DE102007004042A1

DE102007004042A1 - Verfahren zur Überschlagsverhinderung bei Krafträdern

Info

Publication number: DE102007004042A1
Application number: DE102007004042A
Authority: DE
Inventors: Alfred Eckert
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2007-08-23

Abstract

Verfahren zur Überschlagsverhinderung bei Krafträdern mit einem Anti-Blockiersystem (ABS), wobei eine Kenngröße (X), welche ein Maß für die Tendenz zum Abheben eines Rades (3) darstellt, in Abhängigkeit von Radlastinformationen (R<SUB>H</SUB>(t), R'<SUB>H</SUB>(t) des Rades (3) ermittelt wird und diese Kenngröße (X) zur Regelung des Bremsdrucks an der/den Radbremse/n herangezogen wird, sowie Bremsdruckregeleinrichtung für Krafträder.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Bremsdruckregeleinrichtung für Krafträder.

Das Kraftrad hat sich im Laufe der letzten Jahrzehnte von einem kostengünstigen Fortbewegungsmittel zu einem Freizeitgefährt entwickelt, bei welchem auch vermehrt die Sicherheit des Fahrers in den Vordergrund gerückt wird. Ähnlich wie bei den Automobilen vor einigen Jahren werden zunehmend auch Krafträder mit Anti-Blockiersystemen (ABS) ausgerüstet. Aus der EP 0 548 985 B1 ist beispielsweise eine Blockierschutzvorrichtung für Krafträder bekannt. Ferner ist aus der DE 40 00 212 A1 ein Verfahren zum blockiergeschützten Bremsen eines Kraftrades und zum Bestimmen des Haftbeiwertes bekannt.

Während einer starken Bremsung eines Kraftrades besteht die Gefahr, dass durch eine zu große Bremskraft am Vorderrad das Hinterrad von der Fahrbahn abhebt und sich das Kraftrad aufstellt. Im Extremfall kann dies zu einem Überschlag des Kraftrads führen. Dieser Sachverhalt ist jedem Kraftradfahrer bekannt und wird gefürchtet. Da es nur sehr geübten Fahrern gelingt, diese Grenzsituation einer sehr hohen Bremsleistung in Verbindung mit einem beginnenden Abheben des Hinterrades zu bemerken und auch zu beherrschen, bremsen Normalfahrer eher etwas vorsichtiger, um diese Grenzsituation sicher zu vermeiden, und verschenken dadurch Brems weg. In Paniksituationen ist es aber auch geübten Fahrern oft nicht möglich, eine solche Grenzsituation zu vermeiden.

Auch während einer ABS-geregelten Bremsung kann diese kritische Situation des Abhebens des Hinterrades entstehen. Bedingt durch die hohe Reibwertausnutzung des ABS wird die Situation auf hohen Reibwerten sogar fast zwangsläufig erzeugt.

Ebenso ist es bekannt, dass es bei einer starken Beschleunigung des Kraftrades zu einem Abheben des Vorderrades kommen kann. Auch diese Situation kann zu einem Überschlag des Kraftrades führen und sollte daher frühzeitig erkannt werden.

Aus der EP 0 550 849 A1 ist ein Verfahren zur Bremskraftregelung von Motorrädern bekannt, bei welchem das Abheben des Hinterrades anhand der Fahrzeugverzögerung und dem Radverhalten (Radgeschwindigkeit und/oder Radverzögerung) des Hinter- und des Vorderrades erkannt wird.

Eine Vermeidung der Grenzsituation des Hinterradabhebens durch eine Abhebeerkennung, welche das Abheben des Hinterrades aus dem Radverhalten erkennt, bedarf Zeit, um das charakteristische Radverhalten zu detektieren. Dies hat zur Folge, dass sich das Kraftrad unter Umständen schon recht weit aufgestellt hat und dass mit einem recht großen Bremsdruckabbau am Vorderrad reagiert werden muss, um dieser äußerst kritischen Situation entgegenzuwirken. Die Gegenmaßnahme kann aber bedingt durch die Detektionszeit zu spät kommen, oder aber es kommt zu einer nicht zu vermeidenden Unterbremsung des Kraftrades.

Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Überschlagsverhinderung bei Krafträdern mit einem Anti-Blockiersystem bereitzustellen, welche eine Tendenz eines Rades zum Abheben frühzeitig erkennt, und so sicherstellt, dass geeignete Gegenmaßnahmen frühzeitig eingeleitet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass die Tendenz eines Rades zum Abheben frühzeitig anhand der Verringerung der Radlast erkannt wird. Hierzu wird eine Kenngröße, welche ein Maß für die Tendenz zum Abheben des Rades darstellt, in Abhängigkeit von Radlastinformationen des Rades ermittelt. Kommt es zu einer als gefährlich einzuschätzenden Verringerung der Radlast, so wird eine Regelung des Bremsdruckes an der/den Radbremsen durchgeführt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Kenngröße, welche ein Maß für die Tendenz zum Abheben des Hinterrades darstellt, in Abhängigkeit von Radlastinformationen des Hinterrades ermittelt und diese Kenngröße zur Regelung des Bremsdrucks an der/den Vorderradbremse/n herangezogen. Hierdurch wird die Tendenz des Hinterrades zum Abheben frühzeitig anhand der Verringerung der Hinterradlast erkannt. Kommt es zu einer als gefährlich einzuschätzenden Verringerung der Hinterradlast, so wird der Bremsdruck am Vorderrad gehalten oder reduziert. Dadurch erlangt das Hinterrad wieder vollen Bodenkontakt.

Als Radlastinformation wird bevorzugt der Absolutwert der Radlast und/oder die Änderung der Radlast verwendet.

Es ist aber auch bevorzugt, dass alternativ oder zusätzlich zu den oben genannten Größen eine anhand der Radlast und/oder der Änderung der Radlast berechnete Größe als Radlastinformation verwendet wird. Besonders bevorzugt ist dies die anhand der Änderung der Radlast abgeschätzte, zu erwartende Radlast.

Eine Bestimmung der Radlast und/oder der Radlaständerung wird bevorzugt über eine Betrachtung der Latschlänge des Reifens durchgeführt. Hierzu kann vorteilhafterweise ein an sich bereits bekanntes Verfahren zur Ermittlung der Radlast eines Fahrzeugreifens durch Ermittlung der Latschlänge, wie es z.B. in der Schrift DE 103 29 700 A1 beschrieben wird, verwendet werden.

Auch ist es bevorzugt, dass zur Bestimmung der Latschlänge ein in dem Reifen angebrachter Sensor verwendet wird. Dabei handelt es sich um einen Sensor, welcher eine Verformung des Reifens und/oder eine Änderung der Beschleunigung bei Latschein- und Latschaustritt misst. Hierzu ist der Sensor besonders bevorzugt im Bereich der Lauffläche des Reifens angebracht. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Sensor um einen piezoelektrischen Wandler.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird ein bereits vorhandener Reifensensor, besonders bevorzugt der Sensor eines Reifendrucküberwachungssystems, zur Latschlängenbestimmung verwendet.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Kenngröße in Abhängigkeit von dem Absolutwert und/oder der Änderung der Radlast am Rad ermittelt wird. Besonders bevorzugt wird zur Ermittlung der Kenngröße eine, insbesondere aus Absolutwert und Änderung der Radlast, abgeschätzte zu erwartende Radlast herangezogen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Einschätzung, wie stark das Rad, besonders bevorzugt das Hinterrad, zum Abheben neigt, anhand eines Vergleichs der Radlast und/oder der Änderung der Radlast und/oder einer anhand der Änderung der Radlast abgeschätzten zu erwartenden Radlast mit mindestens einem Schwellenwert getroffen.

