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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer vorkonditionierbaren Kraftfahrzeug-Bremsanlage, welche für den Fall einer womöglich bevorstehenden Bremsung zur Verringerung des Bremsweges vorkonditionierbar ist.
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Kraftfahrzeugbremsen, unabhängig, ob hydraulisch oder pneumatisch betriebene Bremsen, benötigen eine gewisse Reaktionszeit, bis der erforderliche Bremsdruck aufgebaut ist und Bremsbeläge an ihren Reibpartnern anliegen. Dies ist unter anderem dadurch begründet, dass zwischen Druckerzeuger, zum Beispiel Bremspedal, Bremskraftverstärker oder Druckregelmodul, und Bremszylinder eine Leitungsstrecke vorgesehen ist, in der sich der Bremsdruck erst aufbauen muss. Zwar werden konstruktive Gegenmaßnahmen ergriffen, um diese Effekte gering zu halten, ganz ausschließen lassen sie sich zum derzeitigen Zeitpunkt jedoch nicht. Zu diesen Gegenmaßnahmen gehören die Anordnung der Druckerzeuger nahe an den Bremszylindern und die Verwendung von möglichst unelastischen Materialien und inkompressiblen Flüssigkeiten. Trotzdem besteht das Bedürfnis weiter, die Reaktionszeiten zu verkürzen.
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Hierzu ist es im Stand der Technik bekannt, die Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, PKWs und LKWs, auf eine möglicherweise bevorstehende Bremsung vorzukonditionieren.
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Im Stand der Technik bekannte Verfahren zur Vorkonditionierung sehen vor, dass Bremsbeläge, die den Bremszylindern zugeordnet sind, an ihre entsprechenden Reibpartner, beispielsweise Bremsscheiben oder Bremstrommeln, angelegt werden, sodass ein gewisser grundlegender Anlegedruck bereits im System aufgebaut ist und kein Zeitverlust durch das Anlegen der Bremsbeläge am Reibpartner mehr entsteht.
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Ein derartiges System ist in der
DE 100 60 498 A1 offenbart, in der eine derartige Vorkonditionierung eingeleitet wird durch Detektion einer Rückwärtsbewegung eines Fahrerfußes von einem Gaspedal eines Fahrzeugs weg, was als Kriterium zum Erkennen einer Notbremssituation ausgewertet wird.
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Nachteilig am bekannten Stand der Technik ist jedoch, dass einerseits auch bei der vorkonditionierten Bremse noch der volle Bremsdruck aufgebaut werden muss, was eine gewisse Reaktionszeit verursacht, und andererseits, dass die Vorkonditionierung von einer Aktivität des Fahrers abhängt und damit bei verspäteter Reaktion des Fahrers ggf. keine Wirkung entfalten kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es somit, die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere ein Verfahren zum Betrieb einer vorkonditionierbaren Kraftfahrzeugbremsanlage anzugeben, welches die Reaktionszeiten beim Betätigen der Bremse gegenüber herkömmlichen Verfahren verringert.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Kraftfahrzeugbremse gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist für eine Kraftfahrzeugbremsanlage vorgesehen, die wenigstens ein Steuergerät zur Steuerung der Kraftfahrzeugbremsanlage aufweist, wobei das Steuergerät abhängig von Eingangsgrößen, unter anderem Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, Betätigung eines Bremspedals, die übrigen Komponenten des Kraftfahrzeugbremssystems steuert. Als weiterer Bestandteil der Kraftfahrzeugbremsanlage ist ein Druckregelmodul vorgesehen, welches von dem Steuergerät gesteuert wird. Steuergerät und Druckregelmodul können einstückig ausgebildet sein. Für eine Vorderachse und für eine Hinterachse sind jeweils Bremszylinder vorgesehen, denen Bremsbeläge zugeordnet sind, welche von den Bremszylindern betätigbar sind und somit in Reibschluss von Reibpartnern gelangen können, um eine Bremswirkung zu erzielen. Die Bremszylinder stehen mit dem Druckregelmodul in Strömungsverbindung.
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Wenigstens zwischen den vorderen Bremszylindern und dem Druckregelmodul sind in der Strömungsverbindung Absperrventile angeordnet. Derartige Absperrventile können beispielsweise durch an sich bekannte ABS-Regelventile ausgebildet sein.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die den vorderen Bremszylindern zugeordneten Absperrventile geschlossen werden oder geschlossen gehalten werden und zwischen Druckregelmodul und Absperrventilen ein gegenüber der nicht vorkonditionierten Kraftfahrzeugbremsanlage erhöhter Druck aufgebaut wird. Dazu werden die hinteren Bremszylinder betätigt, um die zugeordneten Bremsbeläge an ihre jeweiligen Reibpartner anzulegen.
