DE4310422A1

DE4310422A1 - Verfahren zur Bestimmung des Anlegedrucks

Info

Publication number: DE4310422A1
Application number: DE19934310422
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl Ing Gramann; Reinhard Dipl Ing Helldoerfer; Juergen Dipl Ing Leuteritz; Armin Dipl Ing Stecher; Bernhard Dr Ing Toepfer
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG; Temic Telefunken Microelectronic GmbH
Current assignee: Daimler Benz AG; Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-07-21

Description

Beim Bremsvorgang eines Kraftfahrzeugs treten eine Vielzahl von Kräften auf - die an den Rädern wirksame Bremskraft als wichtigste dieser Kräfte hängt bei den meisten Bremssystemen (Hydraulikbremsen/luftdruckge steuerte Bremsen) vom Bremsdruck ab. Insbesondere zur Regelung bzw. Steuerung des Bremsprozesses - beispiels weise der Bremskraftverteilung zwischen verschiedenen Achsen des Fahrzeugs - müssen die Bremskräfte an den Rädern bzw. Achsen bekannt sein.

Problematisch hierbei ist jedoch, daß der in den Brems zylindern gemessene Bremsdruck nicht dem für die Brems kraft verantwortlichen Wirkdruck (der die Spannkraft der Bremsbacken erzeugt) entspricht, sondern von diesem um einen bestimmten Betrag - als Anlegedruck oder Leer druck bezeichnet - differiert. Der Anlegedruck ist durch die konstruktive Ausgestaltung des Fahrzeugs bzw. des Bremssystems festgelegt und dem Fahrzeughersteller zwar für ein bestimmtes Bremssystem bekannt (typ. Wer te: Scheibenbremsen 0,2 bar, Trommelbremsen 0,5 bar); jedoch ist dieser Wert nur fahrzeugspezifisch sowie für einen bestimmten Zustand der Bremsen gültig und zudem mit einem großen Fehler behaftet. Für normale Abbrem sungsbereiche (Bremsdruck 2-3 bar) beträgt der pro zentuale Anteil des Anlegedrucks 17-25% vom gemesse nen Druckwert (Offset-Fehler bei der Messung des Brems drucks); dieser Anteil verschiebt sich in Abhängigkeit des angelegten Bremsdrucks, so daß sich bei unter schiedlichen Bremsdrücken - insbesondere bei einer Än derung der Bremskraftverteilung - unterschiedliche (Meß-) Fehler ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches adaptives Verfahren zur Bestimmung der momentanen bzw. aktuellen Anlegedrücke an den Bremsen eines Kraftfahr zeugs anzugeben, bei dem das Fahrzeug oder Bremssystem nicht spezifiziert werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei Kenntnis der Bremskennwerte (diese definieren den Zusammenhang zwischen der im Reifenaufstandspunkt er reichbaren Bremskraft und dem Bremsdruck) kann für jede Bremse rad- oder achsweise der zugehörige Anlegedruck ermittelt werden, indem

- pro Anlegedruck mindestens ein Meß-Zeitintervall während mindestens eines Bremsvorgangs definiert und ausgewertet wird, wobei die Bremsdruckverhält nisse in verschiedenen Meß-Zeitintervallen derart vorgegeben werden, daß an bestimmten Rädern oder Achsen sehr niedrige Bremsdrücke vorgegeben wer den, die maximal so groß wie der geschätzte bzw. erwartete Anlegedruck sind,
- in jedem Meß-Zeitintervall die Bremskennwerte, die Bremsdrücke in den Bremszylindern und - aus der Radgeschwindigkeit mindestens eines Rades - die Verzögerung des Fahrzeugs vorgegeben oder ermit telt werden,
- das "longitudinale" Kräftegleichgewicht des Fahr zeugs aus Bremskraft und Trägheitskraft durch Sum mation über alle Räder bzw. Achsen des Fahrzeugs gebildet wird und
- aus dem resultierenden Gleichungssystem bzw. den resultierenden Gleichungssystemen die gewünschten aktuellen Anlegedrücke bestimmt werden.

Als vorteilhafte Weiterbildungen des vorgestellten adaptiven Verfahrens - der Fahrzeugtyp muß nicht näher spezifiziert werden, d. h. es ist keinerlei "Parametri sierung" notwendig - ist es optional möglich, daß

- die Anzahl der Meß-Zeitintervalle größer als die Anzahl der zu ermittelnden Anlegedrücke gewählt wird, so daß sich die Genauigkeit des Verfahrens steigern läßt,
- weitere beim Bremsvorgang auftretende Kräfte, bei spielsweise der Luftwiderstand, die Rollreibung etc., bei der Bildung des Kräftegleichgewichts be rücksichtigt werden,
- bei unbekannter (Gesamt-) Masse des Fahrzeugs die Anzahl der Meß-Zeitintervalle mindestens doppelt so groß wie die Anzahl der zu ermittelnden Anlege drücke gewählt wird, so daß sich die Masse elimi nieren läßt und
- die Anlegedrücke mehrfach über einen längeren Zeitraum während verschiedener Bremsprozesse be stimmt werden, so daß durch Mittelwertbildung Meß fehler bzw. Streuungen weitgehend eliminiert wer den bzw. sich Veränderungen an den Bremsen erken nen lassen.

