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Die Erfindung bezieht sich auf ein Bremsregelsystem für Kraftfahrzeuge, die radselektive Bremseingriffe ermöglichen.
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Ein derartiges Regelsystem für Kraftfahrzeuge geht beispielsweise aus der
DE 195 39 345 A1 hervor. Dieses bekannte Regelsystem weist eine Sensorvorrichtung zur Erfassung der vier Raddrehzahlen eines Kraftfahrzeuges auf. Mittels der Signale dieser Sensorvorrichtung wird beispielsweise eine Blockierneigung der Räder bei starken Abbremsmanövern erkannt. Ein Blockieren der Räder wird durch eine übliche ABS-Regelung verhindert. Bei dem unter dem Begriff „Sonder-ABS“ erweiterten System wird zu der üblichen ABS-Regelung eine zusätzliche radselektive Beeinflussung des Bremsdruckes ermöglicht. Wenn bei Kurvenfahrt vom Fahrer ein Teilbremsen ausgelöst wird, wird ein gepulster Druckaufbau bzw. eine Verminderung des Bremsdruckes am kurveninneren Hinterrad oder an den kurveninneren Vorder- und Hinterrädern mittels der ohnehin vorhandenen Aktuatoren eines ABS-/ASC-Regelsystems vorgenommen. Unter einem Teilbremsen wird insbesondere eine Bremsbetätigung derart verstanden, dass höchstens an einem Rad der angetriebenen Achse oder höchstens an beiden Rädern der nicht angetriebenen Achse eine ABS-Regelung eingeleitet wird.
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Aus der
DE 198 13 736 A1 ist ein Steuerungssystem bekannt, welches in Abhängigkeit vom Fahrzeugzustand (Über-/Untersteuerverhalten) die einzelnen Räder während der Kurvenfahrt unterschiedlich stark bremst. Hierdurch wird das Fahrzeug stabilisiert, so dass es eine maximale Traktion bei der Kurvenfahrt besitzt.
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In der
DE 39 43 216 A1 wird eine Steuervorrichtung zum Herbeiführen eines Driftens beschrieben. Sie besteht aus Sensoren zur Ermittlung von Beschleunigungen des Fahrzeugs während der Kurvenfahrt sowie aus einer Einrichtung zur Erzeugung eines Giermoments. Das Giermoment wird durch eine seitliche Lastverschiebung an den Vorder- und Hinterrädern erzeugt und ist an den Lenkwinkel gekoppelt.
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Bei ähnlichen Bremsregelsystemen werden im Sinne eines Normalbetriebszustandes diverse radselektive Bremsregeleingriffe zur Erhöhung der Fahrstabilität vorgenommen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Bremsregelsystem eingangs genannter Art im Sinne einer optimierten Fahrerwunschadaption zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Bremsregelsystem für ein Kraftfahrzeug weist mindestens eine elektronische Steuereinheit auf, die derart ausgestaltet ist, dass abhängig von vorgegebenen Bedingungen radselektive Bremseingriffe an wenigstens einem Rad des Kraftfahrzeugs vornehmbar sind. Dabei sind in einem Normalbetriebszustand die radselektiven Bremseingriffe im Sinne einer höheren Fahrstabilität regelbar. Weiterhin ist ein Sonderbetriebszustand durch eine vorgegebene Stellung des Bremspedals bei zumindest teilweise ausgeschaltetem Normalbetriebszustand aktivierbar. Schließlich ist im aktivierten Sonderbetriebszustand wenigstens das kurveninnere Hinterrad abbremsbar bzw. stärker abbremsbar als das kurvenäußere Hinterrad.
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Vorzugsweise ist die vorgegebene Stellung des Bremspedals zur Aktivierung des Sonderbetriebszustands durch eine Stellung des Bremspedals zwischen einer vergleichsweise niedrigen Fahrervordruck-Auslöseschwelle und einer vergleichsweise hohen Fahrervordruck-Gefahrenbremsschwelle definiert.
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Insbesondere ist der Sonderbetriebszustand im Sinne einer Drift-Ermöglichung bzw. Drift-Unterstützung definiert.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist der aktivierte Sonderbetriebszustand deaktivierbar und der Normalbetriebszustand wieder einschaltbar, wenn an mindestens einem Rad der Vorderachse Schlupf erkannt wird.
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Vorzugsweise ist der aktivierte Sonderbetriebszustand deaktivierbar und der Normalbetriebszustand wieder einschaltbar, wenn durch ein Reibwertschätzungsmodul ein Reibwert erkannt wird, der größer als ein vorgegebener vergleichsweise niedriger Reibschwellwert ist.
