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Dokumentenidentifikation DE19909948A1 07.09.2000
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Bremsanlage
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Hachtel, Juergen, 74219 Möckmühl, DE
DE-Anmeldedatum 06.03.1999
DE-Aktenzeichen 19909948
Offenlegungstag 07.09.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.09.2000
IPC-Hauptklasse B60T 7/12
IPC-Nebenklasse B60T 8/60   B60T 8/00   B60T 13/68   B60K 28/16   
Zusammenfassung Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs vorgeschlagen, bei welchem abhängig von Eingangsgrößen über wenigstens ein Steuersignal die Radbremsen des Fahrzeugs betätigt werden. Es werden die Querbeschleunigung des Fahrzeugs und/oder der Lenkwinkel des Fahrzeugs umfaßt, wobei außerhalb des Bremsvorgangs die Größe des Steuersignals abhängig von der Querbeschleunigung und/oder dem Lenkwinkel bestimmt wird. Nach einer Fahrt mit großer Querbeschleunigung und/oder großem Lenkwinkel werden die Radbremsen zur Verringerung des Lüftspiels mit diesem Steuersignal betätigt.

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Bremsanlage eines Fahrzeugs.

Bremsanlagen von Fahrzeugen sind heute vermehrt elektrisch steuerbar. Die elektrische Steuerung erlaubt einen vom Fahrerbremswunsch, d. h. von der Bremspedalbetätigung durch den Fahrer unabhängigen Druckaufbau in den Radbremsen. Derartige elektrische Steuerungen von Bremsanlagen dienen beispielsweise der Durchführung einer Antriebsschlupfregelung, einer Fahrdynamikregelung (ESP) oder auch im Rahmen einer elektrohydraulischen Bremsanlage der Steuerung des normalen Bremsvorgangs abhängig vom elektrisch erfaßten Fahrerbremswunsch. Mittels der letztgenannten elektrischen Bremsanlagen lassen sich auch die erwähnten Antriebsschlupfregelungen bzw. Fahrdynamikregelungen realisieren.

Es hat sich gezeigt, daß bei Fahrten mit hoher Querbeschleunigung das Lüftspiel der Radbremsen, d. h. der Abstand zwischen der Bremsscheibe und dem Bremsbelag deutlich erhöht ist. Dies bedeutet, daß insbesondere beim Einsatz einer elektrisch gesteuerten Bremsanlage, beim anschließenden Bremsen ein höheres Bremsmediumvolumen in die Bremsanlage einfließen muß, bis die Bremsbeläge an der Bremsscheibe anliegen. Somit kann erst nach Überwindung des Lüftspiels Bremskraft am Rad aufgebaut werden, so daß das Anbremsverhalten des Fahrzeugs sowie die Einregelung der Bremskraft am Rad beeinflußt ist. Dieser beobachtete Effekt ist bei älteren Fahrzeugen verstärkt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Bremsverhalten mit Blick auf das nach Fahrten mit hoher Querbeschleunigung entstehende höhere Lüftspiel zu verbessern.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.

Aus der DE-A 34 23 063 ist bekannt, zur Verbesserung der Dynamik eines Antriebsschlupfregeleingriffs vorzeitig vor Beginn des Antriebsschlupfregeleingriffes Bremsdruck in den Radbremsen aufzubauen, der zu keiner oder nur zu einer geringen Bremswirkung führt, jedoch die Bremsbeläge an der Bremsscheibe anlegt. Die Problematik, die bei Fahrten mit hoher Querbeschleunigung entsteht, wird nicht betrachtet.

Vorteile der Erfindung

Durch einen abhängig von Querbeschleunigung, einer die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden Größe und/oder des Lenkwinkels berechneten temporären Bremsdruckaufbau nach einer Fahrt mit höherer Querbeschleunigung oder großem Lenkeinschlag wird das erhöhte Lüftspiel reduziert und somit das Bremsverhalten, insbesondere das Anbremsverhalten verbessert.

