DE10232362A1

DE10232362A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Stabilisierung eines einspurigen Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE10232362A1
Application number: DE2002132362
Authority: DE
Inventors: Dietmar Arndt; Günther Schmidt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: DE10232362B4; JP2004051091A; JP4402379B2

Abstract

Verfahren zur Stabilisierung eines einspurigen Kraftfahrzeugs während einer vorliegenden Kurvenbremsung, bei dem das Ausgangssignal wenigstens eines am Kraftfahrzeug angebrachten Querbeschleunigungssensors ausgewertet wird und abhängig von diesem Ausgangssignal wenigstens an einem Rad des Kraftfahrzeugs das Bremsmoment reduziert wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines einspurigen Fahrzeugs.

Aus der DE 38 39 520 A1 ist eine blockiergeschützte Bremsanlage für einspurige Kraftfahrzeuge bekannt. Diese Bremsanlage sieht vor, dass der für die Einleitung eines Regelvorganges maßgebliche Schwellenwert bezüglich der Drehverzögerung und/oder des Schlupfes eines gebremsten Rades in Abhängigkeit davon verändert wird, ob am Fahrzeug eine Querbeschleunigung auftritt. Die Messung der Querbeschleunigung ist bei Vierrad-Fahrzeugen zum Beispiel mit einfachen mechanischen Einrichtungen wie einem Pendel oder dergleichen möglich, weil das Fahrzeug während einer Kurvenfahrt keine die Messung störende Schräglage annimmt. Ein Motorrad geht aber bei Kurvenfahrt in eine von der Zentrifugalkraft abhängige Schräglage, so dass einfache mechanische Einrichtungen für die Bestimmung der Querbeschleunigung nicht zur Verfügung stehen. Die Ermittlung der Querbeschleunigung erfolgt deshalb durch Auswertung der Achslasten.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung eines einspurigen Kraftfahrzeugs während einer vorliegenden Kurvenbremsung, bei dem

– das Ausgangssignal wenigstens eines am Kraftfahrzeug angebrachten Querbeschleunigungssensors ausgewertet wird und
– abhängig von diesem Ausgangssignal an wenigstens einem Rad des Kraftfahrzeugs das Bremsmoment reduziert wird.

Durch die Auswertung des Ausgangssignals des Querbeschleunigungssensors ist es möglich, eine Rutschgefahr infolge zu geringer Seitenführungskraft zu detektieren und als Abhilfe das Bremsmoment in Längsrichtung zu reduzieren. Querbeschleunigungssensoren sind bewährte Bauelemente und werden im Rahmen der Fahrdynamikregelung von zweispurigen Fahrzeugen bereits serienmäßig eingesetzt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmoment an wenigstens einem Rad dann reduziert wird, wenn die Änderung des Ausgangssignals des Querbeschleunigungssensor pro Zeiteinheit (d.h. die Änderung des Ausgangssignals dividiert durch die Länge des betrachteten Zeitintervalls) einen ersten Grenzwert überschreitet.

Eine dazu alternative Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmoment an wenigstens einem Rad dann reduziert wird, wenn das Ausgangssignal des Querbeschleunigungssensors einen zweiten Grenzwert überschreitet.

Beide Ausführungsformen sind in einem Steuergerät leicht und unaufwendig realisierbar.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass das Bremsmoment an wenigstens einem Rad soweit reduziert wird, bis das Ausgangssignal des Querbeschleunigungssensors einen dritten Grenzwert unterschreitet. Die Unterschreitung des dritten Grenzwerts durch das Ausgangssignal stellt sicher, dass sich das Fahrzeug wieder stabilisiert hat, eine weitere Verringerung des Bremsmoments ist dann nicht mehr notwendig.

Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmoment an beiden Rädern reduziert wird.

Durch die Reduktion des Bremsmoments an beiden Rädern wird gewährleistet, dass für beide Räder eine hinreichend große Seitenführungskraft aufgebaut werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch charakterisiert, dass

– zusätzlich das Ausgangssignal eines zweiten am Kraftfahrzeug angebrachten Querbeschleunigungssensors ausgewertet wird,
– jeder der beiden Querbeschleunigungssensoren einem Rad zugeordnet ist und
– abhängig vom Ausgangssignal von jedem der beiden Querbeschleunigungssensoren am jeweils zugeordneten Rad des Kraftfahrzeugs das Bremsmoment reduziert wird.