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Zusätzlich oder alternativ kann der aktivierte Sonderbetriebszustand deaktivierbar und der Normalbetriebszustand wieder einschaltbar sein, wenn durch ein Gierrate-Ermittlungsmodul eine Gierrate erkannt wird, die größer als ein vorgegebener Gierratenschwellwert ist.
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Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
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Die Stabilität eines Fahrzeugs bei der Kurvenfahrt wird maßgeblich durch die quer- und längsdynamische Stabilität seiner Hinterachse bestimmt. Darüber hinaus kann das Einlenkverhalten unter anderem durch unterschiedliches Abbremsen der kurveninneren und kurvenäußeren Räder beeinflusst werden. In den meisten alltäglichen Fahrsituationen ist es gewünscht, dass das Fahrzeug bei Kurvenfahrt möglichst stabil bleibt. Dies wird unter anderem über spezielle Bremsregelsystem-Funktionen beispielsweise des sogenannten DSC (Dynamic Stability Control) sowie der „Performance Control“ in Fahrzeugen der Anmelderin geregelt, welche Einzelradbremsmomente bzw. Differenzbremsmomente für die jeweilige Achse gezielt berechnen und aufprägen können.
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Dabei gilt es, mit Hilfe von agilisierenden und stabilisierenden Bremseingriffen zu gewährleisten, dass das Fahrzeug möglichst in jedem Fahrzustand der Fahrervorgabe folgt.
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Um das Fahrzeug absichtlich zum Driften zu bringen, kann das Bremsmoment anteilig zur Hinterachse verschoben werden, wodurch die Hinterräder die Traktion verlieren und das Fahrzeugheck ausbricht. Ein solcher Effekt lässt sich beispielsweise durch Ziehen der Handbremse realisieren („Fly-Off“-Effekt).
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Bestehende Fahrdynamikregelsysteme regeln das Fahrzeug derart effektiv, dass sich das Fahrzeug gerade im Verzögerungsfall nicht ohne weiteres zum Driften bringen lässt. Dies kann sich negativ auf das Fahrerlebnis auswirken, falls der Kunde sich genau dieses „sportliche“ Fahrzeugverhalten wünscht.
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Das Übersteuern lässt sich über die Bremse nicht intuitiv hervorrufen, da z.B. die Handbremse während der Fahrt gezogen werden muss und sogar in vielen Fahrzeugen keine rein mechanische Handbremse mehr verbaut ist. Somit ist diese Möglichkeit der Einflussnahme komplett genommen.
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Kontrolliertes Driften erfordert ein gewisses Maß an Fahrerfahrung. Es besteht die Gefahr, dass der Fahrer die Fahrzeugkontrolle verliert.
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Durch die Erfindung soll es möglich sein, das Fahrzeug mit Hilfe der Bremse im optimalen Winkel für die unmittelbar folgende Kurvenfahrt zu positionieren.
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Dazu wird vorgeschlagen, eine Driftunterstützung in den Fahrdynamikregelsystemen als Sonderbetriebszustand zu implementieren, wobei der fahrstabilisierende Normalbetriebszustand zumindest teilweise ausgeschaltet sein soll (z.B. durch einen „DSC off“-Taster in den Fahrzeugen der Anmelderin). Diese Driftunterstützung soll im aktivierten Zustand unabhängig von der eigentlichen Bremskraft an Vorder- und Hinterachse das kurveninnere Hinterrad stärker abbremsen als das kurvenäußere. Dazu wird entweder ein Differenzmoment auf das kurveninnere Hinterrad addiert oder das Differenzmoment wird in das eigentliche Bremsmoment bilanziert, sofern keine zusätzliche Längsverzögerung gewünscht ist. Beispielsweise kann das Differenzmoment, welches in diesem Fall an die Hinterachse übertragen wird, bei bis zu 1000 [Nm] liegen.
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Als Folge dessen kommt es zu einem überlagerten Effekt: Das zusätzliche Bremsmoment am kurveninneren Hinterrad erzeugt vor Erreichen der Haftungsgrenze über den Hebelarm ein eindrehendes Giermoment um die Hochachse des Fahrzeugs. Bei Erreichen der Haftungsgrenze ergibt sich durch den Schlupf eine gezielte Schwächung des kurveninneren Hinterrads, wodurch die eingeleitete Gierbewegung weiter unterstützt wird. Damit stellt sich ein gezieltes Eindrehen der Fahrzeuglängsachse zur Bewegungsrichtung ein.
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Um die volle Wirksamkeit zu erreichen, sind die Schwellen für den maximal zulässigen Bremsschlupf gegebenenfalls entsprechend aufzuweiten.
