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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Bremsanlage eines
Kraftfahrzeugs, bei dem aufgrund einer Bergabfahrtsregelung während einer
Bergabfahrt ein Bremsdruck in wenigstens einer Radbremse aufgebaut
werden kann.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete
Vorrichtung zum Steuern der Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs.
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In
der internationalen Patentanmeldung WO 96/11826 A1 ist eine insbesondere
unter der Bezeichnung HDC (Hill Descent Control) oder DSR (Downhill
Speed Regulation) bekannte Bergabfahrtsregelung beschrieben, bei
der eine Geschwindigkeit während
einer Bergabfahrt durch einen Bremseingriff konstant gehalten wird,
wenn mittels des Motorschleppmoments keine ausreichende Bremswirkung
erzielt wird. Eine derartige Regelung unterstützt den Fahrer dabei, auf extrem
steilen Gefällestrecken
eine kontrollierte Abfahrt durchzuführen und wird insbesondere
in Geländewagen
eingesetzt.
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Eine
im Folgenden mit dem Kürzel
MBU (Motorbremsmomentunterstützung)
bezeichnete Bergabfahrtsregelung mit einem ähnlichen Zweck geht aus der
europäischen
Patentschrift
EP 1
165 353 B1 hervor. Das Verfahren dient zur Aufrechterhaltung
der durch ein Motorschleppmoment bewirkten Bremswirkung während einer
Bergabfahrt und sieht vor, dass alle "stabilen" Räder
eines Fahrzeugs abgebremst werden, wenn der Radschlupf an den "instabilen" Rädern einen
vorgegebenen Wert überschreitet.
Hierdurch wird eine Beschleunigung des Fahrzeugs aufgrund des Bremswirkungsverlustes
an den instabilen Rädern
sowie ein Rückwärtsdrehen
der instabilen Räder
verhindert.
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Insbesondere
in unwegsamem Gelände
kann es dabei sehr plötzlich
zu einer Verringerung der durch das Motorschleppmoment bewirkten
Bremswirkung kommen, wenn ein Rad des Fahrzeugs oder mehrere Räder an Haftung
verlieren. Dies kann etwa beim Überfahren
einer Verschränkung
geschehen, wenn ein Rad oder mehrere Räder vom Boden abheben. Bei
starkem Gefälle
führt dies
trotz der Regeleingriffe einer Bergabfahrtsregelung oftmals zu einer
starken Beschleunigung des Fahrzeugs, da die Bremsanlage in der
Regel nur mit einer zeitlichen Verzögerung betätigt werden kann. Gründe hierfür sind der
hohe Volumenbedarf der Radbremsen zu Beginn der Bremsenbefüllung sowie
die Notwendigkeit, das zwischen den Bremsscheiben und den Bremsbelägen vorliegende
Lüftspiel
zu überwinden.
Die Abfahrt wird durch dieses verzögerte Ansprechverhalten der
Bergabfahrtsregelung bzw. der Radbremsen teilweise unkontrolliert,
was für
den Fahrer des Fahrzeugs unangenehm ist.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Ansprechverhalten
einer Bergabfahrtsregelung zu verbessern. Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
21 gelöst.
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Demgemäß ist es
vorgesehen, dass ein Verfahren der eingangs genannten Art so durchgeführt wird, dass überprüft wird,
ob wenigstens eine vorgegebene Bedingung dafür, dass ein Bremsdruckaufbau
aufgrund der Bergabfahrtsregelung mit einer Wahrscheinlichkeit erfolgen
wird, erfüllt
ist, und dass ein Vorbefüllungsbremsdruck,
der zu keiner oder zu keiner nennenswerten Bremswirkung führt, in
der Radbremse aufgebaut wird, wenn festgestellt wird, dass die vorgegebene
Bedingung erfüllt
ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Steuern einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs umfasst eine
Steuereinheit, mit der bei einer Bergabfahrt aufgrund einer Bergabfahrtsregelung
ein Rufbau eines Bremsdrucks in wenigstens einer Radbremse des Fahrzeugs
steuerbar ist, und zeichnet sich dadurch aus, dass mittels der Steuereinheit überprüfbar ist,
ob wenigstens eine vorgegebene Bedingung dafür, dass ein Bremsdruckaufbau
aufgrund der Bergabfahrtsregelung mit einer Wahrscheinlichkeit erfolgen
wird, erfüllt
ist, und dass durch die Steuereinheit gesteuert ein Vorbefüllungsbremsdruck,
der zu keiner oder zu keiner nennenswerten Bremswirkung führt, in
der Radbremse aufbaubar ist, wenn die vorgegebene Bedingung erfüllt ist.
