DE102018210372A1

DE102018210372A1 - Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018210372A1
Application number: DE102018210372.0A
Authority: DE
Inventors: Kai Bode
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2020-01-02

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs (1), umfassend die Schritte:- Erfassen wenigstens eines den Zustand des Kraftfahrzeugs (1) und/oder einer Umgebung des Kraftfahrzeugs (1) betreffenden Zustandsparameters,- Prüfen, ob eine Zustandsbedingung erfüllt ist, die erfüllt wird oder nur dann erfüllbar ist, wenn der Zustandsparameter eine ausreichende Wahrscheinlichkeit für ein Auftreten eines Bremsknarzens, das bei wiederholtem Übergang zwischen einer Haftreibung und einer Gleitreibung an wenigstens einer Radbremse (2) des Kraftfahrzeugs (1) auftritt, indiziert,- Ansteuern wenigstens eines Aktors (10 - 13) des Kraftfahrzeugs (1) zur Beeinflussung einer Eigenfrequenz einer Fahrwerkskomponente (16) des Kraftfahrzeugs (1) und/oder eines Nickwinkels und/oder Wankwinkels einer Karosserie (19) des Kraftfahrzeugs (1) und/oder zur Reduzierung einer Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Kraftfahrzeugs (1) in Abhängigkeit der Erfüllung der Zustandsbedingung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.
In bestimmten Betriebssituationen können auch moderne Bremssysteme von Kraftfahrzeugen Bremsgeräusche erzeugen, die von einigen Nutzern als unangenehm oder als Mangel des Kraftfahrzeugs wahrgenommen werden. Primär können als Störgeräusche ein hochfrequentes Quietschen von Bremsen und ein sogenanntes Bremsknarzen auftreten, bei dem relativ tieffrequente, impulsartige Knack-Geräusche auftreten. Ein Bremsknarzen resultiert dann, wenn Radbremsen des Kraftfahrzeugs im Übergangsbereich zwischen einer Gleitreibung und einer Haftreibung betrieben werden. Aufgrund von Elastizitäten im Bremssystem bzw. im Fahrwerk kann hierbei ein oszillierender Übergang zwischen einer Haftreibung und einer Gleitreibung resultieren, wodurch ein relativ großer Eintrag niederfrequenter Schwingungsenergie in das Fahrwerk und das Bremssystem resultieren kann. Aufgrund des wiederholten Losbrechens des gebremsten Rades bzw. der zugehörigen Achse werden Starrkörperschwingungen angeregt, die über mehrere Bauteile geführt und insbesondere über die Karosserie im Fahrzeuginnenraum bzw. in das Fahrzeugumfeld abgestrahlt werden können.
Ein solches Bremsknarzen wird aus mehreren Gründen zunehmend als unangenehm empfunden. Zum einen kann ein Leichtbau im Kraftfahrzeug dazu führen, dass eine Schallübertragung verbessert bzw. weniger bedämpft wird. Zudem gewinnt ein rein elektrischer Betrieb von Fahrzeugen zunehmend an Relevanz, wobei bei einem solchen ein wesentlich leiseres und kaum hörbares Motorgeräusch resultiert, so dass ein Bremsknarzen deutlicher auffallen kann. Zudem ist bei einem autonomen Fahren der Fahrer nicht mehr direkt in den Fahrbetrieb involviert, womit durch diesen bedingte Geräusche eher stören. Dies ist insbesondere der Fall, wenn sich der Fahrer, beispielsweise bei einem autonomen Einparken, außerhalb des Kraftfahrzeugs befindet. Daher ist eine Vermeidung oder Reduzierung solcher Knarzgeräusche bei modernen Kraftfahrzeugen besonders relevant.
Es kann versucht werden, Knarzgeräusche durch Anpassungen der Bremsbeläge zu reduzieren. Hierdurch kann jedoch typischerweise keine ausreichende Reduzierung entsprechender Knarzgeräusche erreicht werden, da an Bremsbeläge vielfältige konkurrierende Anforderungen gestellt werden, womit diese nicht rein zur Reduzierung des Knarzens optimiert werden können. Zwar könnte prinzipiell in die Übertragungsstrecke der Knarzgeräusche eingegriffen werden, beispielsweise indem weichere Gummilager genutzt werden, um eine stärkere Schalldämpfung zu erreichen. Dies kann sich jedoch negativ auf die fahrdynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeugs auswirken und wird daher typischerweise vermieden.
Die Druckschrift JP 2009 143380 schlägt vor, zusätzliche fluidgefüllte Lager zu nutzen, deren Lagerungsverhalten durch ein Ventil beeinflussbar ist. Hierdurch kann ein Dämpfungskoeffizient situationsgerecht erhöht werden. Durch derartige zusätzliche Lager steigt jedoch die Komplexität des Fahrzeugs, was zu höheren Kosten und potentiell zu einer höheren Fehlerrate führen kann.