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Der entstehende Winkel zwischen den beiden Achsen, der als Schwimmwinkel oder Gierrate bezeichnet wird, kann genutzt werden, um zu detektieren, wie stark das Fahrzeug driftet. Diese Detektion wird wiederum dazu verwendet, die Funktion abhängig vom sich aufbauenden Schwimmwinkel auszublenden, damit das Fahrzeug nicht überagilisiert wird.
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Grundsätzlich ist der Grad der Agilisierung durch diese Funktion vorzugsweise abhängig vom vorgegebenen Lenkwinkel zu gestalten. Je stärker der Fahrer einlenkt, desto mehr Agilisierung soll er bekommen.
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Auch die Abhängigkeit von der Geschwindigkeit kann berücksichtigt werden, um das Fahrzeugverhalten gerade bei schnellen Landstraßen- und Autobahnfahrten nicht negativ zu beeinflussen.
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Die Nutzung der bremsaktivierten Agilisierung bietet sich insbesondere bei Niedrigreibwert-Verhältnissen an (Fahrbahnoberflächen mit Schnee oder Eis). Daher kann die Funktion an den Reibwert der Fahrbahnoberfläche gekoppelt werden. Vorzugsweise wird die Funktion nur dann aktiviert, wenn dieser Wert unterhalb einer bestimmten Schwelle liegt.
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Unterschiedliche grundsätzliche Aktivierungsmöglichkeiten können vorgehalten werden:
- - Bedienung über eigenen Taster: Hierzu bietet es sich an, die Tasten am Lenkrad zu integrieren. Somit wäre die Aktivierung von der Bremspedalbetätigung entkoppelt. Aber die Dosierung der Funktion, wie sie bei Verwendung des Bremspedals geschieht, fällt weg.
- - Bedienung über Parkbremsentaster (EMF): Statt bei EMF-Betätigung eine Gefahrenbremsung auszulösen, könnte diese Funktion aktiviert werden, hier ebenfalls keine Dosierung möglich.
- - Fly-Off-Hebel. Spezieller Dosierhebel vergleichbar mit einer mechanischen Handbremse.
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Erfindungsgemäß hat sich aber die Aktivierung des Sonderbetriebszustandes bzw. der Driftunterstützung abhängig von der Stellung des Bremspedals als besonders vorteilhaft herausgestellt: Anhand der Bremspedalstellung lässt sich der Bremswunsch des Fahrers erkennen. Je nach Stärke der Pedalbetätigung kann in der Pedalwegkennlinie hinterlegt werden, wie stark die driftunterstützende Funktion aktiviert werden soll. Die Aktivierung anhand der Pedalbewegung hat jedoch den Nachteil, dass z.B. in einer Gefahrensituation ähnliche Bewegungsmuster auftreten können, wie sie auch zum Aktivieren der Funktion genutzt würden. In diesem Fall darf das Fahrzeug jedoch keinesfalls destabilisiert werden, weswegen sichergestellt werden muss, dass sich Driftwunsch und Gefahrensituation klar voneinander unterscheiden lassen. Im Falle einer vom Fahrer gewünschten Gefahrenbremsung mit ABS-Regelung ist die Funktion zu unterdrücken. Daher wird erfindungsgemäß der Sonderbetriebszustand nur zugelassen, wenn sich die Stellung des Bremspedals unterhalb einer definierten Schwelle befindet, die eine Gefahrenbremsung kennzeichnet.
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Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:
- - Durch Modulationsmöglichkeiten über Lenkwinkel und Bremspedal wird eine intuitive Platzierung des Fahrzeugs über die Bremse ermöglicht.
- - Sportliche Fahrer bekommen einen weiteren Stellhebel, das Fahrzeug gezielt anzustellen.
- - Verschiedene Aktivierungsmöglichkeiten können vorgesehen werden.
- - Automatischer Einbezug von Fahrbahnreibwerten und Fahrmodus, sodass ein Driften nicht in jeder Fahrsituation stattfindet.
- - Weniger Verschleiß bzw. Beanspruchung der Fahrzeugkomponenten und Reifen.
- - Möglichkeit des Nutzens der Funktion bei Drift-Trainings.
- - Gezieltes An- und Abschalten der Funktion durch den Kunden möglich.
- - Zusätzliche Unterstützung bei der Fahrzeugkontrolle während des Driftens (Ausblenden der Funktion bei hohen Schwimmwinkeln).
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt die wesentlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Bremsregelsystems.
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Die einzige Figur zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit mindestens einer elektronischen Steuereinheit 2. Die Steuereinheit 2 ist insbesondere durch ein entsprechend programmiertes Software-Modul derart ausgestaltet, dass abhängig von vorgegebenen Bedingungen radselektive Bremseingriffe an wenigstens einem Rad des Kraftfahrzeugs 1 vornehmbar sind. In einem Normalbetriebszustand NB sind die radselektiven Bremseingriffe im Sinne einer höheren Fahrstabilität regelbar. Ein Sonderbetriebszustand SB ist durch eine vorgegebene Stellung BP des Bremspedals bei zumindest teilweise ausgeschaltetem Normalbetriebszustand NB, z. B. durch „DSC off“, aktivierbar. Im aktivierten Sonderbetriebszustand SB ist wenigstens das kurveninnere Hinterrad HR abbremsbar.