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Die
Erfindung beinhaltet die Idee, das Lüftspiel zwischen den Bremskolben
und den Bremsscheiben der Radbremsen durch den Aufbau eines geringen
Vorbefüllungsbremsdrucks
in den Radbremsen bzw. durch eine Vorbefüllung der Radbremsen mit Druckmittel
zu verringern oder zu beseitigen. Hierdurch spricht die Bremse bei
einem Regeleingriff der Bergabfahrtsregelung wesentlich schneller
an, so dass eine ungewollte und für den Fahrer unangenehme Beschleunigung
des Fahrzeugs, die bei konventionellen Bergabfahrtsregelungen während der
Ansprechzeit der Radbremsen auftreten, vermieden wird. Der Vorbefüllungsbremsdruck wird
dabei derart eingestellt, dass im Wesentlichen keine bemerkbare
Verzögerung
des Fahrzeugs eintritt.
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Vorteilhaft
erfolgt die Vorbefüllung
dabei nur dann, wenn ein Regeleingriff der Bergabfahrtsregelung mit
einer Wahrscheinlichkeit erfolgen wird, d.h. nur dann, wenn ein
möglicher
Bedarf besteht. Auf diese Weise werden unnötige Lastzyklen der Bremsanlage
sowie eine unnötige
spürbare
Verzögerungswirkung,
die durch die Vorbefüllung
verursacht werden kann, vermieden. Unter einer Wahrscheinlichkeit
ist dabei im Rahmen der Erfindung insbesondere eine von Null verschiedene
Wahrscheinlichkeit, vorzugsweise eine erhöhte Wahrscheinlichkeit zu verstehen.
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Der
Begriff Bergabfahrtsregelung ist im Rahmen der Erfindung in seiner
weitesten Bedeutung zu verstehen und umfasst insbesondere alle Regelungen,
bei denen eine Beschleunigung des Fahrzeugs während einer Bergabfahrt durch
einen automatischen Bremseingriff verhindert wird. Beispielsweise
kann eine Bergabfahrtsregelung dabei in Form der eingangs erwähnten HDC- bzw. DSR-Funktion
oder in Form der ebenfalls erwähnten
MBU-Funktion realisiert
sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist es vorgesehen, dass gerade soviel Vorbefüllungsbremsdruck in der Radbremse
aufgebaut wird, um ein Lüftspiel
zwischen einer Bremsscheibe und einem Bremsbelag der Radbremse zu überwinden.
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Eine
gewisse Wahrscheinlichkeit dafür,
dass aufgrund einer zu geringen Bremswirkung des Antriebsmotors
ein Regeleingriff der Bergabfahrtsregelung erfolgen wird, besteht
insbesondere dann, wenn sich das Fahrzeug auf einer Strecke mit
starkem Gefälle
fortbewegt und/oder der Antriebsmotor bereits im Schleppbetrieb
betrieben wird.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist es daher vorgesehen, dass überprüft wird,
ob ein vorliegendes Gefälle
einen vorgegebenen Gefälleschwellenwert überschreitet,
und dass der Vorbefüllungsbremsdruck
in der Radbremse aufgebaut wird, wenn festgestellt wird, dass das
vorliegende Gefälle
den vorgegebenen Gefälleschwellenwert überschreitet.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sieht vor, dass überprüft wird,
ob eine Änderungsrate
einer Fahrzeuggeschwindigkeit wenigstens um einen vorgegebenen Schwellenwert
größer ist
als eine anhand des Motormoments bestimmte Modellbeschleunigung
und dass der Vorbefüllungsbremsdruck
in der Radbremse aufgebaut wird, wenn festgestellt wird, dass die Änderungsrate
der Fahrzeuggeschwindigkeit wenigstens um den vorgegebenen Schwellenwert größer ist
als die anhand des Motormoments bestimmte Modellbeschleunigung.
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Anhand
eines Vergleichs zwischen der Änderungsrate
der Fahrzeuggeschwindigkeit und der anhand des Motormoments bestimmten Änderungsrate
kann dabei vorteilhaft mittelbar auf das vorliegende Gefälle geschlossen
werden. Insbesondere kann dabei auf das Vorliegen eines starken
Gefälles
geschlossen werden, wenn die tatsächliche Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit
deutlich größer ist
als die Änderungsrate, die
bei gleichem Motormoment auftreten würde, wenn sich das Fahrzeug
auf ebener Strecke fortbewegen würde.
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Eine
besonders zweckmäßige Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeichnet sich daher dadurch aus, dass die anhand des Motormoments
bestimmte Modellbeschleunigung eine aufgrund des Motormoments in
einer Ebene erwartete Beschleunigung des Fahrzeugs darstellt.
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Darüber hinaus
ist es in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
vorgesehen, dass überprüft wird,
ob der Antriebsmotor des Fahrzeugs im Schleppbetrieb betrieben wird,
und dass der Vorbefüllungsbremsdruck
aufgebaut wird, wenn festgestellt wird, dass der Antriebsmotor im
Schleppbetrieb betrieben wird.
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Die
Bergabfahrtsregelung kann üblicherweise
nur dann aktiviert werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner
als ein vorgegebener Schwellenwert ist, so dass nur dann eine von
Null verschiedene Wahrscheinlichkeit für einen Regeleingriff besteht,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb dieses Schwellenwerts
liegt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist es daher vorgesehen, dass ein Vergleich zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit
und einem vorgegebenen Schwellenwert durchgeführt wird, und dass der Vorbefüllungsbremsdruck
in der Radbremse aufgebaut wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist.