Die Druckschrift DE 10 2005 056 985 A1 schlägt hingegen vor, im Stillstand oder bei geringen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs eine Verteilung von Bremsmomenten auf die Vorder- und Hinterachse zu beeinflussen, um ein Bremsknarzen zu vermeiden. Spätestens nach einem erstmaligen Stillstand des Kraftfahrzeugs kann das Gesamtbremsmoment über die angetriebene Achse aufgebracht werden, um zu verhindern, dass sich das Antriebsmoment und das Bremsmoment gegeneinander über die Karosserie verspannen. Eine Änderung der Verteilung der Bremsmomente ist jedoch nicht in allen Betriebssituationen gewünscht und kann zudem nur in einigen ausgewählten Fahrsituationen ein Bremsknarzen vermeiden.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reduktion oder Vermeidung eines Bremsknarzens anzugeben, das die beschriebenen Probleme und Einschränkungen zumindest weitgehend vermeidet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:

- Erfassen wenigstens eines den Zustand des Kraftfahrzeugs und/oder einer Umgebung des Kraftfahrzeugs betreffenden Zustandsparameters,
- Prüfen, ob eine Zustandsbedingung erfüllt ist, die erfüllt wird oder nur dann erfüllbar ist, wenn der Zustandsparameter eine ausreichende Wahrscheinlichkeit für ein Auftreten eines Bremsknarzens, das bei wiederholtem Übergang zwischen einer Haftreibung und einer Gleitreibung an wenigstens einer Radbremse des Kraftfahrzeugs auftritt, indiziert,
- Ansteuern wenigstens eines Aktors des Kraftfahrzeugs zur Beeinflussung einer Eigenfrequenz einer Fahrwerkskomponente des Kraftfahrzeugs und/oder eines Nickwinkels und/oder Wankwinkels einer Karosserie des Kraftfahrzeugs und/oder zur Reduzierung einer Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit der Erfüllung der Zustandsbedingung.

Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass die Wahrnehmbarkeit eines Bremsknarzens erheblich reduziert werden kann, wenn Eigenfrequenzen einer oder mehrerer Fahrwerkskomponenten angepasst werden. Dies kann dazu führen, dass die Starrkörperschwingungen bzw. der Schall erheblich schlechter zwischen den einzelnen Komponenten übertragen werden können, wodurch beispielsweise für einen Großteil der Schallenergie eine Übertragung bis zur Karosserie unterbunden werden kann. Es kann hierbei möglich sein, dass durch entsprechende Einstellung der Eigenfrequenzen alle möglichen Schallausbreitungspfade blockiert bzw. eine Übertragung reduziert wird. Es ist jedoch auch möglich, dass der Schall gezielt über einzelne Schallübertragungspfade abgeleitet wird, um in Bereiche geführt zu werden, in denen die Schallabstrahlung wenig störend wirkt.
Eine Anpassung einer Eigenfrequenz einer Fahrzeugkomponente kann dadurch realisiert werden, dass die Fahrzeugkomponente durch einen Aktor verspannt wird. Aktoren, die entsprechende Verspannungen für Fahrwerkskomponenten durchführen können, werden in Kraftfahrzeugen häufig ohnehin genutzt, wie später noch detailliert erläutert werden wird. Auch eine Verstellung eines Wank- bzw. Nickwinkels des Kraftfahrzeugs kann sich auf die Ausbreitung des Schalls im Fahrwerk auswirken, da auch diese zu einer unterschiedlichen Belastung bzw. Verspannung der Fahrwerkskomponenten führt und somit auf die Eigenfrequenzen bzw. Dämpfungen zurückwirken kann. Da ein Bremsknarzen typischerweise in Fahrsituationen auftritt, die relativ unkritisch sind, insbesondere bei einer Bewegung des Kraftfahrzeugs mit sehr niedrigen Geschwindigkeiten und sehr niedrigen Bremsdrücken, sind die genannten Aktorsteuerungen typischerweise möglich, ohne sich negativ auf das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs auszuwirken.
Neben den genannten Eingriffen, die primär dazu dienen, die durch den Übergang zwischen Haft- und Gleitreibung bzw. umgekehrt an der Radbremse ausgelösten Festkörperschwingungen zu beeinflussen und somit die akustische Wahrnehmbarkeit dieses Übergangs zu reduzieren, ist es ergänzend oder alternativ auch zweckmäßig, Fahrsituationen zu vermeiden, bei denen solche Übergänge und somit ein Bremsknarzen mit besonders hoher Wahrscheinlichkeit auftritt. In vielen Situationen, in denen ein Bremsknarzen auftritt, wird dieses durch Kriechmomente erzeugt, das heißt durch sehr geringe Antriebsmomente bei stehendem oder sehr langsam bewegten Kraftfahrzeug. Solche Kriechmomente können insbesondere auftreten, wenn das Kraftfahrzeug an einem Hang steht und somit bereits ein Vortrieb oder ein Rückwärtsrollen des Kraftfahrzeug ohne Fahrpedalbetätigung erfolgt. Solche Kriechmomente können zwar gewünscht sein, um dem Fahrer ein besseres Gefühl für das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs zu geben. Dennoch kann bei Erfüllung der Zustandsbedingung die Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung des Kraftfahrzeugs reduziert werden, beispielsweise durch ein zusätzliches Bremsmoment, um ein Kriechen des Kraftfahrzeugs zu verhindern bzw. das Kriechmoment, insbesondere um einen vorgegebenen Prozentsatz, zu reduzieren.
