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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung des Bremsverhaltens eines Fahrzeugs gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein korrespondierendes System.
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Bei bekannten Schlupfregelverfahren wird das Raddrehverhalten gemessen und zur Ermittlung des Radschlupfs und zur Bremsdruckmodulation herangezogen. Bei radindividueller Regelung (Individualregelung, Einzelradregelung) von Fahrzeugrädern wird der Bremsdruck jedes Rades unabhängig von dem Drehverhalten der übrigen Räder geregelt. Mit dieser Vorgehensweise sind zwar geringe Bremswege erreichbar, jedoch können sich, bspw. beim Bremsen mit unterschiedlichen Reibwerten des Untergrunds zu den Rädern auf beiden Seiten des Fahrzeugs (sog. µ-Split Bedingung), sehr schnell große Differenzen der Bremsdrücke zwischen den Fahrzeugrädern der Hochreibwertseite und den Fahrzeugrädern der Niedrigreibwertseite einstellen, wodurch ein Giermoment um eine Fahrzeughochachse entsteht, welches zu einer Drehung des Fahrzeugs in Richtung der Hochreibwertseite führt, die für den Fahrer im Allgemeinen nicht kontrollierbar ist.
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So ist aus der
DE 42 25 983 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zur Verringerung eines durch ein ABS-Regelsystem erzeugten Giermoments der Bremsdruck an den Rädern einer Achse derart beeinflusst wird, dass die Differenz der Bremsdrücke einer Achse einen maximal zulässigen Wert nicht überschreitet, wobei dieser Wert von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Querbeschleunigung abhängig gemacht wird.
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Ferner ist es bekannt, die ABS-Regelstrategie bei µ-Split Bedingungen nach dem sogenannten „select-low-Prinzip“ zu ändern, bei welchem die Hinterräder in Abhängigkeit vom jeweils gerade mit dem niedrigsten Reibwert betriebenen Fahrzeugrad blockiergeregelt werden, wobei die Bremse des auf dem höheren Reibwert laufenden Hinterrads nur mit demselben vergleichsweise niedrigen Bremsdruck beaufschlagt wird, wie die Bremse des auf dem niedrigeren Reibwert laufenden weiteren Hinterrades.
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Ferner ist aus der
DE 39 25 828 A1 ein ABS-Regelsystem mit GMB (Giermomentenbegrenzung) bekannt, das zur Bestimmung der Druckdifferenz den vom Fahrer eingesteuerten Druck am rechten und linken Rad misst. Über einen Vergleich des Solldrucks mit dem Istdruck wird die zulässige Druckdifferenz ermittelt und beim Überschreiten einer vorgegebenen Druckdifferenz der Bremsdruck am anderen Rad über einen Steuerimpuls abgebaut.
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Die
DE 41 14 734 A1 beschreibt ein ABS-Regelsystem mit GMB, das ohne Drucksensoren auskommt. Hier wird fortlaufend aus Druckabbausignalen ein die Druckdifferenz an zwei gegenüberliegenden Rädern wiedergebender Wert ermittelt. Bei µ-Split Bedingungen wird der mittlere Druckaufbaugradient an dem Rad mit hohem Reibwert zum Untergrund in Abhängigkeit von der Druckdifferenz bzw. dem die Druckdifferenz wiedergebenden Wert und der Fahrzeugverzögerung variiert. Bei der Bestimmung der Druckdifferenz wird eine Gewichtung vorgenommen, die den Verlauf des bremsensystembedingten Druckabbaugradienten anfangs steiler und anschließend flacher mit asymptotischer Näherung an Null berücksichtigt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein alternatives bzw. ergänzendes Verfahren bereitzustellen, mittels welchem die Fahrzeugstabilität bei Bremsungen, insbesondere im Falle von µ-Split Bedingungen, aufrechterhalten oder verbessert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie ein System gemäß Anspruch 10 gelöst.
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Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Beeinflussung des Bremsverhaltens eines Fahrzeugs, bei dem während eines Bremsvorgangs eine aktive Aufteilung der Radlast von Rädern zumindest einer der Achsen des Fahrzeugs in der Weise vorgenommen wird, dass eine Beeinflussung des Bremsvermögens der Räder erfolgt.
