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Die Erfindung betrifft ein System zum Unterstützen einer Bremsung mittels einer Anwenderkraft-betätigten Rückfallbremseinheit eines Fahrzeugs, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen System.
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Insbesondere bei rein elektrischen Fahrzeugen und Hybridfahrzeugen werden Bremssysteme verwendet, die den direkten Durchgriff der Pedaleingabe des Fahrers des Fahrzeugs auf die Erzeugung einer Bremskraft durch ein Kommandosystem ersetzen, sodass die Pedaleingabe des Fahrers und die Erzeugung der Bremskraft durch Reibbremsen des Fahrzeugs entkoppelt stattfinden. Vielmehr wird hierbei die Pedaleingabe des Fahrers elektronisch erfasst und als gewünschte Bremskraft interpretiert, welche dann primär durch elektrisches Bremsen über einen Elektromotor zum Zwecke der Rekuperation durchgeführt wird und erst in der Saturierung des elektrischen Antriebsstrangs auf die Reibbremsen des Fahrzeugs zurückgegriffen wird. In einem solchen Fall ist für den Fahrer des Fahrzeugs kein Unterschied spürbar, ob lediglich durch die Verwendung eines elektrischen Motors im Generatorbetrieb gebremst wird, oder ob bereits eine Reibbremse zur Unterstützung hinzugezogen wird. Aber auch bei Fahrzeugen ohne elektrischen Antrieb, sondern lediglich mit Verbrennungsmotor, kann das oben beschriebene System verwendet werden, wobei in diesem Fall keine elektrische Rekuperation zum Laden der Batterie (optional mit Ausnahme der Bordbatterie, die zum Starten und Versorgen der Subsysteme des Fahrzeugs verwendet wird) erfolgt, sondern aus anderen Gründen das am Pedal des Fahrzeugs erfasste Kommando einer gewünschten Bremskraft ermittelt wird und mittels Regelungstechnik am Fahrzeug durch Verwendung der Reibbremse alleine eingestellt wird, beispielsweise um verschiedene Massen des Fahrzeugs auszugleichen und ein immer gleichbleibendes Bremsverhalten dem Fahrzeug aufzuprägen. Die Reibbremse wird typischerweise von einem Aktor unterstützt, sodass das oben beschriebene System als „Aktorische Bremseinheit“ beschrieben werden kann. Tritt in einer solchen Bremseinheit ein Fehler auf oder fällt diese ganz aus, so wird typischerweise (und von diesem Szenario wird in der Erfindung ausgegangen) eine Anwenderkraft-betätigte Rückfallbremseinheit aktiviert, um den direkten Durchgriff der Pedaleingabe des Fahrers des Fahrzeugs auf die Erzeugung einer Bremskraft wiederherzustellen. Die Fußkraft des Fahrers am Pedal ist dabei mechanisch unmittelbar ursächlich für das Aufprägen einer Bremskraft an den Reibbremsen des Fahrzeugs. Zur Erreichung einer ausreichenden Bremskraft des Fahrzeugs muss unter Umständen die Fußkraft des Fahrers am Bremspedal sehr hoch sein.
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Im Stand der Technik sind Unterstützungssysteme für Bremsungen bekannt, um beispielsweise das Nachlassen der Bremswirkung einer Fahrzeugbremse zu ermitteln.
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Die
DE 197 55 112 A1 betrifft ein Verfahren zum Feststellen eines Nachlassens der Bremswirkung einer Kraftfahrzeugbremse, bei dem eine Betätigung der Fahrzeugbremse gemessen wird, wobei eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs gemessen wird, die gemessene Längsbeschleunigung mit der gemessenen Bremsbetätigung in Beziehung gesetzt wird und festgestellt wird, ob die gemessene Fahrzeug-Längsbeschleunigung der Bremsbetätigung entspricht.
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Es ist vor dem Hintergrund der oben genannten Problemstellung eine Aufgabe der Erfindung, bei einem Fehlerfall oder Ausfall einer aktorischen Bremseinheit eines Fahrzeugs beim Zurückfallen auf eine Anwenderkraft-betätigte Rückfallbremseinheit die Bremsung des Fahrzeugs zu vereinfachen und den Fahrer des Fahrzeugs bei der Bremsung zu unterstützen.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Unterstützen einer Bremsung mittels einer Anwenderkraft-betätigten Rückfallbremseinheit eines Fahrzeugs, die aktiv wird, wenn die aktorische Hauptbremseinheit ausfällt oder einen Fehler aufweist, aufweisend eine Steuereinheit und eine mit der Steuereinheit verbundene und in oder an einem Reifen des Fahrzeugs angeordnete Luftdruckreduktionseinheit, wobei die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, die Luftdruckreduktionseinheit zum Reduzieren des Luftdrucks in mindestens einem Reifen des Fahrzeugs anzusteuern, wenn die Anwenderkraft-betätigte Rückfallbremseinheit des Fahrzeugs aktiviert wird, um die Hauptbremseinheit des Fahrzeugs funktional zu ersetzen.