Beim Einsatz elektrisch gesteuerter Bremssysteme, welche für jede Radbremse eine Druckregelung vorsehen, wird durch die beschriebene Vorgehensweise das Regelverhalten erheblich verbessert. Insbesondere wird die Regelgüte verbessert, die durch Phasenverschiebung und Schwingungsneigungen insbesondere im Bereich kleiner Drücke nach Fahrten mit hoher Querbeschleunigung und/oder großen Lenkwinkel beeinträchtigt sein kann.

Ferner wird die Dynamik des Bremseneingriffs verbessert, da die Bremsbeläge schneller an der Bremsscheibe anliegen.

Von besonderem Vorteil ist, daß die Höhe des aufgebauten Bremsdrucks in Abhängigkeit von Querbeschleunigung und/oder Lenkwinkel derart bestimmt wird, daß das Lüftspiel verkleinert, jedoch keine merkliche Verzögerung des Fahrzeugs und somit kein zusätzlicher Bremsbelagverschleiß auftritt.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei ein Übersichtsblockschaltbild einer Steuereinheit zur Steuerung einer Bremsanlage. In Fig. 2 ist ein Flußdiagramm dargestellt, welches ein Programm des Mikrocomputers der Steuereinheit repräsentiert, mit dessen Hilfe die Steuereinheit die beschriebene Vorgehensweise zur Lüftspielverringerung ausführt. In Fig. 3 schließlich sind die Auswirkungen dieser Vorgehensweise anhand von Zeitdiagrammen verdeutlicht.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild einer Steuereinheit zur Steuerung einer Bremsanlage eines Fahrzeugs. Die Steuereinheit ist mit 10 bezeichnet und umfaßt wenigstens eine Eingangsschaltung 12, einen Mikrocomputer 14 und eine Ausgangsschaltung 16. Diese Komponenten sind über ein Kommunikationssystem 18 zum gegenseitigen Datenaustausch miteinander verbunden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel stellt die Steuereinheit 10 eine Steuereinheit zur Steuerung einer elektrohydraulischen Bremsanlage dar. Dieser werden über verschiedene Eingangsleitungen Meßgrößen zugeführt, die Betriebsgrößen repräsentieren bzw. aus denen Betriebsgrößen abgeleitet werden, welche bei der Berechnung der Stellsignale für die Ventile der hydraulischen Bremsanlage ausgewertet werden. Im folgenden werden die mit Blick auf der nachfolgend beschriebenen Vorgehensweise der Lüftspielreduzierung wesentlichen Eingangsgrößen dargestellt. Über eine Eingangsleitung 20 wird von einer Meßeinrichtung 22 ein das Ausmaß der Bremspedalbetätigung repräsentierendes Signal zugeführt. Über die Leitung 24 wird von einer entsprechenden Meßeinrichtung 26 ein die Querbeschleunigung des Fahrzeugs repräsentierendes Signal zugeführt. Über Eingangsleitungen 28 bis 32 werden von entsprechenden Meßeinrichtungen 34 bis 38 Signale zugeführt, die die Radgeschwindigkeiten repräsentieren. Entsprechend werden über die Eingangsleitungen 40 bis 44 von Meßeinrichtungen 46 bis 50 Signale zugeführt, die die Bremsdrücke in den Radbremsen darstellen. Darüber hinaus wird über eine Eingangsleitung 52 von einer entsprechenden Meßeinrichtung 54 ein Gelenkwinkel repräsentierendes Signal zugeführt. Neben diesen explizit dargestellten Signalen werden bei der Steuerung der Bremsanlagen, weitere aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Betriebsgrößen ausgewertet, wie beispielsweise Gierrate, etc. In anderen Ausführungsbeispielen werden Querbeschleunigung und/oder Lenkwinkel nicht gemessen, sondern aus anderen Größen berechnet. Über Ausgangsleitungen 52 steuert die Steuereinheit 10 die hydraulische Bremsanlage 58 an, dort Ventile und wenigstens eine Pumpe, welche den Bremsdruck in den Radbremsen 60 bis 66 aufbauen, abbauen bzw. konstant halten.

