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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Einstellung der Bremskraft
in Kraftfahrzeugen, um im Fahrzeugstillstand die angetriebenen Räder des
Fahrzeuges zum Durchdrehen zu bringen.
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Insbesondere
um einen Showeffekt zu erzielen kann es gewünscht sein,
bei Stillstand des Fahrzeuges die angetriebenen Räder zum
Durchdrehen zu bringen. Hierbei besteht allerdings das Problem, dass
die Fahrerassistenzsysteme im Fahrzeug, insbesondere die Antriebs-Schlupf-Regelung
oder ein so genanntes elektronisches Stabilitätsprogramm
einem Durchdrehen der Räder entgegenwirken, da dies unter
normalen Umständen verhindert werden soll, weil beim Durchdrehen
der Räder die Fahrzeugstabilität beeinträchtigt
wird. Außerdem erhöhen sich bei hohem Längsschlupf
die Beschleunigungszeiten.
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Stand der Technik
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Aus
der
DE 102 38 218
A1 ist es bekannt, beim Anfahren eines Fahrzeuges das Motorsollmoment
auf einen Vorsteuerwert zu reduzieren, falls ein Antriebsrad eine
vorgegebene Schlupfschwelle überschreitet. Erst nach Ablauf
der Vorhaltezeit setzt eine Regelung des unter Schlupf stehenden
Rades ein. Hierdurch soll beim Anfahren auf griffiger Fahrbahn einer
zu starken Reduzierung des Motorsollmomentes durch die Motorregelung
für den Fall eines harten Einkuppelns durch den Fahrer
vorgebeugt werden. Würde in dieser Situation die Motorregelung
sofort greifen, wäre ein Einbruch in der Fahrzeugbeschleunigung
die Folge. Um ebendies zu vermeiden, setzt gemäß der
DE 102 38 218 A1 die
Motorregelung erst nach Ablauf der Vorhaltezeit ein.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen
und ohne Beeinträchtigung der Fahrzeugsicherheit in Kraftfahrzeugen
ein Durchdrehen der angetriebenen Räder im Fahrzeugstillstand
zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben
zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Einstellung
der Bremskraft werden verschiedene Verfahrensschritte durchgeführt,
um im Fahrzeugstillstand ein Durchdrehen der angetriebenen Räder
zu erreichen. Hierzu wird zum einen an den nicht angetriebenen Fahrzeugrädern
die Bremskraft erhöht, sofern die dort anliegende Bremskraft
unterhalb eines ersten Bremskraft-Schwellenwertes bzw. eines damit korrelierenden
Wertes liegt. Dies soll sicherstellen, dass sich das Fahrzeug bei
der Aktivierung des Durchdrehens der Räder auch tatsächlich
im Stillstand befindet und über den gesamten Zeitraum des Durchdrehens
der Räder im Stillstand verharrt. Als weitere Maßnahme
wird die Bremskraft an den angetriebenen Fahrzeugrädern
soweit herabgesetzt, bis diese aufgrund des auf sie wirkenden Motormomentes
einen Längsschlupf aufbauen und beginnen durchzudrehen.
Hierbei übersteigt die Bremskraft an den nicht angetriebenen
Fahrzeugrädern das auf die Fahrbahn übertragbare
Antriebsmoment, welches von den angetriebenen Fahrzeugrädern
trotz Durchdrehens erzeugt wird.
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Die
Durchführung des Verfahrens kann in einer gesteuerten oder
in einer geregelten Weise erfolgen. Bei der Steuerung wird lediglich
die Bremskraft an den nicht angetriebenen Fahrzeugrädern
auf einen festgelegten Wert erhöht und an den angetriebenen
Fahrzeugrädern herabgesetzt, jedoch ohne fortlaufende Kontrolle
einer Zustandsgröße im System. Bei der Regelung
wird dagegen mindestens eine Bestimmungs- bzw. Zustandsgröße
des Systems sensorisch oder auf sonstige Weise erfasst und in einem geschlossenen
Regelkreis zurückgeführt, um einen gewünschten
Wert einstellen zu können. Diese Rückführung
erfolgt insbesondere fortlaufend über den gesamten Zeitraum,
während dem ein Durchdrehen der angetriebenen Räder
im Stillstand des Fahrzeuges erwünscht ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführung resultiert die wirksame Bremskraft
aus einem Bremsdruck eines hydraulischen oder elektrohydraulischen Bremssystems.
