DE19607048A1 - Bremsanlagen für ein motorgetriebenes Kraftfahrzeug und Verfahren zum Steuern dieser Bremsanlage - Google Patents
Bremsanlagen für ein motorgetriebenes Kraftfahrzeug und Verfahren zum Steuern dieser BremsanlageInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage für ein motor
getriebenes Kraftfahrzeug, das mit einer vom Fahrer zu betäti
genden Steuereinrichtung zur Bestimmung der Leistungsabgabe
des Motors versehen ist. Die Bremsanlage weist Zuspannvorrich
tungen an den Fahrzeugrädern und eine pedalbetätigte Betäti
gungseinrichtung auf. Die Zuspannvorrichtung ist so ausgelegt,
daß zum Abbremsen eines Fahrzeugrades jeweils zwei Reibelemen
te nach Überwindung eines Lüftspiels gegeneinandergedrückt
werden. Die Betätigungseinrichtung weist im allgemeinem einen
Leerweg auf. Die Betätigung der Zuspannvorrichtung erfolgt
durch die Betätigungseinrichtung, deren Kraftabgabe durch die
vom Fahrer auf ein Bremspedal ausgeübte Kraft und/oder von
einer elektronischen Auswerteeinheit erzeugten Steuergröße
bestimmt wird.
Bei der Steuereinrichtung zur Bestimmung der Leistungsabgabe
des Motors kann es sich um eine Drosselklappe handeln, die
durch ein sogenanntes Gaspedal betätigt wird. In der Grund
stellung der Drosselklappe läuft der Motor mit seiner soge
nannten Leerlaufdrehzahl. Mit Betätigen des Gaspedals wird die
Drosselklappe derart verstellt, daß sich der Ansaugquerschnitt
vergrößert wodurch die Leistungsabgabe des Motors erhöht wird.
Mit Betätigen des Gaspedals kann der Fahrer somit die Ge
schwindigkeit des Fahrzeuges verändern. Als Zuspannvorrichtung
werden entweder Scheibenbremsen oder Trommelbremsen einge
setzt, die in aller Regel hydraulisch betätigt werden.
Bei einer Scheibenbremse dreht sich mit dem Rad eine Scheibe,
die ein erstes Reibelement darstellt. In einem Bremssattel,
der an der Radaufhängung befestigt ist, sind ein oder mehrere
Bremskolben geführt, die Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe
drücken können. Diese Bremsbeläge stellen ein zweites Reib
element dar. Bei den Trommelbremsen wird das erste Reibelement
durch eine Trommel und das zweite Reibelement durch Bremsbac
ken dargestellt. Bei beiden Zuspannvorrichtungen ist aus tech
nischen Gründen ein Lüftspiel vorhanden.
Um die Fahrzeugräder abbremsen und damit das Fahrzeug verzö
gern zu können, muß zunächst der Leerweg der Betätigungsein
richtung und das Lüftspiel der Zuspannvorrichtung überwunden
werden. Anschließend können die Reibelemente aneinandergedrückt
werden. In dem Zeitraum, in dem der Leerweg und das Lüftspiel
überwunden werden, - der sogenannten Schwellzeit - wird das
Fahrzeug nicht verzögert. Dies führt zu einer Verlängerung des
Anhalteweges.
Die Betätigungseinrichtung für die Zuspannvorrichtungen be
steht im allgemeinen aus einem Hauptbremszylinder, der mit
Radbremszylindern in den Zuspannvorrichtungen hydraulisch ver
bunden ist. Der Hauptbremszylinder wird mittels des sog. Brem
spedals betätigt, wobei im Kraftfluß zwischen Bremspedal und
Hauptbremszylinder im allgemeinen ein Verstärker angeordnet
ist, der ein Bremsventil enthält, das in Abhängigkeit von der
ausgeübten Pedalkraft gesteuert wird. Mittels des Bremsventils
wird die Kraftabgabe des Verstärkers in bekannter Weise ge
regelt, so daß zusätzlich zur Pedalkraft eine zur Pedalkraft
proportionale Verstärkungskraft zur Verfügung steht, die auf
den Hauptbremszylinder wirkt.
Die Erfindung ist aber auch mit Betätigungseinrichtungen, die
elektromotorisch arbeiten, einsetzbar.
