DE102009055059A1

DE102009055059A1 - Reduzieren des Lenkmoments bei Bremsmanövern

Info

Publication number: DE102009055059A1
Application number: DE102009055059A
Authority: DE
Inventors: Robert 73565 Kornhaas; Achim 74321 Schoen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2029-12-22
Also published as: US8768592B2; EP2516225A1; WO2011076457A1; US20120330525A1; DE102009055059B4; CN102652085A; KR20120106958A; CN102652085B; JP5554843B2; JP2013514930A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren des Lenkmoments bei einem Kraftfahrzeug in einer Fahrsituation, in der das Fahrzeug gebremst und gleichzeitig gelenkt wird. Durch eine Verlagerung der Bremskraft auf die Hinterräder werden die Vorderräder im Vergleich zu einer Standard-Breemskraftverteilung leichter lenkbar. Die maximal erforderliche Leistung einer elektrischen Lenkkraftunterstützung wird dadurch erheblich reduziert.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren des Lenkmoments bei einem Kraftfahrzeug in einer Fahrsituation, in der das Fahrzeug gebremst und gleichzeitig gelenkt wird.
Während eines Bremsvorgangs erhöht sich das Lenkmoment der Vorderräder einerseits durch das Abbremsen der Räder selbst, andererseits auch durch die Verlagerung des Fahrzeuggewichts auf die Vorderräder. Beides hat zur Folge, dass für eine Lenkbewegung mehr Energie aufgewendet werden muss als bei ungebremsten Rädern. Große Lenkmomente treten z. B. bei einem Wendemanöver „Wenden in drei Zügen” oder bei Bremsmanövern mit niedriger Geschwindigkeit auf. Herkömmliche elektrische Servolenkungen (EPS) müssen für solche Extremsituationen ausgelegt sein und sind daher relativ leistungsstark und teuer.
Offenbarung der Erfindung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das an den Vorderrädern wirkende Lenkmoment in Fahrsituationen, in denen das Fahrzeug gebremst und gleichzeitig gelenkt wird, zu reduzieren.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die Bremskraft an den Hinterrädern in einer Fahrsituation, in der das Fahrzeug gebremst und gleichzeitig gelenkt wird, im Vergleich zu einem Standardmodus (d. h. einem Bremsmanöver ohne zusätzliche Lenkbewegung), automatisch zu erhöhen. Dadurch wird erreicht, dass die Hinterradbremsen einen relativ größeren Anteil der gewünschten Gesamt-Bremskraft übernehmen. Die Vorderräder werden dadurch entlastet und das Lenkmoment an den Vorderrädern wird verhältnismäßig kleiner. Der Servomotor einer Servolenkung kann infolgedessen für eine geringere Maximal-Leistung ausgelegt und kleiner dimensioniert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird während eines Bremsvorgangs, bei dem das Fahrzeug gelenkt wird, die Bremskraft an den Vorderrädern wenigstens teilweise reduziert oder kleiner eingestellt als in einem Standardmodus. An den Hinterrädern wird die Bremskraft vergleichsweise erhöht. Dadurch wird die Gesamt-Bremskraft zumindest teilweise von den Vorderrädern auf die Hinterräder verlagert, und die Vorderräder werden entlastet, was wiederum zu einer Reduzierung des Lenkmoments an den Vorderrädern führt.
Die Bremskraft an den Hinterrädern wird vorzugsweise größer eingestellt als an den Vorderrädern.
In bestimmten Fahrsituationen, wie z. B. bei Rückwärtsfahrt, kann das Fahrzeug auch nur über die Hinterradbremsen gebremst werden. In diesem Fall wird an den Hinterradbremsen die Bremskraft erhöht; die Vorderräder bleiben ganz oder im Wesentlichen ungebremst. Derartige Fahrmanöver können z. B. durch Überwachung der Rad-Drehzahlsensoren erkannt werden.
Die vorstehend beschriebene Verlagerung der Bremskraft auf die Hinterradbremsen soll vorzugsweise nur durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug aktiv gelenkt wird, also eine Lenkwinkeländerung stattfindet. Während eines Bremsmanövers, bei dem der Lenkwinkel konstant bleibt, wie z. B. bei einer Geradeausfahrt oder einer Kurvenfahrt mit konstantem Radius, soll das Fahrzeug dagegen in einem Standardmodus gebremst werden. Eine Lenkwinkeländerung kann z. B. mittels eines Lenkwinkelsensors erkannt werden.
Die erfindungsgemäße Verlagerung der Bremskräfte sollte aus Sicherheitsgründen nur bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten durchgeführt werden. Gemäß der Erfindung kann ein Geschwindigkeits-Schwellenwert, z. B. 20 km/h oder weniger, vorgegeben werden, der zur Auslösung der automatischen Funktion unterschritten werden muss. Bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten soll das Fahrzeug in einem Standardmodus gebremst werden.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, die Bremskraft nur dann automatisch auf die Hinterradbremsen zu verlagern, wenn die Lenkwinkeländerung größer oder schneller ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Bei kleineren Lenkwinkeln oder langsameren Lenkwinkeländerungen soll das Fahrzeug in einem Standard-Bremsmodus gebremst werden.
