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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Bremsenrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Ein entsprechendes Verfahren geht anhand rein elektromotorisch zuspannbarer Radbremsen und in einer Applikation bei einer einzigen Fahrzeugachse aus der
DE 195 26 645 A1 hervor.
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Ein Verfahren zum Ermitteln einer Betriebsgröße einer Bremseinrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
DE 10 2017 217 413 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Lagerkraft einer Bremsbacke einer Trommelbremse mittels eines Sensors erfasst. Basierend auf dieser Lagerkraft wird die Betriebsgröße zur Ansteuerung der Bremseinrichtung berechnet. Aus der
DE 10 2018 222 125 B3 ist eine Trommelbremse mit Sensoren bekannt geworden, welche sich unter Last der Bremsbacken einstellende Verformungen erfassen, um mittels des Sensorsignals das in der Trommelbremse erzeugte Bremsmoment bestimmen zu können.
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Weiterhin sind aus der Praxis verschiedene Verfahren zur Verhinderung eines Schleuderns des Kraftfahrzeuges durch ungleichmäßiges Abbremsen der Räder bei einer Notbremsung bekannt. Solche aus der Praxis bekannten Verfahren verwenden Radsensoren, um festzustellen, ob ein Rad auf einer Seite blockiert oder frei dreht. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, dass erst reagiert werden kann, wenn die Radsensoren unterschiedliche Werte übermitteln. Weiterhin ist dieses Verfahren bei einer Betriebsbremsung, welche das Kraftfahrzeug im gewöhnlichen Betrieb abbremst, nicht einsetzbar, weil bei solchen Bremsungen die Räder nicht blockieren oder frei drehen.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass es ein frühzeitiges Erfassen ungleicher Bremsleistungen ermöglicht und auf Betriebsbremsungen einfach anwendbar ist. Weiterhin soll eine einfache Bremseinrichtung geschaffen werden, welche ungleichmäßige Bremsleistungen vermeidet.
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Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch diese Gestaltung werden bei der Betriebsbremsung die Signale der Sensoren und damit die Abstützkraft der Bremsorgane erfasst. Diese Erfassung der Abstützkräfte kann unmittelbar am Bremsorgan erfolgen, oder mittelbar aus den von den Aktuatoren erzeugten Betrag der Bewegung der Bremsorgane berechnet werden. Diese Erfassung erfolgt besonders frühzeitig, zeitlich bevor mögliche Radsensoren oder dergleichen eine Differenz erfassen können. Bei einer Differenz der Signale lassen sich die Bremsleistungen auf beiden Fahrzeugseiten anpassen und damit gleichmäßige Bremsleistungen auf beiden Fahrzeugseiten erzeugen. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für Betriebsbremsungen und ermöglicht bekannte Verfahren von Notbremsungen zu ergänzen. Die Ansteuerung der Bremseinrichtung gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn in Abhängigkeit von dem Vergleich der Signale ein Druck an Hydraulikzylindern der Aktuatoren auf beiden Fahrzeugseiten geregelt wird.
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Die Regelung des Drucks an den Aktuatoren gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn ein zwischen einem Druckerzeuger und dem Hydraulikzylinder angeordnetes Ventil derart angesteuert wird, dass der Druck an dem jeweiligen Aktuator in Abhängigkeit von dem Vergleich reduziert wird.
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Zur weiteren Vereinfachung des Verfahrens trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn ein Schwellenwert für unterschiedliche Abstützkräfte auf beiden Fahrzeugseiten festgelegt wird, und dass eine Ansteuerung der Aktuatoren oberhalb des Schwellenwertes unterschiedlich erfolgt. Durch diese Gestaltung kann ein von den Aktuatoren erzeugter Druck verringert werden, um eine gleichmäßige Reibkraft auf beiden Fahrzeugseiten zu erzeugen.
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Die Anzahl und Größen von notwendigen Regeleingriffen der Steuermittel lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn für die Betriebsbremsung erforderliche Regelgrößen zur Ansteuerung der Aktuatoren auf beiden Fahrzeugseiten gespeichert werden und dass bei einer Folgebremsung die Regelgrößen verwendet werden. Hierdurch werden bei der Folgebremsung Daten der vorherigen Bremsung herangezogen. Durch einen geeigneten Algorithmus lassen sich zudem weitere Randbedingungen wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Bremsdruck und Temperatur und dergleichen berücksichtigen und als selbst lernende Bremse verwenden.