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Als Radlast (auch als Radaufstandskraft bezeichnet) wird insbesondere die Kraft bezeichnet, welche senkrecht zum Untergrund, bsp. die Fahrbahn, auf ein Rad des Fahrzeugs einwirkt. Unter einer aktiven Aufteilung wird in diesem Sinne insbesondere eine gesteuerte bzw. geregelte Einflussnahme, z.B. mittels einer dafür geeigneten Vorrichtung des Fahrzeugs, verstanden, wobei die Aufteilung der Radlasten der Räder einer einzelnen Achse in allen Verhältnissen im Bereich 100%:0% über 50%:50% bis 0%:100% möglich ist.
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Da der Bremskraftbeiwert eines Rades sich aus dem Verhältnis von Bremskraft zu Radlast bzw. Radaufstandskraft errechnet, ist es in Folge der Aufteilung der Radlasten möglich das Bremsvermögen der Räder in vorteilhafter Weise aktiv zu beeinflussen, da beispielsweise mit größerer Radlast eine größere Bremskraft zum Erhalt eines gleichen Bremskraftbeiwertes angewendet werden kann. Unter Bremsvermögen wird insbesondere das Ausmaß der Befähigung eines Rades – oder präziser des Reifens – zur Übertragung der Bremskraft auf den Untergrund bzw. die Fahrbahn verstanden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit in vorteilhafter Weise zur Beeinflussung der Stabilität und/oder des Bremsweges und/oder der Bewegungsrichtung beim Bremsen eines Fahrzeugs herangezogen werden. In vorteilhafter Weise kann durch die Erfindung die Fahrzeugstabilität bei Bremsungen erhalten bzw. verbessert werden. Der Bremsweg kann durch die Erfindung verkürzt werden. Zweckmäßigerweise wird das erfindungsgemäße Verfahren in Ergänzung zu Verfahren zur Fahrzeugstabilisierung herangezogen, welche beispielsweise auf Basis der Beeinflussung des Bremsdrucks realisiert sind. Durch ein derartiges Zusammenwirken sind wesentliche Verbesserungen bremsdynamischer Wirkungsweisen möglich, wodurch die Verkehrssicherheit weiter verbessert werden kann. Alternativ kann das Verfahren vorteilhaft auch eigenständig angewendet werden.
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Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Weiterbildung der Erfindung erfolgt die aktive Aufteilung der Radlast an zumindest einer Achse des Fahrzeugs auf ein Rad, welches in Verbindung mit einem Untergrund einen größeren Reibwert aufweist als ein Rad derselben Achse, welches in Verbindung mit dem Untergrund einen niedrigeren Reibwert aufweist. Vorzugsweise erfolgt die Aufteilung der Radlast in der Weise, dass sich eine etwa maximale bzw. optimale Bremswirkung der Räder zumindest einer der Achsen des Fahrzeugs ergibt. Das Bremsvermögen eines Rades hängt neben der Radlast auch von dem Reibwert dieses Rades zum Untergrund ab. Das Bremsvermögen bei einem hohen Reibwert ist, bei gleicher Radlast, entsprechend größer, sodass sich mit zumindest teilweiser Verschiebung der Radlast auf das Rad mit größerem Reibwert zum Untergrund eine größere Gesamt-Bremswirkung ergibt.
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Die aktive Aufteilung der Radlast erfolgt besonders bevorzugt mittels aktiver Stabilisatoren zur Wankstabilisierung und/oder mittels eines aktiven Federsystems.
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Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die aktive Aufteilung der Radlast, bezogen auf eine erste Achse des Fahrzeugs, auf das Rad, welches in Verbindung mit einem Untergrund einen größeren Reibwert aufweist, und an einer zweiten Achse eine Aufteilung der Radlast auf die Räder in der Weise vorgenommen wird, dass ein Drehmoment um eine Längsachse des Fahrzeugs erzeugt wird, welches einem aus der Aufteilung der Radlast der ersten Achse resultierenden Drehmoment um die Längsachse des Fahrzeugs entgegengerichtet ist. Da sich in Folge der höheren Radlast an dem Rad der ersten Achse ein Wanken des Fahrzeugs ergeben würde, erfolgt eine entsprechende gegenläufige Beaufschlagung an der zweiten Achse. Die Längsachse ist lediglich fiktiv.
