DE19755112A1

DE19755112A1 - Verfahren und Überwachungsvorrichtung zum Feststellen eines Nachlassens der Bremswirkung einer Kraftfahrzeugbremse

Info

Publication number: DE19755112A1
Application number: DE19755112A
Authority: DE
Inventors: Volker Alberti
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1996-12-21
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2017-12-12
Also published as: DE19755112B4

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Überwachungsvorrichtung zum Fest stellen eines Nachlassens der Bremswirkung einer Kraftfahrzeug-Bremse gemäß den Ober begriffen der Ansprüche 1 bzw. 9 sowie eine Anzeigevorrichtung unter Verwendung der er findungsgemäßen Überwachungsvorrichtung oder des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 12.

Bei längeren und hohen Bremsbelastungen, wie z. B. Paßabfahrten oder dichtem Straßen verkehr mit hohen Fahrgeschwindigkeiten, kann es zu einer Überlastung der Bremsen und einem gefährlichen Nachlassen der Bremswirkung kommen. Dieses als "Fading" bekannte Nachlassen der Bremswirkung tritt insbesondere bei Trommelbremsen auf, bei denen die Wärmeabfuhr aus dem Innenbereich der Bremse schlecht ist, aber in geringerem Umfang auch bei Scheibenbremsen. Bei Scheibenbremsen besteht zudem eine größere Neigung zur Dampfblasenbildung im Bremsmittelsystem, da die Bremskolben dichter am Bremsbelag liegen. Da der Fahrer das Nachlassen der Bremswirkung evtl. erst in einer Gefahrensituation bei stärkerer Betätigung des Bremspedals bemerken wird, führt eine rechtzeitige Warnung des Fahrers zu einem deutlichen Sicherheitsgewinn.

Dementsprechend sind Überwachungs- und Warnsysteme zur Prüfung eines Nachlassens der Bremswirkung vorgeschlagen worden. Die DE 35 02 825 A1 beschreibt eine Überlast- Warneinrichtung, bei der aus einer auf eine Betätigungseinrichtung der Fahrzeugbremse einwirkenden Stellgröße ein Soll-Bremsdruck ermittelt und mit einem gemessenen Ist- Bremsdruck verglichen wird, und bei einer bestimmten Abweichung dieser Werte voneinan der ein Warnsignal ausgegeben wird. Der Soll-Bremsdruck wird dabei unter anderem über einen Radverzögerungssensor, der ein von der Fahrzeugverzögerung abhängiges Signal liefern soll, und einen Winkelsensor für die Fahrbahnneigung ermittelt, während der Ist- Bremsdruck über einen Bremsdrucksensor im Bremsmittelsystem ermittelt wird. Der Nei gungsmesser dient dabei dazu, die Fahrbahnneigung zu kompensieren, um somit aus den Radverzögerungssignalen, d. h. der zeitlichen Ableitung der Raddrehzahl, auf eine Fahr zeugverzögerung, d. h. ein Abbremsen des Fahrzeugs, schließen zu können.