Im Folgenden soll unter dem Begriff Bremsdruck auch eine Bremskraft
verstanden werden, die beispielsweise über eine Keilbremse
oder dergleichen erzeugt wird.
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Die
Erhöhung des Bremsdrucks an den nicht angetriebenen Fahrzeugrädern
kann nach unterschiedlichen Kriterien durchgeführt werden.
Vorteilhafterweise erfolgt eine Erhöhung lediglich für
den Fall, dass der dort anliegende Bremsdruck unterhalb eines Bremsdruck-Schwellenwertes
liegt. Denkbar ist aber auch eine Erhöhung des Bremsdruckes
automatisch mit Beginn des Verfahrens bis zu einem festgelegten
oder errechneten Bremsdruckwert.
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Die
Herabsetzung des Bremsdrucks an den angetriebenen Fahrzeugrädern
erfolgt in jedem Fall soweit, bis die angetriebenen Fahrzeugräder
durchdrehen, bis also das Antriebsmoment das Bremsmoment übersteigt.
Vorteilhafterweise wird der Bremsdruck an den angetriebenen Rädern
vollständig aufgehoben. Die Herabsetzung des Bremsdrucks
kann hierbei entweder schlagartig oder, gemäß einer
bevorzugten Ausführung, mit einem vorgegebenen Gradienten
erfolgen. Dieser vorgegebene Gradient sorgt für einen verhältnismäßig
langsamen Abbau des Bremsdrucks, wodurch sichergestellt wird, dass genügend
Zeit zur Verfügung steht, um an den nicht angetriebenen
Rädern einen Bremsdruck aufzubauen, der groß genug
ist, das Fahrzeug im Stillstand zu halten.
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Um
den Showeffekt zu betonen, kann es des Weiteren zweckmäßig
sein, die Drehzahl des Antriebsmotors selbsttätig zu erhöhen,
falls die Drehzahl unterhalb eines Schwellenwertes liegt. Hiermit wird
sichergestellt, dass auch bei nicht vollständig durchgedrücktem
Beschleunigungspedal die Raddrehzahlen der angetriebenen Räder
auf einen Mindestwert angehoben werden, der oberhalb des Wertes
liegt, welcher allein über Betätigung des Beschleunigungspedals
erreicht werden würde.
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Damit
das Verfahren gestartet wird, muss zumindest eine Aktivierungsbedingung
erfüllt sein. Hierbei kommen verschiedene Bedingungen in
Betracht, die sowohl alternativ oder auch kumulativ erfüllt
sein müssen. Beispielsweise wird abgefragt, ob sowohl das
Bremspedal als auch das Beschleunigungspedal vom Fahrer betätigt
wird, wobei ggf. noch eine Mindestbetätigung des Brems-
und/oder Beschleunigungspedals vorliegen muss, damit das erfindungsgemäße
Verfahren gestartet wird. Ebenso kann es zweckmäßig
sein, als Aktivierungsbedingung vorauszusetzen, dass das Bremspedal
und das Beschleunigungspedal beide während eines Mindestzeitraums
betätigt worden sind. Diese Voraussetzungen lassen auf
den Willen das Fahrers schließen, ein Durchdrehen der angetriebenen
Räder während des Stillstands des Fahrzeugs zu
provozieren.
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Zusätzlich
oder auch alternativ können weitere Aktivierungsbedingungen
formuliert werden, die für den Start des Verfahrens erfüllt
sein müssen. Hierbei handelt es sich z. B. um die Betätigung
einer Aktivierungseinrichtung, die zum Start des Verfahrens vom
Fahrer ausdrücklich betätigt werden muss, beispielsweise
um einen Kick-down-Knopf. Des Weiteren ist Voraussetzung, dass im
Getriebe eine Gangstufe eingelegt ist, damit überhaupt
Motormoment auf die Antriebsräder übertragen werden
kann. Dies gilt sowohl für Handschaltgetriebe als auch
für Automatikgetriebe.