Im Normalbetrieb der Bremsanlage wird wenigstens auf der Basis der Größe der Bremspedalbetätigung der Fahrerbremswunsch ermittelt. Dieser wird in Sollbremsdrücke für die einzelnen Radbremsen umgesetzt, beispielsweise unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Bremskraftverteilung. Die Sollbremsdrücke werden durch Druckregelkreise unter Berücksichtigung des gemessenen oder geschätzten Bremsdrucks in den Radbremsen eingeregelt. Dabei werden Ansteuersignale für die Ventilanordnungen gebildet, welche in Abhängigkeit der Regelabweichung und des daraus gebildeten Regelausgangssignals den Bremsdruck in den Radbremsen erhöhen oder erniedrigen, um ihn in Übereinstimmung mit dem jeweils vorgegebenen Solldruck zu bringen. Daneben werden gegebenenfalls in Sonderbetriebszuständen, beispielsweise bei einem Eingriff der Antriebsschlupfregelung oder des Fahrdynamikregelsystems Bremsdrücke unabhängig vom Fahrerbremswunsch auf- oder abgebaut.

Die nachfolgend beschriebene Vorgehensweise zur Lüftspielreduzierung wird jedoch nicht nur in Verbindung einer derartigen elektrohydraulischen Bremsanlage eingesetzt, sondern auch bei einer elektropneumatischen Bremsanlage, welche auf der Basis ähnlicher Grundprinzipien arbeitet und als Druckmittel Druckluft einsetzt. Entsprechendes gilt auch für Radbremsen mit elektromotorischer Zuspannung, bei denen anstelle des Bremsdrucks Ansteuersignale für die Bremsensteller gebildet werden, die die Positionen der Bremsbeläge steuern. Darüber hinaus ist die nachfolgend beschriebene Vorgehensweise bei allen Bremsanlagen einsetzbar, welche unabhängig vom Fahrerbremswunsch Bremskraft an den Radbremsen aufbauen können, d. h. bei allen Bremsanlagen, die zur Durchführung einer Antriebsschlupfregelfunktion oder einer Fahrdynamikregelfunktion dienen.

Das Lüftspiel der Radbremsen eines Fahrzeugs, d. h. der Abstand zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag, wird bei Fahrten mit hoher Querbeschleunigung und/oder großem Lenkwinkel erhöht. Um beim anschließenden Bremsen bzw. beim anschließenden Eingriff eines Fahrdynamikregelsystems oder eines Antriebsschlupfregelsystems die Dynamik des Bremsvorgangs, das Anbremsverhalten und im Zusammenhang mit einer elektrisch gesteuerten Bremsanlage die Regelgüte einer Druckregelung zu verbessern, ist vorgesehen, nach einer Fahrt mit höherer Querbeschleunigung oder großem Lenkanschlag das Lüftspiel durch temporäres Betätigen der Radbremsen, z. B. mit Hilfe eines kleinen, temporären Druckaufbaus, wieder zu verkleinern. Dabei muß die Größe des Ansteuersignals (z. B. der einzuspeisende Bremsdruck) gleichzeitig so gering sein, daß keine merkliche Verzögerung des Fahrzeugs und kein zusätzlicher Belagverschleiß auftritt.

Es hat sich gezeigt, daß die Größe des Ansteuersignals, z. B. die Höhe des Bremsdrucks, mit dem diese Forderungen erfüllt werden können, in Abhängigkeit der gemessenen Querbeschleunigung und/oder des Lenkwinkels und einer die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden Größe sich berechnen läßt.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat sich die folgende Formel als geeignet erwiesen:



P(AY,LW,VFZ) = A*f1 (ABS (AY)) + B*f2 (ABS (LW),VFZ)

Dabei bedeutet AY die Querbeschleunigung, Lw der Lenkwinkel und VFZ die Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Konstanten A und B müssen an das jeweilige Fahrzeug angepaßt werden. Die Funktionen f1 und f2 sind vorgegeben, stellen im bevorzugten Ausführungsbeispiel eine einfache Integration der Absolutwerte (ABS) der jeweiligen Werte dar. P ist die Größe des Steuersignals (je nach verwendeter Bremsanlage Sollbremsdruck, Pulslänge (Ventilöffnungszeit), Strom, etc.).

In anderen Ausführungsbeispielen wird die Größe des Steuersignals nur abhängig von der Querbeschleunigung oder nur abhängig vom Lenkwinkel berechnet.