Die erfindungsgemäße Verteilung der Bremskräfte ist vorzugsweise bremsmomentenneutral. D. h., die Summe der Bremskräfte sollte der Gesamt-Bremskraft im Standardmodus entsprechen und somit die vom Fahrer erwartete Verzögerung des Fahrzeugs nicht beeinflussen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Reduzierung des Lenkmoments an den Vorderrädern eines Fahrzeugs; und
2 den Verlauf von Lenkwinkel, Geschwindigkeit und Bremsdruck an den Vorder- und Hinterrädern bei einem Manöver „Wenden in drei Zügen”.
1 ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens zur Reduzierung des Lenkmoments an den Vorderrädern eines Fahrzeugs. In Fahrsituationen, in denen das Fahrzeug gebremst und gleichzeitig gelenkt wird, werden die Vorderräder im Vergleich zu einem Standard-Bremsmanöver (d. h. einem Bremsmanöver ohne Lenkbewegung) weniger stark gebremst und somit entlastet. Das Lenkmoment an den Vorderrädern kann somit verringert werden.
Nach der Initialisierung des Verfahrens wird in Schritt S1 zunächst überprüft, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert v₀, z. B. 20 km/h oder weniger. Außerdem kann festgestellt werden, ob sich das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts bewegt. Falls die Geschwindigkeit v kleiner ist als der Schwellenwert v₀, wird in Schritt S2 überprüft, ob die zeitliche Lenkwinkeländerung größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Andernfalls verzweigt das Verfahren zurück zum start. Falls die zeitliche Lenkwinkeländerung in Schritt S2 größer ist als der Schwellenwert, wird in Schritt S3 noch überprüft, ob das Bremspedal betätigt wird. Dies kann mittels eines herkömmlichen Bremspedalsensors erfolgen. Falls das Bremspedal betätigt wird, werden die Bremskräfte der Vorder- und Hinterradbremsen gegenüber einem Standard-Bremsmanöver automatisch geändert. Andernfalls verzweigt das Verfahren zurück zum start. In Schritt S4 wird schließlich noch anhand der Rad-Drehzahlsensoren zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt unterschieden.
Fall S5 betrifft eine Fahrsituation, in der sich das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung bewegt (v > 0) und dabei gebremst wird, und der Fahrer zu einem bestimmten Zeitpunkt zu lenken beginnt, um beispielsweise zu wenden. In diesem Fall wird die Bremskraft an den Vorderradbremsen reduziert und an den Hinterradbremsen erhöht. Die Änderung der Bremskräfte erfolgt dabei bremsmomentenneutral, so dass die Verzögerung des Fahrzeugs nicht beeinflusst wird.
Fall S6 betrifft eine Fahrsituation, in der das Fahrzeug rückwärts fährt (v < 0), z. B. in der zweiten Phase eines Wendemanövers in drei Zügen. In diesem Fall wird die Bremskraft an den Hinterradbremsen erhöht; die Vorderräder bleiben ganz oder im Wesentlichen ungebremst.
In beiden Fällen kann das Lenkmoment an den Vorderrädern im Vergleich zu einer Bremsung im Standardmodus reduziert werden.
2 zeigt den zeitlichen Verlauf des Lenkwinkels δ_L, der Fahrzeuggeschwindigkeit v, des Bremsdrucks p_v an den Vorderrädern und des Bremsdrucks p_H an den Hinterrädern während eines Wendemanövers in drei Zügen Zunächst wird das Fahrzeug aus der Geradeausfahrt abgebremst, wobei alle Radbremsen betätigt werden. Zum Zeitpunkt t₁ beginnt das Wendemanöver, indem der Fahrer das Fahrzeug in eine Richtung lenkt. Der Lenkwinkel δ_L erhöht sich linear, wie an der Kurve 1 zu erkennen ist. Sobald eine Lenkwinkeländerung erkannt wurde, wird der Bremsdruck p_v an den Vorderrädern vollständig abgebaut (siehe Abschnitt 5 der Kennlinie 3) und der Bremsdruck an den Hinterrädern entsprechend erhöht (siehe Abschnitt 6 der Kennlinie 4). Das Gesamt-Bremsmoment bleibt dabei konstant.
Zum Zeitpunkt t₂ kommt das Fahrzeug bei maximalem Lenkwinkel δ_L zum Stillstand. Nun wird auch der Bremsdruck an den Hinterrädern vollständig abgebaut, wie an der Kennlinie 4 zu erkennen ist. Anschließend wird das Fahrzeug rückwärts beschleunigt, während gleichzeitig der Lenkwinkel sinkt und schließlich negativ wird (siehe Kennlinie 1). Im Zeitpunkt t₃ beginnt der Fahrer wieder zu bremsen. Da eine Rückwärtsfahrt vorliegt, wird der Bremsdruck ausschließlich an den Hinterrädern aufgebaut. Die Vorderräder bleiben ungebremst. Zum Zeitpunkt t₄ kommt das Fahrzeug bei maximalem Gegenausschlag des Lenkrades zum Stillstand. Der Bremsdruck an den Hinterrädern wird dann vollständig abgebaut. Danach wird das Fahrzeug wieder vorwärts beschleunigt und das Lenkrad in die neutrale Position gebracht (siehe Kennlinie 1). Damit ist das Wendemanöver beendet.

