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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Steuerverfahren für eine druckbetriebene Radbremseinrichtung
eines Fahrzeugs, bei dem ein Vorfülldruck derart in die Radbremseinrichtung
eingespeist wird, dass ein in der Radbremseinrichtung auftretendes
Lüftspiel
verringert wird. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine
Vorrichtung zur Durchführung
des Steuerverfahrens.
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Ein
unerwünschtes
Lüftspiel
wird insbesondere beim raschen Durchfahren von Kurven oder dergleichen
verursacht. Die dabei wirkenden Querbeschleunigungen können dazu
führen,
dass der im Bremszylinder der Radbremseinrichtung angeordnete Bremskolben,
mit dem die Bremsbeläge
gegen die Bremsscheibe bzw. die Bremstrommel der Radbremseinrichtung
gepresst werden, aus seiner Normalstellung heraus verschoben wird.
Diese Position behält
er im allgemeinen auch nach Beendigung der Kurvenfahrt bei. Soll
nun ein Bremseingriff durchgeführt
werden, so muss der Bremskolben zuerst in seine Normalstellung zurückversetzt
werden, bevor sich eine Bremswirkung einstellen kann. D.h. es kommt zu
unerwünschten
zeitlichen Verzögerungen
zwischen dem Beginn des Bremseingriffs und dem Eintreten der Bremswirkung.
Dies kann vor allem bei Fahrdynamiksystemen, deren Wirkungsweise
auf der zeitlich präzisen
Durchführung
selbsttätiger Bremseingriffe
beruht, zu Problemen führen.
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Die
DE 34 23 063 A1 schlägt daher
im Zusammenhang mit einer Antriebsschlupfregelung (ASR) vor, die
Radbremseinrichtungen an den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs bereits
vor der Durchführung
schlupfmindernder Bremseingriffe durch Einspeisung eines geringfügigen Bremsdrucks vorzuspannen,
um so ein unerwünschtes
Lüftspiel
im Voraus zu beseitigen.
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Eine
vorbeugende Verringerung des Lüftspiels
bei Fahrdynamiksystemen, die fahrerunabhängige Bremseingriffe zur Querstabilisierung
des Fahrzeugs durchzuführen,
ist dagegen nicht vorgesehen. Zu diesen Fahrdynamiksystemen gehört beispielsweise
das sogenannte Elektronische Stabilitäts-Programm (ESP). Um eine
sichere Querstabilisierung des Fahrzeugs zu gewährleisten, mithin also ein Schleudern
oder Kippen zu vermeiden, werden an die zeitliche Genauigkeit bzw.
Verzögerungsfreiheit derartiger
Bremseingriffe besondere Anforderungen gestellt.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerverfahren
der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass ein
bei einer druckbetriebenen Radbremseinrichtung auftretendes Lüftspiel
im Falle voraussichtlich zu erwartender querstabilisierender Bremseingriffe,
wie sie beispielsweise von Seiten eines Elektronischen Stabilitäts-Programms
durchgeführt
werden, vorbeugend beseitigt oder zumindest deutlich verringert
wird.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Steuerverfahren bzw. eine Vorrichtung zur
Durchführung
des Steuerverfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw.
8 gelöst.
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Bei
dem Steuerverfahren für
eine druckbetriebene Radbremseinrichtung eines Fahrzeugs wird ein
Vorfülldruck
derart in die Radbremseinrichtung eingespeist, dass ein in der Radbremseinrichtung auftretendes
Lüftspiel
verringert wird. Erfindungsgemäß erfolgt
die Einspeisung des Vorfülldrucks,
wenn festgestellt wird, dass ein auf einen querdynamisch kritischen Fahrzustand
des Fahrzeugs hinweisendes Auslösekriterium
erfüllt
ist.
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Sollten
nun infolge eines derartigen Fahrzustands querstabilisierende Bremseingriffe
notwendig werden, so lassen sich diese ohne wesentliche zeitliche
Verzögerungen
durchführen.
Einem möglicherweise
bevorstehenden Schleudern oder Kippen des Fahrzeugs kann in diesem
Fall besonders sicher entgegengewirkt werden.