In einer elektrisch gesteuerten Bremsanlage wird die Größe des Bremsdrucks durch Vorgabe eines entsprechenden Sollwertes für die Druckregelkreise ausgegeben und an den Radbremsen eingeregelt. In anderen Systemen, insbesondere bei Systemen zur Antriebsschlupfregelung und/oder Fahrdynamikregelung wird ein Druckaufbaupuls mit einer abhängig von der Höhe des Bremsdrucks bestimmten Länge ausgegeben. In allen Fällen wird nach Erreichen des Solldrucks bzw. nach Ausgabe des Druckaufbaupuls der in die Radbremszylinder eingesteuerte Bremsdruck wieder abgebaut. Eine Lüftspielvergrößerung ergibt sich nicht, wenn keine erneute Kurvenfahrt mit höherer Querbeschleunigung erfolgt.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel einer elektrohydraulischen Bremsanlage wird die beschriebene Vorgehensweise als Programm des Mikrocomputers 14 durchgeführt. Ein Beispiel für ein derartiges Programm ist als Flußdiagramm in Fig. 2 skizziert.

Das beschriebene Programm wird während eingeschalteter Versorgungsspannung der Steuereinheit in vorgegebenen Zeitintervallen durchlaufen.

Nach Start des Programmteils wird im ersten Schritt 100 überprüft, ob ein Bremsvorgang vorliegt. Dies erfolgt vorzugsweise auf der Basis des Fahrerbremswunsches. Liegt ein Fahrerbremswunsch vor, d. h. hat der Fahrer das Bremspedal betätigt, so wird gemäß Schritt 102 die oben beschriebene Bremsensteuerung bzw. -regelung durchgeführt, das Programm beendet und zum nächsten Zeitpunkt durchgeführt.

Hat kein Bremsvorgang stattgefunden, wird gemäß Schritt 104 der Querbeschleunigungswert AY, der Lenkwinkel LW sowie die von einem Fahrgeschwindigkeitsgeber ermittelte oder auf der Basis der Radgeschwindigkeiten berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit VFZ eingelesen. Daraufhin wird im Schritt 106 überprüft, ob eine hohe Querbeschleunigung und/oder ein großer Lenkwinkel vorliegt. Dies erfolgt vorzugsweise durch Vergleich wenigstens einer der beiden Werte mit einem vorgegebenen Schwellenwert. Ist dieser Schwellenwert überschritten, d. h. liegt eine große Querbeschleunigung bzw. ein großer Lenkwinkel vor, so wird gemäß Schritt 108 der zur Reduzierung des sich vergrößernden Lüftspiels einzusteuernde Druck PSOLL gemäß der oben angegebenen Formel abhängig von der Querbeschleunigung, dem Lenkwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Die Funktionen f1 und f2 sind dabei in bevorzugten Ausführungsbeispiel Integratoren, welche den Absolutwert von Querbeschleunigung und/oder Lenkwinkel integrieren. Nach Schritt 106 wird das Programm beendet.

Hat Schritt 106 ergeben, daß keine große Querbeschleunigung bzw. kein großer Lenkwinkel vorliegt oder nicht mehr vorliegt, wird gemäß Schritt 110 die Bremsanlage auf der Basis des in Schritt 108 gegebenenfalls berechneten Drucksollwert PSOLL betätigt. Ferner werden die Integratoren zu Null gesetzt, so daß die Solldruckberechnung gemäß Schritt 108 bei der nächsten Fahrt mit großer Querbeschleunigung bzw. großem Lenkwinkel wieder von ihren Startbedingungen aus anfängt.

Nach Einregeln des Solldrucks (Reduktion der Druckdifferenz auf eine vorbestimmte Größe) an den Radbremsen wird der Solldruck wieder auf Null zurückgenommen. Nach Schritt 110 wird das Programm beendet und zum nächsten Zeitintervall wieder durchlaufen.