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Die vorgegebene Stellung BP des Bremspedals zur Aktivierung (1) des Sonderbetriebszustands SB ist durch eine Stellung BP des Bremspedals zwischen einer vergleichsweise niedrigen Fahrervordruck-Auslöseschwelle S1 und einer vergleichsweise hohen Fahrervordruck-Gefahrenbremsschwelle S2 definiert.
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Der Sonderbetriebszustand SB ist vorzugsweise nur dann aktiviert, wenn alle der folgenden Bedingungen erfüllt sind:
- - Kein Rad der Vorderachse weist einen Schlupf sRad auf, der größer als ein vorgegebener Radschlupfwert Sr ist.
- - der Reibwert µ ist kleiner als eine vorgegebene vergleichsweise niedrige Reibwertschwelle Sµ.
- - die Ist-Gierrate g_ist ist kleiner als ein vorgegebener Gierratenschwellwert Sg.
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Beschreibung eines möglichen detaillierteren Applikations-Verfahrens mittels des erfindungsgemäßen Bremsregelsystems:
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Bei leichtem Betätigen des Bremspedals unter Lenkwinkel wird ein unterstützender, agilisierender Gierimpuls gesetzt, um dadurch das zielgerichtete Ausrichten des Fahrzeugs auf Niedrigreibwert zu optimieren. Der Sonderbetriebszustand wird aktiviert, sofern alle der folgenden Bedingungen erfüllt sind:
- - „DSC off“ (d.h. zumindest teilweise Deaktivierung der Fahrstabilitätsregelungen)
- - Keine ABS-Regelung
- - Folgende Hauptsignale müssen gültig sein: Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung, Gierrate, Lenkwinkel, Geschwindigkeit, FahrerBremswunsch, Bremslichtschalter
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Es wird ein Grund(brems)moment appliziert. Dieses Grundmoment kann über verschiedene Faktoren abgeschwächt werden. Das heißt, das Grundmoment wird mit allen Faktoren nacheinander multipliziert. Diese Faktoren sind über Kennlinien, oder Kennwerte von unterschiedlichen Eingangsgrößen abhängig.
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Erste Abhängigkeit ist der Fahrerbremswunsch. Zweite Abhängigkeit ist der Betrag des Fahrerlenkwinkels. Des Weiteren gibt es eine reine Geschwindigkeitsabhängigkeit, ebenfalls über eine Kennlinie. Über den Reibwert kann der Eingriff ausgeblendet bzw. der Sonderbetriebszustand deaktiviert werden.
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Das Vorzeichen für die Driftunterstützung gemäß Sonderbetriebszustand wird durch die tatsächliche Kurvenrichtung bestimmt, um unabhängig vom Gegenlenken immer einen eindrehenden Eingriff zu bekommen. Dies kann in Abhängigkeit von der Ist-Querbeschleunigung vorgesehen sein. Alternativ dazu kann aber auf die Ist-Gierrate umgeblendet werden. Diese Abhängigkeit ist besonders vorteilhaft vor dem Hintergrund, dass die Ist-Gierrate zum einen wesentlich weniger rauscht als die Querbeschleunigung, zum anderen auch unabhängig von einer Seitenneigung ist.
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Es besteht die Möglichkeit, die Driftunterstützung gemäß Sonderbetriebszustand auszublenden bzw. zu deaktivieren, sollte die Funktion zu viel agilisieren und das Fahrzeug eine zu große Gierrate erreichen. Auch hier gibt es wieder eine ,Off‘-Schwelle, ab der der Eingriff ausgeblendet wird.
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Sofern in einer Kurve (Kurve erkannt an der Querbeschleunigung) die Gierraten-Schwelle einmal überschritten wurde, kann der Eingriff während dieser Kurve nicht mehr erlaubt werden, unabhängig von der weiteren Gierrate.
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Zusätzlich muss der Fahrerbremswunsch über Vordruck und Pedalweg erkannt sein und darf einen applizierbaren Wert nicht überschritten haben, sonst wird die Funktion abgeschaltet. Ist darüber abgeschaltet worden, muss der Fahrerbremswunsch wieder eine untere Schwelle unterschreiten, damit der Eingriff erneut gestattet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19539345 A1 [0002]
- DE 19813736 A1 [0003]
- DE 3943216 A1 [0004]
