WO2013139825A2 - Verfahren zur haptischen information des fahrers eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method for hapti ⁇ cal information of the driver of a vehicle equipped with a brake-by-wire brake system on the loading ⁇ operating state of the brake system, wherein the Bremspedalcha ⁇ characteristic in the form of a functional relationship between brake pedal counterforce and brake pedal travel generated by a simulator and modified as a function of the operating state and an apparatus for performing the method according to the invention.
  • the document DE 34 09 705 AI discloses a method for feedback of faults or errors in a braking operation in which a fault reaction control device acts on the brake pedal travel simulator so that a change of the brake pedal travel simulator predetermined brake pedal characteristic occurs, and persist for so long remains until the intended function of the by-wire system is available again. Furthermore, the Bremspedal decisionis ⁇ policy is proposed, preferably to change so that a rhythmic pulsation of the brake pedal results. For this purpose, a device with the pulsating signal of an electronic vibration tion driven actuator via a locking lug engage in a mechanism with which the simulator characteristic is modifiable.
  • the locking lug is adapted to enter with a slider a locking ⁇ de operative connection on which a spring is supported, via which a part of the pedal force is transmitted.
  • a technical teaching, as to be generated by means of periodic activation of the lock pulsation of the brake pedal is not given. In order to enable a periodic Pedalbewe ⁇ tion once a released additional pedal travel must be reset again. A corresponding pedal control device as well as its supply with point energy would accordingly have to be supplemented.
  • the German patent application DE 10 2006 026 873 AI ⁇ writes an actuator for a by-wire braking system.
  • the brake pedal axle is provided with an electric, hydraulic or pneumatic rotary drive which generates pulsations on the brake pedal.
  • the amplitude of the pulsations in egg ⁇ nem range between about 0 mm and about 5.0 mm and the frequency between about 1 Hz and about 10 Hz can be changed.
  • FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of an exemplary brake system for carrying out the method according to the invention
  • Fig. 2 shows the brake system according to Fig. 1 in a first state to illustrate the method according to the invention
  • Fig. 3 shows the brake system according to Fig. 1 in a second state to illustrate the method according to the invention.
  • the brake system shown in the drawing essentially comprises an actuatable by means of an actuating or Bremspe ⁇ dals 1 hydraulic actuator unit 2, cooperating with the hydraulic actuator 2 path simulator or simulation device 3, one of the hydraulic actuator unit 2 associated, under atmospheric pressure pressure fluid reservoir 4, an electrically controllable pressure supply device 5, an electronic control and regulation unit 12 and an electrically controllable pressure modulation device for setting wheel-specific brake pressures.
  • the unspecified pressure modulation device comprises, according to the example per wheel brake 8, 9, 10, 11 of a motor vehicle, not shown, an inlet valve 6a-6d and an exhaust valve 7a-7d, which are hydraulically interconnected in pairs via Mittenanschlüs ⁇ se and the wheel brakes 8, 9, 10, 11 are connected.
  • the input terminals of the intake valves 6a-6d by means of the brake circuit supply ⁇ lines 13a, 13b provided with pressures which are derived in a "flying colors ke-by-wire 'mode of a system pressure in a pressure chamber 37 of the electrically controllable pressure generating device 5 connected system pressure line 38 is present.
  • the intake valves 6a-6d are each an opening to the brake circuit supply lines 13a, 13b through check valve 50a-50d connected in parallel.
  • which the brake circuit supply lines 13a, 13b through hydraulic lines 22a, 22b with the pressures the pressure chambers 17, 18 of the actuator unit 2 acted upon.
  • the output terminals of the ⁇ exhaust valves 7a-7d are in pairs via return lines 14a, 14b connected to the Druckstoffvorratsbenzol ⁇ ter. 4
  • a preferably redundant guided from ⁇ pressure sensor 19 is provided for detecting the pressure prevailing in the system pressure line 38 pressure.
  • the hydraulic actuating unit 2 has in a Ge ⁇ housing 21 two successively arranged pistons 15, 16, the hydraulic chambers or pressure chambers 17, 18 limit, which together with the pistons 15, 16 form a dual-circuit master cylinder or a tandem master cylinder.
  • the pressure chambers 17, 18 are on the one hand in the piston 15, 16 formed radial bores and corresponding pressure equalization lines 41a, 41b with the pressure fluid reservoir 4 (via the return line 14a and 14b) in connection, which by a relative movement of the piston 17, 18 in Housing 21 are shut off, and on the other hand by means of the hydraulic lines 22a, 22b with the aforementioned brake circuit supply lines 13a, 13b in connection.
  • a parallel connection of a normally open (SO) diagnosis ⁇ valve 28 with a pressure fluid reservoir 4 toward closing check valve 27 is included in the pressure equalization line 41a.
  • the pressure chambers 17, 18 take unspecified return springs, which position the pistons 15, 16 when the master cylinder 2 is not actuated in a starting position.
  • a piston rod 24 couples the pivoting movement of the brake pedal 1 as a result of a pedal actuation with the translational movement of the first (master cylinder) piston 15 whose actuation travel is detected by a travel sensor 25, preferably a redundant one.
  • the corresponding piston travel signal is a measure of the brake pedal actuation angle. It represents Does a braking request of a driver.
  • Displacement simulator 3 is hydraulically coupled to the master cylinder 2 and consists essentially of a
  • Simulator piston 31 simulant piston 31 is supported by an arranged in Simulatorfederhunt 30 elastic element (eg a spring), which is advantageously before ⁇ stretched on the housing 21 from.
