DE102004045434A1

DE102004045434A1 - Verfahren zum Verhindern eines Wegrollens eines Fahrzeugs insbesondere Nutzfahrzeugs

Info

Publication number: DE102004045434A1
Application number: DE200410045434
Authority: DE
Inventors: Olaf Dipl.-Ing. Franke; Hans-Jochen Dipl.-Ing. Kelle
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2004-09-18
Filing date: 2004-09-18
Publication date: 2006-03-23

Abstract

Verfahren zum Verhindern eines Wegrollens eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, das mittels Betätigens einer Bremseinheit durch den Fahrzeugführer, insbesondere eines Bremspedals, zum Stillstand gebracht worden ist, mit den Schritten: DOLLAR A - Erfassen eines sich zwischen der Betätigung und einem Lösen der Bremsbetätigungseinheit während eines Bremsvorgangs im Beremssystem einstellenden maximalen Bremsdrucks, DOLLAR A - Übermitteln eines den maximalen Bremsdurch repräsentierenden Druckwertes an einen Bordrechnerverbund, DOLLAR A - Erfassen des Lösens der Bremsbetätigungseinheit der Bremseinheit bei gleichzeitigem automatischen Halten des maximalen Bremsdrucks im Radbremssystem, DOLLAR A - Generieren eines Bremslösewerts unter Zugrundelegung wenigstens einer an den Bordrechnerverbund übermittelten Messgröße und/oder zumindest einer im Bordrechnerverbund generierten und/oder hinterlegten Kenngröße sowie DOLLAR A - Verringern des Radbremsdrucks unter Berücksichtigung des Bremslösewerts.

Description

Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern eines Wegrollens eines Fahrzeugs insbesondere Nutzfahrzeugs, das mittels Betätigens einer Bremseinheit durch den Fahrzeugführer, insbesondere eines Bremspedals, zum Stillstand gebracht worden ist. Mit dem beschriebenen Verfahren wird insbesondere sichergestellt, dass bei einem Kraftfahrzeug, das auf geneigter Fahrbahn zum Stehen gebracht wird, ein Anfahrvorgang ohne Rückwärtsrollen durchführbar ist. Neben dem vorgenannten Verfahren betrifft die Erfindung ebenfalls eine Vorrichtung, mit der ein Rückwärtsrollen eines Fahrzeugs, das gerade zum Stehen gebracht worden ist, während eines darauffolgenden Anfahrvorgangs sicher vermeidbar ist.

Das Anfahren am Berg bzw. auf einer geneigten Fahrbahn stellt sowohl die Fahrer von Pkw als auch von Lkw oftmals vor größere Probleme. So gilt es zum einen, das Zurückrollen des Kraftfahrzeugs zu vermeiden und zum anderen aber auch zu starkes Gasgeben oder eine zu starke Belastung der Kupplung zu vermeiden. Aus diesem Grund sind verschiedene Vorrichtungen bzw. Verfahren zum Verhindern des Wegrollens von Fahrzeugen bekannt.

Die DE 195 25 552 A1 beschreibt ein Verfahren zum Halten eines Fahrzeugs auf geneigter Fahrbahn und beim Anfahren am Berg, bei dem unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Bremspedalbetätigung die Bremskraft an einzelnen oder mehreren Rädern aufrechterhalten, erhöht und wieder abgebaut wird. Die Bremskraft wird dabei in Abhängigkeit der Fahrsituation des Fahrzeugs angepasst.

Weiterhin ist aus der DE 199 50 162 B4 ein Verfahren zur Verhinderung des Wegrollens eines Fahrzeugs beim Anfahren bekannt, bei dem die Anfahrhilfe durch Betätigen des Bremspedals aktiviert wird. Bei der in dieser Druckschrift beschriebenen technischen Lösung wird zunächst eine Änderung des Bremsdrucks, wie er bspw. bei Betätigen des Bremspedals auch bei Stillstand des Fahrzeugs auftritt, erfasst und ein Betriebssteuerdruck aktiviert, sobald die Änderung des Bremsdrucks einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Die Deaktivierung des Betriebssteuerdrucks erfolgt zeitverzögert, nachdem das Bremspedal gelöst worden ist.