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Die
Regeleingriffe der Bergabfahrtsregelung werden üblicherweise dann vorgenommen,
wenn eine Fahrzeuggröße, wie
beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit bei der HDC- bzw. DSR-Funktion oder der Radschlupf
eines Rades bei der MBU-Funktion, einen Schwellenwert überschreitet.
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Dabei
zeichnet sich eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dadurch aus, dass der Bremsdruck aufgrund der Bergabfahrtsregelung
aufgebaut wird, wenn eine Fahrzeuggröße einen ersten Schwellenwert überschreitet,
dass überprüft wird,
ob die Fahrzeuggröße einen
zweiten Schwellenwert überschreitet,
der kleiner als der erste Schwellenwert ist, und dass der Aufbau
des Vorbefüllungsbremsdrucks
dann erfolgt, wenn die Fahrzeuggröße den zweiten Schwellenwert überschreitet.
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Diese
Ausführungsform
der Erfindung beinhaltet somit die Idee, eine erhöhte Wahrscheinlichkeit
für einen
Regeleingriff der Bergabfahrtsregelung festzustellen, wenn die Fahrzeuggröße, nach
deren Maßgabe die
Regeleingriffe erfolgen, einen zweiten Schwellenwert überschreitet,
der kleiner ist als der erste Schwellenwert, der für die Auslösung der
Regeleingriffe maßgeblich
ist.
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In
einer zweckmäßigen Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist vorgesehen, dass es sich bei der Fahrzeuggröße um eine Geschwindigkeit
des Fahrzeugs handelt.
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Eine
ebenfalls zweckmäßigen Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sieht vor, dass es sich bei der Fahrzeuggröße um einen Radschlupf wenigstens
eines Rades des Fahrzeugs handelt.
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Weiterhin
zeichnet sich eine zweckmäßige Weiterbildung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dadurch aus, dass der Aufbau des Vorbefüllungsbremsdrucks beendet wird, wenn
der Fahrer die Bremsanlage betätigt.
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Zudem
ist eine zweckmäßige Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau des Vorbefüllungsbremsdrucks
beendet wird, wenn ein Motormoment des Antriebsmotors einen vorgegebenen
Momentenschwellenwert überschreitet.
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Ferner
sieht eine ebenso zweckmäßige Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
vor, dass der Aufbau des Vorbefüllungsbremsdrucks
in der Radbremse beendet wird, wenn die Geschwindigkeitsregelung
aktiviert wird.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau des Vorbefüllungsbremsdrucks
in der Radbremse beendet wird, wenn eine Fahrdynamikregelung aktiviert
wird, bei der ein Bremseneingriff vorgenommen wird.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeichnet sich dadurch aus, dass der Vorbefüllungsbremsdruck in der Radbremse
aufgebaut wird, indem ein Druckmittel mittels einer Druckversorgungseinheit
in die Radbremse eingeleitet wird.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist es vorgese hen, dass es sich bei der Druckversorgungseinheit
um einen aktiven Bremskraftverstärker
handelt.
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Eine
gleichfalls zweckmäßige Weiterbildung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeichnet sich dadurch aus, dass es sich bei der Druckversorgungseinheit
um eine Pumpe handelt.
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In
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist es vorgesehen, dass eine Druckseite der Pumpe über ein
Trennventil mit einer Saugseite der Pumpe sowie mit der Radbremse
verbunden ist, und dass das Druckmittel mittels der Pumpe durch
das Trennventil gepumpt wird, so dass sich ein Staudruck aufbaut,
der zu einer Erhöhung
des Bremsdrucks in der Radbremse führt.
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Eine
bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeichnet sich dadurch aus, dass es sich bei dem Trennventil um ein
analoges Ventil handelt, wobei der Staudruck durch eine Steuerung
des Durchflussquerschnitts des Trennventils eingestellt wird.
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Weitere
Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen ergeben
sich aus der folgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele
anhand der Figur.
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Die
Figur zeigt eine ausschnittsweise Darstellung einer zur Durchführung der
Erfindung geeigneten Bremsanlage.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf ein als vierrädriger Geländewagen
ausgebildetes Fahrzeug, das über
einen Antriebsmotor verfügt,
der über
einen Antriebsstrang, der ein Getriebe umfasst, auf alle vier Räder des
Fahrzeugs einwirkt. Ein Abbremsen der Räder des Fahrzeugs erfolgt mittels
einer Bremsanlage, die ausschnittsweise in 1 veranschaulicht
ist.
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Die
Bremsanlage umfasst eine Betätigungseinrichtung 1,
die über
einen Bremskraftverstärker 2 auf einen
Hauptzylinder 3 einwirkt und vorzugsweise als ein durch
den Fahrer bedienbares Bremspedal ausgebildet ist.
