DE10302247A1

DE10302247A1 - Regler einer Bremse eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE10302247A1
Application number: DE2003102247
Authority: DE
Inventors: Eberhardt Schunck
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2004-08-05

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Regler (1) für die Bremse (2) eines Fahrzeuges (3), wobei das Fahrzeug (3) mindestens ein Rad (5) und einen Reifen (4) darauf aufweist, wobei der Regler (1) als eine Eingangsgröße den Schlupf eines jeden Rades erfasst, und zumindest den in der Bremse (2) wirkenden Belaganpressdruck nach oben zu begrenzen vermag. Um zur Bremswegverkürzung in Notfallsituationen eine Erhöhung der Reibwerte zwischen Reifen und Straße zu erzielen, wird aufgrund der Erfindung vorgeschlagen, dass der Regler (1) bei Eintritt einer Notlage das Fahrzeugrad auf einen Schlupf größer 15% einstellt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Regler für eine Bremse eines Fahrzeuges mit einem Reifen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem solchen Regler und einen dafür geeigneten Reifen.
Es ist bekannt, den Anpressdruck der Bremsbeläge an die Bremsscheibe oder die Bremstrommel nicht nur vom Fahrzeugführer selber, sondern auch von einem Regler bedarfsgerecht einstellen zu lassen. Bei den heute vorherrschenden hydraulischen Bremsbetätigungen bewirkt der Regler eine Begrenzung des maximalen Anpressdruckes; bis zum Erreichen desselben regelt also der Fahrer.
Der Regler eines konventionellen ABS-Systemes benutzt zur Berechnung des erwähnten maximalen Anpressdruckes als Kriterium den Reifenschlupf. Diese Messgröße hat den Vorteil, billig generierbar zu sein und auf vielen Straßenbelägen eine ausreichende Korrelation zum maximal erreichbaren Reibungsbeiwert μ zu erreichen.
Der Regler eines SWT-ABS-Systemes, wie es aus der WO 96/10505 bekannt ist und in der DE 196 46 251 weiter entwickelt ist, erfasst hingegen aus der Torsion der Reifenseitenwand die derzeit anliegende Bremskraft und variiert bei Bedarf einer Vollbremsung ständig den Belaganpressdruck ein wenig und betrachtet den Gradienten der Bremskraft über dem Belaganpressdruck: steigt dieser, so wird der Belaganpressdruck weiter gesteigert; sinkt dieser, so wird der Belaganpressdruck abgesenkt.
Das modernere SWT-ABS-System hat insbesondere den Vorteil, dass der Zusammenhang zwischen dem Schlupf und dem verfügbaren Reibungsbeiwert nicht als bekannt voraus gesetzt zu werden braucht. Dies führt insbesondere auf solchen Belägen – wie insbesondere Eis – zu Vorteilen, die das Reibungsmaximum bei wesentlich größeren Schlüpfen erreichen als trockene Straßen. Ferner braucht im Mittel kein Sicherheitsabstand zum kritischen Punkt, dem Maximum der Kurve des Reibwertes über dem Schlupf eingehalten zu werden, weil hier keine Reglerinstabilität droht.
Gleichwohl besteht aber das Bedürfnis, die Bremswege noch weiter verkürzen zu können. Der Erfinder mochte sich in seinem Sicherheitsempfinden nicht damit abfinden, dass die nur der Belustigung dienenden Rennwagen einen kürzeren Bremsweg aufweisen als die Fahrzeuge der alltäglichen Personenbeförderung.
In seinem Bestreben, ein ähnliches Niveau zu erreichen, strebte er zunächst haftfreudigere Laufflächenmischungen an; diese aber kollidierten mit den von den Kunden erhobenen Forderungen nach niedrigem Rollwiderstand und langer Lebensdauer.
Darum stellte er sich die schier unlösbar erscheinende Aufgabe, einen Reifen zu schaffen, der nahezu die oben genannten Bedingungen einer Alltags-Tauglichkeit erfüllt und trotzdem nahezu den extremen Reibwert von Rennreifen liefert.
