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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Betätigung einer Feststellbremse die über einen Aktor elektrisch ansteuerbar ist, mit den Merkmalen vom Oberbegriff vom Patentanspruch 1. Der Zweck des Verfahrens ist eine Vermeidung eines zu hohen Bremsmomentes um ein Blockieren der Räder bei einer dynamischen Abbremsung in einer kritischen Fahrsituation zu verhindern.
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Heute übliche Kraftfahrzeugbremsanlagen haben auf Grund der gesetzlichen Bestimmungen im wesentlichen drei Funktionen zu erfüllen, nämlich Betriebs-, Feststell- und Hilfs-/Notbremsfunktion. Dazu weisen die bekannten Bremssysteme in der Regel zwei voneinander unabhängige Bremsanlagen auf. Die Betriebsbremse wird im häufigsten Fall durch Betätigung eines Bremspedals aktiviert und weist bereits vielfach elektrohydraulische Hilfsmittel auf, welche beispielsweise das Blockieren der Fahrzeugräder verhindern. Des weiteren besitzen heutige Kraftfahrzeuge eine weitere, vollkommen unabhängige Feststellbremsanlage, welche vielfach durch einen Handbremshebel mit einem Seilzug, welcher mechanisch auf die Bremsaktuatoren der Hinterachse zuspannend einwirkt, betätigt wird. Die Feststellbremsanlage soll dabei auch während der Fahrt funktionsfähig sein, damit bei einem Defekt der Betriebsmittelbremse das Fahrzeug noch zum Stillstand gebracht werden kann.
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Aus der gattungsbildenden
DE 195 16 639 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer Betriebs- und einer Feststellbremsanlage bekannt, wobei jede Bremsanlage über eine ihr zugeordnete Betätigungseinrichtung betätigt werden kann. Die Bremsanlage umfasst einen Aktor, mit dem die Reibungsbremse der Feststellbremsanlage betätigt werden kann. Obwohl die Betätigungseinrichtung ein Element einer Fahrdynamikregelungseinrichtung (ESP) – die mithin eine Fahrsituationserkennung enthält – sein kann, ist für die Feststellbremsanlage keine Antiblockierfunktion vorgesehen.
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Auch in der
WO 99/38738 A1 ist ein Kraftfahrzeugbremssystem mit einer elektrisch steuerbaren Feststellbremse beschrieben. Es wird vorgeschlagen, die dosierbare Betriebsbremsanlage mit ABS-, ASR- und ESP-Funktion und die Feststellbremsanlage so auszulegen, dass bei Betätigung der Festellbremsanlage bei Fahrgeschwindigkeiten von v ≠ 0 die Betriebsbremse angesteuert wird. Erst bei Fahrgeschwindigkeiten v ≈ 0 wird die Festellbremse zugespannt. Auch bei dieser bekannten elektronischen Feststellbremse (EPB) ist keine Antiblockierfunktion für die Feststellbremse vorgesehen.
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Aus der
DE 199 08 062 A1 geht eine Feststellbremsanlage für Kraftfahrzeuge hervor, bei der die elektronische Feststellbremse oberhalb einer festgelegten Fahrgeschwindigkeit gesperrt wird. Eine Sperrung ist erforderlich, damit das Kraftfahrzeug bei einem Zuspannen der Aktuatoren der Feststellbremse nicht in einen unkontrollierten Fahrzustand gerät.
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Aus der
DE 198 36 687 A1 ist ein elektronisches Betriebsbremssystem mit einem Betriebsbremsbedienelement sowie mit einer Steuereinheit bekannt, die weiterhin die Betätigung eines Feststellbremsbedienelements erfasst, daraus einen Feststellbremswunsch des Fahrers ermittelt und diesen Wunsch mit einem Bremswunsch für die Betriebsbremse zur Bildung eines Gesamtbremswunsches verknüpft. Dieser wird anschließend als Führungsgröße Fv den Radbremseinheiten einer Vorderachse zur Verfügung gestellt. Auch wird in Zusammenhang mit Betriebsbremsfunktionen eine Berechnung von radindividuellen Führungsgrößen F1, F2, F3 und F4 beschrieben.