Problematisch an den bekannten Verfahren ist entweder, dass ihre technische Realisierung nur mit verhältnismäßig großem Aufwand durchgeführt werden kann oder, dass der Fahrzeugführer die entsprechenden Systeme erst aktivieren muss. Bei immer stärker anwachsendem Verkehrsaufkommen muss allerdings die Entwicklung von Systemen im Fahrzeugbereich dahin gehen, dass der Fahrer bei der Bedienung des Fahrzeugs entlastet wird, so dass sich für ihn ein höherer Fahrkomfort einstellt.

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verhinderung des Wegrollens eines Fahrzeugs beim Anfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, das mit technisch einfachen Mitteln zu realisieren ist. Insbesondere sollte eine Aktivierung bzw. Deaktivierung der vorgenannten Wegrollhilfe erfolgen, ohne dass hierfür der Fahrer über den normalen Bedienungsablauf hinaus eingreifen muss. Darüber hinaus sollte es das anzugebende Verfahren bzw. die Vorrichtung auf einfache Weise ermöglichen, dass die Anfahrhilfe sich selbsttätig, einfach und schnell an die Anfahrsituation, also etwa die Steigung der Straße, anpasst.

Die vorgenannte Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine Vorrichtung, mit der das Verfahren durchführbar ist, ist im Anspruch 11 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren zu entnehmen.

Erfindungsgemäß weist ein Verfahren zum Verhindern eines Wegrollens eines Fahrzeugs, das mittels des Betätigens einer Bremseinheit durch den Fahrzeugführer, insbesondere eines Bremspedals, zum Stillstand gebracht worden ist, die folgenden Schritte auf:

– Erfassen eines sich zwischen dem Betätigen und einem Lösen der Bremsbetätigungseinheit durch den Fahrzeugführer während eines Bremsvorgangs im Radbremssystem einstellenden maximalen Bremsdrucks,
– Übermitteln eines den maximalen Bremsdruck repräsentierenden Druckwertes an einen Bordrechnerverbund,
– Erfassen des Lösens der Bremsbetätigungseinheit bei gleichzeitigem automatischen Halten des maximalen Bremsdrucks im Radbremssystem,
– Generieren eines Bremslösewerts unter Zugrundelegung wenigstens einer an den Bordrechnerverbund übermittelten Messgröße und/oder zumindest einer im Bordrechnerverbund generierten und/oder hinterlegten Kenngröße sowie
– Verringern des Radbremsdrucks unter Berücksichtigung des Bremslösewerts.

Mit dem vorbeschriebenen Verfahren ist es insbesondere möglich, einen sicheren Anfahrvorgang auch auf geneigter Fahrbahn vorzunehmen, ohne dass der Fahrer hierfür zusätzliche Maßnahmen ergreifen muss. Dies wird vor allem dadurch erreicht, dass der bei einem Bremsvorgang maximal im Bremssystem erzeugte Bremsdruck gehalten wird, egal ob der Fahrzeugführer die Stellung des Bremspedals zwischenzeitlich verändert. Hierbei ist es unerheblich, ob der Fahrer zwischenzeitlich das Bremspedal stärker betätigt oder den Druck auf das Pedal verringert. In jedem Fall wird der maximale Bremsdruck erfasst und im Bremssystem gehalten. Vorzugsweise erfolgt die Speicherung des Wertes für den maximalen Bremsdruck in einem Maximalwertspeicher. Somit kann der Fahrer durch einfaches Nachtreten des Bremspedals den Druck, der im Bremssystem gehalten werden soll, erhöhen. Vereinfacht ausgedrückt wird der maximale Bremsdruck quasi „eingefroren". Vorteilhaft gegenüber den bekannten Anfahrhilfen ist hierbei vor allem, dass der Fahrer das System nicht extra aktivieren muss, sondern dass der Bremsdruck zunächst automatisch gehalten wird und dass der Bremsdruck in der Radbremse aufgrund der Fahrervorgabe genau die zum Halten notwendige Höhe aufweist.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass als Kenngröße eine Zeitspanne, vorzugsweise etwa einer Sekunde bis mehrerer Sekunden, im Bordrechnerverbund hinterlegt wird. In diesem Fall wird die Bremse gelöst, sobald der Fahrer nach dem Bremsvorgang bei stillstehendem Fahrzeug den Fuß vom Bremspedal genommen hat und mindestens eine Sekunde vergangen ist, ohne dass der Fahrer das Brems- und/oder das Fahrpedal betätigt hat.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird an der Kupplung oder am Fahrzeuggetriebe eine Kraftschlussüberwachung des gesamten Antriebsstranges vorgenommen, mit der eine Messgröße erfasst und vorzugsweise an das Ge triebesteuergerät übermittelt wird. In einem Bordrechnerverbund, der vorteilhafterweise ein Getriebesteuergerät enthält, wird die aufgenommene Messgrösse derart ausgewertet, dass bei Erreichen eines Kraftschlusses am Getriebe oder der Kupplung, der ausreichend ist, um ein Rückwärtsrollen des Kraftfahrzeugs während des Anfahrvorgangs sicher auszuschliessen, ein Signal an das Bremssteuergerät zur Verringerung des Bremsdrucks übertragen. Über das Bremssteuergerät wird die Verringerung des Bremsdrucks im Bremssystem während des Anfahrvorgangs gesteuert bzw. geregelt. Vorzugsweise erfolgt die Verringerung des Bremsdrucks mit einem festen Druckgradienten. In diesem Zusammenhang ist ein Druckabbau um etwa 210⁵ Pa/s (2 bar/s) besonders geeignet. Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, die Form des Druckabbaus frei zu wählen und entsprechende Parameter im Bremssteuergerät zu hinterlegen.

