DE10248852B4

DE10248852B4 - Verfahren zur Eliminierung von Bremsmomentschwankungen bei einer Kraftfahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE10248852B4
Application number: DE10248852A
Authority: DE
Inventors: Dr. Ullrich Thorsten; Bernhard Giers; Timo Gurzawski
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2001-11-06
Filing date: 2002-10-19
Publication date: 2012-05-31
Anticipated expiration: 2022-10-20
Also published as: DE10248852A1

Abstract

Verfahren zur Eliminierung von Bremsmomentschwankungen bei einer Kraftfahrzeugbremsanlage mit elektrohydraulischen oder -mechanischen Mitteln zur Beeinflussung der am Fahrzeugrad wirksamen Bremsmomente, mit Mitteln zum Sensieren der Bremsmomente sowie mit einer elektronischen Steuereinheit, der von den Mitteln zum Sensieren der Bremsmomente gelieferte Informationen zugeführt werden und die der Ansteuerung der elektrohydraulischen oder -mechanischen Mittel sowie von Mitteln zur aktiven Dämpfung von Bremsmomentschwankungen dient, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erkennen von niederfrequenten und radumdrehungssynchron auftretenden Bremsmomentschwankungen eine Kompensation der Bremsmomentschwankungen dergestalt erfolgt, dass das durch die elektrohydraulischen oder -mechanischen Mittel eingeprägte Bremsmoment gegenphasig zur erkannten Bremsmomentschwankung moduliert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eliminierung von Bremsmomentschwankungen bei einer Kraftfahrzeugbremsanlage mit elektrohydraulischen oder -mechanischen Mitteln zur Beeinflussung von am Fahrzeugrad wirksamen Bremsmomenten.
Ein Verfahren zum Vermeiden von Quietschgeräuschen ist z. B. aus der DE 198 04 676 A1 bekannt. Bei der Durchführung des vorbekannten Verfahrens werden insbesondere an den Bremsen auftretende Quietschgeräusche messtechnisch erfasst und durch Modulation des Anpressdruckes der Bremsbeläge eliminiert. Die messtechnische Erfassung erfolgt mittels an den Bremsen angebrachter Beschleunigungsaufnehmer oder Mikrofone. Die Verwendung der genannten messtechnischen Mittel ist jedoch mit zusätzlichem Kostenaufwand verbunden.
Aus der DE 199 47 757 C1 geht ein Verfahren zur Verhinderung mechanisch spürbarer Bremsschwingungen hervor. Hierzu werden an den zwei Radbremseinrichtungen eines Rades Bremskräfte mit einem phasenversetzten sinusförmigen Verlauf eingesteuert, so dass Bremsschwingungen vermieden werden, d. h. erst gar nicht auftreten.
Aus der gattungsgemäßen DE 100 05 591 A1 geht ein Verfahren zur Eliminierung von kritischen Bremsmomentschwankungen hervor. Hierzu wird in schwingungskritischen Betriebszuständen dem an eine Bremsscheibe angelegten Bremsdruck eine Bremsdruckschwingung aufmoduliert, so dass das schwingungsfähige Gesamtsystem gezielt verstimmt und dadurch eine kritische Schwingung noch vor deren Entstehen vermieden wird.
Aus der DE 195 12 623 A1 ist ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung zur Dämpfung von Schwingungen im Antriebssystem eines Fahrzeuges, das mit einem Brems-Regelungssystem ausgerüstet ist, bekannt, wobei durch Auswerten des Drehverhaltens der einzelnen Räder Drehschwingungen in Rad-Umfangsrichtung ermittelt werden. Durch Einsteuern von Bremsdruck oder durch Modulation des zu einer Schlupfregelung in die Radbremsen der einzelnen Räder eingesteuerten Bremsdruckes können dann die Drehschwingungen in Abhängigkeit von deren Amplitude und Phasenlage gedämpft werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren zur Eliminierung von Bremsmomentschwankungen anzugeben.
Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, dass beim Erkennen von niederfrequenten und radumdrehungssynchron auftretenden Bremsmomentschwankungen eine Kompensation der Bremsmomentschwankungen dergestalt erfolgt, dass das durch die elektrohydraulischen oder -mechanischen Mittel eingeprägte Bremsmoment gegenphasig zur erkannten Bremsmomentschwankung moduliert wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Erkennung der niederfrequenten und radumdrehungssynchron auftretenden Bremsmomentschwankungen durch Ermitteln des zeitlichen Abstands lokaler Extrema des sensierten Bremsmomentverlaufs sowie durch einen Vergleich des zeitlichen Abstands mit der Dauer einer Radumdrehung, wobei bei einer Übereinstimmung oder einer geringen Abweichung auf eine niederfrequente und radumdrehungssynchron auftretende Bremsmomentschwankung geschlossen wird.
Bevorzugt werden die elektrohydraulischen oder -mechanischen Mittel derart angesteuert, dass Bereiche von Bremsmomenten, die hochfrequente Bremsmomentschwankungen verursachen, umgangen werden.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Ansteuerung der elektrohydraulischen oder -mechanischen Mittel derart erfolgt, dass das Gesamtbremsmoment oder die Summe der Bremsmomente aller Fahrzeugräder unverändert bleibt. Die Bereiche der zu umgehenden Bremsmomente werden vorzugsweise in Versuchen ermittelt und in der elektronischen Steuereinheit abgespeichert.
Sofern die Bereiche der zu umgehenden Bremsmomente von der Bremsentemperatur abhängig sind, ist es sinnvoll, wenn zur Anpassung dieser Bereiche ein Bremsentemperaturmodell herangezogen wird.
In einem gesonderten Diagnose-Modus der elektronischen Steuereinheit können die Bereiche der zu umgehenden Bremsmomente beim Auftreten eines hochfrequenten Geräusches durch Betätigen eines elektrischen Schaltelementes erfasst bzw. fahrzeugindividuell vorgegeben werden. Diese Variante ist insbesondere für den Werkstattbetrieb in Verbindung mit einem Bremsenservice (z. B. Belagwechsel) vorteilhaft.
Sofern geeignete Zusatzsensorik im Fahrzeug vorhanden ist, kann das Auftreten eines hochfrequenten Geräusches durch Körperschallaufnehmer erfasst werden, die beispielsweise an den Radaufhängungen angebracht sind.
Die elektrohydraulischen Mittel können dabei vorzugsweise durch jeder hydraulischen Fahrzeugradbremse zugeordnete Druckregelventile gebildet sein, während die elektromechanischen Mittel durch jeder elektromechanisch betätigbaren Fahrzeugradbremse zugeordnete Aktuatoren gebildet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die 1 der beiliegenden Zeichnung zeigt die Signalverläufe bei einer aktiven Dämpfung von niederfrequenten bzw. radumdrehungssynchronen Bremsmomentschwankungen (Bremsenrubbeln, Lenkradflattern), wobei in 1a der zeitliche Verlauf des effektiven Bremsmoments M_B dargestellt ist, während in 1b der zeitliche Verlauf des Signals zur Ansteuerung der Druckregelventile einer elektrohydraulischen Bremsanlage oder der Aktuatoren einer elektromechanisch betätigbaren Bremsanlage gezeigt ist. Die 2 zeigt diagrammatische Darstellungen der Abhängigkeit der Radbremsmomente von dem vom Fahrzeugführer angegebenen Fahrerverzögerungswunsch bzw. dem Gesamtbremsmoment des Fahrzeugs.
Bei der Durchführung des im Zusammenhang mit 1 nachfolgend erläuterten Verfahrens wird zunächst davon ausgegangen, dass bei jedem Bremsvorgang durch Ansteuerung von hydraulischen Druckregelventilen (bei einer elektrohydraulischen Bremsanlage), bzw. von Aktuatoren (einer elektromechanisch betätigbaren Bremsanlage), die den Fahrzeugradbremsen zugeordnet sind, dem Bremssystem ein Bremsmoment eingeprägt wird, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Dickenschwankungen der Bremsscheibe oder deren Schlag führen zu einer radumdrehungssynchronen Schwankung des effektiven Bremsmomentes M_B, dessen Verlauf mit I bezeichnet wird. Mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt die Schwingungsfrequenz ab, wobei die Amplitude durch das absolute Niveau des hydraulischen Bremsdruckes bzw. der Zuspannkraft bestimmt wird. Bestandteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Erkennung der radumdrehungssynchronen Schwingungen und die gegenphasige Beaufschlagung der Radbremse nach erfolgter Erkennung. Der Erkennungsalgorithmus beruht auf der Beobachtung des wirksamen Bremsmomentes M_B, das bei Bremssystemen der vorhin genannten Gattung, den sog. Brake-by-wire-Systemen, als Sensorinformation zur Verfügung steht. Wie bereits erwähnt wurde, handelt es sich hierbei um den Bremsdruck bzw. die Zuspannkraft der elektromechanischen Bremse. Dieses Signal wird in einer Phase mit konstanter Beaufschlagung der Bremse (Abschnitt AB in 1b) – konstantes Druckmittelvolumen bzw. konstante Motoransteuerung – hinsichtlich seiner Extrema ausgewertet. Entspricht der zeitliche Abstand zweier Maxima Ät₁ und zweier Minima Ät₂ mit einer ausreichenden Genauigkeit der Periodenlänge, die durch den (bekannten) Radumfang r_u und die momentane Radgeschwindigkeit v bestimmt wird, wird auf eine radumdrehungssynchrone Schwankung geschlossen.