  • the simulator chamber 29 is by means of an electrically actuated
  • pressure fluid flows from the master cylinder pressure chamber 17 in the simulator chamber 29.
  • a hydraulically antiparallel to Simulatorkagabeventil 32 arranged check valve 34 allows independent of the switching state of
  • the electrically controllable pressure supply device 5 is designed as a hydraulic cylinder-piston arrangement or a single-circuit electrohydraulic actuator, the piston 36 of a schematically indicated electric motor 35 with the interposition of a rotationally-translational transmission also shown schematically
  • the actuator pressure generated by the force effect of the piston 36 on the pressure medium enclosed in the pressure chamber 37 actuator pressure is fed into the system pressure line 38 and detected with the system pressure sensor 19.
  • the system pressure line 38 26b connected via the switching valves to ⁇ 26a, with the brake circuit supply lines 13a, 13b
  • a Radbremstikauf- and termination is carried out at a normal braking operation for all the wheel brakes 8,. 9 , 10, 11.
  • the pressure medium previously displaced from the pressure chamber 37 of the actuator 5 into the wheel brakes 8, 9, 10, 11 flows back in the same way back into the pressure chamber 37 of the actuator 5.
  • electrohydraulic module electrohydraulic actuating unit
  • the control of the electrically actuatable components of the module 60 in particular the valves 6a-6d, 7a-7d, 23a, 23b, 26a, 26b, 28, 32 and the electric motor 35 of the pressure supply device 5, is used by the electronic control unit 12. Die Signals from the sensors 19,
  • simulation device 3 is switched off by the normally closed simulator release valve 32 and the pressure supply device 5 is separated by the normally closed Zuschaltventile 26a, 26b of the brake circuit ⁇ supply lines 13a, 13b.
  • Master brake cylinder 2 is via the lines 22a, 22b with the normally open isolation valves 23a, 23b with the brake circuit supply lines 13a, 13b and thus the wheel brakes 8, 9, 10, 11 verbun ⁇ the, so that the driver by pressing the brake pedal 1 directly pressure in the wheel brakes 8, 9, 10, 11 can build on ⁇ .
  • an isolation valve (: release valve of the pressure ⁇ circle, 23b: 23a separating valve of the floating circuit), for example according to at least pulsed ge ⁇ opens.
  • a pressure medium volume pulse of the system pressure side (line 13a and 13b) of the separating valve is led to the driver's pressure side (line 22a and 22b, respectively) of the Trennven ⁇ TILs which the desired pedal pulsation he ⁇ testifies.
  • the method provides that the system pressure is raised (eg by means of the pressure supply device 5) if the pressure difference between the system and master cylinder pressure is insufficient, not present or negative.
  • the separating circuit 23b assigned to the floating circuit is preferably used for generating the pedal reaction. This has the advantage that the volume pulse to ⁇ additionally introduced pressure fluid volume after it has completed its task as a pedal pulse generator, is metabolized by the off ⁇ same connection 100 of the swimming circle towards the container 4 and therefore the stationary pedal ⁇ characteristic remains unchanged.
  • Fig. 2 and Fig. 3 the brake system of Fig. 1 is shown in various states.
  • relevant flow rates and pressure conditions ⁇ nep are shown by way of example for the function.
  • Unreinforced driver pressure is usually increased by a multiple.
  • the brake pedal feedback is generated according to the example with the aid of the separating valve 23b, which is energized during normal active Be ⁇ operation of the brake system during braking permanently and thus closed.
  • the separating valve 23b separates the driver pressure circuit 41 during active operation from the system pressure circuit 40, so that no brake fluid volume and pressure can flow from one to the other. Without the one described in the following example ⁇ proper method for setting an appropriate haptic brake pedal feedback to the driver in an active braking system during an ABS control, the driver would be separated during an ABS control from the active system pressure and the wheel pressure and would get about the
  • Brake pedal 1 no haptic feedback.
  • the driver senses ABS pressure fluctuations due to return pump strokes and valve shifting in brake pedal 1 during ABS control.
  • a pressure or volume pulse AV 42 is preferably fed into the driver pressure circuit 41 by the system pressure circuit 41 by briefly opening the isolation valve 23 b.
  • This generates a force pulse on the floating piston 16, which the force pulse on the arranged in the first pressure chamber of the master cylinder first return spring and the brake fluid in the first pressure chamber 17 to the first piston 15 via the push rod 24 to the brake pedal 1 and thus to the currency ⁇ rend of Braking passes on it located driver's foot.
  • a pressure or volume pulse AV and consequently a force pulse on the brake pedal 1 and the driver's foot he testifies ⁇ .
  • the driver therefore feels a force pulse in the foot and the driver's foot is thereby dynamically moved by a few mm or fractions of mm, as the pedal counterforce of Driver's foot power outweighs by the power pulse.
  • a haptic feedback on the brake pedal 1 is possible without the basic pedal characteristic is changed.
  • the intensity of the force pulse is varied over the opening time of the separating valve 23b, since this determines the size of the volume pulse AV 42.
  • the frequency of the force pulses in the pedal is preferably varied by varying the pause time between the valve openings.
  • the frequency and intensity of the feedback are preferably suitably adjusted or varied.
  • the frequency and intensity of the brake pedal feedback can be adapted to the frequencies and amplitudes of Radbremstikmodulati ⁇ ones in the wheel pressure.
  • ABS pressure modulations are preferably taken into account at all wheel brakes.