In der Bearbeitung der Aufgabe hat der Erfinder von den Rennreifen zunächst gelernt, dass extrem hohe Reibungsbeiwerte regelmäßig nur von solchen Gummimischungen erreicht werden, die geradezu eine Klebrigkeit gegenüber der Straße erreichen. So und nur so sind Reibungsbeiwerte oberhalb von 1 möglich. Diese Klebrigkeit ist andererseits aber eine wesentliche Ursache des hohen Rollwiderstandes.
Eine solche Klebrigkeit lässt sich durch Einmischen von Harzen fördern, was aber leider die Hysterese innerhalb der Laufflächenmischung und damit den Rollwiderstand erhöht.
Ferner konnte der Erfinder von den Rennreifen lernen, dass solche auf höchste Griffigkeit gezüchteten Laufflächenmischungen ihre hohe Griffigkeit nur bei ausreichender Temperatur erreichen; dies zeigt sich daran, dass Rennreifen vor einem Rennen häufig auf etwa 90°C erhitzt werden.
Eine Idee des Erfinders besteht darin, anstelle der bislang gebräuchlicheren Klebharze solche zu verwenden, deren Erweichungstemperatur – und damit Klebrigkeits-Erreichungstemperatur – höher liegt als bei Rennreifen, sodass diese Temperaturen im normalen Alltagsbetrieb gar nicht erreicht wird und demzufolge auch nicht die damit verbundenen Nachteile hinsichtlich Rollwiderstand und Abriebsbeständigkeit. Bei einem auftretenden Notfall hingegen soll der Reifen hoch aufgeheizt werden und dabei sein Eigenschaftsprofil deutlich verändern, insbesondere einen sehr hohen Reibungsbeiwert liefern, auch unter Inkaufnahme der oben bezeichneten Nachteile von typischen Rennmischungen.
Als Problem konkretisierte der Erfinder aus dieser die Grenzen seines Faches überschreitenden Analyse heraus, dass eine einfache, funktionssichere und vor allem flinke Heizungsmöglichkeit für oben skizzierte Reifen geschaffen werden muss. Den hierfür nächstliegenden Gedanken einer elektrischen Zusatzheizeinrichtung hat er nicht weiter verfolgt, weil solche Heizungen relativ träge sind und erhebliches zusätzliches Gewicht mit sich bringen, nicht nur für die Heizeinrichtung selber, sondern auch für die dann vorzuhaltende größere Batterie samt größerem Generator.
Diese vom Erfinder geleistete Zuspitzung des Problemes führte ihn zu der verengten Aufgabenstellung, eine ein- und ausschaltbare, flinke, zuverlässige und massearme Heizeinrichtung für Reifen zu suchen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführugsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung schlägt somit vor, dass der Regler des Bremsbelagdruckes nach Erkennen eines erhöhten μ-Bedarfes die Räder – insbesondere die für die Fahrstabilität weniger, aber für das Bremsvermögen besonders wichtigen Vorderräder – für eine kurze Zeit bis auf einen sehr hohen Schlupf herunterbremst, um einen größeren Teil der Reibleistung, anstatt an der Bremse nunmehr in der Reifenlauffläche anfallen zu lassen. Abgesehen von einer intelligenteren Programmierung des Reglers ist hierfür überhaupt kein zusätzliches Bauteil am Fahrzeug erforderlich und dementsprechend sind auch keine zusätzlichen Massen oder Kosten zu beklagen.
Das mit einer erfindungsgemäßen Heizung ausschöpfbare Energiereservoir ist erst dann erschöpft, wenn es nicht mehr gebraucht wird, wenn nämlich der Wagen steht. Infolgedessen ergibt sich eine extrem geringe Ausfallwahrscheinlichkeit.
Nach Erreichen einer für das Abbremsen vorteilhaften Temperatur der Reifenlauffläche kann der Regler in eine andere, konventionelle Regelstrategie umschalten.