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Die Vorkonditionierung der Kraftfahrzeugbremsanlage kann dazu dienen, den Bremsweg bei einer durch einen Fahrer des Kraftfahrzeuges eingeleiteten Bremsung zu verringern oder das Kraftfahrzeug zu stabilisieren, sollte es sich im instabilen Fahrzustand befinden oder ein instabiler Fahrzustand zu erwarten sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Wirkungen auf. So wird durch die Beaufschlagung der Kraftfahrzeugbremsanlage an der Vorderachse bis zum Absperrventil der vollständige Druckaufbau beschleunigt, da das entsprechende Absperrventil nahe an dem Bremszylinder anordenbar ist. Die bremsanlageneigene Reaktionszeit ist minimiert. Durch des Anlegen der hinteren Bremsbeläge an ihren jeweiligen Reibpartnern kann darüber hinaus erreicht werden, dass auch dort das Ansprechverhalten der Kraftfahrzeugbremsanlage optimiert ist.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich in Notbremssituationen der Bremsweg verkürzen, fahrdynamische Größen lassen sich schneller beeinflussen und, bei vorhandenen Spurhalteassistenzsystemen, kann eine Spurabweichung minimiert werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich sowohl bei PKWs und LKWs einsetzen.
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Gemäß einer ersten möglichen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Kraftfahrzeugbremsanlage eine Anhängerbremse aufweist oder mit einer Anhängerbremse eines Anhängers des Kraftfahrzeugs verbunden ist, wobei zur Vorkonditionierung Bremszylinder der Anhängerbremse betätigt werden, um den Bremszylindern zugeordnete Bremsbeläge an ihren zugeordneten Reibpartnern anzulegen.
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Hierdurch kann erreicht werden, dass auch ein an dem Fahrzeug angehängter Anhänger entsprechend stabilisiert wird, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren auch und besonders bei Lastkraftfahrzeugen angewendet werden kann. Damit lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch ein Gespann mit optimierten Reaktionszeiten abbremsen.
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Zur Vorkonditionierung können unterschiedliche Aktionen veranlasst werden. Neben Vorbefüllung der Bremsleitungen bis zu einem Absperrventil und Anlegen der Bremsbeläge an einen Reibpartner können von dem erfindungsgemäßen System beispielsweise kurzfristige Bremsdrücke abgerufen werden, die höher sind als die eigentlich angeforderten (nachfolgend „Inshot” bezeichnet). Mit dieser eigentlichen Überbremsung in einem kurzen Zeitfenster, welche zu Beginn der eigentlichen Bremsung oder auch kurz davor einsetzen kann, wird ein schnellerer Druckaufbau im System erreicht. Ein solcher Inshot kann besonders bei einem an das Kraftfahrzeug angehängten Anhänger sinnvoll sein, um diesen entsprechend zu konditionieren.
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Bei den Anhängern kann zwischen konventionellen Anhängern, evtl. mit ABS, und Anhänger mit elektropneumatischem Bremssystem (EBS) unterschieden werden. Konventionelle Anhänger werden über eine Steuerleitung der Zugmaschine rein pneumatisch gebremst. Bei Anhängern mit eigenem EBS-System kann eine Sollbremsdruckanforderung für das Anhängersteuerventil der Zugmaschine auch gleichzeitig über eine Schnittstelle an das EBS-System des Anhängers übergeben werden. Sowohl die Anlegedrücke als auch der Inshot sind unabhängig vom im Anhänger verbauten Bremssystem umsetzbar.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens können an Vorderachse, Hinterachse und/oder Anhänger mehrere Bremszylinder vorgesehen sein, wobei die Bremszylinder achsgleich angesteuert werden. Auf diese Weise lässt sich die Spurstabilität beim Bremsen wahren.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens können an Vorderachse, Hinterachse und/oder Anhänger mehrere Bremszylinder vorgesehen sein, wobei die mehreren Bremszylinder an den Achsen unterschiedlich angesteuert werden.
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Auf diese Weise lassen sich Kraftfahrzeugstabilisierungs- und Spurhaltesysteme, die mit Bremseneingriff arbeiten, entsprechend der voraussichtlichen Notwendigkeit vorkonditionieren. So ist bei Kurvenfahrt ein Ausbrechen des Kraftfahrzeuges nur in eine Richtung wahrscheinlich, sodass eine Vorkonditionierung der für diesen Fall notwendig zu betätigenden Bremszylinder die Reaktionszeiten des Systems verkürzen kann.
