EP1044124A1 - Fahrdynamikregelsystem und verfahren zum betreiben eines solchen fahrdynamikregelsystems - Google Patents

Fahrdynamikregelsystem und verfahren zum betreiben eines solchen fahrdynamikregelsystems

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EP1044124A1
EP1044124A1 EP98966680A EP98966680A EP1044124A1 EP 1044124 A1 EP1044124 A1 EP 1044124A1 EP 98966680 A EP98966680 A EP 98966680A EP 98966680 A EP98966680 A EP 98966680A EP 1044124 A1 EP1044124 A1 EP 1044124A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrdynamikregelsystem zum Regeln des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeuges im fahrdynamischen Grenzbereich mit einem Bremsdruckgeber, der einen Hauptzylinder (2) und einen Unterdruckbremskraftverstärker (3) aufweist, wobei der Unterdruckbremskraftverstärker (3) als aktiver Unterdruckbremskraftverstärker (3) ausgebildet ist, der sowohl über ein Bremspedal (9) mechanisch als auch elektrisch betätigbar ist und mit einem Kraftsensor (10) zum Erfassen der Pedalkraft versehen ist, einer hydraulischen Steuereinheit (HCU), die eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptzylinder (2) und mehreren Radbremsen (4-7) und eine hydraulische Verbindung zwischen den Radbremsen (4-7) und einem Niederdruckspeicher (24) vorsieht, wobei die hydraulischen Verbindungen zu den einzelnen Radbremsen (4-7) jeweils mit einem elektrisch ansteuerbaren Ventil (14-17, 25-28) versehen sind, und einer elektrischen Steuereinheit (ECU) zum Ansteuern der Ventile (14-17, 25-28). Das erfindungsgemäße Fahrdynamikregelsystem ist sehr einfach und kostengünstig ausgebildet und erlaubt trotzdem eine ein seitliches Ausbrechen des Fahrzeuges verhindernde Ansteuerung der Radbremsen (4-7).

