DE19909948A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Bremsanlage - Google Patents

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs vorgeschlagen, bei welchem abhängig von Eingangsgrößen über wenigstens ein Steuersignal die Radbremsen des Fahrzeugs betätigt werden. Es werden die Querbeschleunigung des Fahrzeugs und/oder der Lenkwinkel des Fahrzeugs umfaßt, wobei außerhalb des Bremsvorgangs die Größe des Steuersignals abhängig von der Querbeschleunigung und/oder dem Lenkwinkel bestimmt wird. Nach einer Fahrt mit großer Querbeschleunigung und/oder großem Lenkwinkel werden die Radbremsen zur Verringerung des Lüftspiels mit diesem Steuersignal betätigt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Bremsanlage eines Fahrzeugs.

Bremsanlagen von Fahrzeugen sind heute vermehrt elektrisch steuerbar. Die elektrische Steuerung erlaubt einen vom Fahrerbremswunsch, d. h. von der Bremspedalbetätigung durch den Fahrer unabhängigen Druckaufbau in den Radbremsen. Der­ artige elektrische Steuerungen von Bremsanlagen dienen bei­ spielsweise der Durchführung einer Antriebsschlupfregelung, einer Fahrdynamikregelung (ESP) oder auch im Rahmen einer elektrohydraulischen Bremsanlage der Steuerung des normalen Bremsvorgangs abhängig vom elektrisch erfaßten Fahrerbrems­ wunsch. Mittels der letztgenannten elektrischen Bremsanlagen lassen sich auch die erwähnten Antriebsschlupfregelungen bzw. Fahrdynamikregelungen realisieren.

Es hat sich gezeigt, daß bei Fahrten mit hoher Querbeschleu­ nigung das Lüftspiel der Radbremsen, d. h. der Abstand zwi­ schen der Bremsscheibe und dem Bremsbelag deutlich erhöht ist. Dies bedeutet, daß insbesondere beim Einsatz einer elektrisch gesteuerten Bremsanlage, beim anschließenden Bremsen ein höheres Bremsmediumvolumen in die Bremsanlage einfließen muß, bis die Bremsbeläge an der Bremsscheibe an­ liegen. Somit kann erst nach Überwindung des Lüftspiels Bremskraft am Rad aufgebaut werden, so daß das Anbremsver­ halten des Fahrzeugs sowie die Einregelung der Bremskraft am Rad beeinflußt ist. Dieser beobachtete Effekt ist bei älte­ ren Fahrzeugen verstärkt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Bremsverhalten mit Blick auf das nach Fahrten mit hoher Querbeschleunigung entstehen­ de höhere Lüftspiel zu verbessern.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängi­ gen Patentansprüche erreicht.

Aus der DE-A 34 23 063 ist bekannt, zur Verbesserung der Dy­ namik eines Antriebsschlupfregeleingriffs vorzeitig vor Be­ ginn des Antriebsschlupfregeleingriffes Bremsdruck in den Radbremsen aufzubauen, der zu keiner oder nur zu einer ge­ ringen Bremswirkung führt, jedoch die Bremsbeläge an der Bremsscheibe anlegt. Die Problematik, die bei Fahrten mit hoher Querbeschleunigung entsteht, wird nicht betrachtet.

Vorteile der Erfindung

Durch einen abhängig von Querbeschleunigung, einer die Fahr­ zeuggeschwindigkeit repräsentierenden Größe und/oder des Lenkwinkels berechneten temporären Bremsdruckaufbau nach ei­ ner Fahrt mit höherer Querbeschleunigung oder großem Len­ keinschlag wird das erhöhte Lüftspiel reduziert und somit das Bremsverhalten, insbesondere das Anbremsverhalten ver­ bessert.

Beim Einsatz elektrisch gesteuerter Bremssysteme, welche für jede Radbremse eine Druckregelung vorsehen, wird durch die beschriebene Vorgehensweise das Regelverhalten erheblich verbessert. Insbesondere wird die Regelgüte verbessert, die durch Phasenverschiebung und Schwingungsneigungen insbeson­ dere im Bereich kleiner Drücke nach Fahrten mit hoher Quer­ beschleunigung und/oder großen Lenkwinkel beeinträchtigt sein kann.

Ferner wird die Dynamik des Bremseneingriffs verbessert, da die Bremsbeläge schneller an der Bremsscheibe anliegen.