Nur der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass Bordrechner, Getriebesteuergerät und/oder Bremssteuergerät jeweils als separate Bauteile ausführbar sind oder auch in einem Bordrechnerverbund zusammengefasst sein können.

Der Ablauf eines Bremsvorgangs sieht somit wie folgt aus. Sobald das Fahrzeug zum Stillstand gebracht worden ist, wird der maximal bei Beendigung des Bremsvorgangs in der Radbremse herrschende Druck erfasst und zunächst gehalten. Verlässt der Fahrzeugführer mit seinem Fuß das Bremspedal, wird zunächst die Zeit überwacht, in der keine Pedalbetätigung erfolgt. Betätigt der Fahrer innerhalb einer Sekunde bis weniger Senkunden weder die Bremse noch das Fahr- oder Kupplungspedal, wird die Radbremse über einen festen Druckgradienten entlüftet, die Bremse also gelöst. Betätigt der Fahrer demgegenüber das Fahrpedal, um einen Anfahrvorgang einzuleiten, so wird der Bremsdruck in der Radbremse erst verringert, sobald der Kraftschluss im Fahrzeuggetriebe bzw. an der Kupplung ausreicht, damit das Fahrzeug bei geneigter Fahrbahn nicht wegrollt.

Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße System sowohl bei hydraulischen als auch bei pneumatischen Bremssystemen einzusetzen. Vorzugsweise eignet es sich jedoch zum Einsatz in Fahrzeugen, die über eine Druckluftbremse verfügen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird daher in einer besonderen Ausführungsform in Nutzfahrzeugen, insbesondere in Nutzfahrzeugen mit einem zulässigen Gesamtgewicht von mehr als 6000 kg, eingesetzt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 schematische Darstellung eines Druckluftbremssystems
2 Grafische Darstellung eines Bremsablaufs
In 1 ist der Aufbau eines Druckluftbremssystems, wie es in Nutzfahrzeugen zum Einsatz kommt, schematisch dargestellt. Der Bordrechnerverbund 1 beinhaltet sowohl das Getriebe- 2 als auch das Bremssteuergerät 3. Hierbei ist das Getriebesteuergerät 2 über eine Signalleitung mit einem Kupplungssensor 4, der am Fahrzeuggetriebe 5 angeordnet ist, zum Datenaustausch verbunden. Ferner ist im Bordrechnerverbund ein Wert von etwa einer Sekunde als Kenngröße hinterlegt, innerhalb der die Bremse 6 gelöst werden soll, sofern nach einem Bremsvorgang weder das Brems- noch das Fahrpedal betätigt wird. Die Ansteuerung der Radbremse 6 des Nutzfahrzeugs erfolgt über das Bremssteuergerät.
Bringt der Fahrzeugführer nunmehr während eines Bremsvorgangs das Nutzfahrzeug zum Stehen, so wird der bei Beendigung des Bremsvorgangs der maximal in der Radbremse herrschende Bremsdruck erfasst, der entsprechende Wert im Bordrechnerverbund 1 gespeichert und der Bremsdruck gehalten wird, ohne dass der Fahrer ein zusätzliches System aktivieren muss. Bei der Einleitung des Anfahrvorgangs nimmt der Fahrer zunächst den Fuß vom Bremspedal. Der Bremsdruck wird in diesem Fall automatisch für etwa eine Sekunde gehalten, auch ohne dass der Fahrer das Bremspedal betätigt. Anschließend betätigt der Fahrer das Fahrpedal- und/oder Kupplungspedal, wobei der Bremsdruck nach wie vor im Bremssystem auf dem ursprünglichen Wert gehalten wird. Gleichzeitig erfolgt durch den Kupplungssensor 4 die Erfassung der Übertragung eines Antriebsmoments am Fahrzeuggetriebe 5. Der vom Kupplungssensor 4 ermittelte Wert wird an das Getriebesteuergerät 2 übertragen. Sobald der Kraftschluss am Getriebe 5 so groß ist, dass ein Wegrollen des Nutzfahrzeugs beim Anfahren sicher ausgeschlossen ist, wird ein entsprechendes Signal von dem im Bordrechnerverbund 1 integrierten Getriebesteuergerät 2 generiert und an das Bremssteuergerät 3 übertragen. Dort wird diese Information als Bremslösesignal interpretiert und an die Radbremse 6 übermittelt. Daraufhin erfolgt eine gezielte Verringerung des Bremsdrucks und zwar indem der Bremsdruck nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit, sondern ab einem bestimmten Druckwert über einen festen Druckgradienten abgebaut wird.
