DE19755112B4

DE19755112B4 - Verfahren und Überwachungsvorrichtung zum Feststellen eines Nachlassens der Bremswirkung einer Kraftfahrzeugbremse

Info

Publication number: DE19755112B4
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: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2017-12-12
Also published as: DE19755112A1

Abstract

Verfahren zum Feststellen eines Nachlassens der Bremswirkung einer Kraftfahrzeugbremse, bei dem eine Betätigung der Fahrzeugbremse gemessen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Längsbeschleunigung (a_x) des Fahrzeugs gemessen wird,
die Längsbeschleunigung (a_x) mit der Fahrzeugmasse multipliziert wird, die sich daraus ergebende Längskraft (F_L) mit einer Bremskraft (F_B) verglichen wird, welche aus dem Bremsdruck (p_b) oder über eine Auslenkung (s) eines Bremspedals ermittelt wird, und festgestellt wird, ob die sich aus der gemessenen Fahrzeug-Längsbeschleunigung (a_x) ergebende Längskraft (F_L) der ermittelten Bremskraft (F_B) entspricht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Überwachungsvorrichtung zum Feststellen eines Nachlassens der Bremswirkung einer Kraftfahrzeug-Bremse gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 9.
Bei längeren und hohen Bremsbelastungen, wie z. B. Passabfahrten oder dichtem Straßenverkehr 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 voneinander 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 Neigungsmesser dient dabei dazu, die Fahrbahnneigung zu kompensieren, um somit aus den Radverzögerungssignalen, d. h. der zeitlichen Ableitung der Raddrehzahl, auf eine Fahrzeugverzögerung, 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 Kompensation des errechneten Fahrzeugverzögerungs-Sollwerts mittels des Neigungssensors notwendig. Insbesondere bei längeren Hangabfahrten, bei denen der Fahrer durchgehend oder öfters die Bremsen betätigt und bei denen ein Fading auftreten kann, ist ein derartiger Vergleich 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 Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 9 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 8 sowie 10 bis 12 beschreiben bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung.

Erfindungsgemäß wird somit ein Längsbeschleunigungssensor verwendet und die gemessene Längsbeschleunigung bzw. die sich daraus ergebende Längskraft (F_L) mit einer ermittelten Bremskraft 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 Gravitationskraft und die Massenträgheitskraft bei einer Fahrzeugverzögerung durch die Fahrzeugbremsen aufzufangende Kräfte sind. Somit kann durch die einfache Verwendung eines Längsbeschleunigungssensors eine Messgröße, nämlich die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs, gewonnen und diese mit der Fahrzeugmasse multipliziert werden. Die sich daraus ergebende Längskraft kann in Beziehung zu der ermittelten Bremskraft gesetzt werden. Die Bremskraft der Fahrzeugbremsen kann dabei durch die Messung des Bremsdrucks und/oder die Auslenkung des Bremspedals unter Verwendung eines Pedalweggebers bestimmt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Ausführungsform anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Fahrzeug mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung auf einer ebenen Fahrbahn;
2 das gleiche Fahrzeug auf einer geneigten Fahrbahn;
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 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 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 1 als auch das Auffangen der Hangabtriebskraft gemäß 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 Fahrgeschwindigkeit ermittelt werden kann, der Rollreibung, die ebenfalls aus der Fahrgeschwindigkeit empirisch oder rechnerisch ermittelt werden kann, und einer eventuellen Bremswirkung durch den Motor berücksichtigt werden.
3 zeigt ein Blockdiagramm, in dem die Berechnung der gemessenen Daten beschrieben wird. Die vom Längsbeschleunigungssensor 2 gemessene Längsbeschleunigung a_x wird nachfolgend in einer Kraftbestimmungseinrichtung 7 mit der Fahrzeugmasse multipliziert, so daß eine auf das Fahrzeug einwirkende Längskraft F_L an eine Vergleichseinrichtung 10 weitergegeben wird. Die Fahrzeugmasse kann dabei in bekannter Weise beispielsweise mittels eines Lastsensors oder aus einer Messung des dynamischen Verhaltens während 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 Bestimmungseinrichtung 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 einen Pedalweggeber 6 bestimmt werden, wobei der gemessene Pedalweg s in 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 Pedalweg s bestimmt werden.
Die so ermittelte Bremskraft F_B wird anschließend zu einer Korrektureinrichtung 9 weitergegeben. In ihr werden weitere auf das Fahrzeug einwirkende, eine Fahrzeugverzögerung bewirkende 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 Schnittstellen, z. B. eine CAN-Schnittstelle im Motorsteuerungsgerät, vorhanden. Weiterhin kann eine Auswertung dahingehend erfolgen, daß bei Ermittlung eines gewissen Bremsdrucks angenommen werden kann, daß der Fahrer die Bremse betätigt und somit dem Motor kein zusätzlicher 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 weitergegeben. In der Vergleichseinrichtung 10 werden die Längskraft F_L und die Gesamtbremskraft F_G miteinander verglichen. Liegt die Abweichung dieser beiden Kräfte zueinander in einem gewissen Toleranzband, wird kein Warnsignal ausgegeben. Unterschreitet die gemessene 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 Nachlassen der Bremswirkung anzeigt.

