsanlage mit den einzelnen Fahrzeugrädern
zugeordneten Bremseinrichtungen und Raddrehzahlsensoren umfasst.
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Bei
Kraftfahrzeugen kann die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit durch Auswertung
der Raddrehzahlsensoren ermittelt werden. Hierzu geeignete Algorithmen
sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
wird unter anderem zur Bestimmung des Radschlupfes herangezogen,
um beispielsweise bei einer Blockierneigung einzelner Fahrzeugräder
einen Bremseingriff zu veranlassen und das Fahrzeug so zu stabilisieren.
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Bei
allradgetrieben Fahrzeugen, welche aufgrund einer Momentenkopplung
der Fahrzeugräder keinen oder keinen ausreichenden Drehzahlausgleich
zwischen den Achsen gestatten, ist es jedoch schwierig, bei einem
Bremsvorgang die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit exakt zu bestimmen.
Dies kann zu Problemen beim Eingriff eines Antiblockiersystems führen.
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Insbesondere
bei einer Teilbremsung, das heißt einem leicht dosierten
Bremsen auf Fahrbahnen mit geringer Haftung wie beispielsweise Eis, kommt
es zu einer mehr oder weniger synchronen Verzögerung aller
gebremsten Fahrzeugräder, die zum Teil deutlich größer
ist, als die tatsächliche Fahrzeugverzögerung.
An den einzelnen Fahrzeugrädern liegt ein dementsprechend
hoher Radschlupf vor, der unter Umständen zu Instabilitäten
führen kann.
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Wird
in einer solchen Situation an einem Fahrzeug mit gekoppeltem Allradantrieb
die Fahrzeugverzögerung auf der Grundlage der Radrehzahlen
der Fahrzeugräder ermittelt, ist an den einzelnen Fahrzeugrädern
die Differenz zwischen der Radverzögerung und der ermittelten
Fahrzeugverzögerung verhältnismäßig
klein, so dass ein an sich wünschenswertes Ansprechen des
Antiblockiersystems trotz unter Umständen merklichen Radschlupfes
wegen der unkorrekt angesetzten Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
ausbleibt. Eine Absenkung der Ansprechschwelle des Antiblockiersystems
oder der Einsatz von Längsbeschleunigungssensoren bieten hier
keine Abhilfe, da man innerhalb gewisser Toleranzgrenzen nicht sicher
von einer stabilitätskritischen Fahrsituation ausgehen
kann. Zulässige Verzögerungsunterschiede können
beispielsweise aus einer Neigung der Fahrbahn resultieren, ohne
dass das Fahrzeug hierbei instabil werden würde.
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Aus
der
EP 0 649 780 A1 ,
der
DE 195 27 531 C2 und
der
WO 99/08914 A1 sind
bereits Konzepte zur Bestimmung einer für allradgetriebene
Fahrzeuge geeigneten Bestimmung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
bekannt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren
hierfür anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch
1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren
zeichnet sich dadurch aus, dass bei einer Teilbremsung lediglich
die Bremseinrichtung eines Rads einer Fahrzeugachse oder lediglich
die Bremseinrichtungen der Räder einer von mehreren Fahrzeugachsen
betätigt werden, und dass während des Bremsvorgangs
die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit auf der Grundlage von Signalen
lediglich derjenigen Raddrehzahlsensoren bestimmt wird, welche ungebremsten
Rädern zugeordnet sind.
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Hierdurch
kann die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit mit höherer Genauigkeit
ermittelt werden. Durch genauere Kenntnis der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
kann wiederum der Radschlupf an den einzelnen Fahrzeugrädern
genauer bestimmt werden. Dies gestattet im Bedarfsfall eine Bremsdrucksmodulation,
um stabilitätskritische Fahrzustände in der oben
geschilderten Situation besser zu vermeiden. Insbesondere wird hierdurch
eine sensible ABS-Regelung zur Verbesserung des Bremswegs und insbesondere
der Fahrstabilität ermöglicht.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Ansteuerung
der Bremseinrichtungen zur Verteilung der Bremskraft über
Ventile einer Schlupfregeleinheit, die bei Fahrzeugen, welche mit
der Funktionalität eines Antiblockiersystems oder eines
elektronischen Stabilitätsprogramms ausgestattet sind,
vorhanden ist. Zusätzliche bauliche Komponenten sind somit
nicht erforderlich.