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Der
Hauptzylinder 3 ist strömungsmäßig mit
einem Vorratsbehälter 4 für Druckmittel
verbunden. Ferner ist der Hauptbremszylinder 3 als Tandemhauptzylinder
ausgeführt,
bei dem jeweils eine von zwei gekoppelten Druckkammern zur Druckversorgung
eines Bremskreises (BK) vorgesehen ist. Üblicherweise besteht dabei
eine so genannte X-Aufteilung der Bremskreise, bei der ein erster
Bremskreis die vordere linke und die hintere rechte Radbremse 5 umfasst
und ein weiterer Bremskreis (BK2) die vordere rechte und die hintere
linke Radbremse 5.
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Die
Radbremsen 5 sind beispielsweise als Scheibenbremsen ausgeführt, bei
denen bei einem Druckaufbau ein Bremskolben betätigt und gegen eine drehfest
mit dem entsprechenden Rad des Fahrzeugs verbundene Bremsscheibe
gepresst wird.
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Die
Radbremsen 5 sind über
ein Trennventil 6 sowie jeweils ein Einlassventil 7 mit
dem Hauptzylinder 3 verbunden. Die Ventile 6, 7 weisen
dabei eine federbetätigte
Durchlassstellung und eine elektromagnetisch schaltbare Sperrstellung
auf. Bei einem ausschließlich
durch den Fahrer gesteuerten Bremsvorgang wird der von dem Fahrer
mittels des Bremskraftverstärkers 2 in
dem Hauptzylinder 3 aufgebaute Bremsdruck direkt zu den
Radbremsen 5 übertragen.
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Die
dargestellte Bremsanlage erlaubt darüber hinaus einen fremdkraftgesteuerten
Aufbau eines Bremsdrucks in den Radbremsen 5 mittels einer
durch einen Motor angetriebenen Pumpe 8. Zum Druckaufbau wird
dabei das Trennventil 6 betätigt (d.h. geschlossen) und
das Umschaltventil 9, welches über eine federbetätigte Sperrstellung
und eine elektromagnetisch schaltbare Durchlassstellung verfügt, geöffnet. Auf
diese Weise entsteht zwischen dem Hauptzylinder 3 und der
Saugseite der Pumpe 8 eine hydraulische Verbindung, während der
Hauptzylinder 3 von der Druckseite der Pumpe 8 entkoppelt
wird. Die Pumpe ist damit in der Lage, Druckmittel aus dem Hauptzylinder 3 in
die Radbremsen 5 zu fördern
und den Bremsdruck in den Radbremsen 5 zu erhöhen.
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Ferner
kann der Bremsdruck in den Radbremsen 5 gegen einen im
Hauptzylinder 3 aufgebauten Druck verringert werden. Hierzu
ist jeder Radbremse 5 ein Auslassventil 10 zugeordnet,
das über
eine federbetätigte
Sperrstellung und eine elektromagnetisch schaltbare Durchlassstellung
verfügt.
Für den
Druckabbau in einer Radbremse 5 wird das Einlassventil 7 geschlossen
und das Auslassventil 10 geöffnet, so dass das Druckmittel
aus der Radbremse 5 in den Niederdruckspeicher 11 entweichen
kann. Mittels der Pumpe 8 wird das Druckmittel dann aus
dem Niederdruckspeicher 11 in den Hauptzylinder 3 zurückgefördert, wozu
das Umschaltventil 9 geschlossen und das Trennventil 6 geöffnet wird.
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Um
beim Lösen
der Bremse bzw. beim Ausschalten der Pumpe 8 einen möglichst
schnellen Druckabbau in den Radbremsen 5 zu gewährleisten,
sind den Einlassventilen 7 Rückschlagventile 12 zugeordnet.
Ein weiteres Rückschlagventil 13 ist
dem Trennventil 6 zugeordnet. Zusätzlich ist ein Druckbegrenzungsventil 14 vorgesehen,
welches das Trennventil 6 überbrückt und bei Überschreiten
eines Ansprechdrucks bei gesperrtem Trennventil 6 öffnet.
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Die
Ventile 6, 7, 9, 10, 12, 13 und 14 sowie
die Pumpe 8 und der Niederdruckspeicher 11 sind
in der Regel in einer Hydraulikeinheit 15 zusammengefasst,
die signalmäßig mit
wenigstens einer Steuereinheit verbunden ist, die Steuerbefehle
zum Schalten der Ventile 6, 7, 9 und 10 sowie
Steuern der Pumpe 8 bestimmt und an die Hydraulikeinheit 15 übermittelt.
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Darüber hinaus
oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass der Bremskraftverstärker 2 als
ein so genannter aktiver Bremskraftverstärker ausgebildet ist, der es
erlaubt unabhängig
von einer Bremsbetätigung des
Fahrers einen Bremsdruck in den Radbremsen 5 aufzubauen.
Der gegebenenfalls vorgesehene aktive Bremskraftverstärker wird
dabei ebenfalls von der Steuereinheit angesteuert.
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Derartige
Bremsanlagen sind dem Fachmann an sich bekannt und üblicherweise
auch Bestandteil von Fahrdynamikregelsystem wie beispielsweise von
dem Fachmann bekannten ESP-Systemen (ESP: Elektronisches Stabilitätsprogramm),
bei denen die Fahrstabilität
des Fahrzeugs in kritischen Fahrsituationen durch radindividuelle
Bremseneingriffe erhöht
wird.