Die Kenngröße aus den Radlastinformationen des Rades wird bevorzugt zusammen mit anderen Größen, welche ein Abheben des Rades anzeigen, wie z.B. Radbremsdrücke, Radgeschwindigkeiten und/oder Radbeschleunigungen, zur Regelung des Bremsdrucks an der/den Radbremse/n herangezogen. Damit können bekannte Verfahren zur Erkennung eines Radabhebens verbessert werden. Besonders bevorzugt wird eine Kenngröße aus den Radlastinformationen des Hinterrades zusammen mit anderen Größen, welche ein Abheben des Hinterrades anzeigen, zur Regelung des Bremsdrucks an der/den Vorderradbremse/n herangezogen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bedeutet eine niedrige Kenngröße, dass das Hinterrad nicht zum Abheben tendiert. Dies wird bevorzugt daran erkannt, dass die Radlast und/oder die geschätzte zu erwartende Radlast größer als mindestens ein erster Schwellenwert ist. Folglich ist kein Eingreifen in die Brems druckregelung des Vorderrades nötig. Eine mittlere Kenngröße bedeutet, dass das Hinterrad etwas zum Abheben neigt. Dies wird bevorzugt daran erkannt, dass die Radlast und/oder die geschätzte zu erwartende Radlast kleiner als mindestens ein erster Schwellenwert aber größer als mindestens ein zweiter Schwellenwert ist. In diesem Fall wird ein Druckaufbau am Vorderrad verzögert, insbesondere der Gradient des Druckaufbaus verringert, oder verhindert. Eine hohe Kenngröße bedeutet, dass die Gefahr eines Abhebens des Hinterrades sehr groß ist oder dass das Hinterrad bereits abgehoben hat. Dies wird bevorzugt daran erkannt, dass die Radlast und/oder die geschätzte zu erwartende Radlast kleiner als mindestens ein zweiter Schwellenwert ist. Dann sollte ein Druckabbau an der Vorderradbremse durchgeführt werden, um das Hinterrad wieder in sicheren Bodenkontakt zu bringen.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zur Abhebeerkennung anhand des Raddrehverhaltens des/der Rades/Räder liegt darin, dass eine frühzeitige Systemreaktion möglich ist und damit eine deutlich geringere Modulation des Raddruckes nötig wird. Die geringere Modulation liegt in der Tatsache begründet, dass das Rad des Kraftrads noch nicht oder kaum von der Fahrbahn abgehoben hat, wodurch es noch nicht zu einer kritischen Verlagerung des Fahrzeugschwerpunkts gekommen ist.