Der Vergleich des aus der Fahrbahnneigung und der Radverzögerung ermittelten Soll- Bremsdrucks mit dem gemessenen Ist-Bremsdruck ermöglicht grundsätzlich bereits die Feststellung, ob durch den gemessenen Bremsdruck eine entsprechende Bremswirkung in Form einer Fahrzeugverzögerung erreicht wird. Eine Ermittlung der Fahrzeugverzögerung aus der Radverzögerung ist jedoch z. B. bei einem Radschlupf auf der Straße, wie er bei Bremsvorgängen grundsätzlich auftritt, ungenau. Weiterhin ist eine aufwendige Kompensa tion des errechneten Fahrzeugverzögerungs-Sollwerts mittels des Neigungssensors not wendig. Insbesondere bei längeren Hangabfahrten, bei denen der Fahrer durchgehend oder öfters die Bremsen betätigt und bei denen ein Fading auftreten kann, ist ein derartiger Ver gleich ungenau, da der Schlupf der abgebremsten Räder auf der Fahrbahn unbekannt ist und die Kompensation der Fahrzeugverzögerung aufgrund der Fahrbahnneigung aufwendig in die Berechnung einbezogen werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine genaue und sichere Feststellung eines Nachlassens der Bremswirkung bei relativ geringem Aufwand zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Überwachungsvorrich tung nach Anspruch 9 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 8 beschreiben bevorzugte Wei terbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Überwa chungsvorrichtung, und Anspruch 10 beschreibt eine vorteilhafte Verwendung der erfin dungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Erfindungsgemäß wird somit ein Längsbeschleunigungsmesser verwendet und die gemes sene Längsbeschleunigung zu einer gemessenen Bremsbetätigung in Beziehung gesetzt. Durch die gemessene Längsbeschleunigung wird dabei sowohl die durch die Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit hervorgerufene Verzögerung des Fahrzeuges als auch der bei einer Hangfahrt auf das Fahrzeug in Längsrichtung wirkende Anteil der Erdbeschleunigung erfaßt. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese beiden für den Bremsvorgang relevanten Kräfte, nämlich der bei einer Hangfahrt auf die Längsrichtung des Fahrzeugs einwirkende Anteil der Graviationskraft und die Massenträgheitskraft bei einer Fahr zeugverzögerung durch die Fahrzeugbremsen aufzufangene Kräfte sind. Somit kann durch die einfache Verwendung eines Längsbeschleunigungssensors eine Meßgröße, nämlich die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs, gewonnen werden, die direkt in Beziehung zu der gemessenen Bremsbetätigung gesetzt werden kann. Die Betätigung der Fahrzeugbremsen kann dabei in vorteilhafter Weise nach Anspruch 2 oder 3 durch Messung des Bremsdrucks und/oder der Auslenkung des Bremspedals unter Verwendung eines Pedalweggebers be stimmt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Ausführungsform anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Fahrzeug mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungs vorrichtung auf einer ebenen Fahrbahn;

Fig. 2 das gleiche Fahrzeug auf einer geneigten Fahrbahn;

Fig. 3 ein Blockdiagramm der Überwachungsvorrichtung.

Ein Fahrzeug 1 fährt auf einer ebenen Fahrbahn 3 in Fahrtrichtung F. Im Fahrzeug ist ein Längsbeschleunigungssensor 2 vorhanden, der die Beschleunigung a_x des Fahrzeugs in Fahrzeug-Längsrichtung mißt.

Bei einem Bremsvorgang während der Fahrt mißt der Längsbeschleunigungssensor 2 somit gemäß Fig. 1 eine in Fahrtrichtung F weisende Längsbeschleunigung a_x, da das Fahrzeug bzw. der Längsbeschleunigungssensor 2 aufgrund ihrer Trägheit im Zustand der bisherigen Geschwindigkeit verharren wollen. Über die Räder des Fahrzeugs wird dabei eine in die der Fahrtrichtung F entgegengesetzten Richtung zeigende Bremskraft F_B auf das Fahrzeug 1 ausgeübt. Somit mißt der Längsbeschleunigungssensor 2 eine Längsbeschleunigung a_x, die der Kraft F_B, die auf das Fahrzeug wirkt, entgegengesetzt ist.

Bei einer Fahrt auf einer geneigten Fahrbahn 4, die gegenüber der horizontalen Ebene um einen Neigungswinkel α gekippt ist, fährt das Fahrzeug 1 ebenfalls in Fahrtrichtung F. Wenn der Fahrer das Fahrzeug durch Betätigen der Fahrzeugbremsen derartig abbremst, daß es mit einer konstanten Geschwindigkeit v in Fahrtrichtung F den Hang hinunter fährt, hat die Beschleunigung des Fahrzeugs als zeitliche Ableitung der Fahrgeschwindigkeit den Wert Null. Der Längsbeschleunigungssensor 2 mißt dabei eine Längsbeschleunigung, die der Hangabtriebskraft aufgrund der Gravitationskraft entspricht, während z. B. aus der zeitlichen Ableitung der Raddrehzahl keine Beschleunigung ermittelt wird.