Von besonderem Vorteil ist, daß die Höhe des aufgebauten Bremsdrucks in Abhängigkeit von Querbeschleunigung und/oder Lenkwinkel derart bestimmt wird, daß das Lüftspiel verklei­ nert, jedoch keine merkliche Verzögerung des Fahrzeugs und somit kein zusätzlicher Bremsbelagverschleiß auftritt.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei ein Übersichtsblockschaltbild einer Steuerein­ heit zur Steuerung einer Bremsanlage. In Fig. 2 ist ein Flußdiagramm dargestellt, welches ein Programm des Mikrocom­ puters der Steuereinheit repräsentiert, mit dessen Hilfe die Steuereinheit die beschriebene Vorgehensweise zur Lüftspiel­ verringerung ausführt. In Fig. 3 schließlich sind die Aus­ wirkungen dieser Vorgehensweise anhand von Zeitdiagrammen verdeutlicht.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild einer Steuerein­ heit zur Steuerung einer Bremsanlage eines Fahrzeugs. Die Steuereinheit ist mit 10 bezeichnet und umfaßt wenigstens eine Eingangsschaltung 12, einen Mikrocomputer 14 und eine Ausgangsschaltung 16. Diese Komponenten sind über ein Kommu­ nikationssystem 18 zum gegenseitigen Datenaustausch mitein­ ander verbunden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel stellt die Steuereinheit 10 eine Steuereinheit zur Steuerung einer elektrohydraulischen Bremsanlage dar. Dieser werden über verschiedene Eingangsleitungen Meßgrößen zugeführt, die Be­ triebsgrößen repräsentieren bzw. aus denen Betriebsgrößen abgeleitet werden, welche bei der Berechnung der Stellsigna­ le für die Ventile der hydraulischen Bremsanlage ausgewertet werden. Im folgenden werden die mit Blick auf der nachfol­ gend beschriebenen Vorgehensweise der Lüftspielreduzierung wesentlichen Eingangsgrößen dargestellt. Über eine Eingangs­ leitung 20 wird von einer Meßeinrichtung 22 ein das Ausmaß der Bremspedalbetätigung repräsentierendes Signal zugeführt. Über die Leitung 24 wird von einer entsprechenden Meßein­ richtung 26 ein die Querbeschleunigung des Fahrzeugs reprä­ sentierendes Signal zugeführt. Über Eingangsleitungen 28 bis 32 werden von entsprechenden Meßeinrichtungen 34 bis 38 Si­ gnale zugeführt, die die Radgeschwindigkeiten repräsentie­ ren. Entsprechend werden über die Eingangsleitungen 40 bis 44 von Meßeinrichtungen 46 bis 50 Signale zugeführt, die die Bremsdrücke in den Radbremsen darstellen. Darüber hinaus wird über eine Eingangsleitung 52 von einer entsprechenden Meßeinrichtung 54 ein Gelenkwinkel repräsentierendes Signal zugeführt. Neben diesen explizit dargestellten Signalen wer­ den bei der Steuerung der Bremsanlagen, weitere aus Über­ sichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Betriebsgrößen aus­ gewertet, wie beispielsweise Gierrate, etc. In anderen Aus­ führungsbeispielen werden Querbeschleunigung und/oder Lenk­ winkel nicht gemessen, sondern aus anderen Größen berechnet. Über Ausgangsleitungen 52 steuert die Steuereinheit 10 die hydraulische Bremsanlage 58 an, dort Ventile und wenigstens eine Pumpe, welche den Bremsdruck in den Radbremsen 60 bis 66 aufbauen, abbauen bzw. konstant halten.

Im Normalbetrieb der Bremsanlage wird wenigstens auf der Ba­ sis der Größe der Bremspedalbetätigung der Fahrerbremswunsch ermittelt. Dieser wird in Sollbremsdrücke für die einzelnen Radbremsen umgesetzt, beispielsweise unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Bremskraftverteilung. Die Sollbremsdrücke werden durch Druckregelkreise unter Berücksichtigung des ge­ messenen oder geschätzten Bremsdrucks in den Radbremsen ein­ geregelt. Dabei werden Ansteuersignale für die Ventilanord­ nungen gebildet, welche in Abhängigkeit der Regelabweichung und des daraus gebildeten Regelausgangssignals den Bremsdruck in den Radbremsen erhöhen oder erniedrigen, um ihn in Übereinstimmung mit dem jeweils vorgegebenen Soll­ druck zu bringen. Daneben werden gegebenenfalls in Sonderbe­ triebszuständen, beispielsweise bei einem Eingriff der An­ triebsschlupfregelung oder des Fahrdynamikregelsystems Bremsdrücke unabhängig vom Fahrerbremswunsch auf- oder abge­ baut.