In der sich an die Erkennung anschließenden Kompensationsphase bzw. der Phase der aktiven Dämpfung wird beginnend mit dem nächsten Nulldurchgang, dessen zeitliche Lage aus dem Zeitpunkt des letzten Extrems, dem Radumfang und der Radgeschwindigkeit berechnet wird, eine gegenphasige Beaufschlagung der Radbremse vorgenommen, die bei einer elektrohydraulischen Bremsanlage durch Änderungen des der Radbremse zugeführten Druckmittelvolumens und bei einer elektromechanisch betätigbaren Bremse durch Änderungen der Motoransteuerung erreicht wird. Wie der Zeichnung eindeutig zu entnehmen ist, erfolgt im Zeitintervall BC eine Reduzierung des Druckmittelvolumens, vorzugsweise durch Öffnen eines Auslassventils, bzw. eine Senkung der vom Aktuator aufgebrachten Spannkraft durch Senkung des dem Aktuator zugeführten Stroms. Im darauf folgenden Zeitintervall CD erfolgt dagegen eine Erhöhung des Druckmittelvolumens, vorzugsweise durch Öffnen eines Einlassventils, bzw. eine Erhöhung der vom Aktuator aufgebrachten Spannkraft durch Erhöhung des dem Aktuator zugeführten Stroms. Der Verlauf des resultierenden Bremsmomentes mit aktiver Dämpfung ist in 1a mit dem Bezugszeichen II bezeichnet.
Hochfrequente Bremsmomentschwankungen (Stick-Slip, Bremsenquietschen) treten im allgemeinen nicht im gesamten Betriebsbereich der Radbremsen auf, sondern sind auf bestimmte Druck- oder Zuspannkraftbereiche begrenzt. Wie in 2 dargestellt ist, können diese akustisch kritischen Bereiche im Rahmen der bei Brake-by-wire-Systemen vorzusehenden Bremskraftverteilung gezielt umgangen werden. Wie bereits erwähnt wurde, zeigt 2 die Verteilung des (durch den Fahrer angeforderten) Gesamtbremsmomentes auf die Radbremsen der Vorder-(VA) und der Hinterachse (HA). Hierbei wird die aus der Fahrzeugkonfiguration (Geometrie, Massenverteilung) abgeleitete ideale Bremskraftverteilung angenähert. Der akustisch kritische Bereich wird in der Darstellung durch zwei Geraden Rbm₁, Rbm₂ begrenzt.
Im dargestellten Beispiel wird mit zunehmendem Gesamtbremsmoment der kritische Druck- bzw. Zuspannkraftbereich zunächst an der Hinterachse erreicht (Punkt 1). Abweichend von der sonst angewandten Bremskraftverteilung wird zur Vermeidung von Quietschgeräuschen nun der Druck (bzw. die Zuspannkraft) der der Hinterachse zugeordneten Radbremsen konstant gehalten, wobei das steigende Gesamtbremsmoment durch eine stärkere Beaufschlagung der der Vorderachse zugeordneten Radbemsen (im Bereich zwischen den Punkten 1 und 2) realisiert wird.
Ist das vom Fahrer angeforderte Gesamtbremsmoment so groß, dass der kritische Bereich von der ursprünglichen Bremskraftverteilungskennlinie wieder verlassen wird, so wird (im Punkt 2) auf diese Kennlinie zurück geschaltet. Hierbei erfolgt das Umschalten nicht schlagartig, sondern mit einem wählbaren Gradienten, um unstetige Bremskraftverläufe zu vermeiden. Durch eine geeignete Hysterese des Umschaltpunktes wird ein dauerndes Umverteilen verhindert. Ein analoges Vorgehen wird beim Eintreten der der Vorderachse zugeordneten Radbremsen angewandt (Punkte 3 und 4).
