DE102011082950A1

DE102011082950A1 - Verfahren zur Durchführung eines automatischen Bremsvorgangs

Info

Publication number: DE102011082950A1
Application number: DE201110082950
Authority: DE
Inventors: Rudolf Daniels; Ian Moore; Thomas Svensson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2011-09-19
Filing date: 2011-09-19
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2031-09-20
Also published as: US20130073164A1; US8942907B2; CN103010194A; DE102011082950B4; CN103010194B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines automatischen Bremsvorgangs bei Nässe zur Vermeidung einer Riefenbildung an einer Bremsscheibe oder Bremstrommel einer Fahrzeugbremseinrichtung, wobei ein Erfassungswert ermittelt wird und ein automatischer Bremsvorgang mit einer für den Fahrer im Wesentlichen unmerklichen Fahrzeugverzögerung dann durchgeführt wird, wenn der Erfassungswert einen vorherbestimmten Auslöseschwellenwert erreicht hat. Der Erfassungswert wird erfindungsgemäß durch Multiplikation wenigstens eines Regenintensitätsparameters, eines bremsbetätigungsfreien Fahrzeitparameters und eines von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Geschwindigkeitsparameters gebildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines automatischen Bremsvorgangs bei Nässe zur Vermeidung einer Riefenbildung an einer Bremsscheibe oder Bremstrommel einer Fahrzeugbremseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Tendenz von Bremsbelägen einer Fahrzeugbremseinrichtung, kleine Metallpartikel aufzunehmen, die zu einer Riefenbildung an einer Bremsscheibe oder Bremstrommel einer Fahrzeugbremseinrichtung führen können, nimmt besonders bei nassen Wetterbedingungen deutlich zu. Dieses Problem wird im Winter noch durch die Vermischung des Wassers mit Schnee und Streusalz verschärft. Eine fortdauernde Riefenbildung an der Bremsscheibe bzw. Bremstrommel kann auf die Dauer zu einer nicht zu vernachlässigenden mechanischen Schwächung der Bremsscheibe bzw. Bremstrommel führen, insbesondere unter hoher thermomechanischer Beanspruchung. Durch einen automatischen Bremsvorgang, bei dem die Bremsbeläge in Kontakt mit der Bremsscheibe bzw. Bremstrommel der Fahrzeugbremseinrichtung gebracht werden, können die Nässe sowie die Schmutzpartikel im Wesentlichen von der Bremsscheibe bzw. Bremstrommel entfernt werden, so dass die Riefenbildung an der Bremsscheibe bzw. Bremstrommel der Fahrzeugbremseinrichtung weitestgehend vermieden wird.
Verfahren zur Durchführung eines automatischen Bremsvorgangs sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausführungen bekannt. So offenbart beispielsweise die DE 101 11 076 A1 ein Verfahren zur Sicherstellung der Bremswirkung von in einem Fahrzeug angeordneten Scheiben- oder Trommelbremsen. Bei dem Verfahren werden in Abhängigkeit von dem Vorliegen einer Aktivierungsbedingung die Bremswirkung beeinträchtigenden Beläge, die sich an der Bremsscheibe bzw. an der Bremstrommel bilden können, durch Anlegen der Bremsbeläge an die Bremsscheibe bzw. der Bremstrommel entfernt. Hierbei wird eine für einen Fahrer nicht oder kaum wahrnehmbare Fahrzeugverzögerung eingestellt. Zur Überprüfung, ob die Aktivierungsbedingung erfüllt ist oder nicht, berücksichtigt das Verfahren unterschiedliche Größen wie zum Beispiel die Betätigung des Fahrpedals, die fahrerabhängige Betätigung des Bremspedals, der fahrerunabhängige Bremseingriff durch eine Gierratenregelung oder eine Antriebsschlupfregelung, einen Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert und die Betätigung des Scheibenwischers oder die Signale eines Sensors zur Erfassung von Nässe.
Die DE 44 27 170 C1 beschreibt ein Verfahren, bei dem die bremsbetätigungsfreie Zeit erfaßt wird, wenn Nässe vorhanden ist. Nässe wird dann festgestellt, wenn der Scheibenwischer eingeschaltet ist. Wenn die bremsbetätigungsfreie Zeit einen Schwellenwert erreicht hat, erfolgt die Durchführung eines automatischen Bremsvorgangs um die Nässe auf den Radbremseinrichtungen zu entfernen. Es wird also zeitabhängig zur Entfernung von Nässe auf den Radbremseinrichtungen immer wieder ein automatischer Bremsvorgang ausgelöst. Um die vorhandene Menge der Nässe zu berücksichtigen, wird ferner vorgeschlagen, den Schwellenwert für die bremsbetätigungsfreie Zeit in Abhängigkeit von der Wischfrequenz des Scheibenwischers zu beeinflussen.
