DE102013204778A1 - Verfahren zur haptischen Information des Fahrers eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur haptischen Information des Fahrers eines mit einer brake-by-wire-Bremsanlage ausgerüsteten Kraftfahrzeugs über den Betriebszustand des Bremssystems, bei dem die Bremspedalcharakteristik in Form einer funktionalen Relation zwischen Bremspedal-Gegenkraft und Bremspedalweg von einem Pedalwegsimulator erzeugt und in Abhängigkeit vom Betriebszustand modifiziert wird. Um dem Fahrer einen haptischen Informationskanal zur Verfügung zu stellen, über den dem Fahrer während einer Bremsung elektronisch gesteuert Informationen mitteilbar sind, ohne dass der Eindruck eines Defekts entsteht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine Basis-Bremspedalcharakteristik mittels einer passiven Simulatorfeder erzeugt wird, die einer gegebenen Pedalkraft in unverändert gleich bleibender Relation einen Pedalweg zuordnet, dem ein die haptische Information transportierender Pedalrückstellweg überlagert wird.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur haptischen Information des Fahrers eines mit einer brake-by-wire-Bremsanlage ausgerüsteten Kraftfahrzeugs über den Betriebszustand des Bremssystems, bei dem die Bremspedalcharakteristik in Form einer funktionalen Relation zwischen Bremspedal-Gegenkraft und Bremspedalweg von einem Simulator erzeugt und in Abhängigkeit vom Betriebszustand modifiziert wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- Das Dokument
DE 34 09 705 A1 offenbart ein Verfahren zur Rückmeldung von Störungen oder Fehlern bei einem Bremsvorgang, bei dem eine Fehlerreaktion-Stelleinrichtung auf den Bremspedal-Wegsimulator so einwirkt, dass eine Änderung der vom Bremspedal-Wegsimulator vorgegebenen Bremspedalcharakteristik auftritt, und so lange bestehen bleibt, bis die vorgesehene Funktion des by-wire Systems wieder verfügbar ist. Weiter wird vorgeschlagen, die Bremspedalcharakteristik vorzugsweise so zu verändern, dass sich ein rhythmisches Pulsieren des Bremspedals ergibt. Dazu soll ein mit dem pulsierenden Signal einer elektronischen Schwingschaltung angesteuerter elektromagnetischer Aktuator über eine Arretiernase in einen Mechanismus eingreifen, mit dem die Simulatorcharakteristik modifizierbar ist. Die Arretiernase ist dazu ausgebildet, mit einem Gleitstück eine arretierende Wirkverbindung einzugehen, auf dem sich eine Feder abstützt, über die ein Teil der Pedalkraft übertragen wird. Eine technische Lehre, wie mittels periodischer Aktivierung der Arretierung ein Pulsieren des Bremspedals erzeugt werden soll wird nicht gegeben. Um eine periodische Pedalbewegung zu ermöglichen muss ein einmal freigegebener Zusatz-Pedalweg wieder zurückstellbar sein. Eine entsprechende Pedal-Stelleinrichtung sowie deren Versorgung mit Stellenergie wären demnach noch zu ergänzen. - Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2006 026 873 A1 beschreibt eine Betätigungsvorrichtung für ein By-Wire-Bremssystem. Um dem Fahrer haptisch eine Rückmeldung über einen niedrigen Haft- bzw. Reibwert an den Fahrzeugrädern oder einen ABS-Regeleinsatz anzuzeigen ist die Bremspedalachse mit einem elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Drehantrieb versehen, der Pulsationen am Bremspedal erzeugt. Dabei können die Amplitude der Pulsationen in einem Bereich zwischen ca. 0 mm und ca. 5,0 mm und deren Frequenz zwischen ca. 1 Hz und ca. 10 Hz geändert werden. - Schließlich sind aus dem Dokument
DE 10 2004 040 616 A1 ein Verfahren mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt. Eine Gegenkraft, die der vom Fahrerfuß auf das Bremspedal ausgeübten Betätigungskraft entgegenwirkt, wird von einem aktiven Pedalwegsimulator erzeugt, und zwar so, dass der Fahrer dies als Komfort- und/oder Funktionseinschränkung der Bremsanlage empfindet. Eine solche Komforteinschränkung wie auch eine empfundene Funktionseinschränkung ist nicht akzeptabel, wenn der Fahrer über den Betriebszustand eines intakten Bremssystems informiert werden soll. - Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, das insbesondere mit einfachen elektronischen Mitteln einen haptischen Informationskanal zur Verfügung stellt, über den dem Fahrer während einer Bremsung elektronisch gesteuert Informationen mitteilbar sind, ohne dass der Eindruck eines Defekts entsteht.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass zum Aufbringen der Gegenkraft vorwiegend Komponenten der Brake-by-wire-Bremsanlage verwendet werden, die ohnehin für einen bestimmungsgemäßen Betrieb der Bremsanlage vorhanden sind.
- Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 15 angegeben und ergeben sich außerdem aus der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
- In den Figuren zeigen:
-
1 einen hydraulischen Schaltplan einer beispielsgemäßen Bremsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
2 die Bremsanlage nach1 in einem ersten Zustand zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und -
3 die Bremsanlage nach1 in einem zweiten Zustand zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens. - Die in der Zeichnung dargestellte Bremsanlage umfasst im Wesentlichen eine mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals
1 betätigbare hydraulische Betätigungseinheit2 , einen mit der hydraulischen Betätigungseinheit2 zusammen wirkenden Wegsimulator bzw. Simulationseinrichtung3 , einen der hydraulischen Betätigungseinheit2 zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter4 , eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung5 , eine elektronische Steuer- und Regeleinheit12 und eine elektrisch steuerbare Druckmodulationseinrichtung zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke. - Die nicht näher bezeichnete Druckmodulationseinrichtung umfasst beispielsgemäß je Radbremse
8 ,9 ,10 ,11 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges ein Einlassventil6a –6d und ein Auslassventil7a –7d , die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und an die Radbremsen8 ,9 ,10 ,11 angeschlossen sind. Die Eingangsanschlüsse der Einlassventile6a –6d werden mittels Bremskreisversorgungsleitungen13a ,13b mit Drücken versorgt, die in einer „Brake-by-Wire“-Betriebsart aus einem Systemdruck abgeleitet werden, der in einer an einen Druckraum37 der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung5 angeschlossenen Systemdruckleitung38 vorliegt. Den Einlassventilen6a –6d ist jeweils ein zu den Bremskreisversorgungsleitungen13a ,13b hin öffnendes Rückschlagventil50a –50d parallel geschaltet. In einer unverstärkten Rückfallbetriebsart werden die Bremskreisversorgungsleitungen13a ,13b über hydraulische Leitungen22a ,22b mit den Drücken der Druckräume17 ,18 der Betätigungseinheit2 beaufschlagt. Die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile7a –7d sind paarweise über Rücklaufleitungen14a ,14b mit dem Druckmittelvorratsbehälter4 verbunden. Zum Erfassen des in der Systemdruckleitung38 herrschenden Druckes ist ein vorzugsweise redundant ausgeführter Drucksensor19 vorgesehen. - Die hydraulische Betätigungseinheit
2 weist in einem Gehäuse21 zwei hintereinander angeordnete Kolben15 ,16 auf, die hydraulische Kammern bzw. Druckräume17 ,18 begrenzen, die zusammen mit den Kolben15 ,16 einen zweikreisigen Hauptbremszylinder bzw. einen Tandemhauptzylinder bilden. Die Druckräume17 ,18 stehen einerseits über in den Kolben15 ,16 ausgebildete radiale Bohrungen sowie entsprechende Druckausgleichsleitungen41a ,41b mit dem Druckmittelvorratsbehälter4 (über die Rücklaufleitung14a bzw.14b ) in Verbindung, wobei diese durch eine Relativbewegung der Kolben17 ,18 im Gehäuse21 absperrbar sind, und andererseits mittels der hydraulischen Leitungen22a ,22b mit den bereits genannten Bremskreisversorgungsleitungen13a ,13b in Verbindung. Dabei ist in der Druckausgleichsleitung41a eine Parallelschaltung eines stromlos offenen (SO-)Diagnoseventils28 mit einem zum Druckmittelvorratsbehälter4 hin schließenden Rückschlagventil27 enthalten. Die Druckräume17 ,18 nehmen nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben15 ,16 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder2 in einer Ausgangslage positionieren. Eine Kolbenstange24 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals1 infolge einer Pedalbetätigung mit der Translationsbewegung des ersten (Hauptzylinder-)Kolbens15 , dessen Betätigungsweg von einem, vorzugsweise redundant ausgeführten, Wegsensor25 erfasst wird. Dadurch ist das entsprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetätigungswinkel. Es repräsentiert einen Bremswunsch eines Fahrzeugführers. - In den an die Druckräume