Es ist schon bekannt, den Verstärker bzw. das Bremsventil so
zu gestalten, daß der Verstärker auch unabhängig von der Pe
dalbetätigung eine Kraft erzeugt, so daß die Zuspannvorrich
tungen unabhängig von einer Bremspedalbetätigung eine Brems
kraft aufbauen können.
Ein solcher Verstärker wird aktiver Verstärker genannt. Der
artige Verstärker werden für unterschiedliche Regelungen der
Fahrzeugdynamik eingesetzt. So kann z. B. eine sogenannte
Bremsassistenzfunktion realisiert werden. Damit ist folgendes
gemeint: Mit dem Bremspedal ist ein Wegsensor verknüpft, mit
dessen Hilfe die Geschwindigkeit ermittelt wird, mit der das
Bremspedal vom Fahrer niedergedrückt wird. Liegt die Betäti
gungsgeschwindigkeit über einem bestimmten Wert, so kann dies
dahingehend interpretiert werden, daß der Fahrer beabsichtigt,
eine Vollbremsung durchzuführen. Um die Dauer des Bremsdruck
aufbaus möglichst gering zu halten, wird bei Vorliegen des
genannten Kriteriums der Verstärker voll ausgesteuert, d. h.
der Verstärker gibt die größtmöglich von ihm zu liefernde
Kraft an den Hauptbremszylinder ab und zwar unabhängig davon,
welche Pedalkraft ausgeübt wird. Mit dieser Maßnahme kann die
sogenannte Schwellzeit deutlich verkürzt werden, was insgesamt
zu einer Verringerung des Anhalteweges führt. Mit dieser Maß
nahme kann aber die Zeitdauer während einer Bremsung, die zur
Überwindung des Lüftspiels benötigt wird, nicht reduziert wer
den.
Die Erfindung beruht daher auf der Aufgabe, die Bremsanlage so
zu gestalten, daß der Anhalteweg möglichst kurz wird.
Dies wird dadurch erreicht, daß ein Sensor vorgesehen wird,
der die Stellgröße zur Bestimmung der Leistungsabgabe des An
triebsmotors erfaßt und entsprechende Werte an die elektro
nische Auswerteeinheit zur Steuerung der Betätigungseinrich
tung ausgibt, wobei, wenn die Signalwerte bestimmte Kriterien
erfüllen, eine Ansteuerung der Betätigungseinrichtung erfolgt.
Im einfachsten Fall kann der Sensor aus einem Schalter beste
hen, mit dessen Hilfe festgestellt werden kann, ob sich das
Stellorgan, also z. B. die Drosselklappe eines Verbrennungs
motors, in seiner Grundstellung befindet.
Wenn dies der Fall ist, kann die Betätigungseinrichtung un
abhängig von einer Pedalbetätigung durch den Fahrer zuminde
stens für kurze Zeit derart angesteuert werden, daß der Leer
weg in der Betätigungseinrichtung und ggf. das Lüftspiel in
der Zuspannvorrichtung überwunden wird.
Leitet der Fahrer dann durch Betätigung des Pedals tatsächlich
eine Bremsung ein, liegt zu Beginn der Bremsung kein Leerweg
bzw. Lüftspiel mehr an, so daß unmittelbar eine Bremskraft auf
gebaut werden kann.
Leitet der Fahrer keine Bremsung ein, so wird die Vorbetäti
gung der Bremsanlage nach einiger Zeit wieder aufgehoben.
Zwar ist bei einem überwundenen Lüftspiel nicht auszuschlie
ßen, daß geringe Bremskräfte übertragen werde, obwohl kein
Bremsung beabsichtigt ist. Dies kann aber für die vorgesehene
Zeit hingenommen werden, da der Vorteil erreicht wird, daß bei
einer Bremsbetätigung sofort eine Bremskraft aufgebaut wird,
da kein Lüftspiel überwunden werden muß.
Die Bremsanlage kann dahingehend verbessert werden, daß das
Stellorgan zur Bestimmung der Motorleistung nicht nur hin
sichtlich seiner Grundposition überwacht wird, sondern mit
einem Wegsensor gekoppelt ist, so daß insbesondere die Löse
geschwindigkeit des Organs ermittelt werden kann. Außerdem
kann ein Sensor vorgesehen werden, der die Stellung des Kupp
lungspedals erfaßt.