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Vorteilhafte
Ausführungen
des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens
gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Auf
das Vorliegen eines querdynamisch kritischen Fahrzustands lässt sich
insbesondere dann zuverlässig
schließen,
wenn
- – eine
die Querbeschleunigung des Fahrzeugs wiedergebende Querbeschleunigungsgröße betraglich
größer ist
als ein vorgegebener Schwellenwert, und/oder wenn
- – eine
die aktuelle Gierrate des Fahrzeugs wiedergebende Gierratengröße um ein
vorgegebenes Maß von
einem rechnerisch ermittelten Sollwert abweicht, und/oder wenn
- – durch
Auswertung einer sensorisch ermittelten Lenkwinkelgröße, die
einen an lenkbaren Rädern des
Fahrzeugs auftretenden Lenkwinkel wiedergibt, und/oder durch Auswertung
der zeitlichen Änderung
der ermittelten Lenkwinkelgröße erkannt
wird, dass der Fahrer des Fahrzeugs einen Spurwechselvorgang oder
ein Ausweichmanöver durchführt.
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Das
Auslösekriterium
kann hierbei durch eine oder mehrere der vorstehend aufgeführten Bedingungen
gebildet sein.
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Führt der
Fahrer zum Zeitpunkt der Erfüllung des
Auslösekriteriums
bereits einen Bremsvorgang durch Betätigung eines im Fahrzeug befindlichen Bremsbedienelements
aus, so erübrigt sich
ein Vorspannen der Radbremseinrichtung. Dementsprechend unterbleibt
in diesem Fall die Einspeisung des Vorfülldrucks.
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Das
Vorliegen eines fahrerseitigen Bremsvorgangs lässt sich unschwer aufgrund
des aktuellen Betätigungszustands
eines mit dem Bremsbedienelement zusammenwirkenden Bremslichtschalters
erkennen, wie er im allgemeinen zur Ansteuerung von Bremslichtern
des Fahrzeugs vorgesehen ist. Bei dem Bremsbedienelement handelt
es sich beispielsweise um ein herkömmliches Bremspedal.
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Verzögerungen
bei der Durchführung
querstabilisierender Bremseingriffe führen vor allem bei höheren Fahrtgeschwindigkeiten
dazu, dass sich das Fahrzeug nicht mehr rechtzeitig stabilisieren
lässt. Bei
geringen Fahrtgeschwindigkeiten ist eine Reduzierung des Lüftspiels
im allgemeinen nicht erforderlich. Es besteht daher die Möglichkeit,
dass die Einspeisung des Vorfülldrucks
ausschließlich
dann erfolgt, wenn eine die Längsgeschwindigkeit
des Fahrzeugs wiedergebende Längsgeschwindigkeitsgröße größer ist
als ein vorgegebener Schwellenwert.
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Das
erfindungsgemäße Steuerverfahren bzw.
die Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens
wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1 ein
schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Steuerverfahrens,
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2 ein
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens
in Gestalt eines Flussdiagramms.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zur Durchführung
des in 2 dargestellten erfindungsgemäßen Steuerverfahrens.
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Die
Vorrichtung 10 umfasst ein hydraulisches Bremsaggregat 11,
das zur Betätigung
druckbetriebener Radbremseinrichtungen 12 bis 15 vorgesehen
ist, sowie einen Hauptbremszylinder 20, mittels dessen
sich das Bremsaggregat 11 zur fahrerseitigen Betätigung der
Radbremseinrichtungen 12 bis 15 über ein
im Fahrzeug befindliches Bremsbedienelement 21 ansteuern
lässt.
Bei dem Bremsbedienelement 21 handelt es sich beispielsgemäß um ein
vom Fahrer des Fahrzeugs zu bedienendes Bremspedal.
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Des
Weiteren ist eine Steuereinheit 22 zur fahrerunabhängigen Betätigung der
Radbremseinrichtungen 12 bis 15 vorgesehen. Die
Steuereinheit 22 ist beispielsweise Bestandteil eines im
Fahrzeug vorhandenen Elektronischen Stabilitäts-Programms (ESP) bzw. einer
Antriebsschlupfregelung (ASR).
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Der
Steuereinheit 22 werden die Signale mehrerer Sensoren zugeführt, im
vorliegenden Fall diejenigen eines Querbeschleunigungssensors 23 zur
Ermittlung einer Querbeschleunigungsgröße aq, die
die Querbeschleunigung des Fahrzeugs wiedergibt, eines Gierratensensors 24 zur
Ermittlung einer Gierratengröße ψ ., die
die aktuelle Gierrate des Fahrzeugs wiedergibt, sowie von Raddrehzahlsensoren 25 zur
Erfassung der an Fahrzeugrädern
auftretenden Raddrehzahlen, wobei die Steuereinheit 22 auf Basis
der Signale der Raddrehzahlsensoren 25 eine die Längsgeschwindigkeit
des Fahrzeugs wiedergebende Längsgeschwindigkeitsgröße vl bestimmt.