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Vorzugsweise
wird nach einer vorgegebenen Anzahl von Bremszyklen eine Umkehrung
der betätigten und unbetätigten Bremseinrichtungen
vorgenommen. Hierdurch wird ein unterschiedlicher Bremsverschleiß vermieden.
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Bei
Erkennen einer stabilitätskritischen Fahrsituation, das
unter Berücksichtigung der aktuellen Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
erfolgt, kommt es zum Einsatz einer Bremsdruckmodulation, wobei
alle Fahrzeugräder mit dem nötigen Druck beaufschlagt werden.
Das Teilbremsungsregime wird hierbei durch eine individuelle Ansteuerung
der Bremseinrichtungen der Fahrzeugräder übersteuert,
um ein gewünschtes Maß an Fahrstabilität
im Rahmen eines gewünschten Bremswegs sicherzustellen.
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Wird
hingegen eine stabilitätsunkritische Fahrsituation erkannt,
wird auf eine symmetrische Bremskraftverteilung geschaltet. So kann
beispielsweise von einer Bremskraftverteilung, bei der lediglich
auf einer Diagonalen gebremst, auf der anderen hingegen nicht gebremst
wird, auf eine konventionelle, symmetrische Bremskraftverteilung
umgeschaltet werden, bei der auf beiden Diagonalen gebremst wird.
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Bei
einer Teilbremsung wird mit einem Vordruckniveau unterhalb des maximalen
Vordrucks der Bremsanlage des Fahrzeugs gebremst.
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Eine
Teilbremsung wird beispielsweise dann erkannt, wenn das Vordruckniveau
ausreicht, um auf einem Untergrund mit einem niedrigen Reibwert,
z. B. bei Reibwerten von weniger als 0,2, Bremsschlupf zu erzeugen.
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Eine
Teilbremsung kann grundsätzlich anhand des Vordruckniveaus
und/oder des Druckgradienten und/oder der Fahrgeschwindigkeit ermittelt werden.
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Die
oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch
6 gelöst. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass bei einer
Teilbremsung, die wie vorstehend festgestellt werden kann, während
der Bremsung in einem ersten Zeitintervall an den Bremseinrichtungen
eine erste Bremskraftverteilung und anschließend eine zweite,
sich von der ersten Bremskraftverteilung unterscheidende Bremskraftverteilung
eingestellt wird, und dass hierbei die Signale der Raddrehzahlsensoren
ausgewertet werden, eine Abweichung der Raddrehzahländerungen
zwischen der ersten und zweiten Bremskraftverteilung an einem oder
mehreren Fahrzeugrädern ermittelt und bei Überschreiten
eines vorgegebenen Schwellwerts die aktuell geltende Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
angehoben wird.
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Durch
die Variation der Bremskraftverteilung kann festgestellt werden,
ob die einzelnen Fahrzeugräder stabil auf ausreichend haftendem
Untergrund bremsen und sich die Differenz zwischen den Verzögerungen
der einzelnen Fahrzeugrädern und der Fahrzeugverzögerung
aus einer Neigung der Fahrbahn ergibt, oder ob die Differenz aus
einem erhöhten Radschlupf auf glatter Fahrbahn resultiert.
Ist letzteres der Fall, kann durch Anhebung der aktuellen Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
ein frühzeitiger Eingriff einer Bremsdrucksmodulation zur
Stabilisierung des Fahrzeugs vorgenommen werden. Dies begünstigt
ebenfalls eine sensible ABS-Regelung zur Verbesserung des Bremswegs
und der Fahrstabilität.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung wird die Bremskraftverteilung über
die Ventile einer Schlupfregeleinheit vorgenommen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein
Umschalten der Bremskraftverteilung lediglich dann vorgenommen,
wenn ein Verdacht auf eine kritische Fahrsituation besteht. Dies
kann beispielsweise dann angenommen werden, wenn die Differenz aus
gemessenen Radverzögerungen der Fahrzeugräder
und einer aus den gemessenen Radverzögerungen ermittelten
oder sensorisch erfassten Fahrzeugverzögerung einen Grenzwert überschreitet.