Claims

Verfahren zum Reduzieren des Lenkmoments bei einem Kraftfahrzeug in einer Fahrsituation, in der das Fahrzeug gebremst und gleichzeitig gelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob das Fahrzeug gebremst und gleichzeitig gelenkt wird, und die Bremskraft (p_H) an den Hinterrädern in einer solchen Fahrsituation automatisch erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft (p_v) an den Vorderrädern wenigstens teilweise abgebaut oder kleiner eingestellt wird als in einem Standardmodus.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft (p_H) an den Hinterrädern größer eingestellt wird als die Bremskraft (p_v) an den Vorderrädern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrtrichtung des Fahrzeugs überwacht und ausschließlich an den Hinderrädern gebremst wird, wenn es rückwärts fährt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lenkwinkel (δ_L) überwacht und die Bremskraft (p_H) an den Hinterrädern automatisch erhöht wird, sobald eine Lenkwinkeländerung (δ_L) erkannt wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit (v) überwacht und die Bremskraft (p_H) an den Hinterrädern automatisch erhöht wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (v) kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert.
Verfahren nach der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremskraft automatisch verändert wird, wenn der Lenkwinkel (δ_L) und/oder die Lenkwinkeländerung einen Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Bremskraft an allen Rädern einer gewünschten Bremsanforderung entspricht.
Steuergerät, umfassend Mittel zum Durchführen eines der vorstehend beanspruchten Verfahren.