Die Auswirkungen der beschriebenen Vorgehensweise sind in Fig. 3 anhand von Zeitdiagrammen verdeutlicht. Fig. 3a zeigt den zeitlichen Verlauf der Querbeschleunigung bzw. des Lenkwinkels, Fig. 3b den eines ausgewählten Raddrucks und

Fig. 3c den des Lüftspiels L. Zunächst sei von einer Fahrt ausgegangen, in dem keine Querbeschleunigung und kein Lenkeinschlag vorliegt. Der Radbremsdruck ist Null, da kein Bremsvorgang stattfindet. Das Lüftspiel L ist auf seinen Minimalwert MIN (vgl. Fig. 3a, 3b und 3c). Zum Zeitpunkt t0 werde eine Fahrt mit erhöhter Querbeschleunigung bzw. großem Lenkwinkel erkannt. Diese Fahrt dauert bis zum Zeitpunkt t1, zu dem der Querbeschleunigungs- bzw. Lenkwinkelwert den Schwellenwert wieder unterschreitet. Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 nimmt das Lüftspiel kontinuierlich aufgrund der Querbeschleunigung zu (vgl. Fig. 3c). Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 wird daher ein Solldruckwert, vorzugsweise gemäß der oben angegebenen Formel, berechnet, bei dessen Einsteuern an den Radbremsen das vergrößerte Lüftspiel kompensiert wird. Der berechnete Solldruck wird nach dem Zeitpunkt t1 eingeregelt (siehe Fig. 3b). Entsprechend wird das Lüftspiel reduziert, bis es zum Zeitpunkt t2 wieder seinen Minimalwert erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt wird der aufgebaute Bremsdruck in den Radbremsen wieder abgebaut.

Die dargestellte Lösung ist bei allen Bremsanlagentypen anwendbar, bei denen die Problematik des sich vergrößernden Lüftspiel auftritt. Es wird beim jeweiligen Bremsanlagentyp wie oben dargestellt die Größe des die Radbremse betätigenden Steuersignals bestimmt, welches bei hydraulischen oder pneumatischen Bremsanlagen einen Bremsdruck repräsentiert, bei elektromotorischen einen Strom.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage, bei welcher unabhängig vom Fahrerbremswunsch mit wenigstens eines Steuersignals Bremskraft an den Radbremsen aufgebaut wird, wobei die Querbeschleunigung des Fahrzeugs und/oder der Lenkwinkel des Fahrzeugs ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Bremsvorgangs die Größe des Steuersignals abhängig von der Querbeschleunigung und/oder dem Lenkwinkel bestimmt wird, und die Radbremsen nach einer Fahrt mit großer Querbeschleunigung und/oder großem Lenkwinkel mit diesem Steuersignal betätigt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal der einzustellende Radbremsdruck oder ein die Position der Bremsbeläge beeinflussende Steuergröße einer Radbremse mit elektromotorischer Zuspannung ist.
  3. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Radbremsen temporär ist.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Steuersignals auf der Basis der ermittelten Querbeschleunigung und/oder des ermittelten Lenkwinkels sowie einer der Fahrzeuggeschwindigkeit angenäherten Größe berechnet wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Steuersignals durch Integration des Absolutwertes der Querbeschleunigung und/oder des Lenkwinkels während einer Fahrt mit hoher Querbeschleunigung und/oder großem Lenkwinkel ermittelt wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsanlage eine elektrohydraulische Bremsanlage ist, welche im Normalbremsbetrieb abhängig vom Fahrerbremswunsch gesteuert wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Steuersignals derart berechnet wird, daß es zu einer Verringerung des Lüftspiels führt, aber keine merkliche Verzögerung und kein zusätzlicher Bremsbelagverschleiß auftritt.
  8. 8. Vorrichtung zur Steuerung einer Bremsanlage, mit einer elektronischen Steuereinheit, die abhängig von Eingangsgrößen unabhängig vom Fahrerbremswunsch über wenigstens ein Steuersignal die Radbremsen des Fahrzeugs betätigt, die elektronische Steuereinheit Mittel zum Erfassen der Querbeschleunigung des Fahrzeugs und/oder des Lenkwinkels des Fahrzeugs umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit ferner Mittel aufweist, welche außerhalb des Bremsvorgangs die Größe des Steuersignals abhängig von der Querbeschleunigung und/oder dem Lenkwinkel bestimmen, und die Radbremsen nach einer Fahrt mit großer Querbeschleunigung und/oder großem Lenkwinkel mit diesem Steuersignal betätigen.






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