DE19901689B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen seitenweise unterschiedlicher Schaltzustände von Schaltblendventilen sowie zum Beeinflussen der Stellung der Blenden der Schaltblendventile - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Erkennen seitenweise unterschiedlicher Schaltzustände von Schaltblendventilen einer Fahrzeugbremsanlage,
gekennzeichnet durch die Schritte:
Überwachen des Laufverhaltens der Räder (13) einer Achse während des ungepulsten Bremsdruckaufbaus, indem die Radgeschwindigkeiten und/oder Radbeschleunigungen verglichen werden, und
Erkennen seitenweise unterschiedlicher Schaltzustände, wenn das Laufverhalten der Räder unterschiedlich ist und wenn die verglichenen Werte um mehr als ein Differenzwert voneinander abweichen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen seitenweise unterschiedlicher Schaltzustände von Schaltblendventilen einer Fahrzeugbremsanlage.
• Schaltblendventile sind beispielsweise aus der DE 43 19 227 A1 bekannt. 4 zeigt Abbildungen aus dieser Patentanmeldung.
• Die Schaltblende von Schaltblendventilen ist in der Regel nicht aktiv steuerbar. Sie reagiert auf Druckverhältnisse, die am Ventil anliegen. Da die Druckverhältnisse an unterschiedlichen Rädern unterschiedlich sein können, können somit auch die Stellungen der Schaltblenden der Schaltblendventile unterschiedlich sein. Dies hat Nachteile insofern, als die Stellung der Schaltblenden der Regelung nicht bekannt ist, so daß ein Parameter des hydraulischen Systems der Regelung nicht bekannt ist. Darüber hinaus kann es Situationen geben, in denen an einer Achse symmetrische Ver hältnisse wünschenswert sind. Beispielsweise gilt dies für den ungepulsten Druckaufbau, da hier Unterschiede in den wirksamen Querschnitten nicht ausgeregelt werden können. Unsymmetrische Querschnitte würden dann zu unsymmetrischen Bremsungen führen, so daß störende Momente um die Hochachse des Fahrzeugs auftreten können.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen seitenweise unterschiedlicher Schaltzustände von Schaltblendventilen anzugeben.
• Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst, abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
• Seitenweise unterschiedliche Schaltzustände von Schaltblendventilen werden erkannt, indem das Laufverhalten der Räder einer Achse während des Bremsdruckaufbaus überwacht wird. Wenn das Laufverhalten der Räder unterschiedlich ist, kann auf unterschiedliche Schaltzustände der Schaltblendventile erkannt werden. Die Überwachung bzw. Erkennung bzw. Freigabe des Ergebnisses erfolgt, wenn ein ungepulster Bremsdruckaufbau gewünscht ist oder allgemeiner dann, wenn eine Situation vorliegt, in der Unterschiede, die sich aus den unterschiedlichen Stellungen der Schaltblendventile ergeben können, nicht mehr ausgeregelt werden können (Steuerung). Schwellenwerte können zur Erkennung herangezogen werden.
• Zur Beeinflussung der Stellung der Blende eines Schaltblendventils wird so verfahren, daß bei unsymmetrischer Stellung die noch unwirksame Schaltblende in die wirksame Position verbracht wird. Um dies zu bewirken, muß ein entsprechender Differenzdruck am Schaltblendventil anliegen. Diesen kann man herbeiführen, indem das Schaltblendventil kurz geschlossen wird. Dadurch rutscht die Schaltblende von der unwirksamen in die wirksame Stellung (da der Differenzdruck steigt). Wenn lediglich die Achsen mit unsymmetrischen Schaltblendenstellungen erkannt wurde, nicht jedoch die Fahrzeugseite mit unwirksamer Schaltblende, können die Ventile an beiden Rädern der Achse kurz geschlossen werden. Grundsätzlich können die obigen Eingriffe immer dann vorgenommen werden, wenn ein ungepulster Bremsdruckaufbau erfolgt. Vorzuziehen ist jedoch, daß vorher die Erkennung auf unsymmetrische Schaltzustände hin vorgenommen wird, weil dann eine unnötige Querschnittsverringerung vermieden wird.