Die nachfolgend beschriebene Vorgehensweise zur Lüftspielre­ duzierung wird jedoch nicht nur in Verbindung einer derarti­ gen elektrohydraulischen Bremsanlage eingesetzt, sondern auch bei einer elektropneumatischen Bremsanlage, welche auf der Basis ähnlicher Grundprinzipien arbeitet und als Druck­ mittel Druckluft einsetzt. Entsprechendes gilt auch für Rad­ bremsen mit elektromotorischer Zuspannung, bei denen anstel­ le des Bremsdrucks Ansteuersignale für die Bremsensteller gebildet werden, die die Positionen der Bremsbeläge steuern. Darüber hinaus ist die nachfolgend beschriebene Vorgehens­ weise bei allen Bremsanlagen einsetzbar, welche unabhängig vom Fahrerbremswunsch Bremskraft an den Radbremsen aufbauen können, d. h. bei allen Bremsanlagen, die zur Durchführung einer Antriebsschlupfregelfunktion oder einer Fahrdynamikre­ gelfunktion dienen.

Das Lüftspiel der Radbremsen eines Fahrzeugs, d. h. der Ab­ stand zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag, wird bei Fahrten mit hoher Querbeschleunigung und/oder großem Lenkwinkel er­ höht. Um beim anschließenden Bremsen bzw. beim anschließen­ den Eingriff eines Fahrdynamikregelsystems oder eines An­ triebsschlupfregelsystems die Dynamik des Bremsvorgangs, das Anbremsverhalten und im Zusammenhang mit einer elektrisch gesteuerten Bremsanlage die Regelgüte einer Druckregelung zu verbessern, ist vorgesehen, nach einer Fahrt mit höherer Querbeschleunigung oder großem Lenkanschlag das Lüftspiel durch temporäres Betätigen der Radbremsen, z. B. mit Hilfe eines kleinen, temporären Druckaufbaus, wieder zu verklei­ nern. Dabei muß die Größe des Ansteuersignals (z. B. der ein­ zuspeisende Bremsdruck) gleichzeitig so gering sein, daß keine merkliche Verzögerung des Fahrzeugs und kein zusätzli­ cher Belagverschleiß auftritt.

Es hat sich gezeigt, daß die Größe des Ansteuersignals, z. B. die Höhe des Bremsdrucks, mit dem diese Forderungen erfüllt werden können, in Abhängigkeit der gemessenen Querbeschleu­ nigung und/oder des Lenkwinkels und einer die Fahrzeugge­ schwindigkeit repräsentierenden Größe sich berechnen läßt.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat sich die fol­ gende Formel als geeignet erwiesen:

P(AY,LW,VFZ) = A*f1 (ABS (AY)) + B*f2 (ABS (LW),VFZ)

Dabei bedeutet AY die Querbeschleunigung, Lw der Lenkwinkel und VFZ die Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Konstanten A und B müssen an das jeweilige Fahrzeug angepaßt werden. Die Funk­ tionen f1 und f2 sind vorgegeben, stellen im bevorzugten Ausführungsbeispiel eine einfache Integration der Absolut­ werte (ABS) der jeweiligen Werte dar. P ist die Größe des Steuersignals (je nach verwendeter Bremsanlage Soll­ bremsdruck, Pulslänge (Ventilöffnungszeit), Strom, etc.).

In anderen Ausführungsbeispielen wird die Größe des Steuer­ signals nur abhängig von der Querbeschleunigung oder nur ab­ hängig vom Lenkwinkel berechnet.