  • the frequency of the brake pedal feedback in response to a duration of one or more ABS pressure build-up cycles is selected to ABS pressure reduction.
  • a higher frequency of the volume pulses AV for brake pedal feedback is preferably set. This results in a more plausible for the driver Relationship between vehicle behavior or ABS control and the haptic pedal feedback.
  • Driving dynamics it can be particularly valuable for the driver to know if he has reached the adhesion limit of the tires to the road when the vehicle is braked, so if he has reached an entrance into the ABS control.
  • the coefficient of friction ⁇ of the road through braking to the ABS control can be determined, since this assessment of the road friction coefficient ⁇ is difficult by visual assessment and this can also vary greatly.
  • this makes sense to provide the driver with braked cornering by mediating the entry into the ABS control also the adhesion limit of the tires. It may therefore be particularly important for the driver to enter into an ABS control the haptic brake ⁇ pedal feedback.
  • the brake pedal feedback is activated relatively high-frequency and with suitable intensity in order to optimally convey the ABS admission to the driver.
  • ⁇ play according to the brake pedal feedback is also activated relatively high frequency and with suitable high intensity especially for ABS entry in gebrems ⁇ ter cornering.
  • the system pressure is preferably raised (via the pressure supply device) above the value of the driver's pressure.
  • the system pressure is thus not maintained at the level of the largest ABS wheel pressure requirement, but raised above the value of the driver pressure to achieve a volume flow, as shown in Fig. 2, from the system pressure circuit 40 in the driver's ⁇ pressure circle 41 and thus a sinking Bremspe ⁇ dals 1 to prevent.
  • Actuatorics such as a Balaktuator in the Pedal simulator unit or on the brake pedal is needed.
  • the function can be implemented purely by software in the system of FIG. 1 shown by way of example.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur haptischen Information des Fahrers eines mit einerbrake-by-wire- Bremsanlage ausgerüsteten Kraftfahrzeugs über den Betriebszustand des Bremssystems, bei dem die Bremspedalcharakteristik in Form einer funktionalen Relation zwischen Bremspedal-Gegenkraft und Bremspedalweg von einem Pedalwegsimulator erzeugtund in Abhängigkeit vom Betriebszustand modifiziert wird. Um dem Fahrer einen haptischen Informationskanal zur Verfügung zu stellen, über den dem Fahrer während einer Bremsung elektronisch gesteuert Informationen mitteilbar sind, ohne dass der Eindruck eines Defekts entsteht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dasseine Basis- Bremspedalcharakteristik mittels einer passiven Simulatorfeder erzeugt wird, die einer gegebenen Pedalkraft in unverändert gleich bleibender Relation einen Pedalweg zuordnet, dem ein die haptische Information transportierender Pedalrückstellweg überlagert wird.

Description

Verfahren zur haptischen Information des Fahrers eines Kraftfahrzeugs
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur hapti¬ schen Information des Fahrers eines mit einer brake-by- wire-Bremsanlage ausgerüsteten Kraftfahrzeugs über den Be¬ triebszustand des Bremssystems, bei dem die Bremspedalcha¬ rakteristik in Form einer funktionalen Relation zwischen Bremspedal-Gegenkraft und Bremspedalweg von einem Simulator erzeugt und in Abhängigkeit vom Betriebszustand modifiziert wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens .
Das Dokument DE 34 09 705 AI offenbart ein Verfahren zur Rückmeldung von Störungen oder Fehlern bei einem Bremsvorgang, bei dem eine Fehlerreaktion-Stelleinrichtung auf den Bremspedal-Wegsimulator so einwirkt, dass eine Änderung der vom Bremspedal-Wegsimulator vorgegebenen Bremspedalcharakteristik auftritt, und so lange bestehen bleibt, bis die vorgesehene Funktion des by-wire Systems wieder verfügbar ist. Weiter wird vorgeschlagen, die Bremspedalcharakteris¬ tik vorzugsweise so zu verändern, dass sich ein rhythmisches Pulsieren des Bremspedals ergibt. Dazu soll ein mit dem pulsierenden Signal einer elektronischen Schwingschal- tung angesteuerter elektromagnetischer Aktuator über eine Arretiernase in einen Mechanismus eingreifen, mit dem die Simulatorcharakteristik modifizierbar ist. Die Arretiernase ist dazu ausgebildet, mit einem Gleitstück eine arretieren¬ de Wirkverbindung einzugehen, auf dem sich eine Feder abstützt, über die ein Teil der Pedalkraft übertragen wird. Eine technische Lehre, wie mittels periodischer Aktivierung der Arretierung ein Pulsieren des Bremspedals erzeugt werden soll wird nicht gegeben. Um eine periodische Pedalbewe¬ gung zu ermöglichen muss ein einmal freigegebener Zusatz- Pedalweg wieder zurückstellbar sein. Eine entsprechende Pe¬ dal-Stelleinrichtung sowie deren Versorgung mit Stellenergie wären demnach noch zu ergänzen.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2006 026 873 AI be¬ schreibt eine Betätigungsvorrichtung für ein By-Wire- Bremssystem. Um dem Fahrer haptisch eine Rückmeldung über einen niedrigen Haft- bzw. Reibwert an den Fahrzeugrädern oder einen ABS-Regeleinsatz anzuzeigen ist die Bremspedalachse mit einem elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Drehantrieb versehen, der Pulsationen am Bremspedal erzeugt. Dabei können die Amplitude der Pulsationen in ei¬ nem Bereich zwischen ca. 0 mm und ca. 5,0 mm und deren Frequenz zwischen ca. 1 Hz und ca. 10 Hz geändert werden.