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Das aus der Aufteilung der Radlast an der ersten Achse resultierende Drehmoment um die Längsachse und das aus der Aufteilung der Radlast an der zweiten Achse resultierende Drehmoment um die Längsachse werden derart bemessen, dass sich diese vorzugsweise einander im Wesentlichen aufheben. Somit kann in vorteilhafter Weise ein Wanken des Fahrzeugs gänzlich vermieden werden. Da üblicherweise nicht das Drehmoment als solches erfasst wird, ist in diesem Sinne zu verstehen, dass insbesondere die Aufteilung der Radlast in der Weise erfolgt, dass sich keine daraus resultierende Drehung um die Wank-, Nick- und/oder Gierachse ergibt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass ein resultierendes Gesamtdrehmoment, insbesondere Wankund/oder Giermoment, definierter Größe verbleiben soll, beispielsweise wenn eine geradlinige Bremsung aufgrund eines Hindernisses vermieden werden soll. Eine dynamische Aufteilung bzw. im weiteren Verlauf Umverteilung der Radlasten kann zweckmäßigerweise ebenfalls erfolgen, um adaptiv auf sich ändernde Bedingungen, wie sich ändernde Reibwerte oder Verkehrssituationen, reagieren zu können.
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Zur Erzeugung des entgegengerichteten Drehmoments an der zweiten Achse wird vorzugsweise das Rad mit einem niedrigeren Reibwert zum Untergrund mit einer höheren Radlast beaufschlagt als das Rad mit einem höheren Reibwert zum Untergrund.
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Das Rad, welches einen höheren Reibwert zum Untergrund aufweist und mit einer höheren Radlast belastet wird als das weitere an derselben Achse angeordnete Rad, ist vorzugsweise an der Hinterachse angeordnet und an der Vorderachse des Fahrzeugs wird das entgegengerichtete Drehmoment erzeugt. Mit anderen Worten ist die als solches bezeichnete erste Achse vorzugsweise die Hinterachse und die als solches bezeichnete zweite Achse die Vorderachse des Fahrzeugs. Vorteilhafterweise kann damit die Gierstabilität während eines Bremsvorgangs in besonderem Maße erhalten bzw. verbessert werden. Auch eine Verkürzung des Bremsweges ist somit realisierbar.
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Zweckmäßigerweise erfolgt die Aufteilung der Radlast auf die Räder des Fahrzeugs in der Weise, dass eine Summe der Radlast auf der einen Seite des Fahrzeugs im Wesentlichen einer Summe der Radlast auf der anderen Seite des Fahrzeugs entspricht. Im Besonderen erfolgt die Aufteilung der Radlast auf die Räder des Fahrzeugs in der Weise, dass eine Summe der Radlast auf einer Seite des Fahrzeugs, welche einen niedrigerem Reibwert der Räder zum Untergrund aufweist, im Wesentlichen einer Summe der Radlast auf einer Seite des Fahrzeugs mit höherem Reibwert der Räder zum Untergrund entspricht. Damit kann in effektiver Weise auf µ-Split Bedingungen reagiert und eine geradlinige Bremsung ohne Verlust der Fahrzeugstabilität erreicht werden.