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Ferner
wird eine solche Bremsanlage bei einer Bergabfahrtsregelung genutzt,
die den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung darstellt. Die
Regeleinheit zur Durchführung
der Bergabfahrtsregelung ist dabei in der Steuereinheit enthalten
und ermittelt Bremsdrücke
für die
einzelnen Radbremsen 5, die im Bereich der Steuereinheit
in die Steuerbefehle für
die Hydraulikeinheit 15 umgewandelt werden. Aufgrund dieser
Steuerbefeh le erfolgen dann die Bremseneingriffe an den Radbremsen 5 in
der zuvor beschriebenen Weise.
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Beispielsweise
kann die Bergabfahrtsregelung als HDC-Funktion realisiert sein,
die etwa in der eingangs bereits genannten internationalen Patentanmeldung
WO 96/11826 beschrieben ist, auf die in diesem Zusammenhang vollumfänglich verwiesen
wird. Bei der HDC-Funktion ist es vorgesehen, dass das Fahrzeug durch
einen Bremseneingriff abgebremst wird, wenn eine von dem Fahrer
festgelegte Maximalgeschwindigkeit überschritten wird. Die bei
dem Bremseneingriff einzustellenden Bremsdrücke werden dabei nach Maßgabe der
Regelabweichung zwischen der Maximalgeschwindigkeit und der vorliegenden
Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. Sinkt die Fahrzeuggeschwindigkeit
unter die Maximalgeschwindigkeit, werden die Radbremsdrücke nach
Maßgabe
der Regelabweichung verringert. Ferner wird der Bremsdruck an einer
Radbremse 5 verringert, wenn festgestellt wird, dass das
zugeordnete Rad blockiert.
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Vor
allem bei Geländefahrzeugen
mit einem so genannten Low-Range-Getriebe,
d.h. einem Getriebe mit einer Geländeübersetzung, welche insbesondere
auch eine starke Motorbremswirkung bei Bergabfahrten bewirken kann,
wird der HDC-Eingriff oftmals erst während der Bergabfahrt vorgenommen,
wenn sich die Motorbremswirkung aufgrund eines Haftungsverlustes
an einem oder mehreren Rädern
verringert, so dass das Fahrzeug aufgrund der Motorbremswirkung
allein nicht mehr auf Geschwindigkeiten unterhalb der Maximalgeschwindigkeit
gebremst werden kann.
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Ferner
kann die Bergabfahrtsregelung auch in Form einer Motorbremsmomentunterstützung (MBU) realisiert
sein, wie es in der europäischen
Patentschrift
EP 1
165 535 B1 beschrieben ist, auf die ebenfalls vollumfänglich verwiesen
wird. Bei diesem Regelverfahren erfolgt ein Bremseingriff dann,
wenn der Antriebsmotor im Schleppbetrieb betrieben wird und sich
der Radschlupf eines Rades infolge einer verringerten Bodenhaftung
erhöht.
Dabei werden die "stabilen" Räder mit
einer Bremskraft beaufschlagt, wenn der Radschlupf an wenigstens
einem "instabilen" Rad einen Schwellenwert überschreitet,
d.h., wenn sich die Radgeschwindigkeit an dem instabilen Rad um
wenigstens einen vorgegebenen Betrag von einer mittleren Radgeschwindigkeit
der stabilen Räder
unterscheidet. Der an den stabilen Rädern einzustellende Radbremsdruck
wird hierbei aus der Differenz zwischen der mittleren Geschwindigkeit
der stabilen Räder
und der mittleren Geschwindigkeit aller Räder vor der Erkennung eines
instabilen Rades berechnet.
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Die
MBU verhindert, dass das Fahrzeug aufgrund des Verlustes der durch
das Motorschleppmoment verursachten Bremswirkung an dem instabilen
Rad, der durch die verringerte Haftung dieses Rades verursacht wird,
beschleunigt. Ferner wird ein Rückwärtsdrehen
des "instabilen" Rads vermieden,
das sich bei einem ungesperrten Differenzialgetriebe aufgrund des
Haftungsverlustes ergeben kann.
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Um
ein besseres Ansprechverhalten der Bergabfahrregelung bei Regeleingriffen,
die während
der Bergabfahrt begonnen werden, zu erreichen, ist es im Rahmen
der Erfindung vorgesehen, das Lüftspiel
zwischen den Bremskolben und den Bremsscheiben zu verringern bzw.
zu beseitigen, wenn ein Regeleingriff mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit
zu erwarten ist. Dies geschieht dadurch, dass in den Radbremsen 5 durch eine
Vorbefüllung
ein Vorbefüllungsbremsdruck
aufgebaut wird, der keine bzw. keine nennenswerte Bremswirkung verursacht,
den Bremskolben jedoch soweit in Richtung der Bremsscheiben bewegt,
dass dieser das Lüftspiel überwindet.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung wird der Vorbefüllungsbremsdruck
dadurch aufgebaut, dass die Pumpe 8 bei geöffnetem
Umschaltventil 9 und bei geöffnetem Trennventil 6 angeschaltet wird.