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Darüber hinaus ist aus dem Bremsen Handbuch: Elektronische Bremssysteme, Ottobrunn, Autohaus-Verlag, 1995, ISBN 3-89059-026-8, S. 63–86 bekannt, zur Bremskraftregelung insbesondere bei Kurvenfahrt bei einem Kraftfahrzeug mit zumindest einer ersten Achse mit ungebremsten Rädern sowie einer zweiten Achse mit gebremsten Rädern die Ist-Raddrehzahlen an den ungebremsten Rädern der ersten Achse zu erfassen, um daraus innerhalb einer Steuervorrichtung mittels mathematischer Zusammenhänge entsprechende Soll-Raddrehzahlen für die gebremsten Rädern der zweiten Achse abzuleiten. Durch Bestimmung sowie Berücksichtigung der Radschlupfwerte an den gebremsten Rädern kann somit eine blockadefreie Bremskraftbeaufschlagung der gebremsten Räder erfolgen. Dabei werden die abgeleiteten, bei Kurvenfahrt unterschiedlichen Soll-Raddrehzahlen mit den tatsächlichen Raddrehzahlen an der zweiten Achse verglichen. Daraus werden in der Steuervorrichtung Stellsignale für Radbremsen gebildet, die ein Blockieren der Räder an der gebremsten Achse verhindern. Das beschriebene Verfahren eignet sich damit auch für Feststellbremsanlagen, insbesondere elektrische Feststellbremsanlagen, die auch während der Fahrt betätigt werden können. Speziell bei elektrischen Feststellbremsanlagen ist aufgrund des Bedienelementes, z. B. Schalter, Taster etc., in der Regel eine schnelle manuelle Variation der Bremskraft nicht möglich, so daß für derartige Anordnungen eine elektronischer Blockierschutz erwünscht ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Soll-Raddrehzahlen der gebremsten Räder der zweiten Achse bei Kurvenfahrt unterschiedlich sind. Diese Soll-Raddrehzahlen werden nun ausgehend von den erfaßten Ist-Raddrehzahlen an den ungebremsten Rädern innerhalb der Steuervorrichtung rechnerisch ermittelt.
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Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, ein verbessertes Verfahren zum Betätigen einer elektrisch ansteuerbare Festellbremsanlage zu schaffen, welche auch bei Fahrgeschwindigkeiten v ≠ 0 und in kritischen Fahrsituationen eine Fahrgeschwindigkeitsreduzierung des Fahrzeugs erlaubt, ohne dass das Fahrzeug instabil wird.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Das Verfahren zur Betätigung einer Feststellbremse sieht vor, dass wenn die Fahrsituation erkannt ist, und vorgegebene Eintrittsbedingungen (Sicherheitskriterien) erfüllt sind auf einen flacheren Aufbaukraftgradienten des Aktors umgeschaltet wird.
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Mit dem Verfahren wird ein blockadefreier Betrieb einer auf nur eine Fahrzeugachse wirkenden Feststellbremsanlage erreicht, da die Betätigung der Feststellbremsanlage speziell bei Kurvenfahrt leicht zu einem Blockieren der Räder einer Achse führen kann.
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Ausgehend von einer Feststellbremse die über einen elektrisch ansteuerbaren Aktor, insbesondere einen Motor, betätigbar ist, wird eine Fahrsituation mit einem kurvenartigen oder kurvenähnlichen Fahrverlauf ermittelt und, wenn die Fahrsituation erkannt ist und weiterhin vorgegebene Eintrittsbedingungen (Sicherheitskriterien) erfüllt sind, auf einen flacheren Aufbaukraftgradienten des Aktors umgeschaltet.
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Grundgedanke der Erfindung ist es, während einer dynamischen Abbremsung mit einem möglichst einfach gehaltenen Verfahren einen für eine hohe Bremswirkung günstigen Arbeitspunkt auf der μ-Schlupf Kurve zu finden, wobei das Bremsmoment über einen längeren Zeitraum aufgebaut wird, wenn eine kritische Fahrsituation, wie eine Kurvenfahrt, ermittelt wurde. Hierzu wird der Spannkraftgradient bei erkannter Kurvenfahrt beim Zufahren der Bremse begrenzt. Durch die Maßnahme wird ein Blockieren der Räder während einer Kurvenfahrt und damit ein stabileres Fahrverhalten eines Fahrzeugs in Notbremssituationen erreicht. Ein Übersteuern der Spannkraft bei Kurvenfahrten wird vermieden.
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Vorteilhaft wird bei erkannter Kurvenfahrt auf einen flacheren Aufbaukraftgradienten des Aktors, vorzugsweise des Motors, umgeschaltet. Der flachere Aufbaukraftgradient fährt die Feststellbremse z. B. statt mit 1400 N/s nur mit 500 N/s zu.
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Das Verfahren der Erfindung bietet den Vorteil, dass ein Blockieren der Räder bzw. ein Übersteuern der Spannkraft bei einer während der Kurvenfahrt betätigten Feststellbremse vermieden werden kann, weil aufgrund des flacheren Aufbaukraftgradienten des Aktors der Arbeitspunkt auf der μ-Splitt Kurve genauer gefunden und damit ein Übersteuern der Spannkraft verringert werden kann.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.
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Es zeigen
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1 ein Diagramm mit der Darstellung von Radgeschwindigkeitssignalen und
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2 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäß Verfahrens mit einer Blockierregelung, welche zurückliegende Bremsmomente berücksichtigt
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3 ein Flussdiagramm über die Eintrittsbedingungen für die Umschaltung auf einen flacheren Aufbaukraftgradienten.
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In der 1 geben die Kurven v2 und v3 die mit bekannten Raddrehzahlsensoren gemessenen Radgeschwindigkeiten der Hinterräder eines Fahrzeugs an, während v1 die Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit wiedergibt. An den Stellen 12, 13 erfolgt ein Schlupfeinlauf der Radgeschwindigkeiten v2, v3 aufgrund von Reibwertänderungen zwischen Fahrbahn und Fahrzeugreifen.