Geht man davon aus, daß der Fahrer eine Bremsung, insbesonde
re eine Vollbremsung, einleiten möchte, seinen Fuß sehr
schnell vom Gaspedal nehmen wird, so wird man für diesen Fall,
eine hohe Lösegeschwindigkeit feststellen. Wenn die Lösege
schwindigkeit über einem bestimmten Grenzwert liegt und zu
sätzlich festgestellt wird, daß das Kupplungspedal unbetätigt
ist, kann dies somit dahingehend interpretiert werden, daß der
Fahrer eine Bremsung (Vollbremsung) einleiten wird.
Diese Information kann dahingehend ausgenutzt werden, daß die
Betätigungseinrichtung, also insbesondere der Verstärker,
nicht nur soweit betätigt wird, daß das Lüftspiel überwunden
wird, sondern darüber hinaus eine Bremsbetätigung erfolgt.
Das zugrundeliegende Verfahren zur Steuerung der Bremsanlage
besteht somit darin, das Stellorgan, daß die Leistungsabgabe
des Antriebsmotors bestimmt zu überwachen, wobei in Abhängig
keit von seiner Position oder Lösegeschwindigkeit eine Brems
betätigung unabhängig von einer Pedalbetätigung erfolgt.
Die Erläuterung des Erfindungsgedankens erfolgt anhand von
drei Figuren. Dabei zeigt die
Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Bremsanlage,
Fig. 2 und 3 Diagramme zur Erläuterung der Eingriffskrite
rien.
In der Fig. 1 ist mit 1 ein Bremsdruckgeber bezeichnet, der
aus einem Hauptbremszylinder 2 und einem pneumatischen
Verstärker 3 besteht. Diese Betätigungseinrichtung wird
mittels eines Bremspedals 4 betätigt.
Bei dem pneumatischen Verstärker 3 handelt es sich um einen
sogenannten aktiven Verstärker, was bedeutet, daß das nicht
dargestellte Bremsventil dieses Verstärkers so ausgebildet
ist, daß es nicht nur vom Pedal 4, sondern auch über einen
Stellmagneten betätigt werden kann. Dies bedeutet, daß der
Verstärker 3 auch unabhängig von einer Pedalbetätigung eine
Verstärkungskraft, die auf den Hauptzylinder 2 wirkt, erzeugen
kann. Die Steuerung des Stellmagneten und damit des Verstär
kers 3 erfolgt mittels einer elektronischen Auswerteeinheit 6,
die Informationen von einem Stellorgan zur Bestimmung der Lei
stungsabgabe des Fahrzeugantriebsmotors erhält. Bei diesem
Stellorgan handelt es sich in diesem Ausführungsbeispiel um
die Drosselklappe 8 im Luftansaugbereich eines Verbrennungs
motors. Die Drosselklappe 8 wird mittels des sogenannten Gas
pedals 9 betätigt. In der Fig. 1 ist die Drosselklappe in ih
rer Grundstellung dargestellt, d. h. der Luftdurchsatz ist mi
nimal und gerade so groß, daß der Motor in der Leerlaufdreh
zahl läuft. Die Position der Drosselklappe 8 bzw. des Stell
organs kann mittels eines Schalters 9 bzw. eines Sensors 10
überwacht werden. Die Sensorsignale werden über eine Leitung
11 an die elektronische Auswerteeinheit 6 gegeben.
Für eine erste Ausführungsform der Erfindung reicht es aus,
einen Schalter 9 vorzusehen, mit dessen Hilfe festgestellt
werden kann, ob sich die Drosselklappe 8 in ihrer Grundposi
tion befindet.
Die Steuerung der Anlage soll im folgenden anhand des Dia
gramms in der Fig. 2 erläutert werden. Das Diagramm besteht
aus zwei Teildiagrammen, wobei auf den X-Achsen 20, 21 jeweils
die Zeit abgetragen ist. Auf der Y-Achse 22 des ersten Teil
diagramms ist die Stellung der Drosselklappe 8 dargestellt.