In einer elektrisch gesteuerten Bremsanlage wird die Größe des Bremsdrucks durch Vorgabe eines entsprechenden Sollwer­ tes für die Druckregelkreise ausgegeben und an den Radbrem­ sen eingeregelt. In anderen Systemen, insbesondere bei Sy­ stemen zur Antriebsschlupfregelung und/oder Fahrdynamikrege­ lung wird ein Druckaufbaupuls mit einer abhängig von der Hö­ he des Bremsdrucks bestimmten Länge ausgegeben. In allen Fällen wird nach Erreichen des Solldrucks bzw. nach Ausgabe des Druckaufbaupuls der in die Radbremszylinder eingesteuer­ te Bremsdruck wieder abgebaut. Eine Lüftspielvergrößerung ergibt sich nicht, wenn keine erneute Kurvenfahrt mit höhe­ rer Querbeschleunigung erfolgt.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel einer elektro­ hydraulischen Bremsanlage wird die beschriebene Vorgehens­ weise als Programm des Mikrocomputers 14 durchgeführt. Ein Beispiel für ein derartiges Programm ist als Flußdiagramm in Fig. 2 skizziert.

Das beschriebene Programm wird während eingeschalteter Ver­ sorgungsspannung der Steuereinheit in vorgegebenen Zeitin­ tervallen durchlaufen.

Nach Start des Programmteils wird im ersten Schritt 100 überprüft, ob ein Bremsvorgang vorliegt. Dies erfolgt vor­ zugsweise auf der Basis des Fahrerbremswunsches. Liegt ein Fahrerbremswunsch vor, d. h. hat der Fahrer das Bremspedal betätigt, so wird gemäß Schritt 102 die oben beschriebene Bremsensteuerung bzw. -regelung durchgeführt, das Programm beendet und zum nächsten Zeitpunkt durchgeführt.

Hat kein Bremsvorgang stattgefunden, wird gemäß Schritt 104 der Querbeschleunigungswert AY, der Lenkwinkel LW sowie die von einem Fahrgeschwindigkeitsgeber ermittelte oder auf der Basis der Radgeschwindigkeiten berechnete Fahrzeuggeschwin­ digkeit VFZ eingelesen. Daraufhin wird im Schritt 106 über­ prüft, ob eine hohe Querbeschleunigung und/oder ein großer Lenkwinkel vorliegt. Dies erfolgt vorzugsweise durch Ver­ gleich wenigstens einer der beiden Werte mit einem vorgege­ benen Schwellenwert. Ist dieser Schwellenwert überschritten, d. h. liegt eine große Querbeschleunigung bzw. ein großer Lenkwinkel vor, so wird gemäß Schritt 108 der zur Reduzie­ rung des sich vergrößernden Lüftspiels einzusteuernde Druck PSOLL gemäß der oben angegebenen Formel abhängig von der Querbeschleunigung, dem Lenkwinkel und der Fahrzeuggeschwin­ digkeit berechnet. Die Funktionen f1 und f2 sind dabei in bevorzugten Ausführungsbeispiel Integratoren, welche den Ab­ solutwert von Querbeschleunigung und/oder Lenkwinkel inte­ grieren. Nach Schritt 106 wird das Programm beendet.

Hat Schritt 106 ergeben, daß keine große Querbeschleunigung bzw. kein großer Lenkwinkel vorliegt oder nicht mehr vor­ liegt, wird gemäß Schritt 110 die Bremsanlage auf der Basis des in Schritt 108 gegebenenfalls berechneten Drucksollwert PSOLL betätigt. Ferner werden die Integratoren zu Null ge­ setzt, so daß die Solldruckberechnung gemäß Schritt 108 bei der nächsten Fahrt mit großer Querbeschleunigung bzw. großem Lenkwinkel wieder von ihren Startbedingungen aus anfängt.

Nach Einregeln des Solldrucks (Reduktion der Druckdifferenz auf eine vorbestimmte Größe) an den Radbremsen wird der Solldruck wieder auf Null zurückgenommen. Nach Schritt 110 wird das Programm beendet und zum nächsten Zeitintervall wieder durchlaufen.