Somit liefert der Längsbeschleunigungssensor 2 mit der gemessenen Längsbeschleunigung a_x eine Meßgröße, die in beiden Fällen der Fig. 1 und 2 sowie bei Überlagerung beider Fälle in Beziehung zu dem Ausmaß der Betätigung der Bremsen gesetzt werden kann, da sowohl der Abbremsvorgang des Fahrzeugs gemäß Fig. 1 als auch das Auffangen der Hangabtriebskraft gemäß Fig. 2 durch Betätigung der Fahrzeugbremsen erfaßt wird. Um die physikalische Fahrzeugverzögerung a_x zu der Bremskraft F_B in Beziehung zu setzen, sollten jedoch zusätzlich zu der Verzögerungswirkung durch die Fahrzeugbremsen noch Verzögerungen durch den Luftwiderstand, der empirisch oder rechnerisch aus der Fahrge schwindigkeit ermittelt werden kann, der Rollreibung, die ebenfalls aus der Fahrgeschwin digkeit empirisch oder rechnerisch ermittelt werden kann, und einer eventuellen Bremswir kung durch den Motor berücksichtigt werden.

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm, in dem die Berechnung der gemessenen Daten beschrie ben wird. Die vom Längsbeschleunigungssensor 2 gemessene Längsbeschleunigung a_x wird nachfolgend in einer Kraftbestimmungseinrichtung 7 mit der Fahrzeugmasse multipli ziert, so daß eine auf das Fahrzeug einwirkende Längskraft F_L an eine Vergleichseinrich tung 10 weitergegeben wird. Die Fahrzeugmasse kann dabei in bekannter Weise beispiels weise mittels eines Lastsensors oder aus einer Messung des dynamischen Verhaltens wäh rend der Fahrt bestimmt werden.

Ein von einem Bremsdruckmesser 5 gemessener Bremsdruck p_b wird weiterhin an eine Bestimmungseinrichtung 8 zur Bestimmung der Bremskraft weitergegeben. Die Bestim mungseinrichtung 8 errechnet aus dem Bremsdruck p_b eine auf das Fahrzeug einwirkende Bremskraft F_B. Diese Bestimmung von F_B kann dabei auf Grundlage von empirischen Daten oder rechnerisch erfolgen.

Alternativ dazu kann die Bremsbetätigung statt über den Bremsdruckmesser auch über ei nen Pedalweggeber 6 bestimmt werden, wobei der gemessene Pedalweg s in Fig. 3 mit der gestrichelten Linie zur Bestimmungseinrichtung 8 weitergegeben wird. Die Bremskraft F_B kann dabei ebenfalls auf Grundlage empirischer Daten oder rechnerisch aus dem Pe dalweg s bestimmt werden.

Die so ermittelte Bremskraft F_B wird anschließend zu einer Korrektureinrichtung 9 weiterge geben. In ihr werden weitere auf das Fahrzeug einwirkende, eine Fahrzeugverzögerung be wirkende Kräfte berücksichtigt, insbesondere die geschwindigkeitsabhängige Luftreibung, der geschwindigkeitsabhängige Rollwiderstand und eine Motorbremswirkung. Während die Luftreibung und der Rollwiderstand aus der gemessenen Fahrgeschwindigkeit v berechnet oder aus empirischen Daten aus vorher durchgeführten Meßreihen entnommen werden können, kann die Motorbremswirkung beispielsweise in einem Motorsteuergerät 13 ermittelt werden, indem eine gemessene Motordrehzahl mit einer gemessenen oder bestimmten Kraftstofffördermenge in Bezug gesetzt wird und somit ermittelt wird, ob aufgrund einer niedrigen Kraftstoffzufuhr und relativ hoher Motordrehzahl eine Motorbremswirkung vorliegt.

Derartige Meßdaten sind bei modernen Fahrzeugen oftmals über entsprechende Schnittstel len, z. B. eine CAN-Schnittstelle im Motorsteuerungsgerät, vorhanden. Weiterhin kann eine Auswertung dahingehend erfolgen, daß bei Ermittlung eines gewissen Bremsdrucks ange nommen werden kann, daß der Fahrer die Bremse betätigt und somit dem Motor kein zu sätzlicher Kraftstoff durch Bedienen des Gaspedals zugeführt wird, so daß der Motor bei einer höheren Motordrehzahl im Schubbetrieb ist, d. h. keine zusätzliche Treibstoffmenge ihm zugeführt wird. Die Bremswirkung eines Motors in einem derartigen Zustand kann dabei rechnerisch oder empirisch ermittelt werden.