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Die beiden vorgenannten Verfahren können in einer einzigen Kraftfahrzeugbremsanlage ausgebildet sein und situativ eingeleitet werden.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann die Vorkonditionierung von Kraftfahrzeugparametern abhängig vorgenommen werden. Derartige Parameter können den Beladungszustand des Kraftfahrzeugs beinhalten, die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, den Fahrzustand, insbesondere Kurvenfahrt, Vorwärtsfahrt, Rückwärtsfahrt, sowie den Bau- und Verschleißzustand der Kraftfahrzeug-Bremsanlage. Auf diese Weise lässt sich die Vorkonditionierung bedarfsgerecht einstellen.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Vorkonditionierung an der Vorderachse, Hinterachse und ggf. Anhängerbremse in einer zeitlichen Reihenfolge vorgenommen wird. Auf diese Weise lassen sich Komforteinbußen durch die Vorkonditionierung minimieren.
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Desweiteren lassen sich mit dieser Ausgestaltung Vorkonditionierungen für verschiedene Eingriffe, z. B. Notbremsung, Spurhaltung etc., erreichen und dabei verschiedene Fahrzeugparameter, also Fahrzustände, z. B. Geschwindigkeit, Kurvengeschwindigkeit, Umgebungsparameter, z. B. Temperatur, Straßenzustand, Reifenschlupf, und Beladungszustand berücksichtigen.
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So können z. B. bei Lastkraftwagen interne Parameter einer Schlupfregelung genutzt werden, um die Vorkonditionierung an die Bremsanlage von Zugmaschine und/oder Auflieger zu adaptieren. Dies kann z. B. eine Abschätzung der Bremseigenschaften des Aufliegers über verschiedene Berechnungsmodelle (Lage des Anhängers im Abbremsungsband, Radbremstemperaturmodell) sein. Somit kann ein entsprechender Offset zu einem voreingestellten Anlegedruck addiert werden.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die zeitliche Reihenfolge der Vorkonditionierung von den Kraftfahrzeugparametern abhängen. So kann der Bremskomfort optimiert werden.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Vorkonditionierung durch ein Fahrassistenzsystem ausgelöst wird. Ein solches Fahrassistenzsystem kann beispielsweise ein Spurhaltesystem sein, das schon vor Erreichen eines Eingriffsschwellwertes eine Vorkonditionierung des Bremssystems vornimmt, um bei Überschreiten des Schwellwerts einen spurhaltenden Bremseingriff möglichst unverzüglich einzuleiten. Ein weiteres Fahrassistenzsystem kann ein Fahrdynamik-Stabilisierungssystem sein, welches bei Einleiten bestimmter Fahrmanöver, beispielsweise einer Kurvenfahrt, bereits vorkonditioniert werden kann, um die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Eingriffs durch kürzere Reaktionszeiten zu erhöhen. Ein weiteres Fahrassistenzsystem kann eine Müdigkeitsüberwachung sein, die in des Fahrzeug eingreift.
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Die Kommunikation zwischen Fahrassistenzsystem und Kraftfahrzeugbremsanlage kann über eine an sich bekannte Kommunikationsschnittstelle, beispielsweise ein CAN-Bus, erfolgen.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, beim Auslösen der Bremsfunktionen nach erfolgter Vorkonditionierung nur einen Teil der vorkonditionierten Elemente einer externen Bremsung zu unterziehen. Dies kann z. B. aufgrund einer Änderung der Fahrsituation sinnvoll sein. Umgekehrt können auch nicht vorkonditionierte Elemente durch externe Anforderungen aktivierbar sein, z. B. bei schlagartigem Überschreiten eines Grenzwertes.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
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1 ein Kraftfahrzeug-Bremssystem, mit welchem das erfindungsgemäße Verfahren verwirklichbar ist;
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2 eine Draufsicht auf einen fahrenden Kraftfahrzeugzug;
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3 eine Darstellung der Abhängigkeit der Vorkonditionierung des Bremssystems von Fahrzeugparametern sowie
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4 die Abhängigkeit der Vorkonditionierung für einen Lastkraftwagenanhänger in Abhängigkeit von Fahrzeugparametern (Höhe des Inshot-Druckniveaus in Abhängigkeit der angeforderten Sollverzögerung).
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1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 2 mit einer Kraftfahrzeugbremsanlage 4.
