WO2002062639A1 - Verfahren zur bremsdruckregelung - Google Patents

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WO2002062639A1
WO2002062639A1 PCT/EP2001/007643 EP0107643W WO02062639A1 WO 2002062639 A1 WO2002062639 A1 WO 2002062639A1 EP 0107643 W EP0107643 W EP 0107643W WO 02062639 A1 WO02062639 A1 WO 02062639A1
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WO
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brake
speed
steering angle
wheel
pressure
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Application number
PCT/EP2001/007643
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ralph Gronau
Dieter Burkhard
Dirk Waldbauer
Jürgen WOYWOD
Original Assignee
Continental Teves Ag & Co. Ohg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of WO2002062639A1 publication Critical patent/WO2002062639A1/de

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/24Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to vehicle inclination or change of direction, e.g. negotiating bends
    • B60T8/246Change of direction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/1755Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/34Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
    • B60T8/48Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition connecting the brake actuator to an alternative or additional source of fluid pressure, e.g. traction control systems
    • B60T8/4809Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems
    • B60T8/4827Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems in hydraulic brake systems
    • B60T8/4863Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems in hydraulic brake systems closed systems
    • B60T8/4872Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems in hydraulic brake systems closed systems pump-back systems

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for brake pressure control on the wheels of at least one axle of a motor vehicle, the steering angle or the steering angle speed and at least one variable for recognizing the vehicle course, such as the yaw angle speed and / or the lateral acceleration and / or the wheel speeds, of Sensor devices are determined and sent to an evaluation unit, which evaluates the steering angle or the steering angle speed and the size and forms control signals for actuators for adjusting the wheel brake pressure on the individual wheels from the evaluated steering angle or the steering angle speed and the size.
  • chassis configurations can occur in a series that have different driving behavior, without this being traceable in terms of design and without this being measured and, if necessary, can be corrected.
  • the spectrum of driving behavior can range from neutral to critical despite the fact that it is identical in terms of measurement technology.
  • a pressure inequality can occur in vehicles with diagonal brake circuit distribution.
  • OHB Optimized Hydraulic Brake
  • a controller of a vehicle dynamics control such as ABS, ASR, ESP, ARB and the like, the necessary deceleration performance of the vehicle is ensured in the event of vacuum failure and / or low vacuum performance and / or low design point of the vacuum amplifier.
  • Vehicles with a chassis or brake configuration in the critical area influence the driving behavior when braking so that the vehicle does not maintain the desired ideal course during the braking process.
  • the vehicle follows a course that is specified by the chassis and / or brake configuration.
  • This skewing represents a stable driving state, which nevertheless deviates from the driver's specification.
  • ABS anti-lock braking system
  • a wheel-specific regulation influences the brake pressure on a wheel brake in accordance with the running behavior of this wheel.However, moments around the vertical axis of the vehicle cannot be generated with this, since the wheels are only controlled individually according to the brake slip, but not depending on the vehicle course.
  • switching orifices of the inlet valves can be switched in the brake pressure range in which the regulation or control of the brake system takes place, which leads to pressure build-up gradients that differ from the pressure build-up gradients of non-switched switch orifices.
  • the invention has for its object to provide a method and a device for brake pressure control on the wheels of at least one axle of a motor vehicle, which detect a deviation from the desired course of the vehicle during the braking process and correct the deviation from the ideal course.
  • this is achieved in that, in the case when the brake is actuated, during the brake actuation a comparison between the evaluated steering angle or the steering angle speed and the size for recognizing the vehicle course, such as the yaw angle speed and / or the lateral acceleration and / or the wheel speeds , is carried out, and if there is a deviation in the comparison, a pressure difference of the brake pressure between at least two wheels is set as a function of the comparison result when the ideal course has been determined, in particular when driving straight ahead, the ideal course being recognized when the comparison result and / or the size of the recognized ideal course is greater than a predetermined limit value T.
  • the ideal course is identified, in particular straight-ahead driving, and the deviation from the ideal course determined and evaluated by means of sensors, the deviation from the course when braking is compensated for by a set brake pressure difference in the wheels.
  • the ideal course is advantageous with the help of the measured steering angle according to the relationship ⁇ * v
  • the invention further relates to a device for brake pressure control or adjustment in a vehicle brake system, with a pedal-operated master cylinder of at least one wheel brake, which is connected to the master brake cylinder via a brake line, pressure means from the master brake cylinder being actuated via the brake line when the pedal is actuated is displaced into the wheel brake cylinder, and wherein an inlet valve is used in the brake line, which is open in its basic position and blocks the brake line in its switching position and a separating valve arranged between the inlet valve and the master cylinder, which is open in its basic position and in its switching position the brake line locks and is bypassed by a bypass line with a check valve that opens to the wheel brake, and with an electric hydraulic pump and an evaluation unit and a sensor device.
  • the generic device is to be designed such that the device is characterized by
  • a speed difference value (.DELTA.v), which represents the difference between the wheel speed sums on both sides of the vehicle, to be used to identify the vehicle course, according to the relationship
  • ⁇ v
  • Th speed limit value
  • the limit value Th is preferably dependent on the speed of the vehicle and should be between 1% and 5% of the Vehicle speed.
  • the evaluation of the wheel pattern in which a vehicle reference speed and the vehicle course are determined from the rotational behavior of the wheels, can advantageously be used to directly determine the size for recognizing the vehicle course.
  • the determination of the course determined by means of other measured or estimated values can also be supplemented by the wheel pattern.
  • An ESP sensor system is preferably provided, which has a yaw rate sensor, lateral and longitudinal acceleration sensor, steering angle or steering angle speed sensor and at least one pressure sensor.
  • the turning behavior of at least one of the wheels on the outside of the curve and the turning behavior of at least one of the wheels on the inside of the curve are determined, and a vehicle course is recognized after logical linking and / or evaluation of the turning behavior of the wheels.
  • a speed difference value (.DELTA.v), which represents the product of the percentage speed differences of the two vehicle axles, according to the relationship, for recognizing the vehicle course
  • VA speed difference value of the wheels of the front axle
  • HA speed difference value of the wheels of the rear axle
  • vl speed of the left front wheel
  • v2 speed of the right front wheel
  • v3 speed of the right rear wheel
  • v4 speed of the left rear wheel is formed, a deviation from the ideal course being detected when the speed difference value is a predetermined limit value (Tk), which is preferably negative and in which AHA ⁇ 2% and AVA ⁇ % is of a certain order of magnitude.
  • Tk predetermined limit value
  • this deviation can be recognized and corrected in vehicles which generate a torque when braking due to pressure differences in the wheel brakes, which leads to a deviation from the course specified by the driver.
  • the pressure differences can e.g. due to different volume intakes or hydraulic leaks (due to manufacturing tolerances on pressure valve, isolating valve, pump etc.) in OHB systems. If such pressure differences develop, different braking torques arise in the brake circuits. If one looks at the brake slip values that are set, it becomes apparent that the wheels of the respective axle that are subjected to higher pressure show correspondingly higher slip values if a deviation from the specified course occurs.
  • the wheel slip combination that occurs in diagonally divided brake circuits cannot be generated by normal driving maneuvers.
  • This wheel pattern is advantageously detected by considering the slip situation on an axle-by-axle basis. If you calculate the percentage speed difference per axis and refer to the same side, the product of the values must become negative if the diagonal shows the corresponding behavior.
  • This wheel pattern can be further checked or secured by using the ESP sensor system to determine whether a driver's request does not correspond Sets vehicle course. For this purpose, limit values are checked which must not be exceeded or fallen below.
  • the yaw rate should be approx. L ⁇ .75 ° / s
  • the lateral acceleration can also be evaluated. Since the transverse acceleration of the vehicle is also included in the transverse acceleration, this must be determined in a suitable manner, for example using the method according to EP 96116122 (P 8503), and the transverse acceleration must be corrected in accordance with the transverse gradient.
  • the change in the brake pressure between at least two wheels is carried out under external control if the driver determines the steering angle determined by the sensor device and thus the ⁇ * v
  • the difference in brake pressure is made by increasing the brake pressure on the front wheel on the outside of the curve.
  • the difference in brake pressure is carried out via a pressure reduction on the front wheel or rear wheel on the same side, its speed v is lower and / or that the difference in brake pressure is carried out via a pressure build-up on the front wheel whose Speed v is higher. So that the wheel speed values by axis (on the Front axle and the rear axle) and side by side (right side, left side), correction factors are determined and the wheel speeds are corrected with the correction factors.