Damit wird sichergestellt, dass nur bei demjenigen Rad das Bremsmoment reduziert wird, bei dem die Seitenführungskraft zu gering ist. Insbesondere wird bei dem Rad, welches eine hinreichend große Seitenführungskraft aufweist, das Bremsmoment nicht zurückgenommen und damit eine hinreichend starke Bremswirkung in Längsrichtung gewährleistet.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass

– am Kraftfahrzeug zusätzlich ein Gierratensensor angebracht ist und
– abhängig vom Ausgangssignal des Gierratensensors festgelegt wird, an welchem Rad (möglicherweise auch an beiden Rädern oder an keinem Rad) das Bremsmoment reduziert wird.

Durch Auswertung des Ausgangssignals des Gierratensensors kann in einfacher Weise (durch das Vorzeichen) dasjenige Rad ermittelt werden, an welchem eine zu geringe Seitenführungskraft vorliegt. Ähnlich wie die Querbeschleunigungssensoren sind Gierratensensoren bewährte Bauelemente und werden im Rahmen der Fahrdynamikregelung von zweispurigen Fahrzeugen bereits serienmäßig eingesetzt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Stabilisierung eines einspurigen Kraftfahrzeugs während einer vorliegenden Kurvenbremsung umfasst

– wenigstens einen am Kraftfahrzeug angebrachten Querbeschleunigungssensor sowie
– Bremsmittel, durch die abhängig vom Ausgangssignal des Querbeschleunigungssensors wenigstens an einem Rad des Kraftfahrzeugs das Bremsmoment reduziert wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist durch

– einen zweiten am Kraftfahrzeug angebrachten Querbeschleunigungssensor,
– wobei jeder der beiden Querbeschleunigungssensoren einem Rad zugeordnet ist und
– durch die Bremsmittel an jedem Rad abhängig vom Ausgangssignal des zugeordneten Querbeschleunigungssensors das Bremsmoment reduziert wird, gekennzeichnet.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist gekennzeichnet durch

– einen am Kraftfahrzeug zusätzlich angebrachten Gierratensensor, wobei
– abhängig vom Ausgangssignal des Gierratensensors festgelegt wird, an welchen Rädern durch die Bremsmittel das Bremsmoment reduziert wird.