Dieser Grenzwert kann deutlich unterhalb der Ansprechschwelle für
ein Antiblockiersystem angesetzt werden, da dessen Eingriff unter
anderem auf der Grundlage der gegebenenfalls korrigierten Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
erfolgt. Durch die Grenzwertsetzung können jedoch unnötige
Variationen der Bremskraftverteilung in Bremssituationen bei zweifelsfrei
guter Haftung ausgeschlossen werden.
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Der
Zeitpunkt des Umschaltens der Bremskraftverteilung kann in Abhängigkeit
der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit und/oder der Differenz aus den
gemessenen Radverzögerungen der Fahrzeugräder
und der aus der gemessenen Radverzögerungen ermittelten
oder sensorisch erfassten Fahrzeugverzögerung und/oder
dem Bremsdruck erfolgen.
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Gemäß einer
weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass bei der
Umschaltung der Bremskraftverteilung die Summe der Radbremsmomente
gleich oder annähernd gleich bleibt. Hierdurch werden dem
Fahrerwunsch nach einer dosierten Verzögerung entsprochen
und Überraschungsmomente vermieden.
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Bei
Erkennen einer stabilitätskritischen Fahrsituation, das
unter Berücksichtigung der gegebenenfalls angehobenen Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
erfolgt, kann das Teilbremsungsregime durch eine individuelle Ansteuerung
der Bremseinrichtungen aller Fahrzeugräder übersteuert
werden, um den Bremsweg zu verkürzen und die Fahrstabilität
zu erhöhen.
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In
einer stabilitätsunkritischen Fahrsituation wird hingegen
die erste Bremskraftverteilung wieder eingestellt.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf Fahrzeuge
mit einem gekoppelten Allradantrieb, beispielsweise einem starren
oder zuschaltbaren Allradantrieb oder einem gesteuerten Allradsystem
mit Restreibmomenten. Aufgrund der Momentenkopplung zwischen der
Vorderachse und der bzw. den Hinterachsen des Fahrzeugs ist beim
Bremsen kein oder kein ausreichender Drehzahlausgleich zwischen
den Achsen möglich.
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Den
Fahrzeugrädern der einzelnen Achsen ist jeweils eine Bremseinrichtung
sowie ein Raddrehzahlsensor zugeordnet. Die Bremseinrichtungen sind Teil
einer Fahrzeugbremsanlage, die mit einer Schlupfregeleinheit ausgestattet
ist. Hierdurch kann bei Bedarf der Bremsdruck an den einzelnen Bremseinrichtungen
individuell eingestellt werden.
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Insbesondere
ist die Funktionalität eines Antiblockiersystems darstellbar.
Dazu wird an den einzelnen Fahrzeugrädern aus einer Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
und der jeweiligen Raddrehzahl der Radschlupf an den einzelnen Fahrzeugrädern
bestimmt. In einem Steuergerät sind an sich bekannte Algorithmen
abgelegt, welche auf der Grundlage dieser Informationen und gegebenenfalls
weiterer Fahrzeugparameter die Fahrstabilität des Fahrzeugs
beurteilen und gegebenenfalls einen Bremseingriff über die
einzelnen Bremseinrichtungen veranlassen.
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Für
die Bestimmung das Radschlupfes ist eine genaue Kenntnis der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
von Bedeutung, um ein sensibles Ansprechen eines Antiblockiersystems
zu ermöglichen.
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In
einem ersten Ausführungsbeispiel gelangt bei einer Teilbremsung
der vom Fahrer vorgegebene Vordruck der Bremsanlage als Bremsdruck
direkt an die Bremseinrichtungen der Vorderräder. An den Bremseinrichtungen
der Räder der Hinterachse bzw. der Hinterachsen kann der
Bremsdruck durch eine mechanische oder über das Schlupfregelsystem
vorgegebene Bremskraftverteilung geringer ausfallen.