  • the increase in the brake pressure is determined in accordance with the exceeding of the limit value of the comparison result and / or the size T ist .
  • Fig.l is a schematic representation of a vehicle with ESP control system, brake system, sensors and communication options
  • FIG. 1 schematically shows a vehicle with an ESP control system, brake system, sensors and communication options.
  • the four wheels are labeled 15, 16, 20, 21.
  • a wheel sensor 22 to 25 is provided on each of the wheels 15, 16, 20, 21.
  • the signals are fed to an electronic control unit 28 which determines the vehicle speed v Ref from the wheel speeds on the basis of predetermined criteria.
  • a yaw rate sensor 26, a lateral acceleration sensor 27, a longitudinal acceleration sensor 10 and a steering wheel angle sensor 29 are connected to the control unit 28.
  • Each wheel also has an individual controllable wheel brake 30 to 33. These brakes are operated hydraulically and receive pressurized hydraulic fluid via hydraulic lines 34 to 37.
  • the brake pressure is set via a valve block 38, the valve block being controlled independently of the driver by electrical signals which are generated in the electronic control 28.
  • the driver can apply brake pressure to the hydraulic lines 34 to 37 via a master cylinder 1 actuated by a brake pedal 39.
  • Pressure sensors 11 are provided in the master cylinder or the hydraulic lines, by means of which the driver's braking request can be detected.
  • the controller 28 is connected to an engine control unit of the drive unit via an interface (CAN)
  • the equipment elements via the ESP control system with brake system, sensors and communication options
  • ECU electronice control unit
  • FIG. 2 shows a brake system with a diagonally divided brake circuit.
  • the brake system essentially consists of a brake pedal 39, a brake booster 4, a brake cylinder (tandem master cylinder) 1 and a hydraulic fluid reservoir 3.
  • the master cylinder 1 generates a brake pressure on the outlet side primarily in accordance with the driver's request generated by the brake pedal 39. This brake pressure is supplied to the valve block 38 via hydraulic lines 50, 51.
  • the wheel brakes 30, 31, 32, 33 are also connected to the valve block 38.
  • An inlet valve 7 and an outlet valve 9 are assigned to a wheel brake 33. As a rule, the inlet valve is open when de-energized and the outlet valve is closed when de-energized.
  • the inlet valve 7 receives pressurized hydraulic fluid from a pressure source, for example the master cylinder 1.
  • a hydraulic pump 8 is provided for the wheel brake 33.
  • the hydraulic pump delivers hydraulic fluid which may be under pressure to the inlet side of the inlet valve 33.
  • 8 denotes the mechanical part of the pump, for example an eccentric pump provided in or on the valve block, 14 the electric drive, for example an electric motor.
  • the pump 8, 14 is generally connected to a hydraulic fluid source. In the embodiment shown, it can draw hydraulic fluid from the master cylinder.
  • the pump 8, 14 is located between a suction-side check valve 40 and an outlet-side check valve 41. Between the outlet of the pump 8, 14 and the primary pressure source or master cylinder 1 there is a separating valve 12, which can be closed, for example, when the pump 8, 14 is in operation. This ensures that the delivered fluid passes through the inlet valve 7 into the wheel brake 33 and does not flow backwards in the direction of the THZ 1. 15 is a low-pressure accumulator that the Exhaust valve 9 receives flowing hydraulic fluid. 42 is a check valve. The changeover valve 13 is usually closed when de-energized, and the isolating valve 12 is normally open when de-energized. A non-return valve 6 and a pressure relief valve 43 and are connected in parallel in a bypass line 5.
  • the check valve 6 opens to the wheel brake 33.
  • the pump 8, 14 acts for two wheel brakes 33, 30.
  • the brake system is designed such that they are each provided for a pair of wheel brakes 33, 30 of a diagonally divided brake circuit.
  • the pump 8, 14 operates the wheel brake 33 (FIG. 1) for the right front axle and the wheel brake 30 for the left rear axle. Since the second brake circuit for the wheel brakes 31, 32 is constructed identically and is connected to the hydraulic line 51, a description can be dispensed with.
  • 48 is a surge tank
  • 49 is a pressure throttle
  • 52 is a low pressure damper.
  • the brake circuit can also have a different division, for example black and white.
  • the driver initiates a braked maneuver by actuating the pedal 39.
  • the actuation is amplified via the brake booster 4 and, when the isolating valve 12 and inlet valves 7, 44 are open, is conveyed from the reservoir 3 via the THZ 1 hydraulic fluid into the brake line 50 and the wheel brakes 33, 30.
  • the changeover valve 13 is closed.
  • the control unit 28 uses the measured steering angle ⁇
  • the vehicle course desired by the driver is determined, for example a “braked” straight-ahead drive.
  • the ideal course is recognized when the steering angle or the steering angle speed is within a tolerance band of, for example, ⁇ 0.75 ° when driving straight ahead
  • the course is determined on the basis of the measured lateral acceleration a q and / or yaw rate ⁇ .
  • the variables a "and / or ⁇ s ⁇ a can be determined from the measured steering angle or the steering angle speed .
  • the variables a g which represent the desired ideal course of the vehicle, ⁇ sdl can, for example, according to the stationary transfer function of the input
  • the equation specifies the yaw rate with which a vehicle follows a curve at a measured steering angle and the speed of the vehicle (for example the vehicle reference speed from the ABS controller).
  • the model-based yaw rate ⁇ should be compared with the measured yaw rate ⁇ and if there is a deviation that indicates "cornering" (lateral dynamics), "skewing” is recognized.
  • the comparison result and / or the size ⁇ in the ideal course are greater than a limit T so ⁇ , for example
  • Tsoi ⁇ 0.75 ° I s when driving straight ahead if a deviation is determined.
  • a tolerated deviation of the comparison result can be within a threshold value preferably narrow, speed-dependent tolerance band.
  • the measured lateral acceleration and / or yaw rate are checked for software plausibility with the measured vehicle deceleration (eg via the wheel speeds or the longitudinal acceleration a,) in order to avoid incorrect interventions.
  • the plausibility check is carried out by cyclic-sequential monitoring of the course of the measured signals, with analytical redundancies for the lateral acceleration or yaw rate from currently unobservable parameters using a process model, for example.
  • Redundancies from the measured signal a q , ⁇ are generated which are evaluated by means of a residual evaluation function.
  • the vehicle deceleration determined via the wheel speeds can additionally be secured by a THZ pressure sensor 11 (P).
  • ESBS wheel pattern recognition enhanced stability brake system
  • ⁇ v speed difference value
  • the detection of the actual vehicle course via the wheel pattern can be evaluated via the ESP
  • the vehicle course can also be determined via slip values formed from the wheel speeds of a plurality of wheels and their logical linkage, each of the slip values being compared with a slip correction value for determining the deviation.
  • the different longitudinal forces which cause the vehicle to be “skewed” are compensated for by building up a counter-torque by generating a pressure difference between two wheels of an axle it is described in WO00 / 02753 (P9437.1), to which reference is made in full.
  • the active pressure build-up takes place via a pulse-width-modulated (PWM) control of the pump 8, 14 by the control unit 28.
  • PWM pulse-width-modulated
  • the separating mechanism is til 12 switched, which closes the brake circuit, which includes the outside front wheel eg33.
  • the inlet valve 44 of the rear wheel 16 is closed in the locked brake circuit.
  • the volume of the hydraulic fluid which is determined as a function of the comparison result and which is required for the build-up of a yaw moment in order to compensate for the deviation from the desired ideal course, the "skewing", is introduced into the low-pressure accumulator via the actuation of the outlet valve 45 Volume can be determined via variables such as control signals of the valves, pressure differences and the like and fed to the low-pressure accumulator 15.
  • the return pump 8, 14 is also controlled, which pumps the volume reduced in the low-pressure accumulator 15 and thus creates a pressure build-up via the open inlet valve 7.
  • the reduced braking torque on the rear wheel in connection with the increased braking torque on the diagonally opposite front wheel generates a yaw moment which corresponds to the actual vehicle course, the "pulling" egenwirkt.
  • the volume conveyed by the wheel brake 30 of the wheel 16 of the rear axle to the wheel brake 33 of the front axle does not produce the same pressure increase on the front wheel 21, but since the friction radius of the front wheel 33 is greater, the braking force shift can be regarded as approximately the same. The change in deceleration of the vehicle thus remains in a range that cannot be resolved by the driver.