Claims

Verfahren zum Feststellen eines Nachlassens der Bremswirkung einer Kraftfahrzeugbremse, bei dem eine Betätigung der Fahrzeugbremse gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsbeschleunigung (a_x) des Fahrzeugs gemessen wird, die Längsbeschleunigung (a_x) mit der Fahrzeugmasse multipliziert wird, die sich daraus ergebende Längskraft (F_L) mit einer Bremskraft (F_B) verglichen wird, welche aus dem Bremsdruck (p_b) oder über eine Auslenkung (s) eines Bremspedals ermittelt wird, und festgestellt wird, ob die sich aus der gemessenen Fahrzeug-Längsbeschleunigung (a_x) ergebende Längskraft (F_L) der ermittelten Bremskraft (F_B) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bremsdruck (p_b) in einer Bremsmittelleitung gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Bremswirkung auf das Fahrzeug ermittelt und anschließend zu der ermittelten Bremskraft (F_B) hinzuaddiert wird und eine so gewonnene Gesamtbremskraft (F_G) anschließend mit der Längskraft (F_L) in Beziehung gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremswirkung durch die Luftreibung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremswirkung durch die Rollreibung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Motorbremswirkung ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorbremswirkung ermittelt wird, indem eine gemessene Motordrehzahl mit einer gemessenen Kraftstofffördermenge in Beziehung gesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Feststellen des Nachlassens der Bremswirkung ein Warnsignal abgegeben wird.
Überwachungsvorrichtung zum Feststellen eines Nachlassens der Bremswirkung einer Kraftfahrzeugbremse mit einer Einrichtung zum Messen einer Betätigung der Fahrzeugbremse, und einer Auswerteeinheit zum Feststellen eines Nachlassens der Bremswirkung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Längsbeschleunigungssensor (2) zum Messen einer Längsbeschleunigung (a_x) des Fahrzeugs vorgesehen ist, eine Bremskraft (F_B) aus dem Bremsdruck (p_b) oder über eine Auslenkung (s) eines Bremspedals ermittelt wird, und in der Auswerteeinheit die sich aus der gemessenen Fahrzeug-Längsbeschleunigung (a_x) und der Fahrzeugmasse ergebende Längskraft (F_L) mit der ermittelten Bremskraft (F_B) in Beziehung gesetzt wird und festgestellt wird, ob die sich aus der gemessenen Fahrzeug-Längsbeschleunigung (a_x) ergebende Längskraft (F_L) der ermittelten Bremskraft (F_B) entspricht.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Messen einer Betätigung der Fahrzeugbremse eine Bremsdruckmesseinrichtung (5) zur Messung eines Bremsdrucks (p_b) in einer Bremsmittelleitung ist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Messen einer Betätigung der Fahrzeugbremse eine Pedalwegmesseinrichtung (6) zur Messung der Auslenkung (s) eines Bremspedals ist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei Feststellen des Nachlassens der Bremswirkung ein Warnsignal abgegeben wird.