Da solche Kriechmomente sich, wie erläutert, positiv auf das Fahrgefühl auswirken können, ist es auch möglich, dass die Reduzierung des Kriechmoments nur in bestimmten Fahrsituationen, insbesondere bei einer automatisierten Führung des Kraftfahrzeugs, erfolgt. Das Ansteuern des Aktors, insbesondere zur Reduzierung einer Geschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, kann somit beispielsweise nur dann erfolgen, wenn zusätzlich zur Zustandsbedingung eine Zusatzbedingung erfüllt ist, die beispielsweise auswerten kann, ob das Fahrzeug zumindest teilautomatisiert geführt wird.
Die Wahrscheinlichkeit für ein Auftreten des Bremsknarzens kann von verschiedenen Zustandsparametern, die später noch genauer erläutert werden, abhängen. Die Zustandsbedingung kann Grenzwert für einzelne Zustandsparameter, beispielsweise eine Grenze für den Bremsdruck und/oder die Geschwindigkeit, vorgeben und bei Über- oder Unterschreiten eines dieser Grenzwerte erfüllt sein. Sie kann jedoch auch nur dann erfüllt sein, wenn mehrere Grenzwerte über- bzw. unterschritte werden. Es sind auch komplexere Zusammenhänge möglich. Beispielsweise kann ein Grenzwert für einen Zustandsparameter von wenigstens einem anderen Zustandsparameter abhängen oder es können Kennfelder oder funktionale Zusammenhänge genutzt werden, um die Erfüllung der Zustandsbedingungen in Abhängigkeit mehrerer Zustandsparameter zu beschreiben.
In Abhängigkeit der Erfüllung der Zustandsbedingung und/oder einer den Zustandsparameter auswerteten weiteren Zustandsbedingung kann ein weiterer Aktor des Kraftfahrzeugs angesteuert werden, um eine Dämpfung der oder einer weiteren Fahrwerkskomponente zu beeinflussen. Die Fahrwerkskomponente kann ein Dämpfer, beispielsweise ein Gummilager, sein, das insbesondere weicher gestellt werden kann, wenn die bzw. die weiteren Zustandsbedingung erfüllt ist, um das Bremsknarzen bzw. die dies übertragenden Festkörperschwingungen zu bedämpfen. Da wie eingangs erläutert die fahrdynamische Beanspruchung des Fahrwerks in Fahrsituationen, in denen hohe Wahrscheinlichkeiten für ein Bremsknarzen vorliegen, eher gering ist, ist eine solche Weicherschaltung von Dämpfern problemlos möglich.
Das Kraftfahrzeug kann mehrere bremsknarzrelevante Aktoren aufweisen, durch deren Ansteuerung jeweils eine Eigenfrequenz und/oder eine Dämpfung einer jeweiligen Fahrwerkskomponente und/oder der Nickwinkel und/oder der Wankwinkel und/oder die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung beeinflussbar sind, wobei mehrere Zustandsparameter erfasst werden und in Abhängigkeit der Zustandsparameter ermittelt wird, welcher oder welche der bremsknarzrelevanten Aktoren bei Erfüllung der Zustandsbedingung und/oder der weiteren Zustandsbedingung angesteuert werden. Es wird somit situationsabhängig eine optimale Auswahl der Maßnahmen zur Reduzierung des Bremsknarzens bzw. von dessen Wahrnehmbarkeit ermöglicht. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn ohnehin bereits im Fahrzeug verbaute Aktoren genutzt werden. Da somit eine Vielzahl von „Stellhebeln“ zur Reduzierung der Wahrnehmbarkeit des Bremsknarzens bereitstehen, können situativ jene gewählt werden, die am wirksamsten sind bzw. die keine oder nur sehr geringe Auswirkungen auf den Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs haben. Beispielsweise kann bei stärkeren Hangneigungen und relativ geringen Bremstemperaturen, insbesondere bei einem automatisierten Fahrbetrieb, primär ein Kriechmoment reduziert werden, während bei hoher Luftfeuchtigkeit, tiefer Außentemperatur, niedriger Geschwindigkeit und niedrigem Bremsdruck primär der Ausbreitungspfad des Bremsknarzens beeinflusst werden kann, beispielsweise indem ein Gummilager weicher gestellt wird und/oder die Eigenfrequenz einer Fahrwerkskomponente angepasst wird.