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Die Anwenderkraft-betätigte Rückfallbremseinheit tritt nur dann in Kraft, wenn die aktorische Hauptbremseinheit ausfällt oder einen Fehler aufweist. Ist dies der Fall, weist die Pedaleingabe des Fahrers des Fahrzeugs einen direkten Durchgriff auf eine Reibbremse des Fahrzeugs auf, indem beispielsweise die Fußkraft des Fahrers einen hydraulischen Druck aufbaut, mit dessen Hilfe eine Reibbremse mit einer oder mehreren Trommeln oder Scheiben geschlossen wird.
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Es wird davon ausgegangen, dass mit sinkendem Luftdruck in einem Reifen der Rollwiderstandsbeiwert eines Reifens steigt und die Erhöhung des Rollwiderstandsbeiwertes proportional zur Verzögerung des Fahrzeugs ist, sofern keine Antriebskraft gegen diese Verzögerung wirkt. Dieser Zusammenhang lässt sich leicht herleiten, indem die Gewichtskraft des Fahrzeugs, berechnet aus Masse multipliziert mit dem Ortsfaktor, mit einem Rollwiderstandsbeiwert multipliziert wird, um die Verzögerungskraft zu erhalten. Die Verzögerungskraft wirkt auf die Masse des Fahrzeugs und erzeugt eine Verzögerung. In diesem Gleichungssystem kann die Masse gekürzt werden, sodass die Verzögerung des Fahrzeugs unmittelbar als Produkt des Rollwiderstandsbeiwertes mit dem Ortsfaktor erhalten wird. Ein Reifen mit geringerem Luftdruck weist daher im Allgemeinen einen höheren Abrollwiderstandsbeiwert auf und kann dazu beitragen, das Fahrzeug abzubremsen, wenn gewünscht.
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Vorteilhaft wird der Druck in dem zumindest einen Reifen nur so weit verringert, wie die Fahrsicherheit noch gegeben ist, um beispielsweise eine hohe Bremsleistung bei Schlupf des Reifens zu erreichen. Auch ist darauf zu achten, dass ein Reifen sich bei zu niedrigem Luftdruck unter Umständen von der Felge lösen kann, was zu einem Unfall führen könnte.
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Ist das Fahrzeug ein Zweirad, beispielsweise Motorrad, wird bevorzugt der Luftdruck in allen beiden der Reifen entsprechend verringert, wohingegen bei einem vierrädrigen Fahrzeug wie einem Personenkraftwagen mindestens in zwei der vier Reifen der Luftdruck verringert wird, bevorzugt jedoch in allen vier Reifen.
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Es ist daher eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass im Fehlerfall oder beim Totalausfall einer aktorisch betriebenen Hauptbremseinheit und beim Rückfall auf eine Anwenderkraft-betätigte Rückfallbremseinheit des Fahrzeugs die nötige Fußkraft des Fahrers des Fahrzeugs verringert wird, indem durch die Druckverminderung in zumindest einem der Reifen des Fahrzeugs ein größerer Rollwiderstand aufgebaut wird und somit eine natürliche Verzögerung erhalten wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Luftdruckreduktionseinheit ein Ventil, sodass zum Reduzieren des Luftdrucks in dem mindestens einen Reifen des Fahrzeugs Luft aus dem Reifen in eine Umgebung des Reifens mit niedrigerem Umgebungsdruck abgelassen werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Ventil so ausgeführt, dass beim Erreichen des Luftdrucks eines vorgegebenen Grenzwerts das Ventil mechanisch von selbst mittels Federkraft geschlossen wird, sodass der Luftdruck im Reifen nicht unter den Grenzwert absinkt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Luftdruckreduktionseinheit Teil einer Reifendruckkontrolle, wobei die Reifendruckkontrolle dazu ausgeführt ist, auf Ansteuerung hin den Luftdruck in dem mindestens einen Reifen zu erhöhen oder zu verringern. Die Reifendruckkontrolle ist typischerweise in einem modernen Fahrzeug ohnehin vorhanden, sodass die Erfindung leicht nachzurüsten ist, in dem die Steuereinheit eingebaut und veranlasst wird, die Luftdruckreduktionseinheit erfindungsgemäß anzusteuern. Vorteilhaft kann mithilfe dieser auch der Druck in den Reifen wieder auf das ursprüngliche Niveau aufgebaut werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Steuereinheit eine mechanische Steuerung, um ohne elektrische Energie bei Nutzung der Anwenderkraft-betätigten Rückfallbremseinheit die Luftdruckreduktionseinheit mechanisch anzusteuern. Vorteilhaft wird die Luftdruckreduktionseinheit demnach auch angesteuert, wenn ein elektrischer Totalausfall im Fahrzeug vorliegt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgeführt, die Luftdruckreduktionseinheit zum Reduzieren des Luftdrucks in allen Reifen des Fahrzeugs anzusteuern, und insbesondere so, dass nach der Reduzierung des Luftdrucks in den Reifen des Fahrzeugs in allen Reifen der gleiche Luftdruck herrscht. Dies weist Vorteile für die Fahrdynamik auf und erhöht daher die Sicherheit.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Luftdruckreduktionseinheit dazu ausgeführt, den Luftdruck in dem zumindest einen Reifen auf ein vorgegebenes Druckniveau abzusenken, wobei das vorgegebene Druckniveau zu einem Reifendruck führt, bei dem der Rollwiderstand gegenüber der Fahrbahn maximal ist, jedoch ohne dass die Gefahr einer Ablösung des Reifens von einer Felge besteht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das System weiterhin eine Geschwindigkeitsregeleinheit auf, die dazu ausgeführt ist, eine Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu begrenzen, während und nachdem die Luftdruckreduktionseinheit den Luftdruck in dem zumindest einen Reifen reduziert bzw. reduziert hat. Gemäß dieser Ausführungsform wird vorteilhaft berücksichtigt, dass mit zu niedrigem Reifendruck eine sehr hohe Geschwindigkeit für ein Fahrzeug wie einen Personenkraftwagen gefährlich sein kann, da ein solcher Reifendruck negative Auswirkungen auf die Fahrdynamik des Fahrzeugs aufweisen kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das System weiterhin eine Warneinheit auf, die dazu ausgeführt ist, einen Fahrer des Fahrzeugs zu warnen, während und nachdem die Luftdruckreduktionseinheit den Luftdruck in dem zumindest einen Reifen reduziert bzw. reduziert hat.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem System wie oben und im Folgenden beschrieben.