Der durch den Regler bei Eintritt einer Notlage einzustellende Schlupf liegt vorzugsweise zwischen 30% und 80%. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden für den Schlupf unterschiedliche Werte eingestellt in Abhängigkeit von der Ausgangsgeschwindigkeit, aus der das Fahrzeug abgebremst werden soll. Für eine Geschwindigkeit von mehr als 210 km/h kann ein Schlupf zwischen 30% und 40% eigestellt werden, für eine Geschwindigkeit zwischen 180 und 210 km/h zwischen 40% und 50%, für 150 – 180 km/h zwischen 50% und 60%, für 120 – 150 km/h zwischen 60% und 70% und für weniger als 120 km/h zwischen 70% und 80%. Dieser Ausführungsform der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass bei einer höheren Geschwindigkeit auch eine höhere Reibleistug anfällt, sodass ein geringerer Schlupf ausreicht, um den Reifen schnell zu erwärmen, wobei zu hohe Temperatur und Verschleiss vermieden wird.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfasst der Regler über einen Temperatursensor, insb. einen Infrarotsensor die auf der Reifenlauffläche herrschende Temperatur. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Temperatur als die für den Reibwert entscheidende Größe direkt als Eingangsgröße für den Regler nutzbar ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, den erfindungsgemäßen Regler in Verbindung mit speziell auf ihn abgestimmten Reifen zu verwenden. Da sich Reifen üblicherweise im Betrieb auf bis zu 90°C erwärmen, sind in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren solche Reifen besonders geeignet, deren Laufflächen Harze mit einer Erweichungstemperatur, die höher als 90° C ist, aufweisen. Die Klebrigkeit der Harze, die beim Erreichen der Erweichungstemperatur eintritt, ist dann im Normalfall nicht gegeben, kann aber gezielt hervorgerufen werden. Als geeignete Harze können aliphatische Harze, phenolische Harze, Cumaron-Inden-Harze, Alken-Phenol-Harze oder Kombinationen dieser Harze gewählt werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
Die Figur zeigt in schematischer Darstellung den vorderen Abschnitt eines Kraftfahrzeuges 1 mit einem Rad 5, einem Radkasten 8, einem Luftreifen 4 und einer Bremse 2. Die Bremse 2 kann durch einen Regler 1 betätigt und ihre Anpreßkraft gesteuert werden. Der Regler 1 empfängt Signale von einem Drehzahlsensor 6, der die Drehzahl des Rades 5 misst. Regler 1, Bremse 2 und Raddrehzahlsensor 6 können Teile eines herkömmlichen Antiblockiersystems sein.
Der erfindungsgemäße Regler 1 soll vor allem dann zum Einsatz kommen, wenn das Fahrzeug 3 in einer Notsituation sehr schnell abgebremst werden soll. Auf eine solche Notsituation kann nach bekannten Vorschlägen z.B. aus der Kraft oder der Schnelligkeit, mit der der Fahrer das Bremspedal betätigt, geschlossen werden. Andere bekannte Systeme zum Feststellen einer Notsituation erfassen die Augenbewegungen des Fahrers und werten diese aus oder die Lenkradgeschwindigkeit oder beruhen auf Abstandssensoren oder Bildverarbeitungssystemen. Im Falle einer Notbremsung steuert der Regler 1 die Bremse 2 so, dass der gewünschte Schlupf erreicht wird.
Ein weiteres Eingangssignal für den Regler 1 liefert ein Infrarotsensor 7, der die Temperatur der Reifenlauffläche erfasst. Der Infrarotsensor 7 ist am Radkasten 8 befestigt. Durch das Temperatursignal kann der Regler 1 so gesteuert werden, dass bei Erreichen einer bestimmten Temperatur auf der Reifenlauffläche, die für einen hohen Reigwert günstig ist, der Schupf auf einen geringen Wert zurückgenommen wird, sodass es zu keiner weiteren Temperaturerhöhung kommt.

1: Regler
2: Bremse
3: Kraftfahrzeug
4: Reifen
5: Rad
6: Raddrehzahlsensor
7: Infrarotsensor

Claims

Regler (1) einer Bremse (2) eines Fahrzeuges (3) – wobei das Fahrzeug (3) mindestens ein Rad (5) und einen Reifen (4) darauf aufweist, – wobei der Regler als eine Eingangsgröße den Schlupf eines jeden Rades erfasst, – und zumindest den in der Bremse (2) wirkenden Belag-Anpressdruck nach oben zu begrenzen vermag, dadurch gekennzeichnet – dass der Regler (1) bei Eintritt einer Notlage das Fahrzeugrad auf einen Schlupf größer 15 % einstellen kann.
Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass der Regler (1) bei Eintritt einer Notlage das Fahrzeugrad auf einen Schlupf zwischen 30 % und 80 % einstellt.
Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (1) bei Eintritt einer Notlage das Fahrzeugrad auf einen Schlupf – zwischen 30 % und 40% einstellt, wenn diese bei einer Geschwindigkeit von mehr als 210 km/h erkannt wird, – zwischen 40 % und 50 % einstellt, wenn diese bei einer Geschwindigkeit von mehr als 180 km/h bis 210 km/h erkannt wird, – zwischen 50 % und 60% einstellt, wenn diese bei einer Geschwindigkeit von mehr als 150 km/h bis 180 km/h erkannt wird, – zwischen 60 % und 70 % einstellt, wenn diese bei einer Geschwindigkeit von mehr als 120 km/h bis 150 km/h erkannt wird, – zwischen 70 % und 80 %, wenn diese bei einer Geschwindigkeit von weniger als 120 km/h erkannt wird.
Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler nach Erreichen der für einen hohen Reibwert günstigsten Temperatur in der Laufflächenperipherie des Reifens (4) auf eine andere Regelstrategie umschaltet.
Regler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler nach Erreichen der für einen hohen Reibwert günstigsten Temperatur in der Laufflächenperipherie des Reifens (4) auf eine konventionelle Regelstrategie mit Einregelung eines Schlupfes wechselt, wobei dieser Schlupf vorzugsweise zwischen 15 % und 20 % liegen sollte, je nachdem, wo die verwendete Laufflächenmischung ihr Reibungsmaximum in der Reibwertkurve erreicht.
Regler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass er mit einem Sensor (7) zur Erfassung der in der Reifenlauffläche herrschenden Temperatur verbunden ist.
Regler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – er zur Erfassung der in der Reifenlauffläche herrschenden Temperatur mit einem im Radkasten angeordneten Infrarot-Sensor (7) verbunden ist.
Regler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – er zur Bestimmung der in der Reifenlauffläche herrschenden Temperatur einen Schaltkreis mit einem Algorithmus enthält, der aus dem Geschwindigkeitsverlauf und gegebenenfalls der Bremsmoment und/oder Schlupfmessung und ggf. der Außentemperaturmessung die an der Peripherie der Reifenlauffläche herrschende Temperatur berechnet.
Reifen zur Verwendung in Verbindung mit einem Regler nach Anspruch 1, mit einer Reifenlauffläche aus einer harzhaltigen Gummimischung, dadurch gekennzeichnet, dass die Harze eine Erweichungstemperatur aufweisen, die höher als 90° C ist.
Reifen (4) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Harze aliphatische Harze, phenolische Harze, Cumaron-Inden-Harze, Alken-Phenol-Harze oder Kombinationen dieser Harze eingesetzt sind.
Fahrzeug (3) – mit einer Vorrichtung zur Erkennung eines Notfalles, sei es durch sekundäre Sensoren wie einen Sensor einer Pedalgeschwindigkeit oder einen Sensor der Augenbewegungsgeschwindigkeit des Fahrers oder der Lenkradgeschwindigkeit oder primäre Sensoren wie einen Sensor der Abstandsänderung pro Zeit oder ein Bilderfassungs- und -verarbeitungssystem – und mit einem Regler (1) des Bremsbelag-Anpressdruckes, – wobei besagter Regler (1) einen Signaleingang für die Daten von der Vorrichtung zur Erkennung eines Notfalles aufweist, – dadurch gekennzeichnet, – dass der Regler (1) zu Beginn der Abwehr einer erkannten Gefahr den Reifenschlupf zwecks Erhöhung der Laufflächentemperatur oberhalb von 15 % einregelt.
Fahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, – dass es im Radkasten einen Infrarot-Sensor (7) aufweist, der mit dem Regler (1) verbunden ist und letzterem eine solche Begrenzung des Reifenschlupfes erlaubt, dass der Reifen vor Zerstörung durch Überhitzung geschützt ist.