Die Erfüllung der Zustandsbedingung und/oder der weiteren Zustandsbedingungen kann von einem Bremsdruck und/oder von einer Bremstemperatur der Radbremse des Kraftfahrzeugs und/oder von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder von einer Umgebungstemperatur und/oder von einer Luftfeuchtigkeit im Umfeld des Kraftfahrzeugs und/oder von einer Neigung des Untergrunds, auf dem sich das Kraftfahrzeug befindet, als Zustandsparameter abhängen. Die Zustandsbedingung und/oder die weitere Zustandsbedingung können insbesondere erfüllt werden oder nur dann erfüllbar sein, wenn der Bremsdruck und/oder die Bremstemperatur und/oder die Geschwindigkeit und/oder die Umgebungstemperatur einen jeweiligen vorgegebenen Grenzwert unterschreiten und/oder die Neigung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Ein Bremsknarzen tritt insbesondere bei niedrigem Bremsdruck, niedriger Bremstemperatur, niedriger Geschwindigkeit und/oder niedriger Umgebungstemperatur auf bzw. insbesondere dann, wenn das Kraftfahrzeug aufgrund einer Hangneigung rollt. Somit ist die Wahrscheinlichkeit für ein Auftreten eines Bremsknarzens in den genannten Fällen besonders hoch, womit in diesen Fällen die Zustandsbedingung bzw. die weitere Zustandsbedingung erfüllt sein kann. Alternativ kann die Zustandsbedingung bzw. die weitere Zustandsbedingung wie vorangehend erläutert auch auf komplexere Weise von mehreren Zustandsparametern abhängen.
Die Erfüllung der Zustandsbedingung und/oder der weiteren Zustandsbedingung kann davon abhängen, ob das Kraftfahrzeug automatisiert geführt, insbesondere automatisiert eingeparkt wird. Wie bereits erläutert kann beispielsweise eine Reduzierung eines Kriechmoments nur bei einer automatisierten Führung gewünscht sein bzw. bei einer automatisierten Führung kann eine stärkere Reduzierung des Kriechmoments erfolgen. Insbesondere kann die Erfüllung der Zustandsbedingung und/oder der weiteren Zustandsbedingung und/oder die Auswahl, welcher oder welche der bremsknarzrelevanten Aktoren angesteuert wird oder werden, davon abhängen, ob sich der Fahrer bei einem automatisierten Fahrbetrieb außerhalb des Kraftfahrzeugs befindet und insbesondere den Fahrtbetrieb von dort überwacht. Ist dies der Fall, so soll insbesondere die Wahrnehmbarkeit eines Bremsknarzens im Umfeld des Kraftfahrzeugs reduziert werden, während bei einem Aufenthalt des Fahrers innerhalb des Kraftfahrzeugs typischerweise die Wahrnehmbarkeit des Bremsknarzens innerhalb des Kraftfahrzeugs reduziert werden soll.
Der Aktor oder ein jeweiliger Aktor zur Beeinflussung der Eigenfrequenz der oder der jeweiligen Fahrwerkskomponente kann die jeweilige Fahrwerkskomponente mechanisch, insbesondere rotatorisch oder translatorisch, verspannen. Beispielsweise kann ein Ende oder ein Abschnitt der Fahrwerkskomponente durch den Aktor rotiert oder bewegt werden, während ein anderer Teil der Fahrwerkskomponente durch eine andere Komponente fixiert ist. Eine mechanische Verspannung führt typischerweise auch zu einer Veränderung der Eigenfrequenz der verspannten Komponente.
Der Aktor oder ein jeweiliger Aktor zur Beeinflussung der Eigenfrequenz der oder der jeweiligen Fahrwerkskomponente kann ein Aktor einer aktiven Wankwinkelstabilisierung oder ein Aktor zur Einstellung eines Betriebspunktes und/oder einer Steifigkeit eines Federelements sein. Eine Wankwinkelstabilisierung kann beispielsweise durch eine quer im Kraftfahrzeug verlaufende federnde Stange realisiert sein, deren linke und rechte Hälfte beispielsweise durch den zugeordneten Aktor gegeneinander verdreht werden können, um eine Wankwinkelstabilisierung herbeizuführen. Durch eine Ansteuerung dieses Aktors ändert sich somit die Verspannung der Querstange und somit auch eine Eigenfrequenz der Stange und somit einer Fahrwerkskomponente, die potentiell ein Bremsknarzen übertragen kann. Eine Steifigkeit eines Federelements kann beispielsweise bei einer Luftfeder durch Anpassung eines Luftdrucks, beispielsweise durch eine Pumpe als Aktor, angepasst werden. Bei Spiralfedern kann beispielsweise ein Federwinkel verstellt oder durch eine Verschiebung eines Befestigungspunkts ein Betriebspunkt bzw. eine Vorspannung verstellt werden.