  • the method can be terminated, an automatic pressure compensation in this brake circuit, which is imperceptible to the driver, preferably being achieved by opening the inlet valve 44. Finally, the isolation valve 12 is opened again. The method can be switched again and again as required until the rear brake 30 is depressurized. If the driver then increases the brake pressure, the set pressure difference can be maintained according to algorithms, such as are provided in an optimized hydraulic brake (OHB), or the method steps of embodiment 1 can be used.
  • OOB optimized hydraulic brake
  • Vehicles with a diagonal brake circuit division can also deviate from the desired ideal course during braking due to pressure differences in the brake circuits, i.e. wrong draw. These pressure differences can e.g. due to different volume intakes or hydraulic leaks (due to manufacturing tolerances on the pressure valve, isolating valve, pump etc.) in OHB-V systems.
  • OHB-V systems are optimized hydraulic brake systems with vacuum brake boosters. If such pressure differences develop, different braking torques arise in the brake circuits. If one looks at the brake slip values that arise, it becomes apparent that the wheels of the respective axle that are subjected to higher pressure show correspondingly higher slip values if the vehicle course deviates from the desired ideal course. This wheel slip combination (diagonal) cannot be generated by normal driving maneuvers.
  • DeltaVA should be ⁇ 2% and DeltaHA ⁇ 1%.
  • the ESP sensor system is used to determine whether a vehicle dynamics that does not correspond to the driver's request is being established. For this purpose, limit values are checked which must not be exceeded or fallen below.
  • the yaw rate should exceed a value of approx. 0.75 ° / s and the steering angle may not exceed approx. 0.75 °.
  • the lateral acceleration can also be evaluated, but it is less meaningful because cross-slopes are also sensed.
  • a pressure reduction is initiated on the slip-loaded front wheel and / or a pressure build-up is initiated on the other front wheel.
  • a corresponding pressure build-up or reduction can also take place on the rear axle, depending on the design of the vehicle.
  • the wheel slip consideration of the diagonals has to be omitted and the detection is carried out with the aid of the ESP sensor system described in exemplary embodiment 1 and / or a wheel pattern -Recognition.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bremsdruckregelung an den Rädern mindestens einer Achse eines Kraftfahrzeuges, wobei der Lenkwinkel bzw. die Lenkwinkelgeschwindigkeit und mindestens eine Größe zum Erkennen des Fahrzeugkurses, wie die Gierwinkelgeschwindigkeit und/oder die Querbeschleunigung und/oder die Raddrehzahlen, von Sensorvorrichtungen ermittelt und einer Auswerteeinheit zugeleitet werden, welche den Lenkwinkel bzw. die Lenkwinkelgeschwindigkeit und die Größe auswertet und aus dem ausgewerteten Lenkwinkel bzw. der Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Größe Stellsignale für Aktuatoren zur Einstellung des Radbremsdruckes an den einzelnen Rädern bildet. Um eine Abweichung vom gewünschten Kurs des Fahrzeugs während des Bremsvorganges erkennen und korrigieren zu können, wird in dem Fall, wenn eine Bremsbetätigung erfolgt, während der Bremsbetätigung ein Vergleich zwischen dem ausgewerteten Lenkwinkel bzw. der Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Größe durchgeführt, und wenn sich bei dem Vergleich eine Abweichung ergibt, in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis eine Druckdifferenz des Bremsdruckes zwischen mindestens zwei Rädern bei ermittelter Geradeausfahrt eingestellt.

Description

Verfahren zur Bremsdruckregelung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bremsdruckregelung an den Rädern mindestens einer Achse eines Kraftfahrzeuges, wobei der Lenkwinkel bzw. die Lenkwinkelgeschwindigkeit und mindestens eine Größe zum Erkennen des Fahrzeugkurses, wie die Gierwinkelgeschwindigkeit und/oder die Querbeschleunigung und/oder die Raddrehzahlen, von Sensorvorrichtungen ermittelt und einer Auswerteeinheit zugeleitet werden, welche den Lenkwinkel bzw. die Lenkwinkelgeschwindigkeit und die Größe auswertet und aus dem ausgewerteten Lenkwinkel bzw. der Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Größe Stellsignale für Aktuatoren zur Einstellung des Radbremsdruckes an den einzelnen Rädern bildet.
Im Rahmen aktueller Fahrwerksentwicklungen, die die zunehmenden Forderungen an die Fahrzeuge nach erhöhtem Fahrkomfort und extrem hoher Fahrdynamik erfüllen müssen, kann es zu Fahrwerkskonfigurationen in einer Baureihe kommen, die unterschiedliche Fahrverhalten aufweisen, ohne dass diese konstruktiv nachvollziehbar wären und ohne daß diese meßtechnisch erfasst und ggf. korrigiert werden können. Innerhalb der Serientoleranz kann trotz meßtechnischer Gleichheit das Spektrum des Fahrverhaltens von neutral bis kritisch reichen. Darüber hinaus, kann im Rahmen der reduzierten Unterdruckversorgung bei modernen Benzinmotoren mit Direkteinspritzung, sowie Dieselmotoren und der damit verbundenen hydraulischen Bremskraftunterstützungen, insbesondere bei OHB- Systemen, bei Fahrzeugen mit diagonaler Bremskreisaufteilung eine Druck-Ungleichheit entstehen. Systeme des OHB (Optimierte Hydraulische Bremse) werden eingesetzt um beispielsweise fehlende Vakuumleistung des Verbrennungsmotors oder die Auslegung des Vakuumverstärkers bei angefordertem hohen Druckniveau zu kompensieren. Durch gezielte Ansteue- rung der Pumpe eines Reglers einer Fahrdynamikregelung, wie ABS, ASR, ESP, ARB und dgl., wird die notwendige Verzögerungsleistung des Fahrzeugs bei Vakuumausfall und/oder geringer Vakuumleistung und/oder niedrigem Auslegepunkt des Vakuumverstärkers sichergestellt .
Fahrzeuge mit einer Fahrwerks- oder Bremsenkonfiguration im kritischen Bereich beeinflussen das Fahrverhalten beim Bremsen dahingehend, dass das Fahrzeug während des Bremsvorganges den gewünschten Idealkurs nicht einhält. Das Fahrzeug folgt einem Kurs, der von der Fahrwerks- und/oder Bremsenkonfiguration vorgegeben wird. Man spricht dabei von einem „Schiefziehen" des Fahrzeugs. Dieses Schiefziehen stellt zwar einen stabilen Fahrzustand dar, der aber trotzdem von der Fahrervorgabe abweicht. Mit den bisherigen Verfahren zur Bremsenoptimierung kann ein solches Verhalten jedoch nicht kompensiert werden. ABS (Antiblockiersystem) zum Beispiel, eine radindividuelle Regelung, beeinflußt den Bremsdruck an einer Radbremse nach Maßgabe des Laufverhaltens dieses Rades. Hiermit können aber Momente um die Hochachse des Fahrzeugs nicht erzeugt werden, da die Räder jeweils nur individuell nach dem Bremsschlupf, aber nicht in Abhängigkeit von dem Fahrzeugkurs angesteuert werden. Eine Korrektur des ZuStands durch ein ESP (Elektronisches Stabilitäts Programm) erfolgt aber auch nicht, da die einen ESP-Eingriff auslösenden Bedingungen und die Regelschwellen zu spät, oder nicht erreicht werden. Diese ESP-Bedingungen und Regelschwellen könnten auch nicht entsprechend verändert oder abgesenkt werden, da der nötige Störabstand für Fehlanregelungen beibehalten werden muß.
Auch kommt es bei einem ESP-Eingriff, der in einer instabilen Fahrsituation zur Kompensation einer Drehung des Fahrzeugs um die Hochachse ein zusätzliches, der Drehung des Fahrzeugs entgegen wirkendes Giermoment erzeugt, indem indi- viduell in einer Radbremse Bremsdruck aufgebaut bzw. abgebaut wird, zu Verzögerungsänderungen, die vom Fahrer registriert werden. Weitere Nachteile sind die Befüllung des Niederdruckspeichers beim Druckabbau, sowie das Öffnen des Umschaltventils beim aktiven Druckaufbau und die damit verbundene Befüllung des Niederdruckdämpfers, was im Bremspedal spürbar ist. Darüber hinaus können in dem Bremsdruckbereich, in dem die Regelung bzw. Steuerung der Bremsanlage stattfindet, Schaltblenden der Einlaßventile geschaltet sein, was zu Druckaufbaugradienten führt, die sich von den Druckaufbaugradienten von nicht geschalteten Schaltblenden unterscheiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bremsdruckregelung an den Rädern mindestens einer Achse eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, die eine Abweichung vom gewünschten Kurs des Fahrzeugs während des Bremsvorganges erkennen und die Abweichung vom Idealkurs korrigieren.