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Das Verfahren ermöglicht gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Erfassung eines Defekts in der Bremseinrichtung, wenn bei Überschreiten der Sensorsignale um eine vorgesehene Differenz eine Fehlermeldung ausgegeben wird. Wenn beispielsweise die Verschleißgrenze der Bremseinrichtung auf einer Fahrzeugseite erreicht ist, können die Sensoren sehr unterschiedliche Abstützkräfte erfassen, welche sich in dem Überschreiten der zuvor festgelegten Differenz kenntlich machen. Damit kann dem Fahrer des mit der Bremseinrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeuges ein Fehler signalisiert werden.
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Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung einer Bremseinrichtung der eingangs genannten Art, welche ungleichmäßige Bremsleistungen vermeidet, wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 6 gelöst, wobei die Aktuatoren jeweils einen Hydraulikzylinder aufweisen und die Steuermittel mit den Hydraulikzylindern über Ventile verbunden sind.
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Durch diese Gestaltung lassen sich ungleichmäßige Bremsleistungen durch eine unterschiedliche Ansteuerung der Aktuatoren und damit ein sogenanntes Schiefziehen des Kraftfahrzeuges vermeiden. Die Sensoren erfassen dabei die Abstützkräfte der Bremsorgane auf beiden Fahrzeugseiten und ermöglichen damit einen besonders frühzeitigen Eingriff der Steuermittel. Insbesondere bei selbstverstärkenden Prinzipien von Radbremsen führt die Ansteuerung der Aktuatoren nach dem Vergleich der Signale der Sensoren zu einer besonders gleichmäßigen Bremsleistung.
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Die Bremseinrichtung ist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach aufgebaut, wenn ein zur Erzeugung eines vorgesehenen Drucks am Hydraulikzylinder des Aktuators ausgebildeter Druckerzeuger über die Ventile mit den Aktuatoren beider Fahrzeugseiten verbunden ist und wenn die Ventile zur Reduktion des Drucks an dem jeweiligen Aktuator ausgebildet sind.
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Eine Abführung von Hydraulikmedium zur Reduktion des Drucks an dem Hydraulikzylinder gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn die Ventile mit einem Niederdruckkreislauf verbunden sind.
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Der Sensor könnte beispielsweise zwischen dem Aktuator und einem feststehenden Bauteil oder dem Bremsorgan angeordnet sein und unmittelbar eine Druckkraft messen. Der Sensor weist jedoch gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine besonders hohe Genauigkeit auf, wenn jeder der Sensoren jeweils ein Abstützlager aufweist und wenn das Abstützlager elastisch gestaltet ist und parallel zu dem Aktuator an dem jeweiligen Bremsorgan abgestützt ist.
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Verschiedene Prinzipien von Kraftfahrzeugbremsen lassen sich mit der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung ausstatten. Die erfindungsgemäße Bremseinrichtung ist jedoch gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft einzusetzen, wenn das rotierende Bauteil eine Bremstrommel einer Trommelbremse ist. Insbesondere Duo Servo Trommelbremsen weisen häufig eine große Variation über den Reibwert auf und sind daher für die Erfindung besonders geeignet. Ebenso lassen sich erfindungsgemäß ungleichmäßige Bremsleistungen bei alternativen Trommelbremsbauarten wie Simplex, Duplex, Duo-Duplex oder Servobremsen vermeiden. Daher reduziert die Bremseinrichtung insbesondere den Bremsdruck im Hydraulikzylinder der Trommelbremse, wenn die Unterschiede in den Bremsmomenten beider Fahrzeugseiten insbesondere an der Vorderachse bei Betriebsbremsungen einen fahrzeugspezifischen Wert erreicht haben oder über die übrige Sensorik wie Lenkwinkel oder Querbeschleunigung einen festgelegten Wert überschritten haben.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
- 1 schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer Bremseinrichtung,
- 2 schematisch einen Teilbereich einer Bremseinrichtung eines Vorderrades des Kraftfahrzeuges aus 1,
- 3 den Teilbereich der Bremseinrichtung aus 2 in einer perspektivischen Darstellung,
- 4 einen Schaltplan mit einem Flussdiagramm eines ersten Verfahrens zur Ansteuerung der Bremseinrichtung,
- 5 einen Schaltplan mit einem Flussdiagramm eines zweiten Verfahrens zur Ansteuerung der Bremseinrichtung,
- 6 einen Schaltplan mit einem Flussdiagramm eines dritten Verfahrens zur Ansteuerung der Bremseinrichtung.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit zwei Vorderrädern 1, 2 und zwei Hinterrädern 3, 4. Die Vorderräder 1, 2 weisen eine Bremseinrichtung 5 auf, welche an jedem Vorderrad 1, 2 jeweils eine Radbremse 6, 7 hat. Die Radbremsen 6, 7 sind mit einer Steuereinheit 8 und mit einem Druckerzeuger 9 für ein Hydraulikfluid verbunden. Weiterhin haben die Radbremsen 6, 7 eine Verbindung mit einem Niederdruckkreislauf 10 für Hydraulikfluid.