Ferner ist aus der WO 02/14127 A2 ein Verfahren zur Steuerung eines Nachstellsystems einer Scheibenbremse bekannt, bei dem elektromotorisch angetriebene Nachstelleinrichtungen auf beiden Seiten der Bremsscheibe individuell angesteuert werden. Es wird vorgeschlagen, die Nachstelleinrichtungen zum Reinigen der Bremsbeläge und/oder der Bremsscheibe zu verwenden, indem die Bremsbeläge mittels der Nachstelleinrichtungen leicht schleifend gegen die Bremsscheibe gedrückt werden. Darüber hinaus kann die Reinigung in Abhängigkeit von einer Sensierung äußerer Bedingungen wie Regen oder Schmutz oder in Abhängigkeit von einer Aktivierung der Reinigung durch den Fahrer durchgeführt werden.
In der WO 02/083473 A1 ist ein Verfahren zur Aufbereitung eines Reibpaars in einer Betriebsbremse offenbart, bei dem ein Parameterwert für eine aufbereitbare Oberflächencharakteristik, wie beispielsweise den Reibungskoeffizienten, Schmutz oder Rost, die das Reibpaar bedecken, bestimmt wird und das Reibpaar mittels Zufuhr einer definierten Bremsenergie als Funktion von dem für das Reibpaar bestimmten Parameterwert aufbereitet wird. Es wird vorgeschlagen, den Parameterwert aus einem Satz der folgenden Parameter zu ermitteln: Jahreszeit, geographischer Ort, Klimazone, atmosphärische Feuchtigkeit, Außentemperatur, Design des Straßennetzes, Kraftstoffverbrauch, Motorlaufzeit, Gesamtumdrehungszahl des Motors, zurückgelegter Weg, zurückgelegter Weg seit dem letzten Bremsen, Weg, der seit der letzten Aufbereitung zurückgelegt wurde, Zeit seit dem letzten Bremsen, Zeit seit der letzten Aufbereitung, Zufuhr von Bremsenergie, Bremshistorie, Beaufschlagungskraft des Bremssystems, Temperatur des Reibpaares, Lagertemperatur und Temperatur des Reibmaterials, das auf die Bremsbacken aufgebracht ist.
Vor diesem Hintergrund hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, ein alternatives Verfahren zur Durchführung eines automatischen Bremsvorgangs bei Nässe zur Vermeidung einer Riefenbildung an einer Bremsscheibe bzw. Bremstrommel einer Fahrzeugbremseinrichtung anzugeben, das wenig aufwendig ist und dennoch eine genaue Ermittlung der Zykluszeiten für die Anwendung der automatischen Bremsvorgänge ermöglicht, die einerseits für eine effiziente Reinigungsleistung erforderlich sind und andererseits so wenig wie möglich in den normalen Fahrbetrieb eingreifen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit der einzigen Figur zusätzlich.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Durchführung eines automatischen Bremsvorgangs bei Nässe zur Vermeidung einer Riefenbildung an einer Bremsscheibe oder Bremstrommel einer Fahrzeugbremseinrichtung vorgeschlagen, bei dem ein Erfassungswert ermittelt wird und ein automatischer Bremsvorgang mit einer für den Fahrer im Wesentlichen unmerklichen Fahrzeugverzögerung dann durchgeführt wird, wenn der Erfassungswert einen vorherbestimmten Auslöseschwellenwert erreicht hat, wobei der Erfassungswert durch Multiplikation wenigstens eines Regenintensitätsparameters, eines bremsbetätigungsfreien Fahrzeitparameters und eines von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Geschwindigkeitsparameters gebildet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist aufgrund der Berücksichtigung von im Wesentlichen lediglich den drei Parametern Regenintensität, bremsbetätigungsfreie Zeit und einer von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Geschwindigkeit wenig aufwendig und erlaubt dennoch eine genaue Ermittlung der Zykluszeiten für die Anwendung der automatischen Bremsvorgänge, die einerseits für eine effiziente Reinigungsleistung der Bremsscheibe bzw. Bremstrommel erforderlich sind und andererseits so wenig wie möglich in den normalen Fahrbetrieb eingreifen.
Die sich auf der Bremsscheibe bzw. Bremstrommel der Fahrzeugbremseinrichtung ansammelnde Menge an Wasser, Schmutz- sowie Metallpartikeln, Streusalz und dergleichen wird erfindungsgemäß als eine Funktion des Produkts der vorstehend genannten drei Parameter modelliert. Sobald der Funktionswert den vorherbestimmten Auslöseschwellenwert erreicht bzw. überschreitet, wird der automatische Bremsvorgang mit einer für den Fahrer im Wesentlichen unmerklichen Fahrzeugverzögerung durchgeführt und die Bremsscheibe bzw. die Bremstrommel somit gereinigt. Hierdurch wird eine Riefenbildung an der Bremsscheibe bzw. Bremstrommel der Fahrzeugbremseinrichtung wirksam verhindert, wodurch die Bremsscheibe bzw. Bremstrommel auch nach sehr vielen Betriebsstunden thermomechanisch weiterhin hoch beanspruchbar bleibt.
Einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entsprechend wird die Fahrzeuggeschwindigkeit linear auf den Geschwindigkeitsparameter abgebildet, das heißt der Geschwindigkeitsparameter ist wiederum eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit, hier eine lineare Funktion. Hierdurch läßt sich der Anteil der Verschmutzung der Bremsscheibe bzw. Bremstrommel, der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit beigetragen wird, in besonders einfacher Weise modellieren. Alternativ zu einer linearen Funktion sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass Fahrzeuggeschwindigkeit nichtlinear auf den Geschwindigkeitsparameter abgebildet wird. Mit Hilfe einer nichtlinearen Funktion läßt sich eine noch genauere Modellierung der Verschmutzung der Bremsscheibe bzw. der Bremstrommel durch die Fahrzeuggeschwindigkeit erzielen. Beispiele einfacher, nichtlinearer Abbildungsfunktionen, die für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt zur Anwendung kommen können, sind Wurzelfunktionen, Logarithmusfunktionen, Polynomfunktionen und dergleichen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die vorstehenden nichtlinearen Funktionen lediglich Beispiele darstellen und das erfindungsgemäße Verfahren keineswegs auf diese beschränken.
Ein Beispiel einer mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneten linearen Funktion und einer mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichneten nichtlinearen Funktion sind in 1 dargestellt. In dem in 1 dargestellten Diagramm ist auf der Abszisse die Fahrzeuggeschwindigkeit 3 aufgetragen, die Ordinate gibt den von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Geschwindigkeitsparameter 4 an.
Mittels des Geschwindigkeitsparameters lassen sich unnötige automatische Bremsvorgänge, beispielsweise während des Stop-and-Go-Verkehrs oder sogar während des Stillstands des Fahrzeugs bei Regen, wirkungsvoll vermeiden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der automatische Bremsvorgang lediglich dann ausgeführt, wenn zusätzlich die Fahrzeuggeschwindigkeit wenigstens eine vorherbestimmte Mindestgeschwindigkeit erreicht. Dies verhindert in vorteilhafter Weise, dass der automatische Bremsvorgang bei niedrigen Geschwindigkeiten ausgeführt wird, bei denen die durch den automatischen Bremsvorgang hervorgerufene Fahrzeugverzögerung leichter von den Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden könnte als dies bei hohen Geschwindigkeiten der Fall ist. Somit wird eine von den Fahrzeuginsassen als möglicherweise störend empfundene Fahrzeugverzögerung infolge des automatischen Bremsvorgangs vermieden und folglich der Fahrkomfort verbessert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Regenintensitätsparameter lediglich durch einen Fahrzeugregensensors bereitgestellt wird. Ein manuelles Betätigen der Schreibenwischer durch den Fahrer bleibt bei der Ermittlung des Regenintensitätsparameters in diesem Fall also unberücksichtigt. Dies hat den Vorteil, dass aufgrund der individuellen Betätigung des Scheibenwischers durch den Fahrer keine unnötig kurzen Zykluszeiten für den automatischen Bremsvorgang erreicht werden, wenn beispielsweise die Wischfrequenz ebenfalls bei der Bestimmung des Regenintensitätsparameters berücksichtigt würde. Der Regenintensitätsparameter wird alleine durch die objektive Erfassung des Fahrzeugregensensors ermittelt.
Für den Fall, dass in einem Fahrzeug kein Regensensor vorgesehen ist, sieht eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der Regenintensitätsparameter durch die Wischfrequenz des Frontscheibenwischers bereitgestellt wird, wobei mit zunehmender Wischfrequenz auf eine zunehmende Regenintensität bzw. Nässe geschlossen wird. Somit ist zumindest ein guter Näherungswert für die augenblickliche Regenintensität erfaßbar.
Einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entsprechend wird der bremsbetätigungsfreie Fahrzeitparameter auf Null gesetzt oder zurückgesetzt, wenn wenigstens eine der nachstehenden Bedingungen erfüllt ist:

i) Fahrer betätigt Bremse
ii) Fahrassistenzsystem betätigt Bremse
iii) Bremssteuergerät wechselt in Schlafzustand
iv) Automatischer Bremsvorgang wird durchgeführt

Dies ermöglicht die Reduzierung der automatischen Bremsvorgänge auf ein Minimum, wodurch sowohl ein wirtschaftlicher Betrieb des Fahrzeugs als auch eine wirkungsvolle Reinigung der Bremsscheibe oder Bremstrommel der Fahrzeugbremseinrichtung erzielbar und eine Riefenbildung an der Bremsscheibe oder Bremstrommel erfolgreich vermieden wird. In vorteilhafter Weise wird der bremsbetätigungsfreie Fahrzeitparameter lediglich dann überwacht und ausgewertet, wenn durch den Regensensor überhaupt Nässe festgestellt wird. Alternativ zu dem Regensensor ist die Feststellung der Nässe auch über eine Betätigung des Frontscheibenwischers möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Bremsdruck in der Fahrzeugbremseinrichtung zur Durchführung des automatischen Bremsvorgangs durch einen mechatronisch betreibbaren Hauptbremszylinder bereitgestellt. Auf diese Weise ist eine einfache Anbindung des erfindungsgemäßen Verfahrens an bereits in einem Fahrzeug vorhandene Fahrassistenzsysteme, wie beispielsweise das elektronische Stabilitätsprogramm (ESP) bzw. Electronic Stability Control (ESC) oder die automatische Distanzregelung (ADR) bzw. Adaptive Cruise Control (ACC), möglich. Mit Hilfe solcher Fahrassistenzsysteme läßt sich in einfacher Weise das erfindungsgemäße Verfahren realisieren, indem die Fahrassistenzsysteme den Bremsdruck entsprechend auch zur Durchführung der erfindungsgemäßen automatischen Bremsvorgänge steuern.
In bevorzugter Ausführung wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung eines automatischen Bremsvorgangs bei Nässe in einem Fahrzeug bzw. Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugbremseinrichtung verwendet, die wenigstens eine Scheiben- und/oder Trommelbremse umfaßt, um eine Riefenbildung an der Bremsscheibe oder Bremstrommel der Fahrzeugbremseinrichtung zu vermeiden, wobei ein Erfassungswert ermittelt wird und ein automatischer Bremsvorgang mit einer für den Fahrer im Wesentlichen unmerklichen Fahrzeugverzögerung dann durchgeführt wird, wenn der Erfassungswert einen vorherbestimmten Auslöseschwellenwert erreicht hat und der Erfassungswert durch Multiplikation wenigstens eines Regenintensitätsparameters, eines bremsbetätigungsfreien Fahrzeitparameters und eines von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Geschwindigkeitsparameters gebildet wird.
Bezugszeichenliste

1: Lineare Funktion
2: Nichtlineare Funktion
3: Fahrzeuggeschwindigkeit
4: Geschwindigkeitsparameter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10111076 A1 [0003]
DE 4427170 C1 [0004]
WO 02/14127 A2 [0005]
WO 02/083473 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Durchführung eines automatischen Bremsvorgangs bei Nässe zur Vermeidung einer Riefenbildung an einer Bremsscheibe oder Bremstrommel einer Fahrzeugbremseinrichtung, wobei ein Erfassungswert ermittelt wird und ein automatischer Bremsvorgang mit einer für den Fahrer im Wesentlichen unmerklichen Fahrzeugverzögerung dann durchgeführt wird, wenn der Erfassungswert einen vorherbestimmten Auslöseschwellenwert erreicht hat, wobei der Erfassungswert durch Multiplikation wenigstens eines Regenintensitätsparameters, eines bremsbetätigungsfreien Fahrzeitparameters und eines von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Geschwindigkeitsparameters gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit linear auf den Geschwindigkeitsparameter abgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit nichtlinear auf den Geschwindigkeitsparameter abgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der automatische Bremsvorgang lediglich dann ausgeführt wird, wenn zusätzlich die Fahrzeuggeschwindigkeit wenigstens eine vorherbestimmte Mindestgeschwindigkeit erreicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Regenintensitätsparameter lediglich durch einen Fahrzeugregensensors bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Regenintensitätsparameter durch die Wischfrequenz des Frontscheibenwischers bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der bremsbetätigungsfreie Fahrzeitparameter auf Null gesetzt oder zurückgesetzt wird, wenn wenigstens eine der nachstehenden Bedingungen erfüllt ist: i) Fahrer betätigt Bremse ii) Fahrassistenzsystem betätigt Bremse iii) Bremssteuergerät wechselt in Schlafzustand iv) Automatischer Bremsvorgang wird durchgeführt
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bremsdruck in der Fahrzeugbremseinrichtung zur Durchführung des automatischen Bremsvorgangs durch einen mechatronisch betreibbaren Hauptbremszylinder bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bremsdruck in der Fahrzeugbremseinrichtung zur Durchführung des automatischen Bremsvorgangs durch ein Fahrassistenzsystem gesteuert wird.