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Die Kraftfahrzeugbremsanlage 4 weist ein Bremsensteuergerät 6 auf, das mit einem Bremspedal 8 sowie Fahrassistenzsystemen 10 gekoppelt ist. Das Bremssteuergerät 6 steuert ein Vorderachsdruckregelmodul 12, Hinterachsdruckregelmodule 14, 16 sowie ein Anhängersteuermodul 18.
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Das Vorderachsdruckregelmodul 12 ist mit vorderen Bremszylindern 20, 22 verbunden, wobei den Bremszylindern 20, 22 ABS-Regelventile 24, 26 vorgeschaltet sind. Die ABS-Regelventile 24, 26 sind in der Nähe der Bremszylinder 20, 22 angeordnet.
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Die Hinterachsdruckregelmodule 14, 16 sind jeweils mit einem Bremszylinder 28, 30 verbunden.
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Das Anhängersteuermodul 18 ist mit einer Anhängerbremsanlage mit Bremszylindern 32, 34 eines Anhängers 36 verbunden. Die Anhängerbremsanlage kann einen oder mehrere Bremszylinder 32, 34 und Druckregelventile beinhalten, üblicherweise pro Achse zwei.
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Vor den hinteren Bremszylindern, 28, 30 sowie an den Bremszylindern 32, 34 des Anhängers können ebenfalls ABS-Regelventile vorgesehen sein, diese sind der Übersichtlichkeit halber in 1 jedoch nicht dargestellt.
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Zur Vorkonditionierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gibt das Bremsensteuergerät 6 entsprechende Steuersignale an die jeweiligen Druckregelmodule 12, 14, 16 und 18 weiter, um in den jeweiligen druckführenden Leitungen bereits einen vorgegebenen Bremsdruck aufzubauen.
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In Bezug auf die Vorderachse werden dabei die ABS-Regelventile 24, 26 abgefragt und auf geschlossen gestellt. Abhängig von der konkreten Ausgestaltung kann es ausreichend sein, einen Schließbefehl zu senden.
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In den druckführenden Leitungen der Vorderachse wird ein abhängig von weiteren Fahrzeugparametern vorgesehener Bremsdruck eingestellt, der bereits die komplette Leitung zwischen dem Druckerzeuger, hier dem Vorderachsdruckregelmodul 12, und ABS-Regelventilen 24, 26 beaufschlagt. Lediglich die kurze Leitungsstrecke zwischen Bremszylinder 20 und ABS-Regelventil 24 sowie zwischen Bremszylinder 22 und ABS-Regelventil 26 ist noch nicht mit Druck beaufschlagt, zu deren Beaufschlagung im Falle der externen Bremsanforderung jedoch nur eine vergleichsweise sehr kleine Reaktionszeit notwendig ist. Weiterhin ist es möglich, zunächst einen Anlegedruck an der Achse auszusteuern, der mit den Bremszylindern zusammenwirkende Bremsbeläge in Anlegestellung mit den Reibpartnern bringt, bevor das ABS-Regelventil gesperrt und/oder mit höheren Drücken beaufschlagt wird.
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Die hinteren Bremszylinder 28, 30 werden mit entsprechenden Anlegedrücken beaufschlagt, die mit den Bremszylindern zusammenwirkende Bremsbeläge in Anlegestellung mit den Reibpartnern, beispielsweise Scheibenbremsen, bringen.
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Die eingestellten Anlegedrücke können mit den Fahrzeugparametern variieren, hierzu zählen beispielsweise Beladung, Geschwindigkeit und Grund der Vorkonditionierung.
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Auf die gleiche Weise wie die Bremszylinder 28, 30 der Hinterachse wird die Anhängerbremse angesteuert, um die Bremsbeläge der Anhängerbremse mit ihren jeweiligen Reibpartnern in Anlagestellung zu bringen. Die Druckniveaus können sich dabei zwischen Hinterachse und Anhänger unterscheiden. Deren Berechnung kann ebenso von unterschiedlichen Parametern abhängig sein.
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Sollte eine Aktivierung der Bremse erfolgen, beispielsweise durch Betätigung des Bremspedals 8 durch den Fahrer des Kraftfahrzeuges 2, so werden die ABS-Regelventile 24, 26 geöffnet und die Bremszylinder 20, 22 der Vorderachse mit dem entsprechenden Bremsdruck beaufschlagt. Gleichzeitig oder in vorgegebener zeitlicher Abfolge werden die Bremszylinder 28, 30 der Hinterachse sowie die Bremszylinder 32, 34 des Anhängers 36 mit einem entsprechenden Bremsdruck beaufschlagt, das Fahrzeug 2 wird abgebremst bzw. eingefangen oder ausgerichtet.