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Des
weiteren ist eine mit der Steuereinheit 22 verbundene Spurwechsellogik 26 vorhanden.
Diese überwacht
die Fahrt des Fahrzeugs in Bezug auf fahrerseitig durchgeführte Spurwechselvorgänge bzw.
Ausweichmanöver.
Der Spurwechsellogik 26 werden hierzu die Signale eines
nicht dargestellten Lenkwinkelsensors zur Ermittlung einer Lenkwinkelgröße δ, die einen an
lenkbaren Rädern
des Fahrzeugs eingestellten Lenkwinkel wiedergibt, zugeführt.
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Die
Entscheidung, ob ein Spurwechselvorgang bzw. ein Ausweichmanöver vorliegt,
erfolgt durch Auswertung der ermittelten Lenkwinkelgröße δ und/oder
der zeitlichen Änderung
der ermittelten Lenkwinkelgröße δ. Zusätzlich kann
eine für
das Vorliegen eines Spurwechselvorgangs oder eines Ausweichmanövers charakteristische Änderung
der Längsdynamik
des Fahrzeugs berücksichtigt
werden.
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Der
Betätigungszustand
eines mit dem Bremsbedienelement 21 zusammenwirkenden Bremslichtschalters 27 gibt
ferner Auskunft über
das Vorliegen eines fahrerseitigen Bremsvorgangs.
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Das
Bremsaggregat 11 umfasst zwei voneinander unabhängige Bremskreise 30 und 31,
wobei der erste Bremskreis 30 zur Betätigung der Radbremseinrichtung 12 bzw. 13 und
der zweite Bremskreis 31 zur Betätigung der Radbremseinrichtung 14 bzw. 15 dient.
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Beispielsgemäß sind die
Radbremseinrichtungen 12 bis 15 als herkömmliche
druckbetriebene Scheibenbremsen ausgebildet. Alternativ kann es sich
auch um Trommelbremsen handeln, wie sie typischerweise bei Nutzfahrzeugen
oder dergleichen eingesetzt werden.
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Zur
Erläuterung
der Funktion des Bremsaggregats 11 soll im folgenden stellvertretend
der zur Radbremseinrichtung 13 gehörende Teil des ersten Bremskreises 30 betrachtet
werden. In Bezug auf die übrigen
Radbremseinrichtungen 12, 14 und 15 gilt dann
entsprechendes.
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Das
Bremsaggregat 11 umfasst eine vom Hauptbremszylinder 20 ausgehende
und zur Radbremseinrichtung 13 verlaufende Bremsleitung 32, die
mit einer aus einem Einlassventil 33 und einem Auslassventil 34 bestehenden
Ventileinheit verbunden ist, mittels derer sich der Bremsdruck in
der Radbremseinrichtung 13 beeinflussen lässt. Des
Weiteren ist zwischen dem Hauptbremszylinder 20 und dem
Einlassventil 33 ein Umschaltventil 35 angeordnet,
das in betätigtem
Zustand geöffnet
ist und die Bremsleitung 32 unterbricht.
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Von
der Bremsleitung 32 zweigt zwischen dem Hauptbremszylinder 20 und
dem Umschaltventil 35 eine Saugleitung 40 ab,
wobei in der Saugleitung 40 ein Hauptsteuerventil 41 angeordnet
ist. In betätigtem
Zustand gibt dieses die Saugleitung 40 frei. Die Saugleitung 40 führt zu einem
mit dem Auslassventil 34 verbundenen Druckmittelspeicher 42 einerseits
und zu einer selbstansaugenden Rückförderpumpe 43 andererseits,
wobei letztere von einem Elektromotor 44 angetrieben wird
und hochdruckseitig zwischen dem Umschaltventil 35 und
dem Auslassventil 34 über
einen zwischengeschalteten Druckmittelspeicher 45 an die
Bremsleitung 32 angeschlossen ist.
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Die
Ventile 33, 34, 35 und 41, sowie
der Elektromotor 44 können
dabei – ebenso
wie die übrigen Ventile
des Bremsaggregats 11 – über nicht
dargestellte Steuerleitungen von Seiten der Steuereinheit 22 betätigt werden.
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Zur
Verringerung eines unerwünschten
Lüftspiels
lässt sich
die Radbremseinrichtung 13 durch Einspeisung eines Vorfülldrucks
ppre vorspannen. Hierzu schließt die Steuereinheit 22 das
Auslassventil 34, das Umschaltventil 35 sowie
das Hauptsteuerventil 41 des Bremsaggregats 11.