Erfindungsgemäß wird diese dadurch gelöst, dass in dem Fall, wenn eine Bremsbetätigung erfolgt, während der Bremsbetätigung ein Vergleich zwischen dem ausgewerteten Lenkwinkel bzw. der Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Größe zum Erkennen des Fahrzeugkurses, wie die Gierwinkelgeschwindigkeit und/oder die Querbeschleunigung und/oder die Raddrehzahlen, durchgeführt wird, und wenn sich bei dem Vergleich eine Abweichung ergibt, in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis eine Druckdifferenz des Bremsdruckes zwischen mindestens zwei Rädern bei ermitteltem Idealkurs, insbesondere einer Geradeausfahrt, eingestellt wird, wobei der Idealkurs erkannt wird, wenn das Vergleichsergebnis und/oder die Größe bei dem erkannten Idealkurs größer als ein vorgegebener Grenzwert T ist. Hierdurch kann bei erkanntem Idealkurs, insbesondere Geradeausfahrt, und mittels Sensoren ermittelter und ausgewerteter Abweichung vom Idealkurs, die Abweichung vom Kurs beim Bremsen über eine eingestellte Bremsdruckdifferenz in den Rädern ausgeglichen werden. Der Idealkurs wird vorteilhaft mit Hilfe des gemessenen Lenkwinkels nach der Beziehung δ*v
Ψιdeai ~ ~ ι 2 * XX ermittelt, wobei der gewünschte, vom Fahrer vorgegebene Idealkurs mit dem gemessenen oder von Meßgrößen ψmess,ag,v abgeleiteten Fahrzeugkurs verglichen wird.
Gegenstand der Erfindung ist ferner, eine Vorrichtung zur Bremsdruckregelung bzw. -einstellung in einer Fahrzeug- Bremsanlage, mit einem pedalbetätigten Hauptzylinder mindestens einer Radbremse, die über eine Bremsleitung mit dem HauptbremsZylinder verbunden ist, wobei mit Betätigen des Pedals Druckmittel aus dem Hauptbremszylinder über die Bremsleitung in den Radbremszylinder verdrängt wird, und wobei in der Bremsleitung ein Einlaßventil eingesetzt ist, das in seiner Grundstellung offen ist und in seiner Schaltstellung die Bremsleitung sperrt und einem zwischen dem Einlaßventil und dem Hauptbremszylinder angeordneten Trennventil, das in seiner Grundstellung offen ist und in seiner Schaltstellung die Bremsleitung sperrt und von einer Bypassleitung mit einem Rückschlagventil überbrückt wird, das zur Radbremse hin öffnet, und mit einer elektrischen Hydraulikpumpe und einer Auswerteeinheit sowie einer Sensorvorrichtung. Gemäß der Erfindung ist die gattungsgemäße Vorrichtung so auszugestalten, dass die Vorrichtung gekennzeichnet ist, durch
Mittel zum Erfassen und Auswerten des Lenkwinkels bzw. der Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs
Mittel zum Erfassen und Auswerten der Gierwinkelge- schwindigkeit und/oder der Querbeschleunigung und/oder der Raddrehzahlen,
Schalten des Trennventils in seine Schaltstellung bei ausgewertetem Idealkurs, vorzugsweise einer Geradeausfahrt, über den Lenkwinkel bzw. die Lenkwinkelgeschwindigkeit und Überschreitung eines Grenzwertes der Gierwinkelgeschwindigkeit und/oder der Querbeschleunigung und/oder der Raddrehzahlen, und
Mittel zum graduellen Ansteuern der Pumpe bei ausgewertetem Idealkurs, insbesondere Geradeausfahrt, über den Lenkwinkel bzw. die Lenkwinkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der ermittelten Gierwinkelgeschwindigkeit und/oder der Querbeschleunigung und/oder der Raddrehzahlen.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, dass zum Erkennen des Fahrzeugkurses ein Geschwindigkeitsdifferenzwert ( Δv ) , der die Differenz der Radgeschwindigkeitssummen beider Fahrzeugseiten darstellt, nach der Beziehung
Δv = |(vl+v4)-(v2+v3)|>rh mit vl= Geschwindigkeit des linken Vorderrades v2= Geschwindigkeit des rechten Vorderrades v3= Geschwindigkeit des rechten Hinterrades v4= Geschwindigkeit des linken Hinterrades Th= Geschwindigkeits-Grenzwert gebildet wird, wobei eine Abweichung von dem Idealkurs erkannt wird, wenn der Geschwindigkeitsdifferenzwert Δv einen vorgegebenen Grenzwert (Th) , der vorzugsweise in der Größenordnung zwischen 1% und 5% der Fahrzeuggeschwindigkeit liegt, überschreitet.
Der Grenzwert Th ist vorzugsweise von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig und sollte zwischen 1% und 5% der Fahrzeuggeschwindigkeit liegen. Vorteilhaft kann aus der Auswertung des Radmusters, bei dem aus dem Drehverhalten der Räder eine Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit und der Fahrzeugkurs ermittelt werden, die Ermittlung der Größe zum Erkennen des Fahrzeugkurses direkt erfolgen. Die Ermittlung des mittels anderer gemessener oder geschätzter Werte bestimmten Kurses kann durch das Radmuster auch ergänzt werden. Vorzugsweise ist eine ESP Sesorik vorgesehen, die einen Drehratensensor, Quer- und Längsbeschleunigungssensor, Lenkwinkel- bzw. Lenkwinkelgeschwindigkeitssensor und mindestens einen Drucksensor aufweist. Nach einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel, wird dabei das Drehverhalten mindestens eines der kurvenäußeren Räder und das Drehverhalten mindestens eines der kurveninneren Räder ermittelt und nach logischer Verknüpfung und/oder Bewertung des Drehverhaltens der Räder ein Fahrzeugkurs erkannt.
Vorteilhaft ist, dass nach einem weiteren Ausführungsbeispiel zum Erkennen des Fahrzeugkurses ein Geschwindigkeitsdifferenzwert ( Δv ) , der das Produkt der prozentualen Geschwindigkeitsdifferenzen beider Fahrzeugachsen darstellt, nach der Beziehung
Av = AVA * AHA <Tk mit
Vl " V2 VA = * 100 und
v4 - v3
AHA = * 100 mit v4
VA= Geschwindigkeitsdifferenzwert der Räder der Vorderachse
HA= Geschwindigkeitsdifferenzwert der Räder der Hinterachse vl= Geschwindigkeit des linken Vorderrades v2= Geschwindigkeit des rechten Vorderrades v3= Geschwindigkeit des rechten Hinterrades v4= Geschwindigkeit des linken Hinterrades gebildet wird, wobei eine Abweichung von dem Idealkurs erkannt wird, wenn der Geschwindigkeitsdifferenzwert einen vorgegebenen Grenzwert (Tk) , der vorzugsweise negativ ist und in der durch AHA < 2% und AVA < \% bestimmten Größenordnung liegt, unterschreitet.
Hierdurch kann bei Fahrzeugen, die beim Bremsen durch Druk- kunterschiede in den Radbremsen ein Moment erzeugen, das zu einer Abweichung von dem vom Fahrer vorgegebenen Kurs führt, diese Abweichung erkannt und korrigiert werden. Die Druckunterschiede können z.B. durch unterschiedliche Volumenaufnahmen, oder hydraulische Leckagen (durch Fertigungstoleranzen an Druckventil, Trennventil, Pumpe usw.) bei OHB Systemen entstehen. Bilden sich solche Druckunterschiede aus, entstehen unterschiedliche Bremsmomente in den Bremskreisen. Be- trachet man die sich einstellenden Bremsschlupfwerte zeigt es sich, dass die mit höherem Druck beaufschlagten Räder der jeweiligen Achse entsprechend höhere Schlupfwerte aufzeigen, wenn eine Abweichung vom vorgegebenen Kurs auftritt. Dabei kann die sich einstellende Radschlupfkombination bei diagonal aufgeteilten Bremskreisen durch normale Fahrmanöver nicht erzeugt werden.