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Die beiden unteren Kurven der 2 geben jeweils die Kraftanforderung in der Bremsphase 10 und die aktuelle Kraft an dem Aktor der Feststellbremse 11 wieder. Der Sollwert 10 für das Bremsmoment steigt im Bereich 15 zunächst so lange an, bis eine obere Schlupfschwelle durch die Radgeschwindigkeiten überschritten wird. In diesem Moment wird der Sollwert 10 deutlich verringert, und der aktuelle Wert für das an der Feststellbremse aktuell anliegende Bremsmoment in einem Speicher festgehalten. Nach dem Ansteigen der Radgeschwindigkeiten wird erneut das Bremsmoment erhöht, wobei der neue Sollwert entsprechend einem mathematischen Modell berechnet wird.
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Das beschriebene Verfahren zur Bremskraftregelung läßt sich insbesondere bei Bremsungen einer elektrischen Feststellbremsanlage während der Fahrt anwenden. Solche reinen Feststellbremsungen wirken üblicherweise nur auf die Räder einer Achse, häufig auf die Räder der Hinterachse, wobei die Räder der Vorderachse ungebremst sind. Daher muß die Bremskraftregelung speziell bei Kurvenfahrt durch Berücksichtigung des Radschlupfes sowie der unterschiedlichen Soll-Raddrehzahlen an der gebremsten Achse diesem Umstand Rechnung tragen, um eine Überbremsen der Hinterachse zu vermeiden.
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Es ist daher vorgesehen, die Fahrsituation, in der sich das Fahrzeug befindet, ständig zu ermitteln. Dabei wird mittels der an sich bekannten Raddrehzahlsensoren oder mittels der ESP-Sensoren eine Kurvenfahrt ermittelt. Wenn anhand des Auswerteergebnisses festgestellt wird, dass sich das Fahrzeug in einer Kurvenfahrt befindet, werden weitere Bedingungen abgefragt, die erfüllt sein müssen, um in den Anti-Lock Betrieb (Antiblockierregelung) einzutreten. Die weiteren Bedingungen bzw. Eintrittskriterien für den ersten Eintritt, bei denen der Spannkraftgradient beim Zufahren der Feststellbremse begrenzt wird, werden nach den Beziehungen F_brake_act. > k1, vorzugsweise 50 N und ACC_wheel < k2, vorzugsweise –0,1 g auf Erfüllung überprüft. Sind diese Erfüllungskriterien, die sich auf eine Mindestspannkraft an dem Aktor und Radinstabilitäten an mindestens einem Rad beziehen, erfüllt, erfolgt eine Umschaltung auf den flacheren Aufbaukraftgradienten. Dabei wird die aktuelle Kraft 11 an dem Aktor der Feststellbremse in Abhängigkeit von der ermittelten Kurvenfahrt an der Stelle 14 auf einen flacheren Aufbaukraftgradienten umgeschaltet. Der Aufbaukraftgradient wird hierzu beispielsweise um mindestens ca. 20% oder 25% oder 50% reduziert. Die Veränderung des Aufbaukraftgradienten kann selbstverständlich auch prozentual in anderen Bereichen liegen.
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3 zeigt schematisch die Eintrittsbedingungen für die Umschaltung auf einen flacheren Aufbaukraftgradienten des Aktors der elektrischen Feststellbremse. Hierbei wird ausgehend von einem Aufbaukraftgradienten des Motors der Feststellbremse von z. B. 1500 N/s in der Raute 18 ermittelt, ob das System außerhalb der Antiblockierregelung ist. Wenn die Bedingung erfüllt ist, wird weiterhin ermittelt, ob eine Kurvenfahrt vorliegt (Raute 16). Eine Kurvenfahrt kann dabei über die Bewertung der Raddrehzahlen oder des Lenkwinkelsignals und/oder eines Giergeschwindigkeitssignals bzw. Querbeschleunigungssignals ermittelt werden. Ist diese Bedingung erfüllt, wird in Raute 17 ermittelt, ob mindestens ein Rad instabil, d. h. die Schlupfschwelle erreicht ist und ein vorgegebener Wert der Kraft der Feststellbremse überschritten ist. Bei Erfüllung der Bedingungen in Rauten 16 bis 18 erfolgt die Umschaltung auf einen Aufbaukraftgradienten des Motors der Feststellbremse in einem Bereich zwischen 300 bis 500 N/s, vorzugsweise 500 N/s.
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Durch die Maßnahmen des Verfahrens wird die Empfindlichkeit der Bremsregelung erhöht. Denn die Größen der Eintrittsbedingungen, wie k2, um in den Anti-Lock-Betrieb zu kommen, sind bei ermittelter Kurvenfahrt niedriger als im anderen Fahrbetrieb. Da empfindlichere Schwellen vorgesehen sind, kann der Arbeitspunkt auf der μ-Splitt Kurve genauer im optimalen Bereich des Schlupfes eingestellt werden.