Mit dem vorbeschriebenen Verfahren wird somit auf besonders geeignete Weise sicher gestellt, dass das Wegrollen eines Nutzfahrzeugs, insbesondere eines schweren Lastkraftwagens, auch trotz geneigter Fahrbahn beim Anfahren, sicher und zuverlässig vermeidbar ist, ohne dass der Fahrzeugführer über die normale Bedienung hinaus zusätzliche Maßnahmen bzw. Handgriffe durchführen muss. Das beschriebene System verbessert somit auf einfache Weise den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit bei Nutzfahrzeugen.
Die 2 zeigt anhand der Grafiken 2a, 2b, 2c wie sich die Stellung des Bremspedals, der im Bremssystem herrschende Bremsdruck und die Fahrzeuggeschwindigkeit während eines Brems- sowie des nachfolgenden Anfahrvorgangs verändern.
In der 2a ist die Stellung des Bremspedals 7 in Form des Betätigungswegs über die Zeit aufgetragen. Sobald der Fahrzeugführer einen Bremsvorgang einleitet, betätigt er das Bremspedal und bewegt das Pedal somit nach unten, dem Bodenbereich des Fahrerhauses entgegen. Der vom Bremspedal während des Bremsvorgangs zurückgelegte Weg steigt zunächst an. Mit einer stärker werdenden Verlangsamung des Fahrzeugs bzw. beim Stillstand des Fahrzeugs nimmt der Fahrzeugführer den Fuß vom Bremspedal bis es wieder in die Ausgangsstellung zurückgekehrt ist. Während des nachfolgenden Anfahrvorgangs wird das Wegrollen aufgrund der in das Bremssystem integrierten Anfahrhilfe, die ein Wegrollen des Fahrzeugs auch bei geneigter Fahrbahn verhindert, vermieden, so dass der Fahrer das Bremspedal nicht mehr betätigen muss und dieses in der Ausgangslage verbleibt.
Die 2b zeigt, wie sich zur gleichen Zeit die Geschwindigkeit 8 des Fahrzeugs während des Brems- sowie des Anfahrvorgangs verändert. Durch den Bremsvorgang wird das Fahrzeug verzögert, bis es schließlich vollkommen zum Stillstand kommt und die Fahrgeschwindigkeit 0 km/h beträgt. Nach dem Ablauf einer gewissen Zeitspanne erfolgt die Beschleunigung des Fahrzeugs, so dass die Fahrgeschwindigkeit wieder auf den gewünschten, bzw. den Straßenverhältnissen angepassten Wert ansteigt.
In der 2c ist abschließend der Verlauf des Bremsdrucks 9 dargestellt. Durch Betätigen des Bremspedals wird der Bremsvorgang eingeleitet und der Bremsdruck in Abhängigkeit der in 2a gezeigten Pedalstellung verändert. Der Bremsdruck steigt während des Bremsvorgangs auf einen maximalen Bremsdruck an, der bei Stillstand des Fahrzeugs zunächst konstant beibehalten wird. Dabei wird dieser maximale Bremsdruck auch bei einer Veränderung der Fußstellung und sogar bis mindestens zu einer Sekunde nachdem der Fahrer seinen Fuß vom Bremspedal heruntergenommen hat im Bremssystem gehalten. Nimmt der Fahrer den Fuß während des Anfahrvorgangs bei durchgetretenem Kupplungspedal vom Bremspedal und belässt anschließend das Kupplungs- und/oder das Fahrpedal betätigt, bleibt der Bremsdruck so lange im Radbremssystem auf dem ursprünglichen Wert, bis der Kraftschluss an der Kupplung bzw. dem Fahrzeuggetriebe ausreichend groß ist, so dass ein Wegrollen des Fahrzeugs sicher vermeidbar ist. Sobald ein ausreichend großer Kraftschluss vom Antriebssystem festgestellt wird, verringert sich der Bremsdruck im Radbremssystem ab einem bestimmten Druck mit einem festen Druckgradienten. Dieser Verlauf des Bremsdrucks ist der 2c zu entnehmen.