Die Einlassventile 7 sind dabei ebenfalls geöffnet, die
Auslassventile 10 geschlossen. Das geförderte Druckmittelvolumen fließt so durch
das geöffnete
Trennventil 6 in den Hauptzylinder 3 bzw. zu der
Saugseite der Pumpe 8 ab, wobei sich aufgrund der Blendenwirkung
des Trennventils 6 ein Staudruck auf der Druckseite der
Pumpe 8 vor dem Trennventil 6 aufbaut. Der Staudruck
bewirkt dabei eine Vorbefüllung
der Radbremsen 5 bzw. eine Erhöhung der Radbremsdrücke.
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Vorzugsweise
wird dabei ein so genanntes analoges Trennventil 6 eingesetzt,
dessen Durchflussquerschnitt elektromagnetisch steuerbar ist, so
dass ein vorgegebener Staudruck eingestellt werden kann.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist es vorgesehen, dass zur Vorbefüllung der Radbremsen 5 die
Trennventile 6 geschlossen und die Umschaltventile 9 geöffnet werden.
Die Einlassventile 7 der Radbremsen 5 werden dabei
geöffnet
und die Auslassventile 10 der Radbremsen 5 geschlossen.
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Die
Ansteuerung der Pumpe 8 und des gegebenenfalls vorgesehenen
analogen Trennventils 6 kann anhand eines Vorgabewertes
für die
Pumpleistung bzw. den Ansteuerstrom der Pumpe sowie einem festen Vorgabewert
für den
Durchflussquerschnitt des Trennventils 6 bzw. den Ansteuerstrom
des Trennventils 6 vorgenommen werden. Vorzugsweise ist
jedoch jeder Radbremse 5 oder den Radbremsen 5 eines
Bremskreises jeweils ein Drucksensor zugeordnet, der die vorliegenden
Radbremsdrücke
erfasst. In dieser Ausführungsform enthält die Steuereinheit
eine Druckregeleinheit, welche den vorgesehenen Vorbefüllungsbremsdruck
durch eine entsprechende Ansteuerung der Pumpe 8 und/oder
der Trennventile 6 einregelt.
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Ist
dabei nur in einem der beiden vorhandenen Bremskreise eine Vorbefüllung der
Radbremsen 5 vorgesehen oder die Einstellung unterschiedlicher
Vorbefüllungsbremsdrücke in verschiedenen
Radbremsen 5, so kann dies durch eine entsprechende Ansteuerung
der Ventile in einfacher Weise erreicht werden. So können beispielsweise
durch eine unterschiedliche Ansteuerung der analogen Trennventile 6 der
beiden Bremskreise unterschiedliche Staudrücke in den beiden Bremskreisen
eingestellt werden. Ferner können
die Einlassventile 7 von Radbremsen 5, in denen
kein Vorbefüllungsbremsdruck
aufgebaut werden soll, geschlossen werden.
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Falls
der Bremskraftverstärker 2 als
aktiver Bremskraftverstärker
ausgebildet ist, so kann es gleichfalls vorgesehen sein, dass der
Vorbefüllungsbremsdruck
mittels des aktiven Bremskraftverstärkers aufgebaut wird. Auch
in dieser Ausführungsform
kann es vorgesehen sein, durch eine entsprechende Ansteuerung der Trennventile 6 bzw.
der Einlassventile 7 der Radbremsen 5 eine Vorbefüllung der
Radbremsen 5 nur in einem der beiden Bremskreise vorzunehmen,
oder unterschiedliche Vorbefüllungsbremsdrücke in verschiedenen Radbremsen 5 einzustellen.
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Die
Aktivierung der Vorbefüllungsfunktion
erfolgt in Abhängigkeit
davon, ob eine Bedingung dafür, dass
ein Bremsdruckaufbau aufgrund der Bergabfahrtsregelung mit einer
Wahrscheinlichkeit erfolgen wird, erfüllt ist. Davon, dass ein Regeleingriff
der Bergabfahrtsregelung mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zu
erwarten ist, wird insbesondere ausgegangen, wenn das Fahrzeug auf
einem starken Gefälle
bergab fährt
und der Antriebsmotor des Fahrzeugs im Schleppbetrieb betrieben
wird.