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Entsprechend einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die aktive Aufteilung der Radlast bei Erkennung unterschiedlicher Reibwerte von zumindest zwei Rädern des Fahrzeugs und/oder einer µ-Split Bedingung und/oder einer in Folge der Bremsung auftretenden Wankbewegung oder Gierbewegung des Fahrzeugs oder eines entsprechenden Wankmoments oder Giermoments oder zur Erzeugung einer vorgegebenen Gierbewegung vorgenommen. Der Fahrer kann somit für solche bremsdynamisch problematischen Situationen besser die Kontrolle über das Fahrzeug behalten.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein System zur Beeinflussung der Stabilität und/oder des Bremsweges und/oder der Bewegungsrichtung beim Bremsen eines Fahrzeugs, umfassend zumindest ein Mittel zur aktiven Aufteilung der Radlast der eines Fahrzeugs und eine Steuerungsvorrichtung zum Betrieb des Mittels zur aktiven Aufteilung der Radlast der Räder, welches sich dadurch auszeichnet, dass ein aktives Federsystem oder aktive Stabilisatoren zur Wankstabilisierung als das zumindest eine Mittel zur aktiven Aufteilung der Radlast der Räder vorgesehen ist, wobei das System zur Ausführung eines Verfahrens gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestaltet ist.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand von 1.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1 zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mittels dem eine Verbesserung der Fahrzeugstabilität bei Bremsungen insbesondere auf Untergründen mit unterschiedlichem Reibwert zu den Rädern der beiden Seiten des Fahrzeugs realisiert werden kann. Die Räder des Fahrzeugs sind mit den Bezugszeichen 2.1 bis 2.4 bezeichnet. Weiterhin weist das Fahrzeug an der Vorderachse VA einen aktiven Stabilisator 3.1 sowie an der Hinterachse HA einen aktiven Stabilisator 3.2 zur Wankstabilisierung auf. Mittels des dargestellten Pfeils ist die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs angezeigt.
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Bei einer Bremsung eines Fahrzeugs erfolgt entsprechend dieses Ausführungsbeispiels bei Erkennung einer µ-Split Bedingung bzw. des Auftretens einer nicht beabsichtigten Gierbewegung des Fahrzeug oder eines entsprechenden Giermoments in Folge der Bremsung, mittels der aktiven Stabilisatoren 3.1 und 3.2 erfindungsgemäß eine unterschiedliche Verteilung der Radlast auf die Räder 2.1 bis 2.4, wobei die Aufteilung der Last, bezogen auf eine Achse des Fahrzeugs, also die Vorder- oder die Hinterachse, vorzugsweise auf das Rad erfolgt, welches auf dem Untergrund mit größerem Reibwert µH abrollt. Entsprechend des anhand der 1 erläuterten Ausführungsbeispiels liegt auf der linken Seite des Fahrzeugs 1 ein niedriger Reibwert µL und auf der rechten Seite ein hoher Reibwert µH der Räder 2.1 bis 2.4 zum Untergrund vor, wobei an der Hinterachse HA des Fahrzeugs 1 die Radlast mittels Stabilisator 3.2 auf das Rad 2.4 mit dem größeren Reibwert µH zum Untergrund aufgebracht wird. Beispielsgemäß beträgt die Radlast auf das Rad 2.4 damit 400 N und auf das Rad 2.3 0 N, was quasi einem Abheben des Rades vom Untergrund entspricht. Mittels des Rades 2.4 kann somit beispielsgemäß das maximale Potential der Hochreibwertseite µH zum Bremsen ausgenutzt werden. Aus dieser Kräfteverteilung resultiert ein Drehmoment MHA um die Längsachse L des Fahrzeugs, was zu einem Wanken des Fahrzeugs um die Längsachse L führen würde.
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Zur Vermeidung dieses Wankens wird an der Vorderachse VA ein dem aus der Radlastaufteilung resultierenden Drehmoment MHA der Hinterachse entgegengesetztes Drehmoment MVA erzeugt, die sich vorzugsweise im Wesentlichen aufheben. Dies wird in dem Beispiel dadurch erzielt, dass das Rad 2.1 mittels des Stabilisators 3.1 mit einem niedrigeren Reibwert µL zum Untergrund mit einer Radlast von 800 N und das Rad 2.2 mit höheren Reibwert µH mit einer Radlast von 400 N beaufschlagt wird. Somit beträgt die Summe der Radlast an der Hinterachse HA 400 N und an der Vorderachse VA 1200 N. Auf der linken sowie der rechten Seite in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs bzw. auf der Seite mit niedrigerem Reibwert µL und höherem Reibwert µH ist die Summe der Radlasten des jeweiligen Vorderrades und des jeweiligen Hinterrades im Wesentlichen gleich und beträgt je etwa 800 N.
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Um eine höhere Gier-Stabilität und/oder kürzere Bremswege zu erzielen, wird vorzugsweise an der Hinterachse das Rad mit einer höheren Radlast belastet, welches einen höheren Reibwert zum Untergrund aufweist, und an der Vorderachse das entsprechende Gegenmoment aufgebracht. Der entgegengesetzte Fall, nämlich dass an der Vorderachse das Rad mit einer höheren Radlast belastet wird, welches einen höheren Reibwert zum Untergrund aufweist, und an der Hinterachse das entsprechende Gegenmoment aufgebracht wird, ist im Rahmen der Erfindung alternativ ebenfalls vorgesehen.