17 ,18 angeschlossenen Leitungsabschnitten22a ,22b ist je ein Trennventil23a ,23b angeordnet, welches als ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes (SO-), 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. Durch die Trennventile23a ,23b kann die hydraulische Verbindung zwischen den Druckräumen17 ,18 und den Bremskreisversorgungsleitungen13a ,13b abgesperrt werden. Ein an den Leitungsabschnitt22b angeschlossener Drucksensor20 erfasst den im Druckraum18 durch ein Verschieben des zweiten Kolbens16 aufgebauten Druck. - Wegsimulator
3 ist hydraulisch an den Hauptbremszylinder2 ankoppelbar und besteht im Wesentlichen aus einer Simulatorkammer29 , einer Simulatorfederkammer30 sowie einem die beiden Kammern29 ,30 voneinander trennenden Simulatorkolben31 . Simulatorkolben31 stützt sich durch ein in Simulatorfederkammer30 angeordnetes elastisches Element (z.B. eine Feder), welches vorteilhafterweise vorgespannt ist, am Gehäuse21 ab. Die Simulatorkammer29 ist mittels eines elektrisch betätigbaren Simulatorfreigabeventils32 mit dem ersten Druckraum17 des Tandemhauptbremszylinders2 verbindbar. Bei Vorgabe einer Pedalkraft und aktiviertem Simulatorfreigabeventil32 strömt Druckmittel vom Hauptbremszylinder-Druckraum17 in die Simulatorkammer29 . Ein hydraulisch antiparallel zum Simulatorfreigabeventil32 angeordnetes Rückschlagventil34 ermöglicht unabhängig vom Schaltzustand des Simulatorfreigabeventils32 ein weitgehend ungehindertes Zurückströmen des Druckmittels von der Simulatorkammer29 zum Hauptbremszylinder-Druckraum17 . - Die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung
5 ist als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. ein einkreisiger elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet, dessen Kolben36 von einem schematisch angedeuteten Elektromotor35 unter Zwischenschaltung eines ebenfalls schematisch dargestellten Rotations-Translationsgetriebes betätigbar ist. Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors35 dienender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor ist mit dem Bezugszeichen44 bezeichnet. Zusätzlich kann auch ein Temperatursensor zum Sensieren der Temperatur der Motorwicklung verwendet werden. Der Kolben36 begrenzt einen Druckraum37 . - Der durch die Kraftwirkung des Kolbens
36 auf das im Druckraum37 eingeschlossene Druckmittel erzeugte Aktuatordruck wird in die Systemdruckleitung38 eingespeist und mit dem Systemdrucksensor19 erfasst. In der „Brake-by-Wire“-Betriebsart wird die Systemdruckleitung38 über die Zuschaltventile26a ,26b mit den Bremskreisversorgungsleitungen13a ,13b verbunden. Auf diesem Weg erfolgt bei einer Normalbremsung ein Radbremsdruckauf- und -abbau für alle Radbremsen8 ,9 ,10 ,11 . Beim Druckabbau strömt dabei das vorher aus dem Druckraum37 des Aktuators5 in die Radbremsen8 ,9 ,10 ,11 verschobene Druckmittel auf dem gleichen Wege wieder in den Druckraum37 des Aktuators5 zurück. Dagegen strömt bei einer Bremsung mit radindividuell unterschiedlich, mit Hilfe der Modulationsventile6a –6d ,7a –7d geregelten Radbremsdrücken der über die Auslassventile7a –7d abgelassene Druckmittelanteil in den Druckmittelvorratsbehälter4 . Ein Nachsaugen von Druckmittel in den Druckraum37 ist durch ein Zurückfahren des Kolbens36 bei geschlossenen Zuschaltventilen26a ,26b möglich, indem Druckmittel aus dem Behälter4 über ein als in Strömungsrichtung zum Aktuator öffnendes Rückschlagventil ausgebildetes Nachsaugventil52 in den Akuatordruckraum37 strömen kann. - Die vorhin genannten Komponenten