• Bezugnehmend auf die Zeichnungen werden nun einzelne Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, es zeigen:
• 1 schematisch eine Fahrzeugbremsanlage, in der die Erfindung angewendet werden kann,
• 2 schematisch ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Erkennungsvorrichtung,
• 3 schematisch ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Beeinflussungsvorrichtung und
• 4 schematisch Figuren zum Stand der Technik.
• 1 zeigt schematisch eine Fahrzeugbremsanlage. Jedem Rad 13 sind eine Radbremse 19 und ein Radsensor 14 zugeordnet. Über Leitungen 15 liefern die Radsensoren 14 individuell Signale an eine Steuerung bzw. Regelung 10 (nachfolgend nur noch als Regelung angesprochen). Diese Regelung erzeugt nach Maßgabe von in ihr implementierten Strategien Ansteuersignale 16 für Ventile, die sich in einem Ventilblock 17 befinden. Der Ventilblock 17 weist beispielsweise die in 4 gezeigten Ventile, insbesondere die Schaltblendventile 44 auf, jedoch nicht nur für eine Radbremse, sondern für alle vier. Über Hydraulikleitungen 18 empfangen die Radbremsen 19 den jeweils angesteuerten Bremsdruck.
• 1 zeigt oben schematisch die Regelung 10. Es handelt sich um eine Bremsenregelung im weitesten Sinn, die alle gängigen Funktionen bzw. Aufgaben wahrnimmt (allgemein Bremsenansteuerung, Antiblockiersystem, Stabilitätsregelung ...). Diese Funktionen sind hier nicht dargestellt. Dargestellt ist schematisch lediglich eine Erkennungsvorrichtung 11 und eine Beeinflussungsvorrichtung 12. Die Erkennungsvorrichtung 11 empfängt zumindest die Signale 15 von den Radsensoren 14. Sie kann daneben weitere, nicht dargezeigte Sensorsignale oder Ausgangssignale anderer Steuerungs-, Regelungs- oder Auswertungskomponenten empfangen. Die Eingangssignale können mehr oder minder direkt von Sensoren empfangen werden. Sie können aber auch, sofern dort verfügbar, von einem Fahrzeugdatenbus abgegriffen werden.
• Die Erkennungsvorrichtung 11 erzeugt Signale 29, die eine Erkennung unsymmetrischer Schaltzustände der Schaltblenden der Schaltblendventile anzeigen. Nach Maßgabe dieser Signale kann die Beeinflussungsvorrichtung 12 weitere Maßnahmen treffen, insbesondere zur Beeinflussung der Stellung der Schaltblendventile. Hierzu können geeignete Ansteuersignale 16 für die Ventile, insbesondere Schaltblendventile, ausgegeben werden. Daneben können weitere Signale erzeugt werden, beispielsweise zur Modifikation von Regelungsstrategien oder ähnliches.
• Die Vorrichtung 11 und 12 sind in den 2 und 3 abermals schematisch als Blockdiagramm dargestellt.
• 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Erkennungsvorrichtung 11. Sie empfängt die Signale 15a–d der Radsensoren und kann weitere Eingangssignale 28 empfangen. Die Radsensorsignale können individuell über Filter 21 laufen, um Signalrauschen zu unterdrücken. Sie können weiterhin einzeln Differenzierer 22 durchlaufen, um aus der Radgeschwindigkeit die Radbeschleunigung zu ermitteln. Abermals wird darauf hingewiesen, daß, sofern verfügbar, die genannten Größen (gefilterte Geschwindigkeiten, Radbeschleunigungen) nicht eigens erzeugt werden müssen, sondern ggfs. von einem Bus abgegriffen werden können.