Schließlich sind aus dem Dokument DE 10 2004 040 616 AI ein Verfahren mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt. Eine Gegenkraft, die der vom Fah¬ rerfuß auf das Bremspedal ausgeübten Betätigungskraft ent¬ gegenwirkt, wird von einem aktiven Pedalwegsimulator erzeugt, und zwar so, dass der Fahrer dies als Komfort- und/oder Funktionseinschränkung der Bremsanlage empfindet. Eine solche Komforteinschränkung wie auch eine empfundene Funktionseinschränkung ist nicht akzeptabel, wenn der Fahrer über den Betriebszustand eines intakten Bremssystems informiert werden soll.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, das insbesondere mit einfachen elektronischen Mitteln einen haptischen Informationskanal zur Verfügung stellt, über den dem Fahrer während einer Bremsung elektronisch gesteuert Informationen mitteilbar sind, ohne dass der Eindruck eines Defekts entsteht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren ge¬ mäß Anspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass zum Aufbringen der Gegenkraft vorwiegend Komponenten der Brake-by-wire-Bremsanlage verwendet werden, die ohnehin für einen bestimmungsgemäßen Betrieb der Bremsanlage vorhanden sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 15 angegeben und ergeben sich außerdem aus der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 einen hydraulischen Schaltplan einer beispielsgemäßen Bremsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 die Bremsanlage nach Fig. 1 in einem ersten Zustand zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und Fig. 3 die Bremsanlage nach Fig. 1 in einem zweiten Zustand zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens .
Die in der Zeichnung dargestellte Bremsanlage umfasst im Wesentlichen eine mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspe¬ dals 1 betätigbare hydraulische Betätigungseinheit 2, einen mit der hydraulischen Betätigungseinheit 2 zusammen wirkenden Wegsimulator bzw. Simulationseinrichtung 3, einen der hydraulischen Betätigungseinheit 2 zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 4, eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5, eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 12 und eine elektrisch steuerbare Druckmodulationseinrichtung zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke.
Die nicht näher bezeichnete Druckmodulationseinrichtung umfasst beispielsgemäß je Radbremse 8, 9, 10, 11 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges ein Einlassventil 6a-6d und ein Auslassventil 7a-7d, die paarweise über Mittenanschlüs¬ se hydraulisch zusammengeschaltet und an die Radbremsen 8, 9, 10, 11 angeschlossen sind. Die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a-6d werden mittels Bremskreisversorgungs¬ leitungen 13a, 13b mit Drücken versorgt, die in einer „Bra- ke-by-Wire"-Betriebsart aus einem Systemdruck abgeleitet werden, der in einer an einen Druckraum 37 der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5 angeschlossenen Systemdruckleitung 38 vorliegt. Den Einlassventilen 6a- 6d ist jeweils ein zu den Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b hin öffnendes Rückschlagventil 50a-50d parallel geschaltet. In einer unverstärkten Rückfallbetriebsart wer¬ den die Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b über hydraulische Leitungen 22a, 22b mit den Drücken der Druckräume 17, 18 der Betätigungseinheit 2 beaufschlagt. Die Ausgangs¬ anschlüsse der Auslassventile 7a-7d sind paarweise über Rücklaufleitungen 14a, 14b mit dem Druckmittelvorratsbehäl¬ ter 4 verbunden. Zum Erfassen des in der Systemdruckleitung 38 herrschenden Druckes ist ein vorzugsweise redundant aus¬ geführter Drucksensor 19 vorgesehen.
Die hydraulische Betätigungseinheit 2 weist in einem Ge¬ häuse 21 zwei hintereinander angeordnete Kolben 15, 16 auf, die hydraulische Kammern bzw. Druckräume 17, 18 begrenzen, die zusammen mit den Kolben 15, 16 einen zweikreisigen Hauptbremszylinder bzw. einen Tandemhauptzylinder bilden. Die Druckräume 17, 18 stehen einerseits über in den Kolben 15, 16 ausgebildete radiale Bohrungen sowie entsprechende Druckausgleichsleitungen 41a, 41b mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 (über die Rücklaufleitung 14a bzw. 14b) in Verbindung, wobei diese durch eine Relativbewegung der Kolben 17, 18 im Gehäuse 21 absperrbar sind, und andererseits mittels der hydraulischen Leitungen 22a, 22b mit den bereits genannten Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b in Verbindung. Dabei ist in der Druckausgleichsleitung 41a eine Parallelschaltung eines stromlos offenen (SO-) Diagnose¬ ventils 28 mit einem zum Druckmittelvorratsbehälter 4 hin schließenden Rückschlagventil 27 enthalten. Die Druckräume 17, 18 nehmen nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben 15, 16 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 2 in einer Ausgangslage positionieren. Eine Kolbenstange 24 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 1 infolge einer Pedalbetätigung mit der Translationsbewegung des ersten (Hauptzylinder- ) Kolbens 15, dessen Betätigungsweg von ei¬ nem, vorzugsweise redundant ausgeführten, Wegsensor 25 er- fasst wird. Dadurch ist das entsprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetätigungswinkel. Es repräsen- tiert einen Bremswunsch eines Fahrzeugführers.