2 ,3 ,5 ,6a –6d ,7a –7d ,12 ,19 ,20 ,22a ,22b ,23a ,23b ,25 ,26a ,26b ,27 ,28 ,32 ,34 ,38 ,41a ,41b ,44 ,46 ,52 sind bevorzugt zu einem elektrohydraulischen Modul (elektrohydraulische Betätigungseinheit) zusammengefasst, das mit dem Bezugszeichen60 versehen ist. Der Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten des Moduls60 , insbesondere der Ventile6a –6d ,7a –7d ,23a ,23b ,26a ,26b ,28 ,32 und des Elektromotors35 der Druckbereitstellungseinrichtung5 , dient die elektronische Steuer- und Regeleinheit12 . Die Signale der Sensoren19 ,20 ,25 und44 werden ebenso in der elektronische Steuer- und Regeleinheit12 verarbeitet. - In einer Normalbremsfunktion der Bremsanlage („Brake-by-wire“-Betriebsart) ist Hauptbremszylinder
2 , und damit der Fahrzeugführer, von den Radbremsen8 ,9 ,10 ,11 durch die geschlossenen Trennventile23a ,23b entkoppelt und die Bremskreisversorgungsleitungen13a ,13b sind über die geöffneten Zuschaltventile26a ,26b mit der ersten Druckbereitstellungseinrichtung5 verbunden, welche den Systemdruck zur Betätigung der Radbremsen8 ,9 ,10 ,11 bereitstellt. Simulationseinrichtung3 ist durch das geöffnete Simulatorfreigabeventil32 zugeschaltet, so dass das durch die Betätigung des Bremspedals1 durch den Fahrer im Hauptbremszylinder2 verdrängte Druckmittelvolumen durch die Simulationseinrichtung3 aufgenommen wird und die Simulationseinrichtung3 dem Fahrzeugführer ein gewohntes Bremspedalgefühl vermittelt. - In einer Rückfallbetriebsart der Bremsanlage, z.B. bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung der Bremsanlage, ist Simulationseinrichtung
3 durch das stromlos geschlossene Simulatorfreigabeventil32 abgeschaltet und die Druckbereitstellungseinrichtung5 ist durch die stromlos geschlossenen Zuschaltventile26a ,26b von den Bremskreisversorgungsleitungen13a ,13b getrennt. Hauptbremszylinder2 ist über die Leitungen22a ,22b mit den stromlos offenen Trennventilen23a ,23b mit den Bremskreisversorgungsleitungen13a ,13b und damit den Radbremsen8 ,9 ,10 ,11 verbunden, so dass der Fahrzeugführer durch Betätigung des Bremspedals1 direkt Druck in den Radbremsen8 ,9 ,10 ,11 aufbauen kann. - In einem Simulatorbremssystem (in der „Brake-by-wire“-Betriebsart) ist das Pedal
1 von den Radbremsen8 –11 hydraulisch entkoppelt. Die in herkömmlichen Bremssystemen unvermeidbaren Pedalrückwirkungen bei Radbremsdruck-Regelaktivitäten des Bremssystems gibt es daher nicht. Um dem Fahrer dennoch in ausgewählten Betriebszuständen eine haptische Pedalrückmeldung zu geben, wird beispielsweise vorgeschlagen, diese Pedalrückwirkung elektronisch gesteuert der vom Simulator vorgegebenen Pedalcharakteristik (z.B. durch Feder in Raum30 ) temporär zu überlagern. - Zur Durchführung eines Verfahrens zur Generierung einer elektronisch gesteuerten Pedalrückwirkung wird beispielsgemäß wenigstens ein Trennventil (
23a : Trennventil des Druckkreises,23b : Trennventil des Schwimmkreises) gepulst geöffnet. Dadurch wird ein Druckmittelvolumenpuls von der Systemdruckseite (Leitung13a bzw.13b ) des Trennventils zur Fahrerdruckseite (Leitung22a bzw.22b ) des Trennventils geleitet, welcher die gewünschte Pedalpulsation erzeugt. - Bevorzugt sieht das Verfahren vor, dass der Systemdruck angehoben wird (z.B. mittels der Druckbereitstellungseinrichtung
5 ), falls die Druckdifferenz aus System- und Hauptzylinderdruck nicht ausreicht, nicht vorhanden oder negativ ist. - Schließlich wird bevorzugt das dem Schwimmkreis zugeordnete Trennventil