Die beiden letztgenannten Ausgestaltungen der Erfindung ermöglichen vorteilhafterweise eine radindividuelle Steuerung der Rücknahme des Bremsmoments. Jedoch ist dafür ein zusätzlicher Querbeschleunigungssensor oder Gierratensensor notwendig.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen 1 bis 4 dargestellt.
1 zeigt die auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Kräfte. Dabei ist am nach links (= Kurvenaußenseite) weisenden Pfeil die Zentrifugalkraft Fz und am nach unten weisenden Pfeil die Gewichtskraft G aufgetragen.
2 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
3 zeigt den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
4 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Ausführungsform mit einem Gierratensensor und zwei Querbeschleunigungssensoren.
Ausführungsbeispiele
Bei stabilen Kurvenfahrten herrscht für ein einspuriges Kraftfahrzeug ein solches Kräftegleichgewicht aus Zentrifugalkraft Fz und Erdanziehungskraft G, dass die resultierende Kraftlinie vom Schwerpunkt des einspurigen Kraftfahrzeugs (bzw. Motorrads) durch die Reifenaufstandsfläche geht. Dies ist in 1 dargestellt, welche in schematischer Form eine Vorderansicht bzw. Rückansicht des Motorrads zeigt. Dabei kennzeichnet 101 das Rad des Motorrads, 102 kennzeichnet diejenige Seite des Reifens welche einen Straßenkontakt aufweist und 100 kennzeichnet den Aufbau des Motorrads einschließlich des Fahrers. Außerdem sind die Kräfte Fz (Zentrifugalkraft) und G (Erdanziehungskraft) sowie die resultierende Kraft (d.h. die vektorielle Summe von Fz und G), welche durch die Reifenaufstandsfläche geht eingezeichnet. Ein am Motorrad angebrachter Querbeschleunigungssensor neigt sich zugleich mit dem Motorrad während einer Kurvenfahrt. Folglich zeigt bei einer solchen Fahrt ein im Motorrad eingebauter Querbeschleunigungssensor keine relevante Querbeschleunigung an (das ist dadurch begründet, dass die vektorielle Gesamtkraft mit den Komponenten Fz und G senkrecht auf dem Querbeschleunigungssensor steht). Ein stabiler Fahrtzustand in der Kurve ist also im wesentlichen dadurch charakterisiert, dass die gemessene Querbeschleunigung sehr klein ist. Findet bei einer Kurvenfahrt eine Bremsung statt, wobei die Reifen stets die geforderte Seitenführungskraft aufbringen, wird sich das Querbeschleunigungssignal kaum verändern. Kann allerdings die geforderte Seitenführungskraft durch den Kontakt Fahrbahn-Reifen nicht mehr aufgebracht werden, ist das beschriebene Gleichgewicht gestört und das Querbeschleunigungssignal ist deutlich von Null verschieden. Bricht beispielsweise die Seitenführungskraft spontan auf den Wert Null ein, dann zeigt der Querbeschleunigungssensor den Wert g*sin (β) an, wobei β die Neigung des Motorrades gegen das Lot beschreibt.
Findet bei einem Bremseingriff eine starke Veränderung des Querbeschleunigungssignals statt, dann ist dies ein deutliches Zeichen dafür, dass der Fahrzustand kritisch ist und dass mehr Seitenführungskraft benötigt wird, um das Fahrzeug wieder zu stabilisieren. Deshalb wird vorgeschlagen, dass das Bremsmoment soweit reduziert wird, bis sich das Querbeschleunigungssignal wieder innerhalb noch zu bestimmender Grenzen befindet. Beispielsweise kann das Bremsmoment am wenigstens einem Rad dann reduziert werden, wenn die Änderung pro Zeiteinheit des Ausgangssignals aq des Querbeschleunigungssensors einen ersten Grenzwert daq1/dt (die Notation daq1/dt kennzeichne einen ersten Grenzwert bzgl. der Größe daq/dt) überschreitet. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass das Bremsmoment dann reduziert wird, wenn das Ausgangssignal aq des Querbeschleunigungssensors einen zweiten Grenzwert aq2 überschreitet. Diese Reduktion des Bremsmomentes wird solange fortgesetzt, bis das Ausgangssignal aq wieder einen dritten Grenzwert aq3 unterschreitet.
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 2 dargestellt. Dabei werden in Block 200 Bremsinformationen gesammelt, d. h. es wird festgestellt, ob eine Bremsung vorliegt und mit welcher Intensität gebremst wird. Im Block 201 wird das Ausgangssignal des Querbeschleunigungssensors bzw. dessen zeitliche Ableitung erfasst. Die Ausgangssignale der Blöcke 200 und 201 werden dem Korrelationsblock 202 zugeführt. Im Korrelationsblock 202 wird festgestellt, ob ein Bremseingriff vorliegt und ob die Änderung pro Zeiteinheit des Querbeschleunigungssignals aq einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Dieser Grenzwert wird mit daq1/dt bezeichnet. Das Ausgangssignal des Blockes 202 wird an den Regler 203 weitergegeben. Wird im Block 202 eine Korrelation zwischen Bremseingriff und zeitlicher Änderung des Querbeschleunigungssignals festgestellt, dann wird das Bremsmoment durch den Regler 203 an den Rädern soweit reduziert bis das Querbeschleunigungssignal wieder näherungsweise Null ist oder bis sich dieser Wert wieder innerhalb noch zu bestimmender Grenzen (aq3) befindet. Dazu findet irn Block 204 ein Vergleich des Querbeschleunigungssignals aq mit beispielsweise einem Grenzwert aq3 statt, d.h. es wird abgefragt, ob |aq| < aq3 erfüllt ist.
In einer weiteren Austauschstufe dieses Reglers kann beispielsweise mit zwei räumlich getrennten Querbeschleunigungssensoren gearbeitet werden, um festzustellen an welchem Rad zu hoher Seitenschlupf aufgebaut wurde. Dabei ist jeder dieser beiden Querbeschleunigungssensoren einem Rad zugeordnet. Diese Entscheidung kann auch mittels eines Gierratensensors getroffen werden, dessen Meßachse beispielsweise in Richtung der Motorradhochachse weist. Korreliert die Veränderung des Querbeschleunigungssignals mit einer Zu- oder Abnahme der Gierrate, dann hat entweder das Vorder- oder das Hinterrad zu wenig Seitenführungskraft, denn die Gierrate ist ein Maß für die Drehbewegung und Drehrichtung des Kraftfahrzeugs. Deshalb kann das „Wegrutschen" eine Rades über die Gierrate beobachtet werden. Findet beim Bremsvorgang eine schnelle Variation der gemessenen Querbeschleunigung statt, wobei sich das Gierratensignal nicht verändert, dann liegt ein Verlust der Seitenführungskräfte an beiden Rädern vor.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in 3 dargestellt.
Dabei kennzeichnet Block 301 die Sensormittel. Dies können, je nach Ausführungsform