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2 zeigt schematisch eine der Radbremsen 6 aus
1. Die Radbremse 6 ist als Trommelbremse ausgebildet und hat eine strichpunktiert dargestellte Bremstrommel 11 als rotierendes Bauteil. Ein Bremsorgan 12 mit zwei Bremsbacken 13, 14 mit Reibbelägen 15, 16 lässt sich mittels einer Spreizeinrichtung 17 gegen die Bremstrommel 11 drücken und damit ein Reibmoment durch einen Reibschluss erzeugen. Die Spreizeinrichtung 17 hat einen Aktuator 18 und eine Nachstelleinheit 19. Zwei Zugfedern 20 spannen die Bremsbacken 13, 14 gegen den Aktuator 18 und die Nachstelleinheit 19 vor. Der Aktuator 18 hat einen Hydraulikzylinder 21 und einen Sensor 22. Der Sensor 22 ist für die Bewegungen der Bremsbacken 13, 14 elastisch verformbar gestaltet und stützt sich an den Bremsbacken 13, 14 ab. Der Sensor 22 liefert in Abhängigkeit von der Vorspannkraft des Aktuators 18 gegen die Bremsbacken 13, 14 Signale zu der in
1 dargestellten Steuereinheit 8. Die weitere Funktion des Sensors 22 ist in der
DE 10 2018 222 125 B3 als Bauteil auf einem Widerlager ausführlich erläutert, so dass für die Offenbarung auf diese Schrift verwiesen wird.
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3 zeigt innerhalb der hier nicht dargestellten Bremstrommel 11 angeordnete Bauteile der Radbremse 6 aus 2 in einer perspektivischen Darstellung. Die Radbremse 6 hat ein Spreizschloss 23 als Feststellbremse des Kraftfahrzeuges. Der Sensor 22 hat Abstützlager 24, 25 zur Abstützung an den Bremsbacken.
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Die beiden Radbremsen 6, 7 der Vorderräder 1, 2 sind gleich aufgebaut. Die beiden Hinterräder 3, 4 können die gleiche Bremseinrichtung 5 aufweisen, wie die Vorderräder 1, 2.
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4 zeigt schematisch einen Schaltplan mit einem Flussdiagramm eines ersten Verfahrens zur Ansteuerung der Bauteile der in 1 dargestellten Bremseinrichtung 5 der beiden Radbremsen 6, 7 der Vorderräder 1, 2. Den Bauteilen der linken Radbremse 6 entsprechenden Bauteilen der rechten Radbremse 7 sind mit gleichem Bezugszeichen und einer Strich gekennzeichnet.