In den an die Druckräume 17, 18 angeschlossenen Leitungsab¬ schnitten 22a, 22b ist je ein Trennventil 23a, 23b angeord¬ net, welches als ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes (SO-), 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. Durch die Trennventile 23a, 23b kann die hydraulische Ver¬ bindung zwischen den Druckräumen 17, 18 und den Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b abgesperrt werden. Ein an den Leitungsabschnitt 22b angeschlossener Drucksensor 20 er- fasst den im Druckraum 18 durch ein Verschieben des zweiten Kolbens 16 aufgebauten Druck.
Wegsimulator 3 ist hydraulisch an den Hauptbremszylinder 2 ankoppelbar und besteht im Wesentlichen aus einer
Simulatorkammer 29, einer Simulatorfederkammer 30 sowie einem die beiden Kammern 29, 30 voneinander trennenden
Simulatorkolben 31. Simulatorkolben 31 stützt sich durch ein in Simulatorfederkammer 30 angeordnetes elastisches Element (z.B. eine Feder), welches vorteilhafterweise vor¬ gespannt ist, am Gehäuse 21 ab. Die Simulatorkammer 29 ist mittels eines elektrisch betätigbaren
Simulatorfreigabeventils 32 mit dem ersten Druckraum 17 des Tandemhauptbremszylinders 2 verbindbar. Bei Vorgabe einer Pedalkraft und aktiviertem Simulatorfreigabeventil 32 strömt Druckmittel vom Hauptbremszylinder-Druckraum 17 in die Simulatorkammer 29. Ein hydraulisch antiparallel zum Simulatorfreigabeventil 32 angeordnetes Rückschlagventil 34 ermöglicht unabhängig vom Schaltzustand des
Simulatorfreigabeventils 32 ein weitgehend ungehindertes Zurückströmen des Druckmittels von der Simulatorkammer 29 zum Hauptbremszylinder-Druckraum 17. Die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. ein einkreisiger elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet, dessen Kolben 36 von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 35 unter Zwischenschaltung eines ebenfalls schematisch dargestellten Rotations-Translationsgetriebes
betätigbar ist. Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 35 dienender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor ist mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet. Zusätzlich kann auch ein Temperatursensor zum Sensieren der Temperatur der Motorwicklung verwendet werden. Der Kolben
36 begrenzt einen Druckraum 37.
Der durch die Kraftwirkung des Kolbens 36 auf das im Druckraum 37 eingeschlossene Druckmittel erzeugte Aktuatordruck wird in die Systemdruckleitung 38 eingespeist und mit dem Systemdrucksensor 19 erfasst. In der „Brake-by-Wire"- Betriebsart wird die Systemdruckleitung 38 über die Zu¬ schaltventile 26a, 26b mit den Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b verbunden. Auf diesem Weg erfolgt bei einer Normalbremsung ein Radbremsdruckauf- und -abbau für alle Radbremsen 8, 9, 10, 11. Beim Druckabbau strömt dabei das vorher aus dem Druckraum 37 des Aktuators 5 in die Radbremsen 8, 9, 10, 11 verschobene Druckmittel auf dem gleichen Wege wieder in den Druckraum 37 des Aktuators 5 zurück. Dagegen strömt bei einer Bremsung mit radindividuell unter¬ schiedlich, mit Hilfe der Modulationsventile 6a-6d, 7a-7d geregelten Radbremsdrücken der über die Auslassventile 7a- 7d abgelassene Druckmittelanteil in den Druckmittelvorrats¬ behälter 4. Ein Nachsaugen von Druckmittel in den Druckraum
37 ist durch ein Zurückfahren des Kolbens 36 bei geschlos¬ senen Zuschaltventilen 26a, 26b möglich, indem Druckmittel aus dem Behälter 4 über ein als in Strömungsrichtung zum Aktuator öffnendes Rückschlagventil ausgebildetes Nachsaug- ventil 52 in den Akuatordruckraum 37 strömen kann.
Die vorhin genannten Komponenten 2, 3, 5, 6a-6d, 7a-7d, 12,
19, 20, 22a, 22b, 23a, 23b, 25, 26a, 26b, 27, 28, 32, 34, 38, 41a, 41b, 44, 46, 52 sind bevorzugt zu einem elektro- hydraulischen Modul (elektrohydraulische Betätigungseinheit) zusammengefasst , das mit dem Bezugszeichen 60 verse¬ hen ist. Der Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten des Moduls 60, insbesondere der Ventile 6a-6d, 7a- 7d, 23a, 23b, 26a, 26b, 28, 32 und des Elektromotors 35 der Druckbereitstellungseinrichtung 5, dient die elektronische Steuer- und Regeleinheit 12. Die Signale der Sensoren 19,
20, 25 und 44 werden ebenso in der elektronische Steuer- und Regeleinheit 12 verarbeitet.
In einer Normalbremsfunktion der Bremsanlage („Brake-by- wire"-Betriebsart ) ist Hauptbremszylinder 2, und damit der Fahrzeugführer, von den Radbremsen 8, 9, 10, 11 durch die geschlossenen Trennventile 23a, 23b entkoppelt und die Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b sind über die geöffneten Zuschaltventile 26a, 26b mit der ersten Druckbe¬ reitstellungseinrichtung 5 verbunden, welche den Systemdruck zur Betätigung der Radbremsen 8, 9, 10, 11 bereitstellt. Simulationseinrichtung 3 ist durch das geöffnete Simulatorfreigabeventil 32 zugeschaltet, so dass das durch die Betätigung des Bremspedals 1 durch den Fahrer im Hauptbremszylinder 2 verdrängte Druckmittelvolumen durch die Simulationseinrichtung 3 aufgenommen wird und die Simulationseinrichtung 3 dem Fahrzeugführer ein gewohntes Bremspedalgefühl vermittelt.