Vorteilhaft wird dieses Radmuster über eine achsweise Betrachtung der SchlupfSituation detektiert. Bildet man den prozentualen Geschwindigkeitsunterschied pro Achse und bezieht dies auf die gleiche Seite, muß das Produkt der Werte negativ werden, wenn die Diagonale das entsprechende Verhalten aufzeigt.
Dieses Radmuster kann weiter überprüft bzw. abgesichert werden, indem die ESP-Sensorik dazu herangezogen wird, um festzustellen, ob sich ein nicht dem Fahrerwunsch entsprechender Fahrzeugkurs einstellt. Hierzu werden Grenzwerte geprüft, die nicht über bzw. unterschritten werden dürfen. Die Gierrate sollte einen Wert von ca. lθ.75°/s| überschreiten und der Lenkwinkel darf ca. |θ.75°| nicht übersteigen. Die Querbeschleunigung kann auch ausgewertet werden. Da in die Querbeschleunigung auch die Querneigung des Fahrzeugs eingeht, muß diese geeignet , z.B. nach dem Verfahren gemäß der EP 96116122 (P 8503)) bestimmt werden und die Querbeschleunigung entsprechend der Querneigung korrigiert werden.
Zur weiteren Verbesserung des Regelverhaltens ist es zweckmäßig, dass die Veränderung des Bremsdruckes zwischen mindestens zwei Rädern fremdgesteuert vorgenommen wird, wenn während der Bremsbetätigung durch den Fahrer der von der Sensorvorrichtung ermittelte Lenkwinkel und die damit von der δ* v
Auswerteeinheit nach der Beziehung ψldea, = ~ 2 » y. errechnete
Gierrate den Grenzwert Tsolι unterschreitet, so dass die Auswerteeinheit einen Idealkurs, insbesondere eine Geradeausfahrt, erkennt und das Vergleichsergebnis und/oder die Größe den Grenzwert Tist überschreitet, so dass die Auswerteeinheit eine Abweichung von dem Idealkurs erkennt.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass die Differenz des Bremsdrucks über eine Erhöhung des Bremsdruckes am kurvenäußeren Vorderrad vorgenommen wird.
Zur weiteren Verbesserung des Verfahren ist es zweckmäßig, dass die Differenz des Bremsdruckes über einen Druckabbau am dem Vorderrad oder Hinterrad der gleichen Seite vorgenommen wird, dessen Geschwindigkeit v geringer und/oder dass die Differenz des Bremsdruckes über einen Druckaufbau an dem Vorderrad vorgenommen wird, dessen Geschwindigkeit v höher ist. Damit die Radgeschwindigkeitswerte achsweise (an der Vorderachse und der Hinterachse) und seitenweise (rechte Seite, linke Seite) vergleichbar sind, werden Korrekturfaktoren ermittelt, und die Radgeschwindigkeiten mit den Korrekturfaktoren korrigiert.
Es ist zweckmäßig, dass die Erhöhung des Bremsdruckes nach Maßgabe der Überschreitung des Grenzwertes des Vergleichsergebnisses und/oder der Größe Tist ermittelt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Fig.l eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit ESP-Regelungssystem, Bremsanlage, Sensorik und Kommunikationsmöglichkeiten
Fig.2 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Bremsanlage
In der Figur 1 ist ein Fahrzeug mit ESP-Regelungssystem, Bremsanlage, Sensorik und Kommunikationsmöglichkeiten schematisch dargestellt. Die vier Räder sind mit 15, 16, 20, 21 bezeichnet. An jedem der Räder 15, 16, 20, 21 ist je ein Radsensor 22 bis 25 vorgesehen. Die Signale werden einer Elektronik-Regeleinheit 28 zugeführt, die anhand vorgegebener Kriterien aus den Raddrehzahlen die Fahrzeuggeschwindigkeit vRef ermittelt. Weiterhin sind ein Gierratensensor 26, ein Querbeschleunigungssensor 27, ein Längsbeschleunigungssensor 10 und ein Lenkradwinkelsensor 29 mit der Regeleinheit 28 verbunden. Jedes Rad weist außerdem eine individuell ansteuerbare Radbremse 30 bis 33 auf. Diese Bremsen werden hydraulisch betrieben und empfangen unter Druck stehendes Hydraulikfluid über Hydraulikleitungen 34 bis 37. Der Bremsdruck wird über einen Ventilblock 38 eingestellt, wobei der Ventilblock von elektrischen Signalen fahrerunabhängig angesteuert wird, die in der elektronischen Regelung 28 erzeugt werden. Über ein von einem Bremspedal 39 betätigten Hauptzylinder 1 kann von dem Fahrer Bremsdruck in die Hydraulikleitungen 34 bis 37 eingesteuert werden. In dem HauptZylinder bzw. den Hydraulikleitungen sind Drucksensoren 11 vorgesehen, mittels denen der Fahrerbremswunsch erfaßt werden kann. Über eine Schnittstelle (CAN) ist die Regelung 28 mit einem Motorsteuergerät der Antriebseinheit verbunden
Über das ESP-Regelungssystem mit Bremsanlage, Sensorik und Kommunikationsmöglichkeiten das die Ausstattungselemente
• vier Raddrehzahlsensoren
• Hauptzylinder (THZ)
• Drucksensor (P)
• Längsbeschleunigungssensor ( a, )
• Querbeschleunigungssensor ( aq )
• Gierratensensor ( ψ )
• Lenkradwinkelsensor ( δ )
• individuell ansteuerbare Radbremsen
• Hydraulikeinheit (HCU)
• Elektronik-Regeleinheit (ECU) aufweisen kann, läßt sich eine Vorhersage einer kritischen Fahrsituation und vorzugsweise deren Vermeidung ohne zusätzliche Sensoren realisieren.
Figur 2 zeigt eine Bremsanlage mit einem diagonal aufgeteil- ten Bremskreis. Die Bremsanlage besteht im Wesentlichen aus einem Bremspedal 39, einem Bremskraftverstärker 4, einen Bremszylinder (Tandem-Hauptzylinder) 1 und einem Hydraulik- fluidreservoir 3. Der Hauptzylinder 1 erzeugt auslaßseitig einen Bremsdruck primär nach Maßgabe des durch das Bremspedal 39 erzeugten Fahrerwunsches. Über Hydraulikleitungen 50, 51 wird dieser Bremsdruck dem Ventilblock 38 zugeführt. Ebenfalls mit dem Ventilblock 38 verbunden sind die Radbremsen 30, 31, 32, 33. Einer Radbremse 33 sind ein Einlaßventil 7 und ein Auslaßventil 9 zugeordnet. In der Regel sind das Einlaßventil stromlos offen und das Auslaßventil stromlos geschlossen. Einlaßseitig empfängt das Einlaßventil 7 unter Druck stehendes Hydraulikfluid von einer Druckquelle, beispielsweise dem Hauptzylinder 1. Außerdem ist eine Hydraulikpumpe 8 für die Radbremse 33 vorgesehen. In der gezeigten Ausführungsform fördert die Hydraulikpumpe ggf. unter Druck stehendes hydraulisches Fluid zur Einlaßseite des Einlaßventils 33. 8 bezeichnet den mechanischen Teil der Pumpe, beispielsweise eine im oder am Ventilblock vorgesehene Exzenterpumpe, 14 den elektrischen Antrieb, beispielsweise einen Elektromotor. Saugseitig ist die Pumpe 8, 14 allgemein mit einer Hydraulikfluidquelle verbunden. In der gezeigten Ausführungsform kann sie Hydraulikfluid vom Hauptzylinder beziehen.