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Im
Bereich kleiner Vordrucke, welche bei einer Teilbremsung auftreten,
wird die Bremskraft lediglich auf die Bremseinrichtung eines Rads
einer Fahrzeugachse oder lediglich die Bremseinrichtungen der Räder
einer von mehreren Fahrzeugachsen aufgebracht. Im Hinblick auf die
Zielsetzung, insbesondere bei einem leicht dosierten Bremsen auf
glatter Fahrbahnen mit Reibwerten in der Größenordnung
von 0,2 und weniger Instabilitäten zu vermeiden, kann der
Teilbremsbereich durch ein Vordruckniveau definiert werden, welches
ausreicht, um auf einem Untergrund mit einem niedrigen Reibwert,
z. B. bei Reibwerten von weniger als 0,2, Bremsschlupf zu erzeugen.
Das Vordruckniveau liegt hierbei deutlich unterhalb des maximalen
Vordrucks der Bremsanlage, vorzugsweise bei maximal 30 Prozent des maximalen
Vordrucks. Darüber werden alle Bremseinrichtungen mit Bremsdruck
beaufschlagt.
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Während
eines solchen Bremsvorgangs wird die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
auf der Grundlage von Signalen lediglich derjenigen Raddrehzahlsensoren
bestimmt, welche ungebremsten Rädern zugeordnet sind. Hierdurch
lässt sich die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit auf glattem
Untergrund recht genau ermitteln, so dass Instabilitäten
bei leichten Teilbremsungen vermieden werden.
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Die
Bremskraftverteilung wird bevorzugt so gewählt, dass ein
linearer Zusammenhang zwischen dem Bremsdruck und der Bremskraft
erzielt wird und dass möglichst keine oder lediglich geringe
Giermomente entstehen. Die Umsetzung der Bremskraftverteilung erfolgt
radindividuell durch die Ventile der Schlupfregeleinheit.
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Die
ermittelte Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit wird neben weiteren Größen
wie u. a. den Raddrehzahlen als Eingangsgröße
im Antiblockiersystem berücksichtigt. Wird eine deutliche
Differenz zwischen der aus der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit ermittelten
Fahrzeugverzögerung und den Radverzögerungen festgestellt,
wird auf einen geringen Fahrbahnreibwert geschlossen. Bei Erkennen
einer stabilitätskritischen Fahrsituation wird das vorstehend
beschriebene Teilbremsungsregime durch eine individuelle Ansteuerung
der Bremseinrichtungen aller Fahrzeugräder übersteuert,
um die Fahrstabilität und einen kurzen Bremsweg zu gewährleisten.
Bleibt das Fahrzeug stabil, kann auf die ursprüngliche Bremskraftverteilung
zurückgeschaltet werden.
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Zur
Vermeidung eines unterschiedlichen Verschleißes der Bremseinrichtungen
kann die Bremskraftverteilung nach einer vorgegebenen Anzahl von
Zyklen gespiegelt werden. Hierbei erfolgt in der Regel eine Umkehrung
der betätigten und unbetätigten Bremseinrichtungen.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine kurzzeitige
Variation der Bremskraftverteilung genutzt, um bei einem Fahrzeug
mit gekoppeltem Allradantrieb während einer leichten Teilbremsung
zu überprüfen, ob die einzelnen Fahrzeugräder
stabil auf ausreichend haftendem Untergrund bremsen und eine Differenz
der Fahrzeugverzögerung und der Radverzögerungen
aus einer Neigung der Fahrbahn resultiert, oder ob die Verzögerungsdifferenz
auf einer glatten Fahrbahn beruht. Eine solche Situation liegt vor,
wenn die aus den Raddrehzahlen ermittelte Radverzögerung
größer als die gemessene Fahrzeugverzögerung
ist und weiterhin der durch den Fahrer vorgegebene Bremsdruck gering
ist.
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Hierzu
werden bei einer Teilbremsung in einem ersten Zeitintervall an den
Bremseinrichtungen eine erste Bremskraftverteilung und anschließend eine
zweite, sich von der ersten Bremskraftverteilung unterscheidende
Bremskraftverteilung eingestellt. Gleichzeitig werden die Signale
der Raddrehzahlsensoren ausgewertet.