In einer Rückfallbetriebsart der Bremsanlage, z.B. bei ei- nem Ausfall der elektrischen Energieversorgung der Bremsanlage, ist Simulationseinrichtung 3 durch das stromlos geschlossene Simulatorfreigabeventil 32 abgeschaltet und die Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist durch die stromlos geschlossenen Zuschaltventile 26a, 26b von den Bremskreis¬ versorgungsleitungen 13a, 13b getrennt. Hauptbremszylinder 2 ist über die Leitungen 22a, 22b mit den stromlos offenen Trennventilen 23a, 23b mit den Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b und damit den Radbremsen 8, 9, 10, 11 verbun¬ den, so dass der Fahrzeugführer durch Betätigung des Bremspedals 1 direkt Druck in den Radbremsen 8, 9, 10, 11 auf¬ bauen kann.
In einem Simulatorbremssystem (in der „Brake-by-wire"- Betriebsart) ist das Pedal 1 von den Radbremsen 8-11 hyd¬ raulisch entkoppelt. Die in herkömmlichen Bremssystemen unvermeidbaren Pedalrückwirkungen bei Radbremsdruck- Regelaktivitäten des Bremssystems gibt es daher nicht. Um dem Fahrer dennoch in ausgewählten Betriebszuständen eine haptische Pedalrückmeldung zu geben, wird beispielsweise vorgeschlagen, diese Pedalrückwirkung elektronisch gesteuert der vom Simulator vorgegebenen Pedalcharakteristik (z.B. durch Feder in Raum 30) temporär zu überlagern.
Zur Durchführung eines Verfahrens zur Generierung einer elektronisch gesteuerten Pedalrückwirkung wird beispielsgemäß wenigstens ein Trennventil (23a: Trennventil des Druck¬ kreises, 23b: Trennventil des Schwimmkreises) gepulst ge¬ öffnet. Dadurch wird ein Druckmittelvolumenpuls von der Systemdruckseite (Leitung 13a bzw. 13b) des Trennventils zur Fahrerdruckseite (Leitung 22a bzw. 22b) des Trennven¬ tils geleitet, welcher die gewünschte Pedalpulsation er¬ zeugt . Bevorzugt sieht das Verfahren vor, dass der Systemdruck angehoben wird (z.B. mittels der Druckbereitstellungseinrichtung 5) , falls die Druckdifferenz aus System- und Hauptzylinderdruck nicht ausreicht, nicht vorhanden oder negativ ist .
Schließlich wird bevorzugt das dem Schwimmkreis zugeordnete Trennventil 23b zur Generierung der Pedalrückwirkung verwendet. Dies hat den Vorteil, dass das als Volumenpuls zu¬ sätzlich eingebrachte Druckmittelvolumen, nachdem es seine Aufgabe als Pedalpulserzeuger erfüllt hat, über die Aus¬ gleichsverbindung 100 des Schwimmkreises in Richtung Behälter 4 wieder abgebaut wird und daher die stationäre Pedal¬ charakteristik unverändert bleibt.
In Fig. 2 und Fig. 3 ist die Bremsanlage der Fig. 1 in verschiedenen Zuständen dargestellt. In Fig. 2 und Fig. 3 sind für die Funktion relevante Volumenströme und Druckverhält¬ nisse beispielhaft dargestellt.
Bei Normalbremsungen ohne ABS und bei ABS-Bremsungen („Bra- ke-by-wire"-Betriebsart ) ergibt sich häufig ein Zustand wie in Fig. 2 dargestellt. Der Systemdruck Psys im Systemdruckkreis 40 ist höher als der Fahrerdruck PDriver im Fahrer¬ druckkreis 41, da der Systemdruck gegenüber dem
unverstärkten Fahrerdruck üblicherweise um ein Vielfaches erhöht wird.
Die Bremspedalrückmeldung wird beispielsgemäß mit Hilfe des Trennventils 23b erzeugt, welches bei normalem aktivem Be¬ trieb der Bremsanlage während einer Bremsung dauerhaft bestromt und damit geschlossen wird. Das Trennventil 23b trennt hierbei im aktiven Betrieb den Fahrerdruckkreis 41 vom Systemdruckkreis 40, so dass kein Bremsflüssigkeitsvo¬ lumen und Druck vom einen in den jeweils anderen Kreis fließen kann. Ohne das im Folgenden beschriebene beispiels¬ gemäße Verfahren zur Einstellung einer geeigneten hapti- schen Bremspedalrückmeldung für den Fahrer in einem aktiven Bremssystem während einer ABS-Regelung, wäre der Fahrer also auch während einer ABS-Regelung vom aktiven Systemdruck bzw. den Raddruckkreisen getrennt und bekäme über das
Bremspedal 1 keine haptische Rückmeldung. Bei heutigen, konventionellen ABS/ESC-Bremssystemen (z.B. mit Vakuum- bremskraftverstärker und Rückförderpumpe) spürt der Fahrer die ABS-Druckschwankungen aufgrund von Rückförderpumpenhü- ben und Ventilschalten im Bremspedal 1 während einer ABS- Regelung .
Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnt wurde, wird zur Erzeugung einer haptischen Bremspedalrückmeldung während einer ABS-Bremsung in einem aktiven Bremssystem bevorzugt durch kurzzeitiges Öffnen des Trennventils 23b ein Druck- bzw. Volumenpuls AV 42 vom Systemdruckkreis 40 in den Fahrerdruckkreis 41 gespeist. Dieser erzeugt einen Kraftimpuls auf den Schwimmkolben 16, welcher den Kraftimpuls über die im ersten Druckraum des Hauptbremszylinders angeordnete erste Rückstellfeder und die Bremsflüssigkeit im ersten Druckraum 17 an den ersten Kolben 15 über die Druckstange 24 an das Bremspedal 1 und somit auf den wäh¬ rend der Bremsung darauf befindlichen Fahrerfuß weitergibt. Somit wird durch kurzzeitiges Öffnen des Trennventils 23b ein Druck- bzw. Volumenpuls AV und in Folge daraus ein Kraftimpuls auf das Bremspedal 1 bzw. den Fahrerfuß er¬ zeugt. Der Fahrer spürt somit im Fuß einen Kraftimpuls und der Fahrerfuß wird dynamisch dadurch um einige wenige mm bzw. Bruchteile von mm bewegt, da die Pedalgegenkraft der Fahrerfußkraft durch den Kraftimpuls überwiegt. Somit ist eine haptische Rückmeldung über das Bremspedal 1 möglich ohne dass die Pedal-Grundcharakterisik verändert wird.
Bevorzugt wird über die Öffnungszeit des Trennventils 23b die Intensität des Kraftimpulses variiert, da hiermit die Größe des Volumenpuls AV 42 bestimmt wird.
Des Weiteren wird bevorzugt durch Variation der Pausenzeit zwischen den Ventilöffnungen die Frequenz der Kraftimpulse im Pedal variiert.
Um die haptische Rückmeldung geeignet und subjektiv plausi¬ bel für den Fahrer zu gestalten, werden bevorzugt die Frequenz und Intensität der Rückmeldung geeignet eingestellt bzw. variiert.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Frequenz und Intensität der Bremspedalrückmeldung an die Frequenzen und Amplituden der Radbremsdruckmodulati¬ onen in den Raddruckkreisen angepasst.
Hierzu werden bevorzugt die ABS-Druckmodulationen an allen Radbremsen berücksichtigt.
Bevorzugt wird die Frequenz der Bremspedalrückmeldung in Abhängigkeit einer Dauer eines oder mehrerer ABS- Druckaufbau-Zyklen bis zum ABS-Druckabbau gewählt.
Bei einer höheren ABS-Regelfrequenz der Drücke in den Raddruckkreisen des aktiven Systems wird bevorzugt eine höhere Frequenz der Volumenpulse AV zur Bremspedalrückmeldung eingestellt. Somit ergibt sich für den Fahrer ein plausibler Zusammenhang zwischen Verhalten des Fahrzeugs bzw. ABS- Regelung und der haptischen Pedalrückmeldung.
Fahrdynamisch kann es für den Fahrer besonders wertvoll sein zu wissen, wenn er bei gebremstem Fahrzeug die Kraftschlussgrenze der Reifen zur Straße erreicht hat, wenn er also einen Eintritt in die ABS-Regelung erreicht hat. So kann beispielsweise vom Fahrer bei nassen oder winterlichen Straßenverhältnissen der Reibwert μ der Fahrbahn durch Bremsen bis in die ABS-Regelung ermittelt werden, da diese Einschätzung des Fahrbahnreibwerts μ allein durch visuelle Beurteilung schwer möglich ist und dieser außerdem stark variieren kann. Des Weiteren ist dies sinnvoll, um dem Fahrer bei gebremster Kurvenfahrt durch Vermittlung des Eintritts in die ABS-Regelung ebenfalls die Kraftschlussgrenze der Reifen zu vermitteln. Es kann also die haptische Brems¬ pedalrückmeldung bei Eintritt in eine ABS-Regelung für den Fahrer besonders wichtig sein. Beispielsgemäß wird für den Beginn einer ABS-Regelung die Bremspedalrückmeldung relativ hochfrequent und mit geeigneter Intensität aktiviert, um dem Fahrer den ABS-Eintritt optimal zu vermitteln. Bei¬ spielsgemäß wird speziell für den ABS-Eintritt bei gebrems¬ ter Kurvenfahrt ebenfalls die Bremspedalrückmeldung relativ hochfrequent und mit geeignet hoher Intensität aktiviert.
Damit wird erreicht dass der Fahrer eine Zuordnung der Pul¬ sation zum Fahrzustand erlernen kann und so in der Lage ist, aus dem Pedalverhalten Rückschlüsse auf den Betriebs¬ zustand seines Fahrzeugs zu ziehen.
Bei ABS-Bremsungen auf niedrigem Reibwert μ der Fahrbahn oder bei sehr großer Betätigungskraft des Fahrers auf das Bremspedal kann sich ein wie in Fig. 3 dargestellter Zu- stand (Druckverhältnis) ergeben. Hierbei ist der System¬ druck PSys im Systemdruckkreis 40 kleiner als der Fahrer¬ druck PDriver im Fahrerdruckkreis 41. Somit fließt durch Öff¬ nen des Trennventils 23b ein Volumenpuls AV 43 aus dem Fah¬ rerdruckkreis 41 in den Systemdruckkreis 40. Da somit das Bremsflüssigkeitsvolumen Puls für Puls vom Fahrerdruckkreis 41 in den Systemdruckkreis 40 fließt, würde sich hierbei durch die Fahrerfußkraft auf dem Bremspedal der Schwimmkol¬ ben 16, der Primärkolben 15 und somit das Bremspedal 1 wei¬ ter bewegen und in Betätigungsrichtung durchsinken. Dies könnte dem Fahrer unberechtigterweise den Eindruck eines Defekts der Bremsanlage vermitteln. Außerdem könnte ein durchsinkendes Bremspedal im Fall eines Ausfalls des akti¬ ven Systems, also einem Umschalten in die hydraulische Rückfallebene (in der alle Elektromagnetventile unbestromt sind) , zu einem sicherheitskritischen Zustand des Fahrzeugs führen da bei bereits durchgetretenem Bremspedal kein bzw. sehr wenig Bremsflüssigkeitsvolumen im Hauptbremszylinder als Reserve für die nun aktive Rückfallebene bereit stünde.