Claims

Verfahren zum Verhindern eines Wegrollens eines Fahrzeugs insbesondere Nutzfahrzeugs, das mittels Betätigens einer Bremseinheit durch den Fahrzeugführer, insbesondere eines Bremspedals, zum Stillstand gebracht worden ist, mit den Schritten: – Erfassen eines sich zwischen der Betätigung und einem Lösen der Bremsbetätigungseinheit während eines Bremsvorgangs im Bremssystem einstellenden maximalen Bremsdrucks, – Übermitteln eines den maximalen Bremsdruck repräsentierenden Druckwertes an einen Bordrechnerverbund, – Erfassen des Lösens der Bremsbetätigungseinheit bei gleichzeitigem automatischen Halten des maximalen Bremsdrucks im Radbremssystem, – Generieren eines Bremslösewerts unter Zugrundelegung wenigstens einer an den Bordrechnerverbund übermittelten Messgröße und/oder zumindest einer im Bordrechnerverbund generierten und/oder hinterlegten Kenngröße sowie – Verringern des Radbremsdrucks unter Berücksichtigung des Bremslösewerts.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Messgröße an einer Kupplung und/oder an einem Fahrzeuggetriebe ein Wert erfasst wird, der einen für einen Anfahrvorgang ohne Wegrollen des Fahrzeugs ausreichenden Kraftschluss repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Kenngröße eine Zeitspanne verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Zeitspanne eine Sekunde bis zu mehreren Sekunden gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Radbremsdruck im Bremssystem in Abhängigkeit des Bremslösewerts verringert wird, wenn die Bremseinheit länger als Sekunde oder mehrere Sekunden nicht betätigt wird oder wenn an Kupplung und/oder Fahrzeuggetriebe eine Messgröße ermittelt wird, die einen Anfahrvorgang ohne Wegrollen des Fahrzeugs anzeigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auch bei mehrmaligem Betätigen der Bremsbetätigungseinheit zwischen einer ersten Betätigung und einem Lösen der Bremsbetätigungseinheit während eines Bremsvorgangs der maximale Radbremsdruck erfasst und gehalten wird, bis der Radbremsdruck aufgrund des im Bordrechnerverbund generierten Bremslösewerts verringert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erfasste maximale Radbremsdruck in einem Maximalwertspeicher abgespeichert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Radbremsdruck ab einem festgelegten Druckwert mit einem gleich bleibenden, in dem Bordrechnerverbund hinterlegten Druckgradienten abgebaut wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckgradient ein Wert von etwa 210⁵ Pa/s (2 bar/s) gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messgröße vom Getriebesteuergerät und/oder vom Bremssteuergerät an den Bordrechnerverbund übermittelt wird.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10.