Die Pumpe 8, 14 liegt zwischen einem saugseitigen Rückschlagventil 40 und einem auslaßseitigen Rückschlagventil 41. Zwischen Auslaß der Pumpe 8, 14 und primärer Druckquelle bzw. Hauptzylinder 1 befindet sich ein Trennventil 12, das beispielsweise dann geschlossen werden kann, wenn die Pumpe 8, 14 in Betrieb ist. Dadurch wird sichergestellt, dass das geförderte Fluid durch das Einlaßventil 7 hindurch in die Radbremse 33 gelangt und nicht rückwärts in Richtung des THZ 1 strömt. 15 ist ein Niederdruckspeicher, der das über das Auslaßventil 9 ausströmende Hydraulikfluid empfängt. 42 ist ein Rückschlagventil. Das Umschaltventil 13 ist in der Regel stromlos geschlossen, das Trennventil 12 in der Regel stromlos offen. Parallel zu ihm ist in einer Bypassleitung 5 ein Rückschlagventil 6 und ein Überdruckventil 43 und geschaltet. Das Rückschlagventil 6 öffnet zur Radbremse 33. In der gezeigten Ausführungsform wirkt die Pumpe 8, 14 für zwei Radbremsen 33, 30. Allgemein kann gesagt werden, dass für jedes der Räder 15, 16, 20, 21 bzw. für jede Radbremse 30, 31, 32, 33 individuell Einlaßventile 7, 44 und Auslaßventile 9, 45 sowie Rückschlagventile 46, 47 vorgesehen sind. Hinsichtlich den Ventilen 12, 13 ist die Bremsanlage so ausgelegt, dass sie jeweils für ein Paar von Radbremsen 33, 30 eines diagonal aufgeteilten Bremskreises vorgesehen sind. In der Ausführungsform der Fig. 2 bedient die Pumpe 8, 14 die Radbremse 33 (Figurl) für die rechte Vorderachse und die Radbremse 30 für die linke Hinterachse. Da der zweite Bremskreis für die Radbremsen 31, 32 identisch aufgebaut und mit der Hydraulikleitung 51 verbunden ist, kann auf eine Beschreibung verzichtet werden. 48 ist ein Ausgleichsbehälter, 49 eine Druckdrossel und 52 ein Niederdruckdämpfer.
Selbstverständlich kann der Bremskreis auch eine andere Aufteilung, beispielsweise schwarzweiß haben.
Erstes Ausführungsbeispiel:
Der Fahrer leitet ein gebremstes Manöver durch Betätigung des Pedals 39 ein. Die Betätigung wird über den Bremskraftverstärker 4 verstärkt und bei geöffnetem Trennventil 12 und Einlaßventilen 7, 44 aus dem Reservoir 3 über den THZ 1 Hy- draulikfluid in die Bremsleitung 50 und die Radbremsen 33, 30 gefördert. Das Umschaltventil 13 ist geschlossen. Über den gemessenen Lenkwinkel δ wird in der Regeleinheit 28 der vom Fahrer gewünschte Fahrzeugkurs ermittelt, beispielsweise eine „gebremste" Geradeausfahrt. Der Idealkurs wird dabei erkannt, wenn der Lenkwinkel bzw. die Lenkwinkelgeschwindigkeit innerhalb eines Toleranzbandes von beispielsweise <0,75° bei einer Geradeausfahrt ist. Der vom Fahrzeug bei dem gebremsten Manöver tatsächlich durchfahrene Kurs wird anhand der gemessenen Querbeschleunigung aq und/oder Gierrate ψ ermittelt. Nach einem Modell können aus dem gemessenen Lenkwinkel bzw. der Lenkwinkelgeschwindigkeit die Größen a „ und/oder ψsύa ermittelt werden. Die den gewünschten Idealkurs des Fahrzeugs repräsentierenden Größen agsoll , ψsdl können zum Beispiel nach der stationären Übertragungsfunktion des Ein-
spurmodells nach der Beziehung ψ ., = ; wobei
/+v * EG
Ψsoii = Soll-Gierrate aus dem gemessenen Lenkwinkel Öm = gemessener Lenkwinkel 1 = Abstand der Fahrzeugachsen (Radstand) v = Fahrzeuggeschwindigkeit EG = Eigenlenkgradient berechnet werden. Die Gleichung gibt im Rahmen der linearen Theorie an, mit welcher Gierrate sich ein Fahrzeug bei gemessenem Lenkwinkel und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (z.B. die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit aus dem ABS Regler) stationär einer Kurve folgt. Der modellbasierte Gierrate ψsoll wird mit der gemessenen Gierrate ψ verglichen und wenn sich eine Abweichung ergibt, die auf eine „Kurvenfahrt" (Querdynamik) hindeutet, wird auf „Schiefziehen" erkannt. Das Vergleichsergebnis und/oder die Größe ψ sind bei dem Idealkurs größer als ein Grenzwert Tsoια, beispielsweise
Tsoiι≥0,75° I s bei einer Geradeausfahrt, wenn eine Abweichung ermittelt wird. Eine tolerierte Abweichung des Vergleichsergebnisses kann dabei innerhalb eines durch Schwellenwerte festgelegten vorzugsweise engen, geschwindigkeitsabhängigen Toleranzbandes festgelegt werden. Die gemessene Querbeschleunigung und/oder Gierrate werden mit der gemessenen Fahrzeugverzögerung (z.B. über die Radgeschwindigkeiten oder die Längsbeschleunigung a, ) softwareseitig plausibilisiert, um Fehleingriffe zu vermeiden. Die Plausibilisierung erfolgt durch zyklisch-sequentielle Überwachung des Verlaufs der gemessenen Signale, wobei analytische Redundanzen für die Querbeschleunigung oder Gierrate aus aktuell nicht zu überwachenden Maßgrössen mittels eines Prozessmodells z. B.
ψ — _— t ψ _ f a = v u> dgl. erstellt werden. s 5
Dabei ist S= Spurweite des Fahrzeugs, aq= Querbeschleunigung, vref= Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit, v= Radgeschwindigkeit,
Indizes v= vorne, r/ι= rechts/links. Durch Subtraktion der
Redundanzen von dem gemessenen Signal aq,ψ werden Residuen erzeugt, die mittels einer Residuenauswertefunktion ausgewertet werden.
Die über die Radgeschwindigkeiten ermittelte Fahrzeugverzögerung kann zusätzlich über einen THZ-Drucksensor 11 (P) abgesichert werden.
Als weitere Variante des Ausführungsbeispiels 1, erfolgt die Situationserkennung über eine Analyse der Radmuster, bei dem aus dem Drehverhalten der Räder eine Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit abgeleitet und Kriterien zur Erkennung einer „Abweichung vom gewünschten Kurs" gewonnen werden (ESBS- Radmustererkennung= Enhanced Stability Brake System) . Zum Erkennen des Fahrzeugkurses wird ein Geschwindigkeitsdifferenzwert ( Δv ) , der die Differenz der Radgeschwindigkeitssummen beider Fahrzeugseiten darstellt, nach der Beziehung
Δv = |(vl +v4)-(v2 +v3)|>7,h mit vl= Geschwindigkeit des linken Vorderrades v2= Geschwindigkeit des rechten Vorderrades v3= Geschwindigkeit des rechten Hinterrades v4= Geschwindigkeit des linken Hinterrades Th= Geschwindigkeits-Grenzwert gebildet. Eine Abweichung von dem Idealkurs wird dabei erkannt, wenn der Geschwindigkeitsdifferenzwert Δv einen vorgegebenen Grenzwert (Th) , der vorzugsweise in der Größenordnung zwischen 1% und 5% der Fahrzeuggeschwindigkeit liegt, überschreitet .
Das Erkennen des tatsächlichen Fahrzeugkurses über das Radmuster kann die Auswertung über die ESP-
Sensorik (Drehratensensor, Querbeschleunigungssensor, Längsbeschleunigungssensor, Lenkwinkel (geschwindigkeits) sensor) ergänzen bzw. ersetzen. Alternativ kann der Fahrzeugkurs auch über aus den Radgeschwindigkeiten mehrerer Räder gebildete Schlupfwerte und deren logische Verknüpfung ermittelt werden, wobei jeder der Schlupfwerte mit einem Schlupfkorrekturwert zur Bestimmung der Abweichung verglichen wird.
Die das „Schiefziehen" des Fahrzeugs bewirkenden unterschiedlichen Längskräfte werden durch Aufbau eines Gegenmomentes durch Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen zwei Rädern einer Achse kompensiert. Die Druckdifferenz wird über einen Druckaufbau durch eine Umschaltventil 13-Trenventil 12-Regelung mindestens am „kurvenäußeren" Rad erzeugt, wie sie in der WO00/02753 (P9437.1) beschrieben ist, auf die vollinhaltlich verwiesen wird. Der aktive Druckaufbau erfolgt über eine pulsweitenmodulierte (PWM) Ansteuerung der Pumpe 8, 14 von der Regeleinheit 28. Dabei wird nach Maßgabe der Schwellen- bzw Grenzwertüberschreitung Tsoιι von Querbeschleunigung aqund/oder Gierrate ψ das Maß der Abweichung von dem gewünschten Idealkurs mit einem Faktor k gewichtet und der Bremsdruck eingestellt.