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Das
vorliegende Gefälle
entspricht dem Neigungswinkel des Fahrzeugs, der mittels eines Neigungswinkelsensors
oder mittels eines Längsbeschleunigungssensors
ermittelt werden kann. Ein vorteilhaftes Verfahren zum Ermitteln
des Längsneigungswinkels
eines Fahrzeugs mit Hilfe eines Längsbeschleunigungssensors ist
dabei beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 100 39 458 A1 beschrieben,
auf die in diesem Zusammenhang verwiesen wird. Entsprechend dem
dort beschriebenen Verfahren gilt für den Längsneigungswinkel α des Fahrzeugs
bei Vorwärtsfahrt
wobei mit a
Sensor die
mittels des Sensors gemessene Längsbeschleunigung,
mit dv/dt die Änderungsrate
des Betrags v der Fahrzeuggeschwindigkeit und mit g die Erdbeschleunigung
bezeichnet sind. Die Änderungsrate der
Fahrzeuggeschwindigkeit kann dabei in dem Fachmann bekannter Weise
aus den Signalen von Raddrehzahlsensoren ermittelt werden. Das Vorzeichen
ist in Gleichung 1 so gewählt,
dass der Längsneigungswinkel positiv
ist, wenn der Fahrzeugbug in Bergaufrichtung zeigt und dass der
Längsneigungswinkel
negativ ist, wenn der Fahrzeugbug in Bergabrichtung zeigt. Mit der
gleichen Vorzeichenkonvention gilt bei Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs
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Die
Fahrrichtung kann dabei beispielsweise mittels drehrichtungsdiskriminierender
Raddrehzahlsensoren ermittelt werden. Ferner kann auch eines der
in der internationalen Patentanmeldung WO 02/062640 A1 dargestellten
Verfahren zur Fahr richtungserkennung herangezogen werden. Auf die
internationale Patentanmeldung WO 02/062640 A1 wird hierzu ausdrücklich verwiesen.
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Der
Schleppbetrieb des Antriebsmotors wird festgestellt, wenn das Motormoment
kleiner ist als ein vorgegebener Motormomentenschwellenwert, der
vorzugsweise an die Charakteristik des zur Verfügung stehenden Motormomentensignals
angepasst wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt
der Motormomentenschwellenwert dabei zwischen –30 Nm und +30 Nm, vorzugsweise
bei –5
Nm. Der Wert von –5
Nm entspricht dabei in der Regel einem leichten Schleppmoment.
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Eine
erste Bedingung für
die Vorbefüllung
der Radbremsen ist vorzugsweise erfüllt, wenn ein Schleppbetrieb
des Antriebsmotors festgestellt wird, das Fahrzeug in Bergabrichtung
fährt und
das ermittelte Gefälle größer als
ein Gefälleschwellenwert
ist. Der Gefälleschwellenwert
liegt in einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung zwischen 5% und 30%, vorzugsweise bei 15%.
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Ein
weiteres im Rahmen der Erfindung anwendbares Verfahren zum Abschätzen des
vorliegenden Gefälles
basiert darauf, die vorliegende Änderungsrate
der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Modellbeschleunigung zu vergleichen,
die anhand des Motormoments in einem Modell berechnet wird. Die
berechnete Modellbeschleunigung entspricht dabei der Beschleunigung,
die bei dem vorliegenden Motormoment zu erwarten wäre, wenn
sich das Fahrzeug in der Ebene bewegen würde. Dabei kann die Modellbildung
anhand von Fahrversuchen erfolgen, wobei in einem Speicher der Steuereinheit
Tabellen oder Kennlinien gespeichert werden, die eine Zuordnung
zwischen dem Motormoment und der Modellbeschleunigung ermöglichen.
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Ferner
kann die Modellbeschleunigung auch anhand der Fahrzeugmassenträgheit aus
der bekannten Gleichung
berechnet werden, wobei der
Massenfaktor e durch e = 1 + J/(m·r
2)
gegeben ist. Hierbei bezeichnet
- a
- die Modellbeschleunigung
- Mm
- das Motormoment des
Antriebsmotors
- iges
- das Gesamtübersetzungsverhältnis des
Antriebstrangs des Fahrzeugs
- ηges
- den Gesamtwirkungsgrad
des Antriebstrangs
- r
- den dynamischen Radius
der Reifen des Fahrzeugs
- m
- die Masse des Fahrzeugs
und
- J
- das Trägheitsmoment,
welches sich aus dem Trägheitsmoment
der Räder,
dem Trägheitsmoment
des Antriebstrangs und dem Trägheitsmoment
des Antriebsmotors zusammensetzt.
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Die
Berechnung der Modellbeschleunigung kann dabei ohne Berücksichtigung
von Luft- und Rollwiderständen
durchgeführt
werden, da diese bei den kleinen Geschwindigkeiten, bei denen die
Bergabfahrtsregelung aktiviert ist, vernachlässigbar klein sind. Die Masse
des Fahrzeugs kann durch ein an sich bekanntes geeignetes Verfahren
dynamisch bestimmt oder es kann eine dem zulässigen Gesamtgewicht des Fahrzeugs entsprechende
Masse zugrunde gelegt werden.
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Eine
zweite Bedingung für
die Vorbefüllung
der Radbremsen ist erfüllt,
wenn der Antriebsmotor im Schleppbetrieb betrieben wird, was in
der zuvor bereits dargestellten Weise ermittelt werden kann, und
wenn die Änderungsrate
der Fahrzeuggeschwindigkeit wenigstens um einen vorgegebenen Betrag
größer ist
als die Modellbeschleunigung. In einer vorteilhaften Ausführungsform
liegt der vorgegebene Betrag zwischen 0,05 g und 0,3 g, vorzugsweise
bei 0,15 g.