Nach Erfüllung der Zustandsbedingung und/oder der weiteren Zustandsbedingung kann wiederholt geprüft werden, ob die Zustandsbedingung und/oder die weitere Zustandsbedingung weiterhin erfüllt sind und anderenfalls kann der Aktor und/oder der weitere Aktor angesteuert werden, um eine Aktorstellung vor Erfüllung der Zustandsbedingung und/oder der weiteren Zustandsbedingung wiederherzustellen oder den Aktor und/oder den weiteren Aktor in Abhängigkeit einer erfassten Fahrsituationsinformation zu steuern. Anders ausgedrückt kann die Maßnahme zur Unterdrückung eines Bremsknarzens aufgehoben werden, wenn der „knarzkritische“ Zustand wieder verlassen wurde, also beispielsweise wenn das Fahrzeug vollständig still steht oder wenn seine Geschwindigkeit größer als eine Grenzgeschwindigkeit von beispielsweise 8 km/h ist. Eine Ansteuerung der Aktoren in Abhängigkeit der Fahrsituationsinformation ermöglicht beispielsweise eine Nutzung des Aktors oder der Aktoren, um bei höheren Geschwindigkeiten den Komfort eines Fahrzeuginsassen zu optimieren bzw. ein möglichst sportliches Fahren zu ermöglichen.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Dieses umfasst insbesondere wenigstens einen Aktor, durch den eine Eigenfrequenz einer Fahrwerkskomponente des Kraftfahrzeugs und/oder ein Nickwinkel und/oder ein Wankwinkel einer Karosserie des Kraftfahrzeugs beeinflussbar ist und/oder der zur Reduzierung der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Kraftfahrzeugs dient. Ergänzend kann das Kraftfahrzeug einen weiteren Aktor umfassen, der dazu dient, die Dämpfung einer Fahrwerkskomponente des Kraftfahrzeugs zu beeinflussen. Vorzugsweise umfasst das Kraftfahrzeug eine Sensorik zur Erfassung des wenigstens einen Zustandsparameters und eine Steuereinrichtung zur Auswertung der Zustandsbedingung und optional der weiteren Zustandsbedingung und zur Ansteuerung der Aktorik. Die Steuereinrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, situationsabhängig einen oder mehrere der knarzrelevanten Aktoren auszuwählen, die bei Erfüllung der Zustandsbedingung oder der weiteren Zustandsbedingung angesteuert werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Zeichnungen. Hierbei zeigen schematisch:

1 eine Detailansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, durch das ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführbar ist, und
2 eine Übersicht der in 1 berücksichtigten Zustandsgrößen und deren Verarbeitung zur Einleitung situationsgerechter Maßnahmen zur Unterdrückung eines Bremsknarzens.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, das an einem mit einem Neigungswinkel 15 geneigten Hang steht bzw. mit geringer Geschwindigkeit rollt. Wird das Kraftfahrzeug 1 in einer solchen Fahrsituation durch die Bremse 2 mit geringem Bremsdruck gebremst, kann ein sogenanntes Bremsknarzen auftreten. Bei diesem geht die Reibung zwischen die Radbremse 2 und dem gebremsten Rad 18 wiederholt von einer Haftreibung zu einer Gleitreibung und umgekehrt über. Ein solcher wiederholter Übergang kann insbesondere aus Elastizitäten der Radbremse 2 bzw. des Rades 18 bzw. von mit diesen verbundenen Komponenten resultieren. Hierbei werden Fahrwerkskomponenten, beispielsweise die Achse des gebremsten Rades 18, impulsartig mit Kräften beaufschlagt, was zu Festkörperschwingungen dieser Fahrwerkskomponenten führen kann. Diese werden auf andere Fahrwerkskomponenten bzw. auf die Karosserie 19 übertragen und in das Umfeld als Bremsknarzen abgestrahlt.
Da Nutzer des Kraftfahrzeugs 1 ein solches Bremsknarzen als störend oder als Mangel des Kraftfahrzeugs 1 empfinden können, umfasst das Kraftfahrzeug 1 einen Steuereinrichtung 9, die dazu eingerichtet ist, Situationen, in denen ein Bremsknarzen mit hoher Wahrscheinlichkeit auftreten kann, zu erkennen und Aktoren 10 bis 14 des Kraftfahrzeugs 1 anzusteuern, um das Auftreten eines Bremsknarzens zu unterdrücken bzw. die resultierenden Festkörperschwingungen derart zu bedämpfen oder gezielt zu führen, dass ein Nutzer durch dieses Bremsknarzen weniger oder nicht belästigt wird. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist das Zusammenwirken der Sensoren 3 bis 8, der Steuereinrichtung 9 und der Aktoren 10 bis 14 in 2 nochmals separat dargestellt.
Beim Betrieb des Kraftfahrzeugs wird zunächst über die Sensoren 3 bis 8 jeweils ein Zustandsparameter erfasst. Die durch die Sensorik 21, also die Sensoren 3 bis 5 sowie optionale weitere Sensoren, erfassten Parameter betreffen den Zustand des Kraftfahrzeugs 1 selbst, während die durch die Sensorik 22, also die Sensoren 6 bis 8 und optional weitere Sensoren, erfassten Zustandsparameter die Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 betreffen. Durch die Steuereinrichtung 9 werden die Zustandsparameter anschließend ausgewertet, um zu ermitteln, ob eine Zustandsbedingung oder eine von mehreren Zustandsbedingungen erfüllt ist, die erfüllt wird oder nur dann erfüllbar ist, wenn die erfassten Zustandsparameter eine ausreichende Wahrscheinlichkeit für ein Auftreten eines Bremsknarzens indizieren.