• 23a und 23b sind Vergleichseinrichtungen für Radgeschwindigkeiten. 23a empfängt beispielsweise die Radgeschwindigkeiten 15a und 15d (entsprechend der Achse links in 1), während Vergleicher 23b die Radgeschwindigkeiten 15b und 15c empfängt (entsprechend der Achse rechts in 1). Die Vergleicher 23a und 23b können beispielsweise die Differenz zwischen den Geschwindigkeiten bilden und diese ausgeben. 24a und 24b sind Vergleicher für Radbeschleunigungen. 24a empfängt die Radbeschleunigungen der einen Achse, 24b die Radbeschleunigungen der anderen Achse. Abermals kann beispielsweise die Differenz gebildet werden. Die Ausgaben der Vergleicher 23 und 24 können demnach als Überwachungsergebnis für das Laufverhalten der Räder angesehen werden. Anhand des Überwachungsergebnisses kann eine Erkennung erfolgen. Beispielsweise können Schwellenwertbeurteilungsglieder 25a–d vorgesehen sein, die achsweise die Geschwindigkeitsüberprüfung und achsweise die Beschleunigungsüberprüfung mit einem (festen oder variabel vorgegebenen) Schwellenwert vergleichen. Kleine Unterschiede können beispielsweise unterdrückt werden, um Fehlerfassungen zu vermeiden. 26a und b sind Bewertungseinrichtungen, in denen zum einen die für eine Achse gewonnenen Überwachungsergebnisse kombiniert werden. So empfängt beispielsweise die Bewertungseinrichtung 26a das Ergebnis der Überwachung der Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der Räder der Achse in 1 links. Die Bewertungseinrichtung 26 kann zum anderen weitere Eingangssignale empfangen, die ihrerseits aus den insge samt zur Verfügung stehenden Eingangssignalen gewonnen werden können. Hierzu ist eine Überprüfungsvorrichtung 27 vorgesehen. Die Bewertungseinrichtungen 26 können vergleichsweise einfache Verknüpfungen, aber auch komplexere Auswertefunktionen sein.
• Die Überprüfungsvorrichtung 27 kann überprüfen, ob ungepulster Druckaufbau eingesteuert werden soll. Nur wenn dies der Fall ist, gibt sie ein Signal aus, das die Bewertungseinrichtungen 26 freigibt oder die Überprüfungseinrichtung 27 kann überprüfen, ob für die Räder eine Achse symmetrische Druckvorläufe eingesteuert werden. Andernfalls könnte es zu Fehlerfassungen kommen, da erfaßte Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsunterschiede eben nicht auf unterschiedliche Schaltzustände der Schaltblendventile zurückzuführen wären, sondern auf eine unsymmetrische Ansteuerung derselben. Ganz allgemein kann für das Verfahren der Eintritt einer geregelten Situation der Bremse, z. B ABS oder Stabilitätsregelung, ein Abbruch- bzw. Verhinderungskriterium sein.
• 2 zeigt eine Ausführungsform, in der sowohl die Radgeschwindigkeiten als auch die Radbeschleunigungen der Räder einer Achse paarweise miteinander verglichen werden. Daneben kann es Ausführungsformen geben, in denen nur eine dieser Größen (Radgeschwindkeit oder Radbeschleunigung) betrachtet wird.
• Die in den Schwellenwertgliedern 25c und d gesetzten Schwellenwerte können einen Beschleunigungswert zwischen 0,3 und 0,5 × g (g = Erdbeschleunigung) entsprechen, vorzugsweise werden 0,4 g gewählt. Die in den Schwellenwertentscheidungen 25a und 25b implementierten Schwellenwerte können als ein Bruchteil der Fahrzeuggeschwindigkeit, ggfs. versehen mit einem Maximal- und/oder Minimalwert vorgegeben werden.
• Die Erkennungsvorrichtung 11 gibt schließlich Ausgangssignale 29 aus (beispielsweise achsweise unterschieden 29a und 29b), die das Vorliegen unterschiedlicher Schaltzustände der Schaltblenden anzeigen können.