Löst der Fahrer die Bremse, wird dies durch eine abnehmende Verzögerung und/oder durch Beobachtung des THZ (Tandem- Hauptzylinder) -drucks (P) mit dem THZ-Drucksensor 11 detek- tiert, und die Druckdifferenz in Abhängigkeit von der oben genannten Kennlinie abgebaut. Dabei wird der aktiv aufgebaute Druck im „kurvenäußeren" Rad über das Trennventil 12 gepulst abgebaut. Der Abbau der Druckdifferenz im kurvenäußeren Vorderrad wird dabei dem Bremsdruck der Radbremsen 30, 31, 32, 33 aufgeschaltet . Eine andere Ausführungsvariante ist das Schließen des Trennventiles des zweiten, nicht näher dargestellten Bremskreises, um in einem ersten Schritt die Druckdifferenz an der einen Achse und dann ein synchrones Abbauen des Drucks an beiden Rädern der geregelten Achse sicherzustellen. Diese Abbauten über beide Trennventile 12 werden über eine entsprechende Druckabbaukennlinie eines Druckmodells festgelegt. Erhöht der Fahrer hingegen den Bremsdruck, wird die notwendige Druckdifferenz über weitere ETR (Umschalt 13- und Trennventil 12-Regelung) -Druckaufbauten entsprechend der in dem Druckmodell abgelegten Kennlinie nachgeführt und ggf. vergrößert.
Zweites Ausführungsbeispiel
Wenn mit den vorstehend beschriebenen Verfahren eine Abweichung vom Idealkurs bzw. der gewünschten Spur beim Bremsen ermittelt wird, wird bei einem diagonal aufgeteilten Bremskreis wie folgt vorgegangen:
Wenn der Fahrer über das Pedal 39 in der in Figur 2 dargestellten Bremsanlage Bremsdruck aufgebaut hat und ein „Schiefziehen" detektiert wird, welches einen Eingriff an den Radbremsen 30-33 erforderlich macht, wird das Trennven- til 12 geschaltet, das den Bremskreis schließt, welches das kurvenäußere Vorderrad z.B.33 beinhaltet. Zeitgleich oder versetzt wird in dem abgesperrten Bremskreis das Einlaßventil 44 des Hinterrades 16 geschlossen. Das in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis ermittelte Volumen des Hydraulik- fluids, welches für den Aufbau eines Giermomentes erforderlich ist, um die Abweichung vom gewünschten Idealkurs, das „Schiefziehen" , zu kompensieren, wird über die Ansteuerung des Auslaßventils 45 in den Niederdruckspeicher eingeleitet. Das Volumen kann dabei über Größen, wie Ansteuersignale der Ventile, Druckdifferenzen u. dgl. ermittelt und dem Niederdruckspeicher 15 zugeführt werden. Zeitgleich oder mit geeignetem Zeitversatz zum Druckabbau am Hinterrad wird auch die Rückförderpumpe 8, 14 angesteuert, welche das in den Niederdruckspeicher 15 abgebaute Volumen über das offene Einlaßventil 7 in die Vorderradbremse 33 verschiebt und somit einen Druckaufbau erzeugt. Das reduzierte Bremsmoment an dem Hinterrad erzeugt in Verbindung mit dem gesteigerten Bremsmoment an dem diagonal gegenüberliegenden Vorderrad ein Giermoment, welches dem tatsächlichen Fahrzeugkurs, dem „Schiefziehen" , entgegenwirkt. Das von der Radbremse 30 des Rades 16 der Hinterachse zu der Radbremse 33 der Vorderachse geförderte Volumen erzeugt zwar nicht die gleiche Druckerhöhung an dem Vorderrad 21, da aber der Reibradius der Vorderradbremse 33 größer ist, kann die Bremskraftverschiebung als annähernd gleich angesehen werden. Die Verzögerungsänderung des Fahrzeuges bleibt somit in einem für den Fahrer nicht auflösbaren Bereich.
Bei wieder erreichter Stabilität kann das Verfahren beendet werden, wobei vorzugsweise durch das Aufschalten des Einlaßventils 44 ein automatischer und für den Fahrer unmerklicher Druckausgleich in diesem Bremskreis erreicht wird. Abschließend wird das Trennventil 12 wieder geöffnet. Das Verfahren kann je nach Bedarf immer wieder geschaltet werden, bis die Hinterradbremse 30 drucklos ist. Erhöht der Fahrer dann den Bremsdruck, kann nach Algorithmen, wie sie bei einer optimierten hydraulischen Bremse (OHB) vorgesehen sind, die eingestellte Druckdifferenz aufrecht erhalten werden, oder nach den Verfahrensschritten des Ausführungsbeispiels 1 verfahren werden.
Drittes Ausführungsbeispiel:
Fahrzeuge mit diagonaler Bremskreisaufteilung, wie in Figur 2 dargestellt, können beim Bremsvorgang auch durch Druckunterschiede in den Bremskreisen von dem gewünschten Idealkurs abweichen, d.h. schiefziehen. Diese Druckunterschiede können z.B. durch unterschiedliche Volumenaufnahmen, oder hydraulische Leckagen (durch Fertigungstoleranzen an Druckventil, Trennventil, Pumpe usw.) bei OHB-V Systemen entstehen. Unter OHB-V Systemen versteht man optimierte hydraulische Bremssysteme mit Vakuumbremskraftverstärker. Bilden sich solche Druckunterschiede aus, entstehen unterschiedliche Bremsmomente in den Bremskreisen. Betrachtet man die sich einstellenden Bremsschlupfwerte zeigt es sich, dass die mit höherem Druck beaufschlagten Räder der jeweiligen Achse entsprechend höhere Schlupfwerte aufzeigen, wenn eine Abweichung des Fahrzeugkurses vom gewünschten Idealkurs auftritt. Diese Radschlupfkombination (diagonal) kann durch normale Fahrmanöver nicht erzeugt werden.
Eine Möglichkeit dieses Radmuster zu detektieren ist eine achsweise Betrachtung der SchlupfSituation. Bildet man den prozentualen Geschwindigkeitsunterschied pro Achse und bezieht dies auf die gleiche Seite, muß das Produkt der Werte negativ werden, wenn die Diagonale das entsprechende Verhalten aufzeigt. (V1-V2) *100/Vl=DeltaVA
(V4-V3) *100/V4=DeltaHA
(DeltaVA* DeltaVA) <1
Dabei sollte DeltaVA<2% und DeltaHA<l% sein. Um dieses Radmuster weiter abzusichern, wird die ESP- Sensorik dazu herangezogen, um festzustellen, ob sich ein nicht dem Fahrerwunsch entsprechende Fahrzeugdynamik einstellt. Hierzu werden Grenzwerte geprüft, die nicht über bzw. unterschritten werden dürfen. Die Gierrate sollte einen Wert von ca. 0.75°/s überschreiten und der Lenkwinkel darf ca. 0.75° nicht übersteigen. Die Querbeschleunigung kann auch ausgewertet werden, ist aber weniger aussagekräftig, da auch Querneigungen sensiert werden.
Sind die oben genannten Bedingungen erfüllt, wird an dem schlupfbelasteten Vorderrad ein Druckabbau eingeleitet und/oder ein Druckaufbau an dem anderen Vorderrad eingesteuert. Ein entsprechender Druckauf- bzw. abbau kann in Abhängigkeit von der Ausbildung des Fahrzeugs auch an der Hinterachse erfolgen.