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Die Steuereinheit 8 hat Vergleichsmittel 26 zum Vergleich von Signalen XL, XR der Sensoren 22, 22' auf beiden Fahrzeugseiten zur Ansteuerung von die Aktuatoren 18, 18' ansteuernden Steuermittel 27. Die Steuermittel 27 weisen für beide Aktuatoren 18, 18' jeweils Ventile 28, 29 zur Reduktion des von dem Druckerzeuger 9 vorgegebenen Drucks an Hydraulikfluid auf. Wenn in einem Schritt S1 ein Bremswunsch zur Betriebsbremsung, beispielsweise durch Betätigung eines Bremspedals des Kraftfahrzeuges, erfasst wird, werden die Steuereinheit 8 und der Druckerzeuger 9 angesteuert. Der Druckerzeuger 9 stellt einen für die Betätigung der jeweiligen Radbremse 6, 7 über den Aktuator 18, 18' vorgesehenen Druck bereit. Dieser Druck wird zunächst den beiden die Aktuatoren 18, 18' ansteuernden Ventilen 28, 29 zugeführt. Weiterhin empfängt die Steuereinheit 8 Signale XL, XR der Sensoren 22, 22' der Radbremsen 6, 7 und führt diese im Schritt S2 dem Vergleichsmittel 26 zu. Das Vergleichsmittel 26 erfasst in einem Schritt S3, ob die Differenz der Signale XL, XR der Sensoren einen vorgesehenen Betrag überschreitet. Falls dies nicht der Fall ist, unterbleibt in einem Schritt S4 der Regeleingriff in den von dem Druckerzeuger 9 für die Aktuatoren 18, 18' bereitgestellten Druck an Hydraulikfluid. Überschreiten jedoch die Signale XL, XR der Sensoren 22, 22' die vorgesehene Differenz, wird in einem Schritt S5 wahlweise das eine Ventil 28 oder das andere Ventil 29 angesteuert, um den Druck an Hydraulikfluid im daran angeschlossenen Aktuator 18, 18' zu begrenzen. Die Aktuatoren 18, 18' erzeugen damit eine Spreizkraft der Spreizeinrichtung 17 und erzeugen damit in den Schritten S6 und S6' ein geregeltes Bremsmoment MBL, MBR an den jeweiligen Radbremsen 6, 7. Dieses geregelte Bremsmoment MBL, MBR wird über die Abstützkraft von dem jeweiligen Sensor 22, 22' erfasst und wieder dem Schritt S2 hinzugefügt. Die Ventile 28, 29 sind bei dieser Ausführungsform zentral im Kraftfahrzeug angeordnet und mit dem Niederdruckkreislauf 10 aus 1 verbunden. Die Reduktion des Drucks erfolgt damit dadurch, dass Hydraulikfluid in den Niederdruckkreislauf 10 abgelassen wird.
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5 zeigt schematisch einen weiteren Schaltplan mit einem Flussdiagramm eines zweiten Verfahrens zur Ansteuerung der Bauteile der in 1 dargestellten Bremseinrichtung. Dieser Schaltplan unterscheidet sich von dem aus 4 nur dadurch, dass die Ventile 28, 29 der jeweiligen Radbremse 6, 7 zugeordnet sind. Ansonsten sind die Schaltpläne und Verfahren aus den 4 und 5 gleich gestaltet.
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6 zeigt einen Schaltplan mit einem Flussdiagramm eines dritten Verfahrens zur Ansteuerung der Bauteile der Radbremsen aus 1. Hierzu werden in einem Schritt S10 unbeeinflusste Sensorsignale XL, XR erfasst und der Steuereinheit 8 zugeführt. Im Schritt S11 wird erfasst, ob die Sensorsignale XL, XR jeweils zwischen zwei Grenzwerten liegen. Ist dies nicht der Fall, wird im Schritt S12 eine Fehlermeldung ausgegeben. Befinden sich die Sensorsignale XL, XR jedoch zwischen den Grenzwerten, werden die Signale XL, XR im Schritt S13 in einem Zwischenspeicher zwischengespeichert und wie in den Verfahren nach den 4 und 5 im Schritt S13 wahlweise das eine Ventil 28 oder das andere Ventil 29 angesteuert. Hierdurch werden ungedrosselte Bremsmomente MBL, MBR oder gedrosselte Bremsmomente MBL,gedr, MBR,gedr erzeugt Anschließend werden die zwischengespeicherten Signale XL, XR für die Folgebremsung im Schritt S2 den Verfahren nach 4 und 5 verwendet. Das in 6 dargestellte Verfahren ist damit den in den 4 und 5 dargestellten Verfahren für die Erstbremsung vorgeschaltet.