Die Erfindung betrifft auch eine Bremsdruckregeleinrichtung für Krafträder, in welcher ein vorstehend beschriebenes Verfahren durchgeführt wird.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren.
Es zeigen
1 schematische Darstellung eines Motorrades,
2 schematisch einen Reifen mit Radaufstandslänge, und
3 Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden anhand des Beispiels eines Hinterradabhebens erläutert. Jedoch lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch für den Fall eines Vorderradabhebens durchführen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motorrades. Motorrad 1 bewegt sich in die durch den Pfeil angegebene Richtung. Zum Beispiel während einer starken Bremsung des Kraftrades 1 besteht die Gefahr, dass durch eine zu große Bremskraft am Vorderrad 2 Hinterrad 3 vom Boden 4 abhebt. Erfindungsgemäß wird bereits, bevor es zu einem Abheben des Hinterrades 3 kommt, die Tendenz des Hinterrades zum Abheben anhand einer Verringerung der Radlast R_H am Hinterrad 3 erkannt.
Beispielsgemäß wird die Lastinformation des Hinterradreifens mit Hilfe eines im Reifen angebrachten Sensors 5 bestimmt. Bei diesem Sensor 5 kann es sich z.B. um einen piezoelektrischen Wandler handeln, wie er z.B. in Reifendruck überwachungssystemen verwendet wird. Diese piezoelektrischen Wandler können z.B. zur Energieversorgung (Mikro- oder Piezogeneratoren) eines elektronischen Moduls des Reifendrucküberwachungssystems verwendet werden.
2 zeigt Hinterrad 3 mit dem Sensor 5. Durch geeignete Anbringung des Sensors 5 auf der Lauffläche im Reifeninneren wird bei jeder Radumdrehung, wenn der Bereich des Reifens, an dem der piezoelektrischen Wandler 5 angebracht ist, mit der Fahrbahn 4 in Kontakt tritt (Latschdurchlauf), eine Kraft auf den piezoelektrischen Wandler 5 ausgeübt (durch Verformung oder Beschleunigungsänderung). Diese Kraft verformt bei Latschein- und Latschaustritt das Piezoelement des Wandlers, wodurch eine Spannung erzeugt wird. Diese Spannungsimpulse können zur Erkennung des Latschdurchlaufs verwendet werden. Die Latschlänge L (bzw. Latschzeit) kann dabei gemessen werden. Mit Hilfe der Latschlänge L kann die Radlast R_H bestimmt werden.
Mit dieser Information ist es nun möglich, ein Abheben oder eine Tendenz zum Abheben des Hinterrades 3 eines Motorrads 1 zu erkennen und nach Erkennung den stabilen Fahrzustand wieder herzustellen. Die Information über den Lastzustand ist allerdings nur einmal pro Radumdrehung verfügbar.
3 zeigt schematisch ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In Block 6 wird die dynamische Radlast R_H(t) des Hinterrades als Funktion der Zeit t beobachtet. Beispielsgemäß wird der Absolutwert der Radlast oder die Tendenz der dynamischen Radlast, z.B. der Absolutwert R_H(t) und die Änderung der Radlast R'_H(t) mit der Zeit t, zur Erkennung eines Hinterradabhebens ausgewertet. Z.B. kann anhand des Absolutwerts R_H(t) und der Änderung der Radlast R'_H(t) eine zu erwartenden Radlast R_H ^prog abgeschätzt werden. Es wird/werden der Absolutwert der Radlast R_H(t) und/oder die Änderung der Radlast R'_H(t) und/oder daraus berechnete Größen (z.B. R_H ^prog) mit mindestens einem ersten Grenzwert S1 verglichen (Block 7). Zeigt der Vergleich, dass der ersten Grenzwert S1 nicht erreicht wird (Block 7, nein), so besteht keine Hinterrad-Abhebegefahr und ein Gefahrwert X (Gefahr-Kenngröße) wird zu kleinen Werten gesetzt, z.B. X = 0,1 (Block 8). Der Gefahrwert X wird beispielsgemäß aus dem Absolutwert der Radlast R_H(t) und/oder aus der Änderung der Radlast R'_H(t) gebildet.
Wird der erste Grenzwert S1 unterschritten (Block 7, ja), so wird/werden der Absolutwert der Radlast R_H(t) und/oder die Änderung der Radlast R'_H(t) und/oder daraus berechnete Größen (z.B. R_H ^prog) mit mindestens einem zweiten Grenzwert S2 verglichen (Block 9). Beispielsgemäß liegt der erste Grenzwert S1 über dem zweiten Grenzwert S2 (S1 > S2), welcher z.B. die minimal zulässige Radlast des Hinterrades 3 beschreibt. Wird S1 unterschritten, aber die minimale Radlast S2 überschritten (Block 9, nein) bzw. Radlast gleich Null nicht erreicht, so wird ein mittlerer Gefahrwert X gebildet, z.B. X = 0,5 (Block 10).
Wird auch der zweite Grenzwert S2 unterschritten (Block 9, ja), so liegt eine große Hinterrad-Abhebegefahr vor und dem Gefahrwert X wird ein Wert gleich oder nahe Eins (X ≅ 1) zugewiesen (Block 11). Zeigt die Tendenz, also die Änderung der Radlast R'_H(t) oder eine daraus berechnete Größe (z.B. R_H ^prog), eine große Hinterrad-Abhebegefahr an, dann wird ein Gefahrwert X kleiner als Eins gewählt (X < 1). Zeigt der Absolutwert R_H(t) der Radlast eine große Hinterrad- Abhebegefahr an, dann wird der Gefahrwert gleich Eins gesetzt (X = 1).
Anhand des Gefahrwerts X können nun die Bremsdrücke am Vorderrad 2 nach einer an sich bekannten Vorgehensweise moduliert werden, um das Abheben des Hinterrades zu verhindern bzw. rückgängig zu machen („Rear wheel Lift-off Protection" (RLP)). Beispielsgemäß wird dazu