23b zur Generierung der Pedalrückwirkung verwendet. Dies hat den Vorteil, dass das als Volumenpuls zusätzlich eingebrachte Druckmittelvolumen, nachdem es seine Aufgabe als Pedalpulserzeuger erfüllt hat, über die Ausgleichsverbindung100 des Schwimmkreises in Richtung Behälter4 wieder abgebaut wird und daher die stationäre Pedalcharakteristik unverändert bleibt. - In
2 und3 ist die Bremsanlage der1 in verschiedenen Zuständen dargestellt. In2 und3 sind für die Funktion relevante Volumenströme und Druckverhältnisse beispielhaft dargestellt. - Bei Normalbremsungen ohne ABS und bei ABS-Bremsungen („Brake-by-wire“-Betriebsart) ergibt sich häufig ein Zustand wie in
2 dargestellt. Der Systemdruck Psys im Systemdruckkreis40 ist höher als der Fahrerdruck PDriver im Fahrerdruckkreis41 , da der Systemdruck gegenüber dem unverstärkten Fahrerdruck üblicherweise um ein Vielfaches erhöht wird. - Die Bremspedalrückmeldung wird beispielsgemäß mit Hilfe des Trennventils
23b erzeugt, welches bei normalem aktivem Betrieb der Bremsanlage während einer Bremsung dauerhaft bestromt und damit geschlossen wird. Das Trennventil23b trennt hierbei im aktiven Betrieb den Fahrerdruckkreis41 vom Systemdruckkreis40 , so dass kein Bremsflüssigkeitsvolumen und Druck vom einen in den jeweils anderen Kreis fließen kann. Ohne das im Folgenden beschriebene beispielsgemäße Verfahren zur Einstellung einer geeigneten haptischen Bremspedalrückmeldung für den Fahrer in einem aktiven Bremssystem während einer ABS-Regelung, wäre der Fahrer also auch während einer ABS-Regelung vom aktiven Systemdruck bzw. den Raddruckkreisen getrennt und bekäme über das Bremspedal1 keine haptische Rückmeldung. Bei heutigen, konventionellen ABS/ESC-Bremssystemen (z.B. mit Vakuumbremskraftverstärker und Rückförderpumpe) spürt der Fahrer die ABS-Druckschwankungen aufgrund von Rückförderpumpenhüben und Ventilschalten im Bremspedal1 während einer ABS-Regelung. - Wie bereits im Zusammenhang mit
1 erwähnt wurde, wird zur Erzeugung einer haptischen Bremspedalrückmeldung während einer ABS-Bremsung in einem aktiven Bremssystem bevorzugt durch kurzzeitiges Öffnen des Trennventils23b ein Druck- bzw. Volumenpuls ∆V42 vom Systemdruckkreis40 in den Fahrerdruckkreis41 gespeist. Dieser erzeugt einen Kraftimpuls auf den Schwimmkolben16 , welcher den Kraftimpuls über die im ersten Druckraum des Hauptbremszylinders angeordnete erste Rückstellfeder und die Bremsflüssigkeit im ersten Druckraum17 an den ersten Kolben15 über die Druckstange24 an das Bremspedal1 und somit auf den während der Bremsung darauf befindlichen Fahrerfuß weitergibt. Somit wird durch kurzzeitiges Öffnen des Trennventils23b ein Druck- bzw. Volumenpuls ∆V und in Folge daraus ein Kraftimpuls auf das Bremspedal1 bzw. den Fahrerfuß erzeugt. Der Fahrer spürt somit im Fuß einen Kraftimpuls und der Fahrerfuß wird dynamisch dadurch um einige wenige mm bzw. Bruchteile von mm bewegt, da die Pedalgegenkraft der Fahrerfußkraft durch den Kraftimpuls überwiegt. Somit ist eine haptische Rückmeldung über das Bremspedal1 möglich ohne dass die Pedal-Grundcharakterisik verändert wird. - Bevorzugt wird über die Öffnungszeit des Trennventils
23b die Intensität des Kraftimpulses variiert, da hiermit die Größe des Volumenpuls ∆V42 bestimmt wird. - Des Weiteren wird bevorzugt durch Variation der Pausenzeit zwischen den Ventilöffnungen die Frequenz der Kraftimpulse im Pedal variiert.
- Um die haptische Rückmeldung geeignet und subjektiv plausibel für den Fahrer zu gestalten, werden bevorzugt die Frequenz und Intensität der Rückmeldung geeignet eingestellt bzw. variiert.
- Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Frequenz und Intensität der Bremspedalrückmeldung an die Frequenzen und Amplituden der Radbremsdruckmodulationen in den Raddruckkreisen angepasst.