Die gestrichelte Linie 23 zeigt die Grundposition an. Die
durchgezogene Linie 24 zeigt den Verlauf der Winkelstellung
der Drosselklappen bzw. den Verlauf der damit gekoppelten Gas
pedalposition. Wird das Gaspedal 4 gelöst, so nähert sich die
Gaspedalposition rasch einer Position, die der Grundposition
der Drosselklappe 8 entspricht.
Im unteren Teil des Diagramms ist auf der Y-Achse 25 die Posi
tion des nicht dargestellten Hauptzylinderkolbens dargestellt.
Die Nullinie 26 zeigt die Grundposition des Hauptzylinderkol
ben, bei der eine Verbindung zwischen den Arbeitsräumen des
Hauptzylinders 2 und dem Druckmittelvorratsbehälter 5 und da
mit ein Lüftspiel zwischen den Reibelementen der Zuspannvor
richtung besteht. Mit Betätigung der Bremse wird der Haupt
zylinderkolben verschoben, wobei zunächst der Leerweg der
Bremsdruckgebers und dann das Lüftspiel in der Zuspannvorrich
tung überwunden werden. Diese Situation - Lüftspiel und Leer
weg gleich 0 - ist erreicht, wenn sich der Hauptzylinderkolben
in der Position 27 (Fig. 2) befindet. Diese Position des
Hauptzylinderkolbens wird erzielt, indem mittels der elektro
nischen Auswerteeinheit 6 der Stellmagnet des Bremsventils in
einem entsprechenden Maße betätigt wird, so daß der Verstärker
3 derart angesteuert wird, daß er gerade die Kraft abgibt, die
notwendig ist, um den Hauptzylinderkolben in die entsprechende
Position 27 zu verschieben. Die Ansteuerung mittels der Aus
werteeinheit erfolgt, sobald die Drosselklappe 8 in ihrer
Grundposition ist, d. h. der Schalter 9 wieder anspricht, nach
dem er durch eine Betätigung des Gaspedals 9 gelöst worden
ist.
Diese Ansteuerung wird über einen gewissen Zeitraum aufrecht
erhalten, wobei die Länge des Zeitraums so angesetzt ist, daß
nach Ablauf dieses Zeitraums mit einer Bremsung nicht mehr zu
rechnen ist. Erfolgt innerhalb dieses Zeitraums eine Bremsung
durch den Fahrer, so braucht weder der Leerweg des Hauptzylin
ders noch das Lüftspiel der Zuspannvorrichtung überwunden zu
werden, so daß unmittelbar eine Bremsbetätigung erfolgen kann
Die Schwellzeit in der Bremsbetätigung ist damit auf Null re
duziert.
Erfolgt keine Bremsung, so muß für den besagten Zeitraum mög
licherweise mit einer geringen Abbremsung gerechnet werden, da
die Ansteuerung des Verstärkers nicht so exakt erfolgen kann,
daß lediglich Leerweg und Lüftspiel überwunden werden. Diese
nicht gewünschte geringe Abbremsung des Fahrzeuges kann hin
genommen werden, da sie durch den Vorteil der raschen Abbrem
sung des Fahrzeuges bei einer vom Fahrer gewünschten Verzöge
rung mehr als aufgehoben wird.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird der Schal
ter 9 durch einen Sensor 10 ersetzt (siehe Fig. 1), der es
ermöglicht, nicht nur die Grundposition sondern jegliche Stel
lung der Drosselklappe bzw. des Pedals 9 zu erfassen. Durch
Auswertung des Sensorsignals ist es auch möglich, die Betäti
gungsgeschwindigkeit insbesondere die Lösegeschwindigkeit des
Gaspedals zu ermitteln.
Zur Verdeutlichung dieser Überlegung ist wiederum ein Zeitdia
gramm in zwei Teilen in der Fig. 3 dargestellt. Auf den X-Ach
sen 20, 21 ist wiederum die Zeit, auf der Y-Achse 22 des oberen
Diagramms die Gaspedalstellung und auf der Y-Achse 25 des un
teren Diagramms die Hauptzylinderposition dargestellt.
Die durchgezogene Linie 24 im oberen Diagrammteil zeigt wie
derum die jeweilige Position des Gaspedals. Mit der Tangente
30 wird die Lösegeschwindigkeit angedeutet. Liegt diese über
einem bestimmten Schwellenwert, was zum Zeitpunkt 31 der Fall
sein soll, wird daraus der Hinweis abgelesen, daß der Fahrer
mit hoher Wahrscheinlichkeit nach vollständigen Lösen des Gas
pedals eine Bremsung einleiten wird.