Der akustisch kritische Bereich (wobei auch mehr als ein Bereich realisierbar ist) kann auf unterschiedliche Arten festgelegt bzw. ermittelt werden: So können beispielsweise in Prüfstands- oder Fahrzeugversuchen Geräusche detektiert und dem jeweils herrschenden Druck-(bzw. Zuspannkraft-)Niveau zugeordnet werden. In der Software der vorhin erwähnten elektronischen Steuereinheit kann der so ermittelte Bereich dann einmalig als fester Parameter abgelegt werden. Sofern der kritische Bereich von der Bremsentemperatur abhängig ist, ist seine Anpassung in der Software der elektronischen Steuereinheit anhand eines Bremsentemperaturmodells realisierbar. Außerdem kann der kritische Bereich beim Auftreten von Bremsenquietschen in einem gesonderten Diagnose-Modus der elektronischen Steuereinheit durch Betätigen eines elektrischen Schaltelementes, beispielsweise eines Tasters, fahrzeugindividuell vorgegeben werden. Diese Möglichkeit ist insbesondere für den Werkstattbetrieb in Verbindung mit einem Bremsenservice (z. B. Belagwechsel) vorteilhaft.
Sofern geeignete Zusatzsensorik im Fahrzeug, beispielsweise Körperschallaufnehmer an den Radaufhängungen, vorhanden ist, können die kritischen Bereiche automatisch fahrzeugindividuell ermittelt und über der Lebensdauer nachgeführt werden.

Claims

Verfahren zur Eliminierung von Bremsmomentschwankungen bei einer Kraftfahrzeugbremsanlage mit elektrohydraulischen oder -mechanischen Mitteln zur Beeinflussung der am Fahrzeugrad wirksamen Bremsmomente, mit Mitteln zum Sensieren der Bremsmomente sowie mit einer elektronischen Steuereinheit, der von den Mitteln zum Sensieren der Bremsmomente gelieferte Informationen zugeführt werden und die der Ansteuerung der elektrohydraulischen oder -mechanischen Mittel sowie von Mitteln zur aktiven Dämpfung von Bremsmomentschwankungen dient, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erkennen von niederfrequenten und radumdrehungssynchron auftretenden Bremsmomentschwankungen eine Kompensation der Bremsmomentschwankungen dergestalt erfolgt, dass das durch die elektrohydraulischen oder -mechanischen Mittel eingeprägte Bremsmoment gegenphasig zur erkannten Bremsmomentschwankung moduliert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennung der niederfrequenten und radumdrehungssynchron auftretenden Bremsmomentschwankungen durch Ermitteln des zeitlichen Abstands lokaler Extrema des sensierten Bremsmomentverlaufs sowie durch einen Vergleich des zeitlichen Abstands mit der Dauer einer Radumdrehung erfolgt, wobei bei einer Übereinstimmung oder einer geringen Abweichung auf eine niederfrequente und radumdrehungssynchron auftretende Bremsmomentschwankung geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrohydraulischen oder -mechanischen Mittel derart angesteuert werden, dass Bereiche von Bremsmomenten, die hochfrequente Bremsmomentschwankungen verursachen, umgangen werden.
Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der elektrohydraulischen oder -mechanischen Mittel derart erfolgt, dass das Gesamtbremsmoment oder die Summe der Bremsmomente aller Fahrzeugräder unverändert bleibt.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche der zu umgehenden Bremsmomente in Versuchen ermittelt und in der elektronischen Steuereinheit abgespeichert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass zur Anpassung der Bereiche der zu umgehenden Bremsmomente ein Bremsentemperaturmodell herangezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche der zu umgehenden Bremsmomente beim Auftreten eines hochfrequenten Geräusches durch Betätigen eines elektrischen Schaltelementes erfasst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Auftreten eines hochfrequenten Geräusches durch Körperschallaufnehmer erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die elektrohydraulischen Mittel durch jeder hydraulischen Fahrzeugradbremse zugeordnete Druckregelventile gebildet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die elektromechanischen Mittel durch jeder elektromechanisch betätigbaren Fahrzeugradbremse zugeordnete Aktuatoren gebildet sind.