- Hierzu werden bevorzugt die ABS-Druckmodulationen an allen Radbremsen berücksichtigt.
- Bevorzugt wird die Frequenz der Bremspedalrückmeldung in Abhängigkeit einer Dauer eines oder mehrerer ABS-Druckaufbau-Zyklen bis zum ABS-Druckabbau gewählt.
- Bei einer höheren ABS-Regelfrequenz der Drücke in den Raddruckkreisen des aktiven Systems wird bevorzugt eine höhere Frequenz der Volumenpulse ∆V zur Bremspedalrückmeldung eingestellt. Somit ergibt sich für den Fahrer ein plausibler Zusammenhang zwischen Verhalten des Fahrzeugs bzw. ABS-Regelung und der haptischen Pedalrückmeldung.
- Fahrdynamisch kann es für den Fahrer besonders wertvoll sein zu wissen, wenn er bei gebremstem Fahrzeug die Kraftschlussgrenze der Reifen zur Straße erreicht hat, wenn er also einen Eintritt in die ABS-Regelung erreicht hat. So kann beispielsweise vom Fahrer bei nassen oder winterlichen Straßenverhältnissen der Reibwert μ der Fahrbahn durch Bremsen bis in die ABS-Regelung ermittelt werden, da diese Einschätzung des Fahrbahnreibwerts μ allein durch visuelle Beurteilung schwer möglich ist und dieser außerdem stark variieren kann. Des Weiteren ist dies sinnvoll, um dem Fahrer bei gebremster Kurvenfahrt durch Vermittlung des Eintritts in die ABS-Regelung ebenfalls die Kraftschlussgrenze der Reifen zu vermitteln. Es kann also die haptische Bremspedalrückmeldung bei Eintritt in eine ABS-Regelung für den Fahrer besonders wichtig sein. Beispielsgemäß wird für den Beginn einer ABS-Regelung die Bremspedalrückmeldung relativ hochfrequent und mit geeigneter Intensität aktiviert, um dem Fahrer den ABS-Eintritt optimal zu vermitteln. Beispielsgemäß wird speziell für den ABS-Eintritt bei gebremster Kurvenfahrt ebenfalls die Bremspedalrückmeldung relativ hochfrequent und mit geeignet hoher Intensität aktiviert.
- Damit wird erreicht dass der Fahrer eine Zuordnung der Pulsation zum Fahrzustand erlernen kann und so in der Lage ist, aus dem Pedalverhalten Rückschlüsse auf den Betriebszustand seines Fahrzeugs zu ziehen.
- Bei ABS-Bremsungen auf niedrigem Reibwert μ der Fahrbahn oder bei sehr großer Betätigungskraft des Fahrers auf das Bremspedal kann sich ein wie in
3 dargestellter Zustand (Druckverhältnis) ergeben. Hierbei ist der Systemdruck PSys im Systemdruckkreis40 kleiner als der Fahrerdruck PDriver im Fahrerdruckkreis41 . Somit fließt durch Öffnen des Trennventils23b ein Volumenpuls ∆V43 aus dem Fahrerdruckkreis41 in den Systemdruckkreis40 . Da somit das Bremsflüssigkeitsvolumen Puls für Puls vom Fahrerdruckkreis41 in den Systemdruckkreis40 fließt, würde sich hierbei durch die Fahrerfußkraft auf dem Bremspedal der Schwimmkolben16 , der Primärkolben15 und somit das Bremspedal1 weiter bewegen und in Betätigungsrichtung durchsinken. Dies könnte dem Fahrer unberechtigterweise den Eindruck eines Defekts der Bremsanlage vermitteln. Außerdem könnte ein durchsinkendes Bremspedal im Fall eines Ausfalls des aktiven Systems, also einem Umschalten in die hydraulische Rückfallebene (in der alle Elektromagnetventile unbestromt sind), zu einem sicherheitskritischen Zustand des Fahrzeugs führen da bei bereits durchgetretenem Bremspedal kein bzw. sehr wenig Bremsflüssigkeitsvolumen im Hauptbremszylinder als Reserve für die nun aktive Rückfallebene bereit stünde. - In der in
3 dargestellten Situation wird daher der Systemdruck bevorzugt (mittels der Druckbereitstellungseinrichtung) über den Wert des Fahrerdrucks angehoben. Der Systemdruck wird also nicht auf Niveau der größten ABS-Raddruck-Anforderung gehalten, sondern über den Wert des Fahrerdrucks angehoben, um einen Volumenfluss, wie in2 dargestellt, vom Systemdruckkreis40 in den Fahrerdruckkreis41 zu erzielen und somit ein Durchsinken des Bremspedals1 zu verhindern. - Ein Vorteil der Erfindung ist es, dass zur Funktion der haptischen Bremspedalrückmeldung keine zusätzliche Aktuatorik, wie z.B. ein Zusatzaktuator in der Pedalsimulatoreinheit oder am Bremspedal, benötigt wird. Die Funktion ist im beispielhaft gezeigten System der
1 rein über Software umsetzbar. - 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.