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Analog
zu den Aktivierungsbedingungen können Deaktivierungsbedingungen
formuliert werden, bei deren Eintreten das Verfahren beendet wird. Bei
den Deaktivierungsbedingungen reicht es üblicherweise aus,
wenn lediglich eine dieser Bedingungen erfüllt ist, um
das Verfahren zu stoppen. Gleichwohl kann es zweckmäßig
sein, dass mehrere Bedingungen kumulativ erfüllt sein müssen,
damit das Verfahren beendet wird.
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Als
Deaktivierungsbedingung wird beispielsweise die Beschleunigungspedalbetätigung
herangezogen, wobei das Verfahren für den Fall deaktiviert wird,
dass die Beschleunigungspedalbetätigung einen Betätigungs-Schwellenwert
unterschreitet. Als weitere Deaktivierungsbedingung, die insbesondere unter
Sicherheitsaspekten relevant ist, erfolgt die fortlaufende Überprüfung,
ob sich das Fahrzeug in Bewegung setzt; sofern dies der Fall ist,
wird das Verfahren deaktiviert. Aus dem gleichen Grund kann die Drehzahldifferenz
an den beiden angetriebenen Rädern überwacht werden,
wobei eine Deaktivierung durchgeführt wird, sofern die
Differenz einen zugeordneten Grenzwert übersteigt. Die
Beachtung der Drehzahldifferenz soll einer Schädigung des
Getriebedifferenzials vorbeugen. Schließlich kann es auch zweckmäßig
sein, als weitere Deaktivierungsbedingung einen Zeitablauf vorzugeben.
In diesem Fall wird das Verfahren nach Ablauf eines festgelegten oder
während des laufenden Verfahrens errechneten Zeitraumes
abgebrochen.
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Mit
der Deaktivierung des Verfahrens wird zweckmäßigerweise
das Motormoment in Antriebsmotor reduziert, und zwar ungeachtet
der tatsächlichen Betätigung des Beschleunigungspedals
durch den Fahrer. Hierdurch ist sichergestellt, dass sich das Fahrzeug
nicht ruckartig in Bewegung setzt.
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Außerdem
kann es zweckmäßig sein, mit der Deaktivierung
den Bremsdruck an den angetriebenen Rädern zu erhöhen,
was ebenfalls aus Sicherheitsgründen vorteilhaft ist, um
eine plötzliche, ruckartige Beschleunigung des Fahrzeugs
nach Beendigung des Verfahrens zu verhindern.
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und
der Zeichnung zu entnehmen, in der ein Ablaufdiagramm zur Durchführung
des Verfahrens dargestellt ist.
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Wie
in der Figur dargestellt, wird zunächst in Verfahrensschritt 1 abgefragt,
ob wenigstens eine Aktivierungsbedingung für den Start
des Verfahrens erfüllt ist, um bei stillstehendem Fahrzeug
die angetriebenen Räder zum Durchdrehen zu bringen. Sofern
noch keine Aktivierungsbedingung erfüllt ist bzw. diejenigen
Aktivierungsbedingungen nicht gegeben sind, die zwingend für
den Start des Verfahrens vorliegen müssen, wird der nein-Verzweigung
folgend wieder zum Beginn der Abfrage nach Verfahrensschritt 1 zurückgekehrt
und in zyklischen Abständen erneut eine Überprüfung
gestartet. Anderenfalls sind die Aktivierungsbedingungen erfüllt
und es wird der ja-Verzweigung folgend zum Verfahrensschritt 2 fortgefahren.
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Im
Verfahrensschritt 2 erfolgt eine Abfrage, ob der Bremsdruck
pBr,1 an den nicht angetriebenen Fahrzeugrädern
einen zugeordneten Bremsdruck-Schwellenwert pLimit übersteigt.
Hierdurch soll sichergestellt werden, dass die nicht angetriebenen Fahrzeugräder
mit ausreichend hoher Bremskraft beaufschlagt werden, um das Fahrzeug
im Stillstand zu halten. Sofern die Abfrage gemäß Verfahrensschritt 2 nicht
erfüllt ist, liegt der aktuelle Bremsdruck an den nicht
angetriebenen Fahrzeugrädern noch unterhalb des Schwellenwertes
und es wird der nein-Verzweigung folgend zum Verfahrensschritt 3 fortgefahren, gemäß dem
der Bremsdruck pBr,1 an den nicht angetriebenen
Fahrzeugrädern erhöht wird. Anschließend wird
wieder zur Abfrage 2 zurückgekehrt und erneut überprüft,
ob nach der Erhöhung der Bremsdruck-Schwellenwert pLinmit überstiegen wird. Ist dies der
Fall, wird der ja-Verzweigung folgend zum nächsten Verfahrensschritt 4 fortgefahren.