Description

Fahrdynamikregelsystem und Verfahren zum Betreiben eines solchen Fahrdynamikregelsystems
Die Erfindung betrifft ein Fahrdynamikregelsystem zum Regeln des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeuges im fahrdynamischen Grenzbereich und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Fahrdynamikregelsystems .
Ein Fahrdynamikregelsystem ist ein Regelsystem im Bremssystem und/oder im Antriebsstrang, das das seitliche Ausbrechen eines Fahrzeuges verhindern soll. Dieses Regelsystem soll im fahrdynamischen Grenzbereich die drei Freiheitsgrade des Fahrzeuges in der Ebene (Längs-, Quer- und
Giergeschwindigkeit um die Hochachse) im Sinne eines an den Fahrerwunsch und die Fahrbahn angepaßten Fahrverhaltens beeinflussen. Derartige Fahrdynamikregelsysteme werden in Kraftfahrzeugen unter der Bezeichnung ESP eingesetzt und sind in der Fachliteratur, wie z. B. dem Kraftfahrtechnisches Taschenbuch/Bosch, 22. Auflage, Seiten 668ff ausführlich beschrieben.
Diese Fahrdynamikregelsysteme besitzen einen aktiven Unterdruckbremskraftverstarker, der sowohl elektrisch als auch mechanisch betätigbar ist. Mittels Fahrdynamiksensoren kann ein fahrdynamischer Grenzbereich festgestellt werden, wobei zur Vermeidung eines Ausbrechens des Fahrzeuges ein fiktiver Fahrdynamikbremswunsch ermittelt wird und nach dessen Maßgabe die Räder des Fahrzeuges individuell abgebremst werden. Durch dieses gezielte Abbremsen wird erreicht, daß das Fahrzeug selbst bei glatten Untergrund einer Fahrspur folgt, die im wesentlichen mit dem Lenkwinkelverlauf übereinstimmt.
Ferner ist aus der DE 196 45 338.0 eine blockiergeschützte hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage (ABS) bekannt. Diese Kraftfahrzeugbremsanlage weist einen zweikreisigen Bremsdruckgeber auf und ist mit einer diagonalen Bremskreisaufteilung versehen. An jedem Rad ist ein elektrisch betätigbares Hydraulikventil zur radindividuellen Regelung des Bremsdruckes vorgesehen. Es handelt sich um eine zweikreisige, kostengünstige Bremsanlage, die vor allem durch die Verwendung besonderer, mit getrennten Eingängen für den Hinterrad- und Vorderradanschluß ausgerüsteter Niederdruckspeicher, die beim Erreichen eines bestimmten Füllgrades von den Vorderradbremsen abgetrennt werden, ohne Hydraulikpumpen auskommt bzw. ohne Hydraulikpumpen problemlos betrieben werden kann.
Pumpenlose geregelte Bremsanlagen dieser Art zeichnen sich durch vergleichsweise geringe Herstellungskosten in Verbindung mit einer in den meisten Fällen durchaus ausreichenden Blockierschutzregelung aus.
Diese Kraftfahrzeugbremsanlagen können mit einem aktiven Booster, einem elektrisch betätigbaren Unterdruckbremskraftverstarker, versehen sein, der die Bremsanlage zu einem kombinierten Blockierschutz- und Antriebsregelsystem erweitert. Ein solcher aktiver Booster gelangt immer dann zum Einsatz, wenn auch ohne Betätigung der Bremsanlage durch den Fahrer oder unabhängig von der von dem Fahrer ausgeübten Pedalkraft ein bestimmter Bremsdruck an den Radbremsen angelegt werden soll. Blockiergeschützte hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlagen unterscheiden sich von Fahrdynamikregelsystemen dadurch, daß sie keine Einrichtungen zum Feststellen eines fahrdynamischen Grenzbereichs und keine Einrichtungen zum Ermitteln des fiktiven Fahrdynamikbremswunsches aufweisen. Bekannte Fahrdynamikregelsysteme sind im Vergleich zur diesen einfachen blockiergeschützten hydraulischen Kraftfahrzeugbremsanlagen aufwendig und kompliziert ausgebildet, da sie sowohl dem Fahrerbremswunsch als auch den Fahrdynamikbremswunsch, die in manchen Situationen gleichzeitig auftreten können, korrekt in eine individuelle Bremsung der Räder umsetzen müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrdynamikregelsystem zum Regeln des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeuges im fahrdynamischen Grenzbereich zu schaffen, das einfach aufgebaut ist und dennoch zuverlässig arbeitet. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Fahrdynamikregelsystems zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch ein Fahrdynamikregelsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Fahrdynamikregelsystem zum Regeln des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeuges im fahrdynamischen Grenzbereich weist einen Bremsdruckgeber auf, der aus einem Hauptzylinder und einem Unterdruckbremskraftverstarker besteht, wobei der Unterdruckbremskraftverstarker als aktiver Unterdruckbremskraftverstarker ausgebildet ist, der sowohl über ein Bremspedal mechanisch als auch elektrisch betätigbar ist. Ferner weist das Fahrdynamikregelsystem eine hydraulische Steuereinheit auf, die eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptzylinder und mehreren Radbremsen und eine hydraulische Verbindung zwischen den Radbremsen und einem Niederdruck-speicher vorsieht. Die hydraulischen Verbindungen zu den einzelnen Radbremsen sind jeweils mit einem elektrisch ansteuerbaren Ventil versehen, die von einer elektrischen Steuereinheit angesteuert werden.