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Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Fahrzeugs ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen System vorstehend gemachten Ausführungen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1: Ein Fahrzeug mit einem System zum Unterstützen einer Bremsung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 2: Ein Detail des Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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1 zeigt ein Fahrzeug 5 mit einem System 1 zum Unterstützen einer Bremsung mittels einer Anwenderkraft-betätigten Rückfallbremseinheit 3 des Fahrzeugs 5, die aktiv wird, wenn die aktorische Hauptbremseinheit 7 ausfällt oder einen Fehler aufweist. Eine mechanische Steuereinheit 9 fällt in diesem Falle ein und steuert eine mit der mechanischen Steuereinheit 9 verbundene und innerhalb des Reifens des Fahrzeugs 5 angeordnete Luftdruckreduktionseinheit 11, um den Luftdruck vom anfänglichen Luftdruck auf einen Niederdruck zu reduzieren. Während der anfängliche Luftdruck auf einen Kompromiss zwischen minimalem Rollwiderstand und Fahrsicherheit ausgelegt ist und standardmäßig vom Hersteller empfohlen wird, liegt der Niederdruck unter dem anfänglichen Luftdruck und reduziert den Luftdruck innerhalb des Reifens des Fahrzeugs 5 so weit, dass der Rollwiderstand maximiert wird, während jedoch noch die Fahrsicherheit des Fahrzeugs 5 gewährleistet wird und ein Herausspringen des Reifens von einer Felge verhindert wird. Die Senkung des Luftdrucks wird in allen vier Reifen des dargestellten Personenkraftfahrzeugs 5 gleichermaßen durchgeführt. Somit wird der direkte Durchgriff der Pedalkraft am Fuß des Fahrers des Fahrzeugs 5 auf die hydraulisch betätigte Rückfallbremseinheit 3 insofern unterstützt, als dass der niedrigere Luftdruck der Reifen des Fahrzeugs 5 zu einem erhöhten Rollwiderstand des Fahrzeugs 5 und damit zu einer Verminderung der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs 5 führt. Eine Geschwindigkeitsregeleinheit 13 sowie eine Warneinheit 15 sorgen in einer solchen Situation dafür, eine Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs 5 zu begrenzen, bzw. einen Fahrer des Fahrzeugs 5 zu warnen, denn bei dem eingestellten Niederdruck verringert sich die Qualität der Fahrdynamik des Fahrzeugs 5.
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2 zeigt eine Ventilvorrichtung der Luftdruckreduktionseinheit 11 genauer. Diese weist den Effekt auf, dass beim Erreichen des Luftdrucks eines vorgegebenen Grenzwerts, der dem in 1 beschriebenen Niederdruck entspricht, das Ventil mechanisch von selbst mittels Federkraft geschlossen wird, sodass der Luftdruck im Reifen nicht unter den Grenzwert absinkt. In 2 sind beschrieben: Eine Öffnung 21 zur Atmosphäre hin, ein Schaltventil 22 zur Aktivierung der Druckreduzierung, eine Feder 23 zur mechanischen Einstellung des Niederdrucks, ein Bypass 24 der Ventilvorrichtung, sowie eine Hauptventilleitung 25 für Reifendruck und Reifendruckkontrolle. Das Schaltventil 22 ist so ausgeführt, dass es nur zur Schaltung in den anderen Zustand Energie benötigt, der Niederdruck wird anschließend durch die Feder 23 eingestellt und gehalten. Ist die durch den Luftdruck im Bypass 24 auf die Kugel ausgeübte Kraft kleiner als die Federkraft der Feder 23, so drückt die Feder 23 die Kugel gegen die Öffnung des Bypass 24 und verschließt diesen, sodass keine weitere Luft aus dem Reifen entweichen kann.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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