• 3 zeigt schematisch als Blockdiagramm eine Beeinflussungsvorrichtung. Sie empfängt vorzugsweise unter anderem die Signale 29 der Erkennungsvorrichtung und kann weitere Signale 15, 28 für die ihr obliegenden Aufgaben empfangen und heranziehen. Gezeigt ist eine Ausführungsform, in der einzelne Schaltblendventile angesteuert werden. Zum Ermitteln des anzusteuernden Ventils sind Ermittlungseinrichtungen 31a bis 31d vorgesehen, die beispielsweise nach Art eines Gatters aufgebaut sein können. Jede Ermittlungseinrichtung ist einem Schaltblendventil einer Radbremse zugeordnet. Je zwei empfangen das Erkennungssignal für Unsymmetrien an der Vorderachse und für Unsymmetrien an der Hinterachse.
• Darüber hinaus ist eine Komponente 32 vorgesehen, die das Schaltblendventil mit wirksamer Schaltblende erkennt. Beispielsweise kann die Komponente 32 hierzu die Radgeschwindigkeiten und/oder Radbeschleunigungen auswerten. Das Rad mit der höheren Geschwindigkeit bzw. mit der weniger negativen Beschleunigung kann als das mit wirksamer Blende erkannt werden. Dadurch ist eine links/rechts-Unterscheidung (bezogen auf das Fahrzeug) möglich, die in den Ermittlungseinrichtungen 31 mit der vorne/hinten-Information (bezogen auf das Fahrzeug) der Signale 29 geeignet kombiniert werden kann.
• Eine weitere Komponente 33 kann vorgesehen sein, die weitere Kriterien überprüft, bevor die Beeinflussung eines Schaltblendventils freigegeben wird. Die Freigabe erfolgt durch eine der Ermittlungseinrichtungen 31a–d. Sie wird einer Ansteuervorrichtung 34 zugeführt, die geeignete Ansteuersignale 16 für das betrachtete Ventil erzeugt.
• Wenn beide Schaltblendventile einer Achse gleichzeitig angesteuert werden, kann die Komponente 32 entfallen. Dadurch vereinfacht sich auch der Aufbau der Ermittlungseinrichtung 31a–d und somit der Gesamtaufbau.
• 4a zeigt schematisch den Aufbau des Hydraulikkreises für eine Radbremse, wenn ein Schaltblendventil benutzt ist. 41 ist das Bremspedal, 42 der Bremskraftverstärker, 43 der Hauptzylinder. 44 ist das als Schaltblendventil ausgebildete Einlaßventil für die Radbremse 19. Im Hydraulikschaltbild ist es zweiteilig als ”Ersatzschaltbild” dargestellt, nämlich bestehend aus einem herkömmlichen Einlaßventil 45 und einer einschaltbaren Blende 46, wobei die Schaltung der Blende 46 nach Maßgabe der Drücke in den Zulauf- bzw. Ablaufleitungen erfolgt. 47 ist das Auslaßventil, 48 ein Niederdruckspeicher, 49 eine Hilfspumpe und 50 ein zugeordneter Motor.
• 4b zeigt schematisch den realen Aufbau eines Schaltblendventils. Die getrennt gezeichneten Komponenten 45 und 46 in 4a sind in der realen Ausführungsform miteinander kombiniert vorgesehen. Der Flußweg für das Hydraulikfluid läuft über die Stationen 51 bis 56. 57 und 58 bilden zusammen die schaltbare Blende. 58 ist in der gezeigten Ausführungsform ein becherförmiges Bauteil, das nach Maßgabe der Druckverhältnisse in Richtung seiner Längsachse verschieblich ist. Es kann die Öffnung 53 mehr oder minder stark verschließen. Eine Einkerbung 57 ist vorgesehen, um einen Mindestfluß von Hydraulikfluid auch bei wirksamer Schaltblende zu garantieren. Die Schaltblenden werden in der Regel ”digital” betrieben, d. h., sie sind entweder nicht wirksam (entsprechend großer Querschnitt, hohe Flußmenge), oder sie sind wirksam (entsprechend kleinerer Querschnitt, niedrigere Flußmenge).