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Claims (14)
- Verfahren zur haptischen Information des Fahrers eines mit einer brake-by-wire-Bremsanlage ausgerüsteten Kraftfahrzeugs über den Betriebszustand des Bremssystems, bei dem die Bremspedalcharakteristik in Form einer funktionalen Relation zwischen Bremspedal-Gegenkraft und Bremspedalweg von einem Simulator erzeugt und in Abhängigkeit vom Betriebszustand modifiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Basis-Bremspedalcharakteristik mittels einer passiven Simulatorfeder erzeugt wird, die einer gegebenen Pedalkraft in unverändert gleich bleibender Relation einen Pedalweg zuordnet, dem ein die haptische Information transportierender Pedalrückstellweg überlagert wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerung der haptischen Information reversibel ist, so dass nach deren Beenden oder Abschalten die Basis-Bremspedalcharakteristik automatisch und ohne einen Stelleingriff wiederhergestellt ist.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerung der haptischen Information aus zeitlich beschränkten Einzelereignissen besteht, die für den Fahrer als Pedal-Rückstellpulse wahrnehmbar sind.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Pedal-Rückstellpulse zeitlich aneinander gereiht werden, so dass eine die Basis-Bremspedalcharakteristik überlagernde periodische Pedalpulsation entsteht.
- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Frequenz, Intensität und Pausendauer der periodischen Pedalpulsation in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Bremssystems und des Fahrzeugs gewählt werden.
- Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Frequenz und Intensität der Bremspedalrückwirkung in Abhängigkeit von Parametern einer Radbremsdruckmodulation wie Regelfrequenz, Intensität und Dauer gewählt wird.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn einer Radbremsdruckmodulation eine höhere Frequenz der Pedalpulsation gewählt wird als in deren weiterem Verlauf und dass bei Kurvenfahrt zusätzlich die Intensität der Pulsation erhöht wird.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung von Frequenz und Intensität der periodischen Pedalpulsation zum Betriebszustand von Fahrzeug und Bremssystem reproduzierbar gewählt ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Pulses ein Trennventil (
23b ) einer hydraulischen brake-by-wire Bremsanlage temporär geöffnet wird. - Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Pulses vor dem Öffnen des Trennventils (
23b ) der by-wire-Bremssystemdruck angehoben wird. - Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die brake-by-wire-Bremsanlage hydraulisch und zum Betrieb in einer brake-by-wire Betriebsart sowie zum Betrieb in einer weiteren, nicht-elektronischen Betriebsart mit direktem hydraulischem Durchgriff vom Bremspedal (
1 ) zu den Radbremsen (8 –11 ) eingerichtet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Pedalkraft und Simulatorfederkraft sowie Pedalweg und Simulatorfederweg in der brake-by-wire Betriebsart über einen ersten hydraulischen Kreis miteinander gekoppelt sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der der Basis-Bremspedalcharakteristik überlagerte Pedalrückstellweg mittels eines zweiten hydraulischen Kreises erzeugt wird.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass erstem und zweitem hydraulischem Kreis die beiden Druckräume (
17 ,18 ) eines Tandemhauptbremszylinders (2 ) zugeordnet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch ein erstes und ein zweites Trennventil (23a ,23b ), mit denen die beiden Druckräume (17 ,18 ) des Tandemhauptbremszylinders (2 ) in der brake-by-wire Betriebsart von den Radbremsen (8 –11 ) getrennt werden sowie eine Einrichtung (5 ) zum Bereitstellen des by-wire-Bremssystemdrucks und von Druckmittelvolumen und Radbremsdruckregeleinrichtungen (6a –6d ;7a –7d ) zum Erzeugen radindividueller Radbremsdrücke aus dem Bremssystemdruck.
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