Ist dies nicht der Fall, so können die Aktoren 10 bis 14 sowie optional weitere nicht gezeigte Aktoren, die zur Reduzierung oder Vermeidung eines Bremsknarzens genutzt werden können, inaktiv sein oder für andere Zwecke genutzt werden. Beispielsweise können die Aktoren 10 bis 14 oder Teile dieser Aktoren bei einem normalen Fahrbetrieb, also wenn kein Bremsknarzen droht, dazu genutzt werden, den Fahrkomfort von Fahrzeuginsassen zu erhöhen und/oder ein sportliches Fahrgefühl zu erzeugen oder Ähnliches.
Ist die Zustandsbedingung oder zumindest eine der Zustandsbedingungen erfüllt, so kann die Steuereinrichtung 9 aus den bremsknarzrelevanten Aktoren 10 bis 14 einen oder mehrere Aktoren auswählen, die angesteuert werden, um ein Bremsknarzen, also den wiederholten Übergang zwischen Haftreibung und Gleitreibung an der Radbremse 2, zu vermeiden bzw. die Ausbreitung von resultierenden Festkörperschwingungen zu unterdrücken. Beispielsweise kann vermieden werden, Aktoren zu nutzen, die aktuell für andere Aufgaben benötigt werden bzw. situationsabhängig kann eine unterschiedliche Steuerstrategie gewünscht sein, um eine optimale Bremsknarzunterdrückung zu erreichen.
Neben den über die Sensoren 3 bis 8 bzw. weitere Sensoren erfassten Zustandsparametern kann die Steuereinrichtung 9 bei der Ansteuerung der Aktoren 10 bis 14 weitere Parameter berücksichtigen. Beispielsweise ist eine Unterdrückung des Bremsknarzens besonders relevant, wenn das Fahrzeug rein elektrisch und/oder zumindest teilautomatisiert betrieben wird. Im ersten Fall ist der Gesamtgeräuschpegel im Kraftfahrzeug bzw. im Umfeld des Kraftfahrzeugs aufgrund des rein elektrischen Betriebs potentiell niedriger, was zu einer leichteren Wahrnehmbarkeit eines Bremsknarzens führt. Im zweiten Fall ist ein Fahrer weniger aktiv in den Fahrbetrieb eingebunden, so dass aus dem Fahrbetrieb resultierende Geräusche tendenziell eher als unangenehm wahrgenommen werden. Es ist somit beispielsweise möglich, dass die Steuereinrichtung 9 die Aktoren 10 bis 14 nur dann zur Unterdrückung eines Bremsknarzens ansteuert, wenn eine Zusatzbedingung erfüllt ist, die beispielsweise erfüllt sein kann, wenn das Kraftfahrzeug rein elektrisch betrieben und/oder automatisiert geführt wird.
Ein weiterer Fall, in dem es zweckmäßig sein kann, die Ansteuerung der Aktoren 10 bis 14 anzupassen ist es, wenn sich der Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 nicht im Kraftfahrzeug befindet, sondern wenn beispielsweise ein automatisiertes Einparken erfolgt, das durch den Fahrer von außerhalb des Kraftfahrzeugs beobachtet bzw. überwacht wird. In diesem Fall ist es weniger relevant, ob ein Bremsknarzen in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs 1 wahrnehmbar ist, stattdessen soll primär eine Abstrahlung des Bremsknarzens in das Umfeld reduziert werden, wozu es beispielsweise zweckmäßig sein kann, Festkörperschwingungen entlang einem anderen Ausbreitungspfad zu führen.
Über die Sensorik 21 können beispielsweise ein Bremsdruck über den Sensor 3, eine Fahrzeuggeschwindigkeit über den Sensor 4 und eine Bremstemperatur über den Sensor 5 erfasst werden. Über die Sensorik 22 können beispielsweise über den Sensor 6 eine Außentemperatur, über den Sensor 7 eine Luftfeuchtigkeit und über den Sensor 8 eine Hangneigung, beispielsweise mithilfe eines Beschleunigungssensors zur Erkennung der Richtung der Schwerkraft, erfasst werden.
Eine Beeinflussung bzw. Unterdrücken eines Bremsknarzens ist durch verschiedene Ansätze möglich. Beispielsweise kann die Ausbreitung von Festkörperschwingungen im Fahrwerk gezielt beeinflusst werden, in dem die Eigenfrequenz von Fahrwerkskomponenten beeinflusst wird. Über den Aktor 10 kann beispielsweise eine nicht gezeigte Querstange einer Wankwinkelstabilisierung verspannt werden. Diese dient im normalen Fahrbetrieb dazu, situationsabhängig ein Wanken des Kraftfahrzeugs 1 zu unterdrücken. Der Aktor 10 kann insbesondere zwei Abschnitte einer Querstange des Kraftfahrzeugs 1 gegeneinander verdrehen und somit eine rotatorische Vorspannung vorgeben.