Durch das Vorsehen eines Niederdruckspeichers ist keine Förderpumpe zum Abführen des Hydraulikmediums von den Radbremsen notwendig. Hierdurch kann die Ausgestaltung der hydraulischen Steuereinheit sehr einfach gehalten werden. Erfindungsgemäß ist der Unterdruckbremskraftverstarker mit einem Kraftsensor zum Erfassen der Pedalkraft versehen. Diese Kombination bestehend aus dem aktiven
Unterdruckbremskraftverstarker, dem Kraftsensor und der pumpenlosen hydraulischen Steuereinheit erlaubt trotz ihrer einfachen Ausgestaltung ein Regeln des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeuges im fahrdynamischen Grenzbereich.
Gemäß dem Verfahren zum Betreiben eines solchen Fahrdynamikregelsystems nach Anspruch 10 kann ein solcher fahrdynamischer Grenzbereich festgestellt werden, wobei dann ein Fahrdynamikbremswunsch ermittelt wird, der Unterdruckbrems-kraftverstärker elektrisch betätigt wird und die Ventile derart von der elektrischen Steuereinheit nach Maßgabe des Fahrdynamikbremswunsches angesteuert werden, daß ein seitliches Ausbrechen des Fahrzeuges verhindert wird. Unabhängig von diesem Fahrdynamikregelvorgang kann durch den Kraftsensor zum Erfassen der Pedalkraft ein Fahrerbremswunsch festgestellt werden. Während des Fahrdynamikregelvorganges wird der Fahrerbremswunsch in einem Art "brake by Wire"-Modus von der elektrischen Steuereinheit ausgewertet und, da der Unterdruckbremskraftver-stärker bereits betätigt ist, lediglich durch ein gezieltes individuelles Ansteuern der Ventile auf die Radbremsen übertragen. Durch den Übergang von einem normalen Bremsmodus in den "brake by Wire"-Modus während des Fahrdynamikregelvorganges werden aufwendige Systeme im Bereich des Unterdruckbremskraftverstärkers vermieden, die eine gleichzeitige Behandlung eines Fahrdynamikbremswunsches als auch eines Fahrerbremswunsches erlauben.
Vorzugsweise wird während des Fahrdynamikregelvorganges der Unterdruckbremskraftverstarker voll angesteuert, so daß die volle Regelkapazität zum Bremsen der Räder zu Verfügung steht.
In einer bevorzugen Ausführungsform sind der Bremsdruckgeber, die elektronische Steuereinheit und die Ventile der hydraulischen Steuereinheit und der Niederdruckspeicher in einer Baueinheit integriert, so daß beim Einbau in ein Fahrzeug lediglich die hydraulischen Leitungen zu den einzelnen Radbremsen und die elektrischen Leitungen zu den einzelnen Sensoren verlegt werden müssen. Diese Integration zu einer Baueinheit wird durch die erfindungsgemäße einfache Ausgestaltung ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Fahrdynamikregelsystem ist sehr einfach und damit kostengünstig aufgebaut, weshalb es auch bei kleinen Kraftfahrzeugen wirtschaftlich sinnvoll eingesetzt werden kann. •
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Am Unterdruckbremskraftverstarker 3 ist ein Kraftsensor 10 zum Aufnehmen der am Bremspedal 9 anliegenden Pedalkraft vorgesehen. Ferner weist der Unterdruckbremskraftverstarker 3 einen Pedalbetätigungs-Erkennungs-Schalter 11 und einen Wegsensor 12 zum Erfassen des Betätigungsweges des Unterdruckbremskraftverstarker 3 auf. Der Wegsensor 12 kann den von der Membran des Unterdruckverstärkers 3 oder dessen Kolbenstange oder den vom Kolben des Tandem-Hauptzylinders 2 zurückgelegten Weg detektieren. Das elektrisch betätigbare Ventil 8, der Kraftsensor 10, der Pedalbetätigungs- Erkennungs-Schalter 11 und der Wegsensor 12 sind elektrisch mit der elektrischen Steuereinheit ECU verbunden.
An den Bremskreise I sind die Radbremsen des rechten Vorderrades VR und des linken Hinterrades HL, an den Bremskreise II die Radbremsen der beiden anderen Räder VL, HR angeschlossen. Die von dem Tandem-Hauptzylinder 2 kommenden Druckmittelzufuhrleitungen 13a, 13b der beiden Bremskreise I, II sind jeweils mittels Zweigleitungen zu den Radbremsen 4 - 7 verzweigt, wobei in den Zweigleitungen jeweils ein elektromechanisches 2/2-Wegeventil 14 - 17 angeordnet ist. Parallel zu den 2/2-Wegeventilen 14 - 17 sind jeweils Rückschlagventile 18 - 21 angeordnet, die unabhängig von der Ventilstellung einen Druckmittelrückfluß zum Tandem- Hauptzylinder 2 erlauben. An den Bereichen der Druckmittelzufuhrleitungen 13a, 13b zwischen den 2/2-Wegeventil in 14-17 und den Radbremsen 4-7 münden jeweils Verzweigungsleitungen von Druckmittelrückflußleitungen 23a, 23b der beiden Bremskreise I, II. Die Druckmittelrückflußleitungen 23a, 23b bilden jeweils einen Druckmittelweg von den Radbremsen 4 - 7 zu einem Niederdruckspeicher 24. In den Verzweigungsleitungen der Druckmittelrückflußleitungen 23a, 23b ist jeweils ein elektromechanisches 2/2-Wegeventil 25 - 28 angeordnet. Die Ventile 14 - 17, 25 - 28 sind elektrisch mit der elektrischen
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vorbestimmter Änderung verändert, so wird die Notfallsituation festgestellt und der Unterdruckbremskraftverstarker 3 zusätzlich zur Pedalbetätigung von der elektrischen Steuereinheit ECU über das elektromagnetischen Ventil 8 betätigt. Hierdurch wird in der Notfallsituation mit einer erhöhten Bremskraft gebremst.
Ferner kann das erfindungsgemäße Fahrdynamikregelsystem mit einer an sich bekannten Antriebsschlupfregelung versehen werden, wobei lediglich ein entsprechendes Steuerprogramm in der elektrischen Steuereinheit ECU implementiert werden muß.