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2 zeigt schematisch einen Lkw-Zug 40 mit einer Zugmaschine 42 und einem Auflieger 44. Der Lkw-Zug 40 befindet sich in einer Linkskurve.
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Es ist bekannt, dass bei derartigen Fahrmanövern das Risiko existiert, dass der Lkw-Zug 40 einknickt, indem die Hinterachse der Zugmaschine 42 zur Kurvenaußenseite hin ausbricht. Durch ein über die Bremsen einleitbares Gegenmoment zur Ausbrechbewegung kann der Lkw-Zug 40 meistens eingefangen werden. Zur Erzeugung dieses Moments werden die Räder des Aufliegers 44 sowie das vordere, kurvenaußenseitige Rad der Zugmaschine 42 abgebremst.
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Bei Überschreiten gewisser Grenzwerte in bestimmten Parametern, beispielsweise Kurvengeschwindigkeit, Reifenschlupf etc., kann die Bremsanlage entsprechend vorkonditioniert werden, um die Reaktionszeit des Systems zu minimieren und das Abfangen des Lkw-Zuges zügig und sanft zu gestalten.
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Im Hinblick auf die Hinterachse der Zugmaschine 42 ist eine asymmetrische Bremsenbetätigung ausreichend, weswegen auch nur die zu betätigende Bremse vorkonditioniert werden kann.
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3 zeigt ein Diagramm der Anlegedrücke für die Achsen sowie für die Steuerleitung der Anhängerbremse (p_kk) eines Lkws in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit.
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Je höher die Geschwindigkeit des LKWs ist, desto höher wird der Anlegedruck im Falle einer Vorkonditionierung des Bremssystems eingestellt. Bei niedrigen Geschwindigkeiten hat sich ein niedrigerer Anlegedruck als sinnvoll erwiesen, da andernfalls die Bremswirkung beim Anlegen zu groß wird, was einerseits zum Nicken des LKWs führen kann und damit Fehlreaktionen beim Fahrer verursachen kann. Andererseits ist es hilfreich, die Bremsbeläge bei höheren Geschwindigkeiten mit höheren Drücker anzulegen, da dabei die Reaktionszeiten des LKWs reduziert werden können.
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Die Anlegedrücke können im Rahmen der Vorkonditionierung je nach anfordernder Assistenzfunktion von weiteren unterschiedlichen Parametern über die Geschwindigkeit hinaus abhängig gemacht werden. Weiterhin kann für jede Assistenzfunktion eine individuelle, auf diese abgestimmte Anlegedruckverteilung hinterlegt sein. Diese kann z. B. für ein Notbremssystem einen progressiveren Charakter haben, um mehr Druck zu erzeugen, weil die Bremswegverkürzung insbesondere mit zunehmender Geschwindigkeit wichtiger als Komfort ist.
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4 zeigt ein Diagramm der Abhängigkeit der Vorkonditionierung eines Anhängers von der Geschwindigkeit.
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Die Vorkonditionierung findet geschwindigkeitsabhängig statt, wie durch die gestrichelte Gerade (zeigt Inshot-Höhe bei Stillstand v = 0km/h) dargestellt wird. Die Bremse wird durch einen Inshot vorbereitet, um die Reaktionszeit des Anhängers im Falle einer Bremsung zu verringern. Die Ausgestaltung des Inshots (Druckniveau, Dauer des Inshots) können von verschiedenen Parametern abhängig sein (hier beispielshalber angeforderte Sollverzögerung).
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Der Inshot kann im Rahmen der Vorkonditionierung je nach anfordernder Assistenzfunktion über eine Sollverzögerung und eine Geschwindigkeit hinaus von unterschiedlichen Parametern abhängig gemacht werden. Weiterhin kann für jede Assistenzfunktion eine individuelle, auf diese abgestimmte Inshotkennlinie hinterlegt sein. Hierbei können die bereits genannten Parameter, z. B. Lage des Anhängers im Bremsberechnungsmodell, zur weiteren Anpassung des Inshots an das Gespann genutzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kraftfahrzeug
- 4
- Kraftfahrzeugbremsanlage
- 6
- Bremsensteuergerät
- 8
- Bremspedal
- 10
- Fahrassistenzsystem
- 12
- Vorderachsdruckregelmodul
- 14, 16
- Hinterachsdruckregelmodul
- 18
- Anhängersteuermodul
- 20, 22
- Bremszylinder
- 24, 26
- ABS-Regelventile
- 28, 30
- Bremszylinder
- 32, 34
- Bremszylinder
- 36
- Anhänger
- 40
- LKW-Zug
- 42
- Zugmaschine
- 44
- Auflieger
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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