Situationen, in denen eine hohe Wahrscheinlichkeit für ein Auftreten eines Bremsknarzens vorliegt, sind typischerweise fahrdynamisch wenig anspruchsvoll, so dass eine aktive Wankwinkelstabilisierung in diesen Betriebssituationen typischerweise nicht erforderlich ist. Daher kann der Aktor 10 in solchen Betriebssituationen stattdessen dazu genutzt werden, durch entsprechende Vorgabe einer Verspannung durch den Aktor 10 die Eigenfrequenz von Komponenten der Wankwinkelstabilisierung, insbesondere der Querstange, derart vorzugeben, dass eine besonders geringe Schwingungseinkopplung für durch ein Bremsknarzen ausgelöste Schwingungen erfolgt, um eine Schallausbreitung über diese Komponente zu unterdrücken oder dass eine besonders effiziente Schwingungseinkopplung erfolgt, so dass ein Großteil der Schwingungsenergie über diese Komponente abgeführt werden kann.
Durch einen ähnlichen Ansatz können auch Fahrwerkskomponenten 16, z. B. Federn, des Kraftfahrzeugs 1 durch einen Aktor 11 vorgespannt bzw. ihr Betriebspunkt verändert werden, um Eigenfrequenzen dieser Komponenten zu verändern. Dies ist insbesondere möglich, wenn es sich um Luftfedern handelt, bei denen eine Vorspannung beispielsweise durch Anpassung des Luftdrucks in der Feder erreicht werden kann.
Die Übertragung von Festkörperschwingungen und somit des Bremsknarzens kann auch dadurch beeinflusst werden, dass ein Nick- und/oder Wankwinkel der Karosserie 19 des Kraftfahrzeugs 1 eingestellt wird. Dies kann durch Ansteuerung des Aktors 12 erfolgen. Eine Veränderung des Wank- bzw. Nickwinkels führt dazu, dass sich die auf die verschiedenen Fahrwerkskomponenten wirkenden Kräfte verändern, so dass ein Dämpfungsverhalten bzw. eine Eigenfrequenz mehrerer Fahrwerkskomponenten verändert wird.
Eine Veränderung eines Nickwinkels des Kraftfahrzeugs 1 zur Reduzierung bzw. Verhinderung eines Bremsknarzens kann insbesondere dann zweckmäßig sein, wenn über den Sensor 8 erkannt wird, dass sich das Kraftfahrzeug auf einen geneigten Untergrund 20 befindet, also beispielsweise an einem Hang steht, wie dies in 1 dargestellt ist.
Ein Bremsknarzen kann auch dadurch vermieden oder verringert werden, dass ein sogenanntes Kriechmoment, also eine sehr langsame Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 1 bei niedrigen Geschwindigkeiten, reduziert oder vollständig unterdrückt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Aktor 13 angesteuert wird, um die Geschwindigkeit bzw. die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs durch Betätigung der Radbremse 2 oder beispielsweise durch Bestromung eines Elektromotors zur Anpassung des Vortriebs des Kraftfahrzeugs 1 zu reduzieren. In vielen Fahrsituationen ist eine Reduzierung von Kriechmomenten nicht gewünscht, da diese dem Fahrer wertvolles Feedback bezüglich des Fahrzeugverhaltens geben können. Daher ist es beispielsweise möglich, den Aktor 13 nur dann anzusteuern bzw. andere Maßnahmen zur Reduzierung von Kriechmomenten nur dann zu ergreifen, wenn eine besonders hohe Wahrscheinlichkeit für ein Auftreten eines Bremsknarzens vorliegt und/oder wenn zumindest die Längsführung des Kraftfahrzeugs ohnehin automatisiert erfolgt, so dass vorhandene Kriechmomente zur Information des Fahrers nicht oder weniger relevant sind.
Zur Vermeidung bzw. Reduzierung des Bremsknarzens bzw. von dessen Wahrnehmbarkeit kann es auch vorteilhaft sein, ein weicheres Dämpfverhalten des Fahrwerks einzustellen. Hierzu kann einen Aktor 14 eine Fahrwerkskomponente 17, z. B. einen Dämpfer, verstellen, insbesondere um eine stärkere Dämpfung bei einer hohen Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines Bremsknarzens zu realisieren.
Wie bereits erläutert kann die Steuereinrichtung 9 situationsabhängig auswählen welche Maßnahmen jeweils am zweckmäßigsten sind, um ein Bremsknarzen bzw. eine Wahrscheinlichkeit für dessen Auftreten zu reduzieren. Steht das Kraftfahrzeug 1, beispielsweise, wie in 1 dargestellt ist, auf einem geneigten Untergrund 20, wobei die Neigung 15 einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet und wird zudem über den Sensor 5 ermittelt, dass die Bremstemperatur kleiner als ein weiterer vorgegebener Grenzwert ist, kann beispielsweise ausschließlich der Aktor 13 angesteuert werden, um ein Kriechmoment zu reduzieren.