In der in Fig. 3 dargestellten Situation wird daher der Systemdruck bevorzugt (mittels der Druckbereitstellungseinrichtung) über den Wert des Fahrerdrucks angehoben. Der Systemdruck wird also nicht auf Niveau der größten ABS- Raddruck-Anforderung gehalten, sondern über den Wert des Fahrerdrucks angehoben, um einen Volumenfluss , wie in Fig. 2 dargestellt, vom Systemdruckkreis 40 in den Fahrerdruck¬ kreis 41 zu erzielen und somit ein Durchsinken des Bremspe¬ dals 1 zu verhindern.
Ein Vorteil der Erfindung ist es, dass zur Funktion der haptischen Bremspedalrückmeldung keine zusätzliche
Aktuatorik, wie z.B. ein Zusatzaktuator in der Pedalsimulatoreinheit oder am Bremspedal, benötigt wird. Die Funktion ist im beispielhaft gezeigten System der Fig. 1 rein über Software umsetzbar.

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur haptischen Information des Fahrers eines mit einer brake-by-wire-Bremsanlage ausgerüsteten Kraftfahrzeugs über den Betriebszustand des Bremssys¬ tems, bei dem die Bremspedalcharakteristik in Form einer funktionalen Relation zwischen Bremspedal- Gegenkraft und Bremspedalweg von einem Simulator er¬ zeugt und in Abhängigkeit vom Betriebszustand modifi¬ ziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Basis- Bremspedalcharakteristik mittels einer passiven
Simulatorfeder erzeugt wird, die einer gegebenen Pedalkraft in unverändert gleich bleibender Relation einen Pedalweg zuordnet, dem ein die haptische Informa¬ tion transportierender Pedalrückstellweg überlagert wird .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerung der haptischen Information reversibel ist, so dass nach deren Beenden oder Abschal¬ ten die Basis-Bremspedalcharakteristik automatisch und ohne einen Stelleingriff wiederhergestellt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerung der haptischen Information aus zeitlich beschränkten Einzelereignissen besteht, die für den Fahrer als Pedal-Rückstellpulse wahrnehmbar sind .
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Pedal-Rückstellpulse zeitlich aneinander gereiht werden, so dass eine die Basis- Bremspedalcharakteristik überlagernde periodische Pe¬ dalpulsation entsteht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Frequenz, Intensität und Pausendauer der periodi¬ schen Pedalpulsation in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Bremssystems und des Fahrzeugs gewählt wer¬ den .
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Frequenz und Intensität der Bremspedalrückwirkung in Abhängigkeit von Parametern einer Radbremsdruckmo¬ dulation wie Regelfrequenz, Intensität und Dauer gewählt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn einer Radbremsdruckmodulation eine höhere Frequenz der Pedalpulsation gewählt wird als in deren weiterem Verlauf und dass bei Kurvenfahrt zu¬ sätzlich die Intensität der Pulsation erhöht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung von Frequenz und Intensität der pe¬ riodischen Pedalpulsation zum Betriebszustand von Fahrzeug und Bremssystem reproduzierbar gewählt ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Pulses ein Trennventil (23b) einer hydraulischen brake-by-wire Bremsanlage temporär geöffnet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Pulses vor dem Öffnen des Trennventils (23b) der by-wire-Bremssystemdruck angehoben wird.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die brake-by-wire-Bremsanlage hydraulisch und zum Be¬ trieb in einer brake-by-wire Betriebsart sowie zum Be¬ trieb in einer weiteren, nicht-elektronischen Betriebsart mit direktem hydraulischem Durchgriff vom Bremspedal (1) zu den Radbremsen (8 - 11) eingerichtet ist .
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Pedalkraft und Simulatorfederkraft sowie Pedalweg und Simulatorfederweg in der brake-by-wire Betriebsart über einen ersten hydraulischen Kreis miteinander gekoppelt sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der der Basis-Bremspedalcharakteristik überlagerte Pedalrückstellweg mittels eines zweiten hydraulischen Kreises erzeugt wird.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass erstem und zweitem hydrau¬ lischem Kreis die beiden Druckräume (17, 18) eines Tandemhauptbremszylinders (2) zugeordnet sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch ein erstes und ein zweites Trenn¬ ventil (23a, 23b) , mit denen die beiden Druckräume (17, 18) des Tandemhauptbremszylinders (2) in der bra- ke-by-wire Betriebsart von den Radbremsen (8 - 11) ge¬ trennt werden sowie eine Einrichtung (5) zum Bereit¬ stellen des by-wire-Bremssystemdrucks und von Druck¬ mittelvolumen und Radbremsdruckregeleinrichtungen (6a - 6d; 7a - 7d) zum Erzeugen radindividueller Radbremsdrücke aus dem Bremssystemdruck.
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