Die Auswirkungen der beschriebenen Vorgehensweise sind in Fig. 3 anhand von Zeitdiagrammen verdeutlicht. Fig. 3a zeigt den zeitlichen Verlauf der Querbeschleunigung bzw. des Lenkwinkels, Fig. 3b den eines ausgewählten Raddrucks und

Fig. 3c den des Lüftspiels L. Zunächst sei von einer Fahrt ausgegangen, in dem keine Querbeschleunigung und kein Lenk­ einschlag vorliegt. Der Radbremsdruck ist Null, da kein Bremsvorgang stattfindet. Das Lüftspiel L ist auf seinen Mi­ nimalwert MIN (vgl. Fig. 3a, 3b und 3c). Zum Zeitpunkt t0 werde eine Fahrt mit erhöhter Querbeschleunigung bzw. großem Lenkwinkel erkannt. Diese Fahrt dauert bis zum Zeitpunkt t1, zu dem der Querbeschleunigungs- bzw. Lenkwinkelwert den Schwellenwert wieder unterschreitet. Zwischen den Zeitpunk­ ten t0 und t1 nimmt das Lüftspiel kontinuierlich aufgrund der Querbeschleunigung zu (vgl. Fig. 3c). Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 wird daher ein Solldruckwert, vorzugs­ weise gemäß der oben angegebenen Formel, berechnet, bei des­ sen Einsteuern an den Radbremsen das vergrößerte Lüftspiel kompensiert wird. Der berechnete Solldruck wird nach dem Zeitpunkt t1 eingeregelt (siehe Fig. 3b). Entsprechend wird das Lüftspiel reduziert, bis es zum Zeitpunkt t2 wieder sei­ nen Minimalwert erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt wird der aufgebaute Bremsdruck in den Radbremsen wieder abgebaut.

Die dargestellte Lösung ist bei allen Bremsanlagentypen an­ wendbar, bei denen die Problematik des sich vergrößernden Lüftspiel auftritt. Es wird beim jeweiligen Bremsanlagentyp wie oben dargestellt die Größe des die Radbremse betätigen­ den Steuersignals bestimmt, welches bei hydraulischen oder pneumatischen Bremsanlagen einen Bremsdruck repräsentiert, bei elektromotorischen einen Strom.

Claims (8)

1. Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage, bei welcher unabhängig vom Fahrerbremswunsch mit wenigstens eines Steuersignals Bremskraft an den Radbremsen aufgebaut wird, wobei die Querbeschleunigung des Fahrzeugs und/oder der Lenkwinkel des Fahrzeugs ermittelt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß außerhalb des Bremsvorgangs die Größe des Steuersignals abhängig von der Querbeschleunigung und/oder dem Lenkwinkel bestimmt wird, und die Radbremsen nach einer Fahrt mit großer Querbeschleunigung und/oder großem Lenkwinkel mit diesem Steuersignal betätigt wer­ den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal der einzustellende Radbremsdruck oder ein die Position der Bremsbeläge beeinflussende Steuer­ größe einer Radbremse mit elektromotorischer Zuspannung ist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Radbremsen temporär ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Größe des Steuersignals auf der Basis der ermittelten Querbeschleunigung und/oder des ermittelten Lenkwinkels sowie einer der Fahrzeuggeschwin­ digkeit angenäherten Größe berechnet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Größe des Steuersignals durch Integration des Absolutwertes der Querbeschleuni­ gung und/oder des Lenkwinkels während einer Fahrt mit ho­ her Querbeschleunigung und/oder großem Lenkwinkel ermit­ telt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bremsanlage eine elektrohy­ draulische Bremsanlage ist, welche im Normalbremsbetrieb abhängig vom Fahrerbremswunsch gesteuert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Größe des Steuersignals derart berechnet wird, daß es zu einer Verringerung des Lüftspiels führt, aber keine merkliche Verzögerung und kein zusätzlicher Bremsbelagverschleiß auftritt.

8. Vorrichtung zur Steuerung einer Bremsanlage, mit einer elektronischen Steuereinheit, die abhängig von Eingangs­ größen unabhängig vom Fahrerbremswunsch über wenigstens ein Steuersignal die Radbremsen des Fahrzeugs betätigt, die elektronische Steuereinheit Mittel zum Erfassen der Querbeschleunigung des Fahrzeugs und/oder des Lenkwinkels des Fahrzeugs umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit ferner Mittel aufweist, wel­ che außerhalb des Bremsvorgangs die Größe des Steuersi­ gnals abhängig von der Querbeschleunigung und/oder dem Lenkwinkel bestimmen, und die Radbremsen nach einer Fahrt mit großer Querbeschleunigung und/oder großem Lenkwinkel mit diesem Steuersignal betätigen.