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Dazu
werden die Raddrehzahländerungen der ersten und zweiten
Bremskraftverteilung verglichen. Überschreiten die festgestellten
Abweichungen einen vorgegebenen Schwellwert, wird die aktuell geltende
Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit angehoben.
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Ergeben
sich trotz Variation der Bremskraftverteilung keine signifikanten Änderungen,
wird auf eine stabile Bremsung auf einer Fahrbahn mit hohem Fahrbahnreibwert
geschlossen. Die Bremskraftverteilung kann dann wieder konventionell
erfolgen, da die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit näherungsweise
der realen Fahrgeschwindigkeit entspricht.
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Treten
jedoch aufgrund der temporären Variation der Bremskraftverteilung
an den einzelnen Raddrehzahlverläufen signifikante Änderungen
auf, so kann man von einer Bremsung auf glattem Untergrund ausgehen.
Die mit konventioneller Bremskraftverteilung ermittelte Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
liegt in diesem Fall zu niedrig und wird angehoben. Signifikante Änderungen
ergeben sich, wenn infolge der Variation der Bremskraftverteilung,
die Räder, die dann nicht mehr gebremst werden, spürbar schneller
drehen als die weiterhin gebremsten Räder. Geschwindigkeitsdifferenzen
von etwa 1 bis 2 km/h sind hierbei bereits ausreichend. Wird dabei
ein situationsabhängiger, beispielsweise von der Geschwindigkeit,
dem Vordruck und/oder weiteren Parametern abhängiger Schwellwert überschritten,
wird die Referenzgeschwindigkeit in Abhängigkeit der aus
den Raddrehzahlen ermittelten Geschwindigkeitsdifferenz zwischen
gebremsten und nicht gebremsten Rädern angehoben.
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Infolge
der höheren Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit errechnen sich
größere Schlupfwerte an den Fahrzeugrädern,
so dass ein frühzeitiges Ansprechen des Antiblockiersystems
veranlasst wird. Bei Erkennen einer stabilitätskritischen
Fahrsituation wird das Teilbremsungsregime durch das Antiblockiersystem
bzw. eine individuelle Ansteuerung der Bremseinrichtungen aller
Fahrzeugräder übersteuert.
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Bei
der Variation der Bremskraftverteilung bleiben die Summenradbremsmomente
unverändert. Die Bremskraftverteilung kann situationsgerecht
zwischen Vorder- und Hinterachse, zwischen linker und rechter Fahrzeugseite
oder diagonal oder auch kombiniert unterschiedlich erfolgen. Die
modifizierte Bremskraftverteilung kann radindividuell über
die Ventile der Schlupfregeleinheit eingestellt werden.
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In
einer besonderen Ausführungsvariante wird im ersten Intervall
zunächst ein Rad einer Achse gebremst, während
das andere Rad der Achse nicht gebremst wird. In einem anschließenden
Intervall wird das ungebremste Rad gebremst und das zunächst
gebremste Rad nicht mehr gebremst.
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Der
Zeitpunkt der Umschaltung wird in Abhängigkeit der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit, und/oder
der Differenz aus den gemessenen Radverzögerungen der Fahrzeugräder
und der aus der gemessenen Radverzögerungen ermittelten
oder sensorisch erfassten Fahrzeugverzögerung und/oder des
Bremsdrucks bestimmt.
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Vorzugsweise
wird eine Variation der Bremskraftverteilung lediglich dann vorgenommen
wird, wenn die Differenz aus gemessenen Radverzögerungen
der Fahrzeugräder und einer aus den gemessenen Radverzögerungen
ermittelten oder sensorisch erfassten Fahrzeugverzögerung
einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
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Die
Erfindung wurde vorstehend anhand von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese
Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst
alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
Insbesondere ist es möglich, die beiden vorstehend erläuterten
Verfahren miteinander zu kombinieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0649780
A1 [0006]
- - DE 19527531 C2 [0006]
- - WO 99/08914 A1 [0006]