Wird in einer anderen Fahrsituation beispielsweise erkannt, dass die über den Sensor 7 ermittelte Luftfeuchtigkeit einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, eine über den Sensor 6 ermittelte Außentemperatur einen Grenzwert unterschreitet, und der Bremsdruck und die Geschwindigkeit, die über die Sensoren 3 und 4 ermittelt werden, jeweils kleiner als ein jeweiliger Grenzwert sind, wird als Gegenmaßnahme beispielsweise der Aktor 10 angesteuert werden, um eine Komponente der Wankwinkelstabilisierung zu verspannen und optional kann zusätzlich der Aktor 14 angesteuert werden, um die Dämpfer weicher zu stellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009143380 [0005]
DE 102005056985 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs (1), umfassend die Schritte: - Erfassen wenigstens eines den Zustand des Kraftfahrzeugs (1) und/oder einer Umgebung des Kraftfahrzeugs (1) betreffenden Zustandsparameters, - Prüfen, ob eine Zustandsbedingung erfüllt ist, die erfüllt wird oder nur dann erfüllbar ist, wenn der Zustandsparameter eine ausreichende Wahrscheinlichkeit für ein Auftreten eines Bremsknarzens, das bei wiederholtem Übergang zwischen einer Haftreibung und einer Gleitreibung an wenigstens einer Radbremse (2) des Kraftfahrzeugs (1) auftritt, indiziert, - Ansteuern wenigstens eines Aktors (10 - 13) des Kraftfahrzeugs (1) zur Beeinflussung einer Eigenfrequenz einer Fahrwerkskomponente (16) des Kraftfahrzeugs (1) und/oder eines Nickwinkels und/oder Wankwinkels einer Karosserie (19) des Kraftfahrzeugs (1) und/oder zur Reduzierung einer Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Kraftfahrzeugs (1) in Abhängigkeit der Erfüllung der Zustandsbedingung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Erfüllung der Zustandsbedingung und/oder einer den Zustandsparameter auswertenden weiteren Zustandsbedingung ein weiterer Aktor (14) des Kraftfahrzeugs (1) angesteuert wird, um eine Dämpfung der oder einer weiteren Fahrwerkskomponente (17) zu beeinflussen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) mehrere bremsknarzrelevante Aktoren (10 - 14) aufweist, durch deren Ansteuerung jeweils eine Eigenfrequenz und/oder eine Dämpfung einer jeweiligen Fahrwerkskomponente (16, 17) und/oder der Nickwinkel und/oder der Wankwinkel und/oder die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung beeinflussbar sind, wobei mehrere Zustandsparameter erfasst werden und in Abhängigkeit der Zustandsparameter ermittelt wird, welcher oder welche der bremsknarzrelevanten Aktoren (10 - 14) bei Erfüllung der Zustandsbedingung und/oder der weiteren Zustandsbedingung angesteuert werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfüllung der Zustandsbedingung und/oder der weiteren Zustandsbedingung von einem Bremsdruck und/oder von einer Bremstemperatur der Radbremse (2) des Kraftfahrzeugs (1) und/oder von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1) und/oder von einer Umgebungstemperatur und/oder von einer Luftfeuchtigkeit im Umfeld des Kraftfahrzeugs (1) und/oder von einer Neigung (15) eines Untergrunds (20), auf dem sich das Kraftfahrzeug (1) befindet, als Zustandsparameter abhängt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsbedingung und/oder die weitere Zustandsbedingung erfüllt werden oder nur dann erfüllbar sind, wenn der Bremsdruck und/oder die Bremstemperatur und/oder die Geschwindigkeit und/oder die Umgebungstemperatur einen jeweiligen vorgegebenen Grenzwert unterschreiten und/oder die Neigung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfüllung der Zustandsbedingung und/oder der weiteren Zustandsbedingung und/oder die Auswahl, welcher oder welche der bremsknarzrelevanten Aktoren (10 - 14) angesteuert wird oder werden, davon abhängt, ob das Kraftfahrzeug (1) automatisiert geführt, insbesondere automatisiert eingeparkt, wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (10, 11) oder ein jeweiliger Aktor (10, 11) zur Beeinflussung der Eigenfrequenz der oder der jeweiligen Fahrwerkskomponente (16) die jeweilige Fahrwerkkomponente (16) mechanisch, insbesondere rotatorisch oder translatorisch, verspannt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (10, 11) oder ein jeweiliger Aktor (10, 11) zur Beeinflussung der Eigenfrequenz der oder der jeweiligen Fahrwerkskomponente (16) ein Aktor (10) einer aktiven Wankwinkelstabilisierung oder ein Aktor (11) zur Einstellung eines Betriebspunkts und/oder einer Steifigkeit eines Federelements ist.
Verfahren nach einem der vorangehen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erfüllung der Zustandsbedingung und/oder der weiteren Zustandsbedingung wiederholt geprüft wird, ob die Zustandsbedingung und/oder die weitere Zustandsbedingung weiterhin erfüllt sind und anderenfalls der Aktor (10 - 13) und/oder der weitere Aktor (14) angesteuert werden, um eine Aktorstellung vor Erfüllung der Zustandsbedingung und/oder der weiteren Zustandsbedingung wiederherzustellen oder den Aktor (10 - 13) und/oder den weiteren Aktor (14) in Abhängigkeit einer erfassten Fahrsituationsinformation zu steuern.
Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche eingerichtet ist.