Dies hat zur Folge, daß die elektronische Auswerteeinheit 6
ein Steuerungssignal an den Verstärker 3 gibt, der den Magne
ten zur Betätigung des Bremsventils derart ansteuert, daß der
Hauptzylinderkolben soweit verfahren wird, daß nicht nur Leer
weg und Lüftspiel überwunden werden, sondern darüber hinaus
auch eine Bremswirkung erreicht wird, bevor der Fahrer selbst
das Pedal betätigt hat. Der dargestellte Maximalwert 28 des
Hauptzylinderkolbenposition entspricht dabei einer Fahrzeug
verzögerung von . . . m/sec.².
Auch hier gilt, daß die Ansteuerung des Verstärkers nach eini
ger Zeit aufgehoben wird, wenn keine Bremsbetätigung erfolgen
sollte. Auch in diesem Fall kann eine erhebliche Verringerung
der Bremsschwellzeit erzielt werden.
Claims (7)
1. Bremsanlage für ein motorgetriebenes Kraftfahrzeug, da mit
einem vom Fahrer zu betätigenden Stellorgan zur Bestimmung
der Leistungsabgabe des Motors versehen ist, mit mindestens
einer Zuspannvorrichtung, die zum Abbremsen eines Fahrzeug
rades nach Überwindung eines Leerweges zwei Reibelemente
gegeneinander drückt, mit einer Betätigungseinrichtung für
die Zuspannvorrichtung, wobei die Kraftabgabe der Betäti
gungseinrichtung durch die Betätigung eines Bremspedals
durch den Fahrer und/oder aufgrund einer Steuergröße, die
in einer elektronischen Auswerteeinheit generiert wird,
geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (9)
oder Sensor (10) vorgesehen ist, der die Position des
Stellorgans zur Bestimmung der Leistungsabgabe des An
triebsmotors erfaßt, und daß der Sensor eine Steuergröße
ausgibt, wobei in der Auswerteeinheit die Steuergröße nach
bestimmten Kriterien ausgewertet wird und beim Erreichen
der Kriterien die Betätigungseinrichtung angesteuert wird.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schalter (9) auf die Grundposition des Stellorgans an
spricht.
3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Sensor als Wegsensor ausgebildet ist, der entsprechende
Werte für die jeweilige Position des Stellorgans ausgibt.
4. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
beim Ansprechen des Schalters (9) die Betätigungseinrich
tung derart angesteuert wird, daß der Leerweg in der Be
tätigungseinrichtung (1) und das Lüftspiel in der Zuspann
vorrichtung überwunden wird.
5. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
bei Erreichen einer bestimmten Lösegeschwindigkeit des
Stellorgans die Betätigungseinrichtung derart angesteuert
wird, daß einerseits Leerweg und Lüftspiel überwunden wer
den und andererseits eine Bremsbetätigung erfolgt.
6. Bremsanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ansteuerung für einen gewissen Zeitraum aufrecht
erhalten bleibt, wobei wenn innerhalb dieses Zeitraumes
keine Bremsbetätigung durch den Fahrer erfolgt, die An
steuerung der Betätigung aufgehoben wird.
7. Verfahren zum Steuern einer Bremsanlage, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Position des Stellorgans (8) zur Bestim
mung der Leistungsabgabe des Antriebsmotors überwacht wird,
und daß aus den Signalen des Überwachungssensors Kriterien
abgeleitet werden, mit denen die Betätigungseinrichtung
unabhängig vom Fahrer in bestimmter Weise angesteuert wird,
so daß zumindest eine Überwindung des Leerwegs der Betäti
gungseinrichtung und/oder des Lüftspiels der Zuspannvor
richtung erfolgt.
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DE19607048A1 true DE19607048A1 (de) | 1997-08-28 |
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ID=7786383
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DE19607048A Withdrawn DE19607048A1 (de) | 1996-02-24 | 1996-02-24 | Bremsanlagen für ein motorgetriebenes Kraftfahrzeug und Verfahren zum Steuern dieser Bremsanlage |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE19607048A1 (de) |
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