– bei kleinen Gefahrwerten X keine Modulation am Vorderrad 2 vorgenommen,
– bei mittelgroßen Werten X der Druckaufbau am Vorderrad 2 verzögert oder gestoppt, und
– bei großen Werten ein Druckabbaumuster am Vorderrad 2 eingesteuert.

Die Gefahrwerte X aus der Radlastinformation können aber auch mit anderen Informationen zur Hinterrad-Abhebeerkennung kombiniert werden. So können die Gefahrwerte X aus der Radlastinformation z.B. in ein an sich bekanntes RLP-Verfahren, welches ein Hinterrad-Abheben aus Systemdruckinformationen (z.B. Radbremsdrücken), Radgeschwindigkeiten und Radbeschleunigung erkennt, einbezogen werden. Dies kann z.B. in Form einer Maximum-Bildung geschehen.

Claims

Verfahren zur Überschlagsverhinderung bei Krafträdern mit einem Anti-Blockiersystem (ABS), dadurch gekennzeichnet, dass eine Kenngröße (X), welche ein Maß für die Tendenz zum Abheben eines Rades (3) darstellt, in Abhängigkeit von Radlastinformationen (R_H(t), R'_H(t)) des Rades (3) ermittelt wird und diese Kenngröße (X) zur Regelung des Bremsdrucks an der/den Radbremse/n, insbesondere zur Regelung des Bremsdrucks an der/den Radbremse/n des anderen Rades (2), herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße (X) ein Maß für die Tendenz zum Abheben des Hinterrades (3) darstellt und zur Regelung des Bremsdrucks an der/den Vorderradbremse/n herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radlastinformationen (R_H(t), R'_H(t)) des Rades (3) über eine Bestimmung der Latschlänge (L) des Reifens gewonnen werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Latschlänge (L) mittels eines in dem Reifen angebrachten Sensors (5), welcher eine Verformung des Reifens und/oder eine Änderung der Beschleunigung bei Latschein- und Latschaustritt misst, bestimmt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße (X) in Abhän gigkeit von dem Absolutwert (R_H(t)) und/oder der Änderung (R'_H(t)) der Radlast ermittelt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße (X) anhand eines Vergleichs der momentanen Radlast (R_H(t)) und/oder der Änderung (R'_H(t)) der Radlast und/oder einer anhand der Änderung (R'_H(t)) der Radlast geschätzten zu erwartenden Radlast (R_H ^prog) mit mindestens einem Schwellenwert (S1, S2) bestimmt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße (X) zusammen mit anderen Größen, welche ein Abheben des Rades (3) anzeigen, wie insbesondere Radbremsdrücke, Radgeschwindigkeiten und/oder Radbeschleunigungen, zur Regelung des Bremsdrucks an der/den Radbremse/n herangezogen wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass je nach dem Wert der Kenngröße (X) – keine Regelung oder Änderung der Regelung des Bremsdrucks an der/den Vorderradbremse/n durchgeführt wird, oder – ein Druckaufbau des Bremsdrucks an der/den Vorderradbremse/n verzögert oder abgebrochen wird, oder – ein Druckabbau des Bremsdrucks an der/den Vorderradbremse/n durchgeführt wird.
Bremsdruckregeleinrichtung für Krafträder, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine elektrische Einrichtung umfasst, in welcher ein Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgeführt wird.