• Nachfolgend werden weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen beschrieben.
• Die Komponente 33 in 3 kann zusätzlich eine Bewertung hinsichtlich kurveninnen bzw. kurvenaußen vornehmen. Hierzu kann beispielsweise auf das Ausgangssignal eines Lenkwinkelsensors oder Querbeschleunigungssensors Bezug genommen werden. Die Beeinflussung kann dann so modifiziert werden, daß sie (Schließen des Ventils mit unwirksamer Blende) nur dann freigegeben wird, wenn das Ventil mit unwirksamer Blende dem Kurveninnerenrad zugeordnet ist. Dadurch wird ein Unterbremsen des kurvenäußeren Rades vermieden.
• Wie schon eingangs beschrieben, kann die Erfindung insbesondere zur Vermeidung von Instabilitäten aufgrund unsymmetrischer Bremsungen beim ungepulsten Druckaufbau Anwendung finden. Der ungepulste Druckaufbau wird durch die herkömmlichen Bremsenregelungsstrategien eingesteuert, wenn beispielsweise eine Stotterbremsung erkannt wurde oder wenn mit dem maximal möglichen gepulsten Bremsdruckaufbau der gewünschte Sollbremsdruckgradient nicht erreicht werden kann. Zur Freigabe der Erkennung und/oder der Beeinflussung kann somit allgemein überprüft werden, ob die Bedingungen für den ungepulsten Bremsdruckaufbau gegeben sind. Beispielsweise kann dies in der Komponente 27 in 2 und/oder in der Komponente 33 in 3 erfolgen.
• Der Übergang in den ungepulsten Druckaufbaumodus kann aus einer geregelten Situation heraus (Antiblockiersystem, Stabilitätsregelung) erfolgen. Unmittelbar im Übergang wird vor dem ungepulsten Druckaufbau durch das kurzzeitige Schließen des Schaltblendventils eine Konstanthaltephase eingesteuert. Vorzugsweise werden hierfür sowohl das Einlaßventil (Schaltblendventil) als auch das Auslaßventil geschlossen. Wenn bei der Stotterbremsung der Bremsdruck erst nach Ablauf der Konstanthaltephase wieder erhöht wird, verbleiben die Blenden im ungeschalteten Zustand, da kein zur Betätigung der Blenden ausreichender Differenzdruck anliegt. Wird jedoch während der Konstanthaltephase die Bremse betätigt, gelangen beide Blenden in den geschalteten Zustand, so daß auch hier der Druckaufbau zwar langsamer, aber synchron erfolgt. Die Bremsensteuerung bzw. -regelung ist damit stabilitätsoptimiert.
• Das kurzzeitige Schließen bzw. Konstanthalten des Drucks vor dem Einsteuern des ungepulsten Druckaufbaus kann im Bereich von unter 60 ms liegen. Vorzugsweise liegt die Zeitdauer zwischen 30 und 40 ms. Darauf folgend kann der Bremsdruck für eine bestimmte Zeitdauer (z. B. unter 50 ms, vorzugsweise zwischen 20 und 30 ms) ungepulst aufgebaut werden.
• Hinsichtlich der seitenweisen Steuerung der Schaltblendventile kann auch so verfahren werden, daß bei Geradeausbremsungen beide Schaltblendventile (links und rechts) kurz ge schlossen werden. Bei Bremsung in der Kurvenfahrt dagegen wird nur das kurveninnere Ventil kurz geschlossen, um die dort möglicherweise unwirksame Schaltblende in die wirksame Position zu bringen.