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Die
Vorbefüllung
der Radbremsen 5 wird vorzugsweise ausgelöst, wenn
eine der zuvor dargestellten Bedingungen erfüllt ist. Es kann jedoch gleichfalls
vorgesehen sein, dass eine Vorbefüllung der Radbremsen 5 nur
dann ausgelöst
wird, wenn beide Bedingungen erfüllt
sind.
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Darüber hinaus
ist es vorzugsweise vorgesehen, die Bremsenvorbefüllung nur
dann auszulösen, wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem Bereich liegt, in dem auch
die Bergabfahrtsregelung aktivierbar ist. In einer vorteilhaften
Ausführungsform
der Erfindung ist daher eine Vorbefüllung der Radbremsen nur dann vorgesehen,
wenn festgestellt wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner
als ein vorgegebener Schwellenwert ist, der beispielsweise zwischen
10 km/h und 30 km/h, vorzugsweise bei 15 km/h liegt.
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Ferner
kann es in weiteren Ausführungsformen
der Erfindung alternativ oder ergänzend vorgesehen sein, dass
eine Vorbefüllung
der Radbremsen 5 vorgenommen wird, wenn ein Regeleingriff
der Bergabfahrtsregelung bevorsteht. Hierzu erfolgt eine Überwachung
der für
die Auslösung
des Regeleingriffs maßgeblichen Fahrzeuggrößen. Die
Vorbefüllung
der Radbremsen 5 wird dabei vorgenommen, wenn diese Fahrzeuggrößen Schwellenwerte überschreiten,
die betraglich geringer sind als diejenigen, die für das Auslösen der
Regeleingriffe der Bergabfahrtsregelung herangezogen werden.
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Erfolgt
Regeleingriff dabei dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen
bestimmten Maximalwert überschreitet,
wie es bei der HDC-Funktion vorgesehen ist, so wird die Vorbefüllung vorgenommen,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen Schwellenwert überschreitet,
der um einen vorgegebenen Betrag kleiner ist als der Maximalwert.
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Erfolgt
ein Regeleingriff dann, wenn der Radschlupf an einem Rad einen vorgegebenen
Schwellenwert überschreitet,
wie es bei der zuvor beschriebenen MBU vorgesehen ist, so wird die
Vorbefüllung
vorgenommen, wenn der Radschlupf einen weiteren, kleineren Schwellenwert überschreitet.
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Möglich wäre es grundsätzlich auch,
eine Vorbefüllung
der Radbremsen 5 immer dann vorzunehmen, wenn der Antriebsmotor
im Schleppbetrieb betrieben wird. Dies ist jedoch aufgrund einer
möglicherweise
als störend
wahrnehmbare Verzögerungswirkung
der Vorbefüllung
und der hohen Anzahl unnötiger
Lastzyklen der Bremsanlage weniger vorteilhaft.
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Zu
einer Beendigung der Bremsvorbefüllung
kommt es, wenn wenigstens eine vorgegebene Abbruchbedingungen erfüllt ist.
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Eine
erste Abbruchbedingung ist dabei erfüllt, wenn eine Betätigung der
Bremsanlage durch den Fahrer festgestellt wird. Dies geschieht in
einer dem Fachmann an sich bekannten Weise, wenn eine Betätigung eines
Bremslichtschalters erfasst wird, wenn anhand der Signale eines
Drucksensors erkannt wird, dass der Bremsdruck in dem Hauptzylinder 3 einen
vorgegebenen Schwellenwert überschreitet,
und/oder wenn eine Betätigung
des Bremskraftverstärkers
festgestellt wird.
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Ferner
wird die Vorbefüllung
im Antriebsfall beendet, d.h. wenn der Antriebsmotor nicht mehr
im Schleppbetrieb betrieben wird. Eine zweite Abbruchbedingung ist
daher erfüllt,
wenn das Motormoment einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Dieser Schwellenwert wird an die Charakteristik des zur Verfügung stehenden
Motormomentensignals angepasst und liegt beispielsweise zwischen –30 Nm und
+30 Nm, vorzugsweise bei 10 Nm.
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Weiterhin
wird die Vorbefüllung
bei einem Regeleingriff in die Bremsanlage, d.h. einem Eingriff
aufgrund der durch die Vorbefüllung
unterstützten
Bergabfahrtsregelung oder einer weiteren Regelfunktion, beendet.
Als weitere Regelfunktion kommt dabei insbesondere eine Fahrdynamikregelung
in Frage.
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Vorzugsweise
ist es hierbei vorgesehen, dass ein so genanntes Aktivierungsflag
an die Steuereinheit zur Steuerung der Vorbefüllung übermittelt wird, wenn ein Regeleingriff
vorgenommen wird. Eine weitere Abbruchbedingung ist somit dann erfüllt, wenn
innerhalb der Steuereinheit ein Aktivierungsflag einer Regelfunktion
empfangen wird, bei der ein Bremseingriff vorgenommen wird.