In der Korrektureinrichtung 9 werden die zusätzlichen Bremskräfte zu der Bremskraft F_B hinzuaddiert und es wird eine Gesamtbremskraft F_G an die Vergleichseinrichtung 10 weiter gegeben. In der Vergleichseinrichtung 10 werden die Längskraft F_L und die Gesamtbrems kraft F_G miteinander verglichen. Liegt die Abweichung dieser beiden Kräfte zueinander in einem gewissen Toleranzband, wird kein Warnsignal ausgegeben. Unterschreitet die ge messene Längskraft F_L jedoch die berechnete Gesamtbremskraft F_G um einen bestimmten Wert, wird ein Signal an eine Warneinrichtung 11 ausgegeben, die dem Fahrer das Nachlas sen der Bremswirkung anzeigt.

Claims

1. Verfahren zum Feststellen eines Nachlassens der Bremswirkung einer Kraftfahrzeug bremse, bei dem eine Betätigung der Fahrzeugbremse gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Längsbeschleunigung (a_x) des Fahrzeugs gemessen wird,
die gemessene Längsbeschleunigung mit der gemessenen Bremsbetätigung in Bezie hung gesetzt wird und
festgestellt wird ob die gemessene Fahrzeug-Längsbeschleunigung (a_x) der Bremsbe tätigung entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bremsdruck (p_b) in ei ner Bremsmittelleitung gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auslenkung (s) eines Bremspedals gemessen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zu sätzliche Bremswirkung auf das Fahrzeug ermittelt und anschließend zu der ermittel ten Bremskraft (F_B) hinzuaddiert wird und eine so gewonnene Gesamtbremskraft (F_G) anschließend mit der Fahrzeug-Längsbeschleunigung (a_x) in Beziehung gesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bremswirkung durch die Luftreibung in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit (v) ermittelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bremswirkung durch die Rollreibung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) ermittelt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Motorbremswirkung ermittelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorbremswirkung ermittelt wird, indem eine gemessene Motordrehzahl mit einer gemessenen Kraft stofffördermenge in Beziehung gesetzt wird.

9. Überwachungsvorrichtung zum Feststellen eines Nachlassens der Bremswirkung einer Kraftfahrzeugbremse, insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit
einer Einrichtung zum Messen einer Betätigung der Fahrzeugbremse, und
einer Auswerteeinheit zum Feststellen eines Nachlassens der Bremswirkung,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Längsbeschleunigungsmesser (2) zum Messen einer Längsbeschleunigung (a_x) des Fahrzeugs vorgesehen ist, und
in der Auswerteeinheit die gemessene Fahrzeug-Längsbeschleunigung (a_x) mit der gemessenen Bremsbetätigung in Beziehung gesetzt wird und festgestellt wird, ob die gemessene Fahrzeug-Längsbeschleunigung der Bremsbetätigung entspricht.

10. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich tung zum Messen einer Betätigung der Fahrzeugbremse eine Bremsdruckmeßeinrich tung (5) zur Messung eines Bremsdrucks (p_b) in einer Bremsmittelleitung ist.

11. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich tung zum Messen einer Betätigung der Fahrzeugbremse eine Pedalwegmeßeinrich tung (6) ist, die geeignet ist zur Messung der Auslenkung (s) eines Bremspedals.

12. Anzeigevorrichtung zum Anzeigen eines Nachlassens der Bremswirkung einer druckmittelbetätigten Fahrzeugbremse unter Verwendung eines Verfahrens nach ei nem der Ansprüche 1 bis 8 oder einer Überwachungsvorrichtung nach einem der An sprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Feststellen des Nachlassens der Bremswirkung ein Warnsignal abgegeben wird, vorzugsweise in Form einer Leuchtan zeige und/oder eines Warntons.