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Im
Verfahrensschritt 4 erfolgt eine Abfrage, ob die angetriebenen
Fahrzeugräder des Kraftfahrzeuges bereits durchdrehen.
Als Maßstab für das Durchdrehen wird der Längsschlupf κ herangezogen, der
mit einem zugeordneten Schlupfgrenzwert κLimit verglichen
wird. Sofern der tatsächlich anliegende Längsschlupf
den Grenzwert κLimit nicht übersteigt, wird
der nein-Verzweigung folgend zum Schritt 5 fortgefahren
und der Bremsdruck pBr,2 an den angetriebenen
Rädern herabgesetzt. Diese Herabsetzung des Bremsdruckes
pBr,2 an den angetriebenen Rädern
erfolgt vorteilhafterweise mit einem vorgegebenen Gradienten ΔpBr, um ein allzu schnelles Abfallen des Bremsdruckes
zu vermeiden, was ansonsten die Gefahr bergen würde, dass
noch vor dem Aufbau eines hohen Bremsdruckes an den nicht angetriebenen
Rädern ein unzulässig hohes Antriebsmoment übertragen
würde. Nach der Herabsetzung des Bremsdruckes ΔpBr an den angetriebenen Rädern gemäß Verfahrensschritt 5 wird
wieder zum Verfahrensschritt 4 zurückgekehrt und
erneut überprüft, ob der tatsächlich
anliegende Längsschlupf κ mittlerweile den zugeordneten
Grenzwert κLimit übersteigt.
Ist dies der Fall, wird gemäß der ja-Verzweigung
zum nächsten Verfahrensschritt 6 fortgefahren.
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Im
Verfahrensschritt 6 erfolgt die Abfrage, ob die Motordrehzahl
n einen Drehzahl-Schwellenwert nLimit übersteigt.
Mit dieser Abfrage wird sichergestellt, dass eine ausreichend hohe
Motordrehzahl anliegt, die über das Getriebe auf die angetriebenen
Räder übertragen wird, um einen wirkungsvollen
Showeffekt erzielen zu können. Ergibt die Abfrage im Verfahrensschritt 6,
dass die Motordrehzahl noch nicht die gewünschte Höhe
erreicht hat, wird der nein-Verzweigung folgend zum Verfahrensschritt 7 fortgefahren
und die Motordrehzahl n erhöht. Anschließend wird
erneut zur Abfrage nach Verfahrensschritt 6 zurückgekehrt.
Ergibt die Abfrage in Verfahrensschritt 6, dass die Motordrehzahl
n den zugeordneten Schwellenwert nLimit übersteigt,
wird der ja-Verzweigung folgend zum nächsten Verfahrensschritt 8 fortgefahren.
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In
Verfahrensschritt 8 erfolgt die Abfrage, ob wenigstens
eine Deaktivierungsbedingung erfüllt ist. Hierbei besteht
die Möglichkeit, mehrere bzw. eine Vielzahl von Deaktivierungsbedingungen
vorzugeben, von denen zweckmäßig lediglich eine
erfüllt sein muss, damit das Verfahren abgebrochen wird.
Infrage kommt beispielsweise der Ablauf eines vorgegebenen Zeitraumes,
eine einen Grenzwert übersteigende Drehzahldifferenz zwischen
den angegebenen Rädern oder eine Bewegung des Fahrzeuges. Sofern
die mindestens eine Deaktivierungsbedingung noch nicht vorliegt,
wird in zyklischen Abständen zu Beginn der Abfrage nach
Verfahrensschritt 8 zurückgekehrt und erneut überprüft,
ob mittlerweile eine der Deaktivierungsbedingungen vorliegen. Sobald
dies der Fall ist, wird der ja-Verzweigung folgend zum Verfahrensschritt 9 fortgefahren,
gemäß dem das gesamte Verfahren abgebrochen wird.
Danach befindet sich das Fahrzeug im regulären Betriebsmodus.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10238218
A1 [0003, 0003]