• Die erwähnten Maßnahmen können für lediglich eine Achse vorgenommen werden. Im Hinblick auf die Fahrstabilität kann dann die Vorderachse betrachtet werden. Dadurch würden sich die Erkennungsvorrichtung 11 und die Beeinflussungsvorrichtung 12 entsprechend vereinfachen.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mittels einer geeigneten programmierten Steuerung bzw. Regelung implementiert werden. In ihr können die in den 2 und 3 als Blockschaltbild schematisch parallel dargestellten Funktionen und Vorrichtungen zeitseriell implementiert und wahrgenommen werden.

Claims (15)

1. Verfahren zum Erkennen seitenweise unterschiedlicher Schaltzustände von Schaltblendventilen einer Fahrzeugbremsanlage, gekennzeichnet durch die Schritte: Überwachen des Laufverhaltens der Räder (13) einer Achse während des ungepulsten Bremsdruckaufbaus, indem die Radgeschwindigkeiten und/oder Radbeschleunigungen verglichen werden, und Erkennen seitenweise unterschiedlicher Schaltzustände, wenn das Laufverhalten der Räder unterschiedlich ist und wenn die verglichenen Werte um mehr als ein Differenzwert voneinander abweichen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vergleich der Radbeschleunigungen der Differenzwert 0,4·g entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gefilterte Radgeschwindigkeiten und/oder Radbeschleunigungen miteinander verglichen werden.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennung nur dann als gültig angesehen wird, wenn der Soll-Bremsdruckaufbau an den Radbremsen einer Achse symmetrisch ist.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der Blende des Schaltblendventils beeinflusst wird, mit den Schritten: Vorübergehendes Schließen des Schaltblendventils mit unwirksamer Blende, wenn die Schaltzustände unterschiedlich sind und Bestimmen desjenigen Schaltblendventils als das mit unwirksamer Blende, das dem Rad mit niedrigerer Radgeschwindigkeit und/oder mit negativerer Radbeschleunigung zugeordnet ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schaltblendventile vorübergehend geschlossen werden.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ungepulsten Bremsdruckaufbau eine Phase konstanten Bremsdrucks eingesteuert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß während der Phase konstanten Bremsdrucks ein Einlaßventil geschlossen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase konstanten Bremsdrucks kürzer als 50 ms dauert.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kurvenfahrt das Ventil mit unwirksamer Blende nur dann geschlossen wird, wenn es dem kurveninneren Rad zugeordnet ist.
11. Vorrichtung zum Erkennen seitenweise unterschiedlicher Schaltzustände von Schaltblendventilen einer Fahrzeugbremsanlage, gekennzeichnet durch eine Überwachungseinrichtung (14, 15, 21–24) zum Überwachen des Laufverhaltens der Räder (13) einer Achse während des ungepulsten Bremsdruckaufbaus, welche eine Vergleichseinrichtung (23, 24) aufweist zum Vergleichen von Radgeschwindigkeiten und/oder Radbeschleunigungen, und einer Erkennungseinrichtung (25–28) zum Erkennen seitenweise unterschiedlicher Schaltzustände, wobei die unterschiedlichen Schaltzustände erkannt werden, wenn das Laufverhalten der Räder unterschiedlich ist und wenn die verglichenen Werte um mehr als ein Differenzwert voneinander abweichen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Filter (21) zur Filterung der Radgeschwindigkeiten und/oder Radbeschleunigungen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch eine Freigabeeinrichtung (26; 27), die die Erkennung nur dann freigibt, wenn der Soll-Bremsdruckaufbau an den Radbremsen einer Achse symmetrisch ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (12) zum vorübergehenden Schließen des Schaltblendventils mit unwirksamer Blende, wo bei dasjenige Schaltventil als das mit unwirksamer Blende bestimmt wird, das dem Rad mit nedrigerer Radgeschwindigkeit und/oder mit negativerer Radbeschleunigung zugeordnet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (12) beide Schaltblendventile vorübergehend schließt.