Gleichzeitig wird das Einlassventil 33 geöffnet und
die Rückförderpumpe 43 durch
Betätigung
des Elektromotors 44 in Betrieb gesetzt, sodass Druckmittel
aus dem Druckmittelspeicher 42 in die Radbremseinrichtung 13 überführt wird.
Bei Erreichen des gewünschten
Vorfülldrucks
ppre wird der Pumpvorgang beendet und/oder
das Einlassventil 33 geschlossen. Zum Abbau des Vorfülldrucks
ppre wird das Auslassventil 34 geöffnet.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens
in Gestalt eines Flussdiagramms. Das Steuerverfahren soll im folgenden
unter Bezugnahme auf 1 erläutert werden.
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Das
in der Steuereinheit 22 ablaufende Verfahren wird in einem
Initialisierungsschritt 50 gestartet, woraufhin in einem
ersten Hauptschritt 51 überprüft wird,
ob die auf Basis der Signale der Raddrehzahlsensoren 25 ermittele
Längsgeschwindigkeitsgröße vl größer ist
als ein vorgegebener Schwellenwert SWvl, vl > SWvl, (1.1)wobei der
vorgegebene Schwellenwert SWvl einer Längsgeschwindigkeit
des Fahrzeugs in der Größenordnung
von 25 bis 35 km/h entspricht.
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Ist
die durch Gleichung (1.1) gegebene Bedingung erfüllt, wird mit einem zweiten
Hauptschritt 52 fortgefahren, in dem auf Basis des aktuellen
Betätigungszustands
BL des Bremslichtschalters 27 überprüft wird, ob ein fahrerseitiger
Bremsvorgang vorliegt. Letzteres ist der Fall, wenn der Betätigungszustand
BL einen logischen Wert von 1 aufweist, BL
= 1. (1.4)
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Sollte
dies nicht der Fall sein und wird in einem nachfolgenden dritten
Hauptschritt 53 festgestellt, dass ein auf einen querdynamisch
kritischen Fahrzustand des Fahrzeugs hinweisendes Auslösekriterium
AKRIT erfüllt
ist, so wird in einem vierten Hauptschritt 54 durch Betätigung des
Bremsaggregats 11 ein Vorfülldruck ppre derart
in die Radbremseinrichtungen 12 bis 15 eingespeist,
dass ein gegebenenfalls vorhandenes Lüftspiel beseitigt oder zumindest
deutlich verringert wird. Die Einspeisung des Vorfülldrucks
ppre kann hierbei grundsätzlich in alle Radbremseinrichtungen 12 bis 15 gleicherma ßen oder
aber radindividuell erfolgen, vorzugsweise in diejenigen Radbremseinrichtungen 12 bis 15,
an denen aufgrund des querdynamisch kritischen Fahrzustands querstabilisierende
Bremseingriffe von Seiten des Elektronischen Stabilitäts-Programms zu erwarten
sind.
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Das
Auslösekriterium
AKRIT ist dann erfüllt, wenn
der Betrag der Querbeschleunigungsgröße aq größer ist
als ein vorgegebener Schwellenwert SWaq, |aq| > SWaq, (1.2)und/oder
wenn die Gierratengröße ψ . um ein
vorgegebenes Maß SWψ von
einem rechnerisch ermittelten Sollwert ψ .soll abweicht, |ψ . – ψ .soll| > SWψ, (1.3)und/oder
wenn erkannt wird, dass der Fahrer einen Spurwechselvorgang oder
ein Ausweichmanöver durchführt, worauf
geschlossen wird, wenn der Ausgangszustand SWL der Spurwechsellogik 26 einen logischen
Wert von 1 aufweist, SWL = 1. (1.4)
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Der
Schwellenwert SWaq entspricht hierbei einer
Querbeschleunigung des Fahrzeugs in der Größenordnung von 4,5 bis 5,5
m/s2. Die durch SWψ definierte
zulässige
Gierratenabweichung liegt im Bereich zwischen 0,5 und 1,5 °/s.
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Im
Anschluss an den vierten Hauptschritt 54 kehrt das Steuerverfahren
wieder zum ersten Hauptschritt 51 zurück, um von vorne zu beginnen.
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Sollte
sich beim Durchlaufen des Verfahrens herausstellen, dass eine der
in den Hauptschritten 51 bis 53 überprüften Bedingungen
nicht (mehr) zutrifft, so wird das Steuerverfahren durch Ausführung des Initialisierungsschritts 50 erneut
gestartet. Ein zuvor eingespeister Vorfülldruck ppre wird
in diesem Fall abgebaut.