Wenn während des Bremsvorganges eines Fahrzeugs eine Abweichung zwischen dem gewünschten und tatsächlichen Kurs ermittelt wird, welcher nicht durch Bremsdruckunterschiede hervorgerufen wird, muß die Radschlupfbetrachtung der Diagonalen entfallen und die Erkennung erfolgt mit Hilfe der im Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen der ESP-Sensorik und/oder einer Radmuster-Erkennung.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bremsdruckregelung an den Rädern mindestens einer Achse eines Kraftfahrzeuges, wobei der Lenkwinkel bzw. die Lenkwinkelgeschwindigkeit und mindestens eine Größe zum Erkennen des Fahrzeugkurses, wie die Gierwinkelgeschwindigkeit und/oder die Querbeschleunigung und/oder die Raddrehzahlen, von Sensorvorrichtungen ermittelt und einer Auswerteeinheit zugeleitet werden, welche den Lenkwinkel bzw. die Lenkwinkelgeschwindigkeit und die Größe auswertet und aus dem ausgewerteten Lenkwinkel bzw. der Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Größe Stellsignale für Aktuatoren zur Einstellung des Radbremsdruckes an den einzelnen Rädern bildet, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fall, wenn eine Bremsbetätigung erfolgt, während der Bremsbetätigung ein Vergleich zwischen dem ausgewerteten Lenkwinkel bzw. der ausgewerteten Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Größe durchgeführt wird, und wenn sich bei dem Vergleich eine Abweichung ergibt, in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis eine Druckdifferenz des Bremsdruckes zwischen mindestens zwei Rädern bei ermitteltem Idealkurs, insbesondere einer Geradeausfahrt, eingestellt wird, wobei der Idealkurs erkannt wird, wenn das Vergleichsergebnis und/oder die Größe bei dem erkanntem Idealkurs, insbesondere Geradeausfahrt, größer als ein vorgegebener Grenzwert T ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erkennen des Fahrzeugkurses ein Geschwindigkeitsdifferenzwert ( Δv ) , der die Differenz der Radgeschwindigkeitssummen beider Fahrzeugseiten darstellt, nach der Beziehung
Δv = |(vl +v4)-(v2 +v3)|>7/h mit vl= Geschwindigkeit des linken Vorderrades v2= Geschwindigkeit des rechten Vorderrades v3= Geschwindigkeit des rechten Hinterrades v4= Geschwindigkeit des linken Hinterrades Th= Geschwindigkeits-Grenzwert
gebildet wird, wobei eine Abweichung von dem Idealkurs erkannt wird, wenn der Geschwindigkeitsdifferenzwert Δv einen vorgegebenen Grenzwert (Th) , der vorzugsweise in der Größenordnung zwischen 1% und 5% der Fahrzeuggeschwindigkeit liegt, überschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erkennen des Fahrzeugkurses ein Geschwindigkeitsdifferenzwert ( Δv ) , der das Produkt der prozentualen Geschwindigkeitsdifferenzen beider Fahrzeugachsen darstellt, nach der Beziehung Av = AVA * AHA <Tk mit
AVA = V'~Vz *100 und vι
AHA = V4 ~ V3 * 100 mit v4
VA = Geschwindigkeitsdifferenzwert der Räder der Vorderachse
HA = Geschwindigkeitsdifferenzwert der Räder der Hinterachse vl = Geschwindigkeit des linken Vorderrades v2 = Geschwindigkeit des rechten Vorderrades v3 = Geschwindigkeit des rechten Hinterrades v4 = Geschwindigkeit des linken Hinterrades
gebildet wird, wobei eine Abweichung von dem Idealkurs erkannt wird, wenn der Geschwindigkeitsdifferenzwert einen vorgegebenen Grenzwert (Tk) , der vorzugsweise negativ ist und in der durch AHA < 2% und AVA < \% bestimmten Größenordnung liegt, unterschreitet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Geradeausfahrt bei einem Lenkwinkel < |θJ5°| und der Grenzwert bei der Gierrate T ≥ |θ,75°/s| ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des Bremsdruckes zwischen mindestens zwei Rädern fremdgesteuert vorgenommen wird, wenn während der Bremsbetätigung durch den Fahrer der von der Sensorvorrichtung ermittelte Lenkwinkel bzw. die Lenkwinkelgeschwindigkeit und die damit von der Aus- δ* v werteeinheit nach der Beziehung ψldeal = - 2 errechnete
/ +v EG
Gierrate den Grenzwert Tsol, unterschreitet, so dass die Auswerteeinheit einen Idealkurs, insbesondere eine Geradeausfahrt, erkennt und das Vergleichsergebnis und/oder die Größe den Grenzwert Tιst überschreitet, so dass die Auswerteeinheit eine Abweichung von dem Idealkurs erkennt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz des Bremsdrucks über eine Erhöhung des Bremsdruckes am kurvenäußeren Vorderrad vorgenommen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz des Bremsdruckes über einen Druckabbau am dem Vorderrad vorgenommen wird, dessen Geschwindigkeit v geringer und/oder dass die Differenz des Bremsdruckes über einen Druckaufbau an dem Vorderrad vorgenommen wird, dessen Geschwindigkeit v höher ist, wobei die Radgeschwindigkeiten mittels Korrekturfaktoren korrigiert werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung des Bremsdruckes nach Maßgabe der Überschreitung des Grenzwertes des Vergleichsergebnisses und/oder der Größe Tsoιι ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach Maßgabe der Überschreitung des Vergleichsergebnisses und/oder der Größe, das bzw. die mit einem Faktor k gewichtet wird, eine in einer Bremsanlage vorgesehene Pumpe graduell angesteuert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz des Bremsdruckes zwischen dem kurvenäußeren Vorderrad und einem diagonal zu ihm angeordneten Hinterrad eingestellt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Einstellung der Druckdifferenz des Bremsdruckes bei diagonal aufgeteilten Bremskreisen mit den Schritten Schließen des Bremskreises mit dem kurvenäußeren Vorderrad (33) , vorzugsweise durch Schalten des Trennventils (12)
Abbauen des Bremsdruckes in dem Hinterrad (30) in den Speicher (15), vorzugsweise durch Öffnen des Auslaßventils (45) , nach Maßgabe des Vergleichsergebnisses und/oder der Größe
Fördern des im Speicher (15) befindlichen Bremsfluids durch Ansteuerung der Pumpe (8, 14) in das kurvenäußere Vorderrad (33) nach Maßgabe des Druckdifferenzwerts.
2. Vorrichtung zur Bremsdruckeinstellung in einer Fahrzeug- Bremsanlsge, mit einem pedalbetätigten Hauptzylinder (1) mindestens einer Radbremse (33, 30), die über eine Bremsleitung (50, 51) mit dem Hauptbremszylinder (1) verbunden ist, wobei mit Betätigen des Pedals (39) Druckmittel aus dem Hauptbremszylinder über die Bremsleitung in den Radbremszylinder verdrängt wird, und wobei in der Bremsleitung ein Einlaßventil (7) eingesetzt ist, das in seiner Grundstellung offen ist und in seiner Schaltstellung die Bremsleitung sperrt und einem zwischen dem Einlaßventil und dem Hauptbremszylinder angeordneten Trennventil (12), das in seiner Grundstellung offen ist und in seiner Schaltstellung die Bremsleitung sperrt und von einer Bypassleitung (5) mit einem Rückschlagventil (6) überbrückt wird, das zur Radbremse (33, 30) hin öffnet, und mit einer elektrischen Hydraulikpumpe (8, 14) und einer Auswerteeinheit (28) sowie einer Sensorvorrichtung (z.B.22-25, 27, 29,10, 27) gekennzeichnet durch
Mittel zum Erfassen (29) und Auswerten (28) des Lenkwinkels bzw. der Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs Mittel zum Erfassen (26, 27, 22-25) und Auswerten (28) der Gierwinkelgeschwindigkeit und/oder der Querbeschleunigung und/oder der Raddrehzahlen
Mittel zum Erfassen (11) und Auswerten (28) einer Brems etätigung durch den Fahrer
Schalten des Trennventils (12) in seine Schaltstellung bei ausgewertetem gewünschten Fahrzeugkurs über den Lenkwinkel bzw. die Lenkwinkelgeschwindigkeit und Überschreitung eines Grenzwertes Taoιι der Gierwinkelgeschwin- digkeit und/oder der Querbeschleunigung und/oder der Raddrehzahlen, bei ermittelter Bremsbetätigung und Mittel zum graduellen Ansteuern der Pumpe (8, 14) bei ausgewertetem gewünschtem Fahrzeugkurs über den Lenkwinkel bzw. die Lenkwinkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der ermittelten Gierwinkelgeschwindigkeit und/oder der Querbeschleunigung und/oder der Raddrehzahlen.
PCT/EP2001/007643 2001-02-02 2001-07-04 Verfahren zur bremsdruckregelung WO2002062639A1 (de)

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