Claims

Patentansprüche
1. Fahrdynamikregelsystem zum Regeln des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeuges im fahrdynamischen Grenzbereich mit einem Bremsdruckgeber ( 1 ) , der einen Hauptzylinder (2) und einen Unterdruckbremskraftverstarker (3) aufweist, wobei der Unterdruckbremskraftverstarker als aktiver Unterdruckbremskraftverstarker (3) ausgebildet ist, der sowohl über ein Bremspedal (9) mechanisch als auch elektrisch betätigbar ist, und mit einem Kraftsensor (10) zum Erfassen der Pedalkraft versehen ist, einer hydraulischen Steuereinheit (HCU), die eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptzylinder (2) und mehreren Radbremsen (4 - 7) und eine hydraulische Verbindung zwischen den Radbremsen (4 - 7) und einem Niederdruckspeicher (24) vorsieht, wobei die hydraulischen Verbindungen zu den einzelnen Radbremsen (4 - 7) jeweils mit einem elektrisch ansteuerbaren Ventil (14 - 17, 25 - 28) versehen sind, und einer elektrischen Steuereinheit (ECU) zum Ansteuern der Ventile (14 - 17, 25 - 28).
2. Fahrdynamikregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruckbremskraftverstarker (3) mit einem Wegsensor (12) zum Erfassen der Unterdruckbremskraftverstärkerbetätigung versehen ist. Fahrdynamikregelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruckbremskraftverstarker (3) mit einem Pedalbetätigungs-Erkennungs-Schalter (11) versehen ist.
Fahrdynamikregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrdynamikregelsystem einen oder mehrere Fahrdynamiksensoren (29 - 35) aufweist, die mit der elektrischen Steuereinheit (ECU) verbunden sind, um nach Maßgabe der von den Fahrdynamiksensoren (29 - 35) ermittelten Werten im fahrdynamischen Grenzbereich die Ventile (14 - 17, 25 - 28) anzusteuern.
Fahrdynamikregelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrdynamiksensoren einen Querbeschleunigungssensor (29),
Giergeschwindigkeitssensor (30), einen Lenkwinkelsensor (31) und/oder einen oder mehrere Raddrehzahlsensoren (32 - 35) umfassen.
Fahrdynamikregelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem mit einer Radbremse (4 - 7) versehenen Rad ein Raddrehzahlsensor (32 - 35) angeordnet ist.
Fahrdynamikregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftsensor (10) mit der elektronischen Steuereinheit (ECU) verbunden ist, wobei die elektronische Steuereinheit (ECU) derart ausgebildet ist, daß in einem fahrdynamischen Grenzbereich der Unterdruckbremskraftverstarker (3) elektrisch betätigt *\ ». XJ XJ XI r-- r- Φ G oo - — * •H SH rö - ε O G H XJ CO 3 © G oo cn J 4-> Φ cn XJ ü •H •«. -P
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EP98966680A 1998-01-07 1998-12-28 Fahrdynamikregelsystem und verfahren zum betreiben eines solchen fahrdynamikregelsystems Withdrawn EP1044124A1 (de)

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