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Durch die höhere Radlast an dem Rad 2.4, welches einen hohen Reibwert µH zum Untergrund aufweist, wird die Seitenführungskraft an diesem erhöht und es kann durch die Bremsenregelung des Bremssystems eine höhere Bremskraft mittels der zugeordneten Bremse des Fahrzeugs erzeugt werden, ohne dass die Fahrzeugstabilität und damit die Kontrollierbarkeit negativ beeinflusst wird. Außerdem ist damit eine Verkürzung des Bremsweges realisierbar. Aufgrund der an Rad 2.2 ggf. verringerten Radlast möglich, ergibt sich, dass unter diesen Umständen durch die Bremsenregelung eine niedrigere Bremskraft als die potentiell mögliche aufgewendet werden kann, was jedoch aufgrund der erhöhten möglichen Bremskraft an Rad 2.4 überkompensiert wird.
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Das anhand von 1 erläuterte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bezieht sich insbesondere auf eine Situation, in welcher das Fahrzeug bei µ-Split Bedingung geradlinig abgebremst bzw. bis in den Stillstand abgebremst werden soll. Die Reibwerte des Untergrundes zum jeweiligen Rad 2.1 bis 2.4 können sich im Verlauf eines Bremsvorgangs stark ändern, was insbesondere aufgrund eines sich ändernden Untergrunds der Fall ist. Durch die definierte Vorgabe bzw. Aufteilung der Radlasten auf die einzelnen Räder 2.1 bis 2.4 kann somit eine Fahrzeugstabilisierung beim Bremsen eines Fahrzeugs erfolgen. Dies kann im Besonderen zur Unterstützung der Funktionalität einer Bremsenregelung eines Bremssystems des Fahrzeugs vorgesehen sein. Es besteht dabei keine Einschränkung auf Situationen mit µ-Split Bedingungen. Beispielsweise erfolgt bei einer geradlinigen Bremsung ohne µ-Split Bedingung ebenfalls die Aufteilung der Radlast auf die Räder des Fahrzeugs in der Weise, dass eine Summe der Radlast auf der einen Seite des Fahrzeugs im Wesentlichen einer Summe der Radlast auf der anderen Seite des Fahrzeugs entspricht, wobei zusätzlich die Räder derselben Achse im Wesentlichen gleiche Radlasten aufweisen. Auf diese Weise kann die Fahrzeugstabilität hinsichtlich einer geradlinigen Bremsung aufrechterhalten werden. Zweckmäßigerweise ist dabei die Radlast an der Vorderachse höher als an der Hinterachse.
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Entsprechend eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird während einer Bremsung aktiv ein Drehen des Fahrzeugs um die Gierachse (gieren) hervorgerufen, indem die Aufteilung der Radlast in der Weise erfolgt, dass sich die Summen der Radlasten beider Seiten des Fahrzeugs unterscheiden. Wird – beispielsweise für den Fall, dass die Reibwerte aller Räder zum Untergrund im Wesentlichen gleich sind – die Summe der Radlasten auf einer Seite des Fahrzeugs höher festgesetzt als auf der anderen Seite, ergibt sich ein Giermoment zur Seite der größeren Radlast. Diese Vorgehensweise kann insbesondere dann angewendet werden, wenn aufgrund niedriger Reibwerte der gelenkten Räder zum Untergrund ein unzulängliches Lenkvermögen vorliegt oder die Lenkung gestört ist. Eine Anwendung dieser radlastgesteuerten Gierbewegung kann dabei beispielsweise auch bei µ-Split Bedingungen, wie für das anhand von 1 beschriebene Ausführungsbeispiel, erfolgen.
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Entsprechend eines weiteren Ausführungsbeispiels kann alternativ oder in Ergänzung eine Aufteilung der Radlast mittels eines aktiven Federsystems, z.B. hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer Art, erreicht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4225983 A1 [0003]
- DE 3925828 A1 [0005]
- DE 4114734 A1 [0006]