– entweder ein Querbeschleunigungssensor,
– oder zwei Querbeschleunigungssensoren oder
– ein Querbeschleunigungssensor und ein Gierratensensor

Die Ausgangssignale der Sensormittel 301 werden an die Vorrichtung zur Fahrzeugstabilisierung 302 weitergeleitet. Dort erfolgt die Auswertung der Sensorsignale. Die Ausgangssignale von Block 302 werden an die Aktormittel 303 weitergereicht. Bei den Aktormitteln 303 handelt es sich um Bremsmittel zur Bremsung der beiden Räder.
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Ausführungsform mit einem Querbeschleunigungssensor und einem Gierratensensor ist in 4 dargestellt. Dabei wird in Block 401 Bremsinformation gesammelt, d.h. es wird festgestellt, ob und mit welcher Intensität gebremst wird. Anschließend wird in Block 402 das Ausgangssignal des Querbeschleunigungssensors bzw. dessen zeitliche Ableitung (d.h. die Änderung pro Zeiteinheit) ermittelt. Anschließend an Block 402 wird in Block 403 das Ausgangssignal des Gierratensensors ausgewertet. Danach wird zu Block 405 weitergegangen. In Block 405 wird festgestellt, welches Rad zu wenig Seitenführungskraft aufweist. Abhängig vom Resultat in Block 405 wird danach

– in Block 404 die Bremskraft am Vorderrad reduziert und/oder
– in Block 406 die Bremskraft am Hinterrad reduziert.

Im Falle des Einsatzes von zwei Querbeschleunigungssensoren läuft beispielsweise für jedes Rad das in 2 skizzierte Verfahren separat ab.

Claims

Verfahren zur Stabilisierung eines einspurigen Kraftfahrzeugs während einer vorliegenden Kurvenbremsung, bei dem – das Ausgangssignal (aq) wenigstens eines am Kraftfahrzeug angebrachten Querbeschleunigungssensors ausgewertet wird (201) und – abhängig von diesem Ausgangssignal (aq) wenigstens an einem Rad des Kraftfahrzeugs das Bremsmoment reduziert wird (203).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmoment an wenigstens einem Rad dann reduziert wird, wenn die Änderung pro Zeiteinheit des Ausgangssignals (aq) des Querbeschleunigungssensor einen ersten Grenzwert (daq1/dt) überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmoment an wenigstens einem Rad dann reduziert wird, wenn das Ausgangssignal (aq) des Querbeschleunigungssensors einen zweiten Grenzwert (aq2) überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmoment an wenigstens einem Rad soweit reduziert wird, bis das Ausgangssignal (aq) des Querbeschleunigungssensors einen dritten Grenzwert (aq3) unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmoment an beiden Rädern reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – zusätzlich das Ausgangssignal eines zweiten am Kraftfahrzeug angebrachten Querbeschleunigungssensors (403, 405) ausgewertet wird, – jeder der beiden Querbeschleunigungssensoren einem Rad zugeordnet ist und – abhängig vom Ausgangssignal von jedem der beiden Querbeschleunigungssensoren am jeweils zugeordneten Rad des Kraftfahrzeugs das Bremsmoment reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – am Kraftfahrzeug zusätzlich ein Gierratensensor (301) angebracht ist und – abhängig vom Ausgangssignal des Gierratensensors festgelegt wird, an welchen Rädern das Bremsmoment reduziert wird.
Vorrichtung zur Stabilisierung eines einspurigen Kraftfahrzeugs während einer vorliegenden Kurvenbremsung (302), welche – wenigstens einen am Kraftfahrzeug angebrachten Querbeschleunigungssensor (301) aufweist sowie – Bremsmittel (303), durch die abhängig vom Ausgangssignal des Querbeschleunigungssensors wenigstens an einem Rad des Kraftfahrzeugs das Bremsmoment reduziert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch – einen zweiten am Kraftfahrzeug angebrachten Querbeschleunigungssensor (301), – wobei jeder der beiden Querbeschleunigungssensoren (301) einem Rad zugeordnet ist und – durch die Bremsmittel (303) an jedem Rad abhängig vom Ausgangssignal des zugeordneten Querbeschleunigungssensors (301) das Bremsmoment reduziert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch – einen am Kraftfahrzeug zusätzlich angebrachten Gierratensensor, wobei – abhängig vom Ausgangssignal des Gierratensensors festgelegt wird, an welchen Rädern durch die Bremsmittel das Bremsmoment reduziert wird.