Bei einer Kenntnis der aktuellen Werte der Anlegedrücke können

- Bremsvorgänge durch genauere Dosierung des Brems drucks sicherer gemacht werden, wodurch die Fahr sicherheit der Kraftfahrzeuge - insbesondere bei Bremsungen auf Straßen mit niedrigem Reibbeiwert (Schnee, Eis) bzw. bei niedrigen Bremsdrücken - erhöht wird und
- durch Vergleich mit älteren Daten oder konstruk tionsbedingten Sollwerten Defekte an den Bremsen erkannt werden (beispielsweise schleifende, schwergängige oder hängende Bremsen, dauerblockie rende Räder etc.).

Weiterhin soll das vorgestellte Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels - eines dreiachsigen LKWs mit elektropneumatischem Bremssystem (EPB), mit Drehzahl sensoren und Bremsdruckmeßgeräten an jeder Achse und mit bekannter Gesamtmasse - erläutert werden. Unter der Prämisse, daß an jeweils einer Achse gleiche Bremsen installiert sind und somit achsweise gleiche Anlegedrücke vorliegen, werden die Anlegedrücke der 3 Achsen folgendermaßen bestimmt:

- während eines Bremsvorgangs oder während mehrerer Bremsvorgänge werden 3 Meß-Zeitintervalle t_i (i = 1 . . . 3) mit einer Dauer von beispielsweise 10 bis 100 ms und bestimmten Bremsdruckverteilungen an den 3 Achsen A des LKWs definiert. Die Bremsdruck verteilung steuert jeweils an zwei Achsen einen niedrigen Bremsdruck und an einer Achse einen höheren Bremsdruck ein,
- in jedem Meß-Zeitintervall t_i wird das longitudi nale Kräftegleichgewicht des LKWs aus Bremskraft F_B und Trägheitskraft F_T gebildet (die Summe der achsweisen Bremskräfte muß die Gesamtmasse m ab bremsen; zusätzliche zur Bremswirkung beitragende Kräfte werden in erster Näherung nicht berücksich tigt): F_B ≡ Σ_A (P_eff,A·BKW_A) = F_T ≡ m·z (1),wobei P_eff,A der (wirksame) Bremsdruck an der Achse A, BKW_A der Bremskennwert der jeweiligen Achse A, m die Gesamtmasse und z die Verzögerung (negative Beschleunigung) des LKWs ist,
- bei Ersetzung des wirksamen Bremsdrucks P_eff,A durch den in den Bremszylindern gemessenen Brems druck P_meß,A erhält man mit P_meß,A = P_eff,A P_an,A(P_an,A = Anlegedruck an der Achse A):
- in jedem der drei Meß-Zeitintervalle t₁, t₂, t₃ erhält man eine Gleichung vom Typ (2); aus diesen 3 Gleichungen lassen sich die 3 unbekannten An legedrücke P_an,1, P_an,2 und P_an,3 - bei bekannter Masse m und (beispielsweise über die gemessene Raddrehzahl n) ermittelter Verzögerung z - bestim men.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung des Anlegedrucks an den Bremsen eines Kraftfahrzeugs, wobei

a) der Bremsdruck (P_meß) in den Bremszylindern erfaßt wird,
b) die Radgeschwindigkeit mindestens eines Rads des Kraftfahrzeugs ermittelt wird, und aus dieser die Verzögerung (z) des Kraftfahrzeugs bestimmt wird,
c) während mindestens eines Bremsvorgangs Meß-Zeit intervalle (t_i) mit unterschiedlicher Bremsdruck verteilung zwischen den Rädern und/oder Achsen des Kraftfahrzeugs gebildet werden, wobei an bestimm ten Rädern Bremsdruckwerte eingestellt werden, die maximal so groß wie der zu erwartende Anlegedruck sind,
d) in den Meß-Zeitintervallen (t_i) durch Summation über alle Räder und/oder Achsen das Kräftegleich gewicht zwischen der durch das Produkt aus wirksa mem Bremsdruck (P_eff) und Bremskennwert (BKW) ge bildeten Bremskraft (F_B) einerseits und der Träg heitskraft (F_T) des Kraftfahrzeugs andererseits aufgestellt wird,
e) aus den Gleichungen für das Kräftegleichgewicht in den Meß-Zeitintervallen (t_i) die massebezogenen Anlegedrücke (P_an) bzw. bei bekannter Gesamtmasse (m) des Kraftfahrzeugs die masseunabhängigen An legedrücke (P_an) an den Rädern und/oder Achsen be stimmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Meß-Zeitintervalle (t_i) mindestens so groß wie die Zahl der zu bestimmenden Anlegedrücke (P_an) gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meß-Zeitintervalle (t_i) innerhalb ei nes engen Zeitraums eines Bremsvorgangs gebildet wer den.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meß-Zeitintervalle (t_i) aus verschie denen, bezüglich vorbestimmter Parameter vergleichbaren Bremsvorgängen gebildet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Meß-Zeitintervalle (t_i) mindestens doppelt so groß wie die Zahl der zu be stimmenden Anlegedrücke (P_an) gewählt wird, und daß durch Verhältnisbildung masseunabhängige Anlegedrücke (P_an) ermittelt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Radgeschwindigkeit über Ge schwindigkeitssensoren gemessen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Radgeschwindigkeit über Rad drehzahlsensoren gemessen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Be stimmung der Anlegedrücke (P_an) bei Wagen mit Druck luft-Bremsanlagen.

9. Verfahren nach Anspruch 8 zur Bestimmung der Anlege drücke (P_an) bei Lastkraftwagen mit elektro-pneumati schen Bremssystemen.