DE10253261B4

DE10253261B4 - Verfahren zum Abbremsen eines Kraftfahrzeugs bei variierenden Fahrbahn-Reibverhältnissen und Vorrichtung hierfür

Info

Publication number: DE10253261B4
Application number: DE2002153261
Authority: DE
Inventors: Stefan Brosig; Karl-Heinz Dr. Deppermann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2022-11-16
Also published as: DE10253261A1

Abstract

Verfahren zum Abbremsen eines Kraftfahrzeugs bei variierenden Fahrbahn Reibverhältnissen, wobei
– die Reibverhältnisse für einzelne Fahrzeugräder (2, 3, 4, 5) separat ermittelt werden,
– die ermittelten Werte dahingehend ausgewertet werden, ob an den Rädern (2, 3) einer Achse unterschiedliche Reibverhältnisse vorliegen,
– bei Überschreiten einer vorgegebenen Schwelle unterschiedlicher Reibverhältnisse eine Verstellung der Spurwinkel an den Rädern (2, 3) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung synchron in Richtung einer Pflugstellung erfolgt, in der sich beide Räder der Achse in Vorspur befinden, und
– diese Stellung bei einem anschließenden Unterschreiten der Schwelle zunächst beibehalten wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abbremsen eines Kraftfahrzeugs bei variierenden Fahrbahn-Reibverhältnissen sowie weiterhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Wird ein Fahrzeug in einer Situation abgebremst, in der an den einzelnen Fahrzeugrädern unterschiedliche Reibverhältnisse vorliegen, so kann dies schnell zu einem für den Fahrer nur noch schwer beherrschbaren Fahrzustand führen. Dies betrifft insbesondere μ-split-Situationen, bei denen die Räder der gelenkten Achse auf unterschiedliche Reibverhältnisse treffen. Ist beispielsweise eine Fahrbahnhälfte vereist, so muß der Fahrer zur Stabilisierung des Fahrzeugs in Richtung der vereisten Hälfte gegenlenken, um ein Ausbrechen des Fahrzeugs zu verhindern.
Um beim Bremsen das Ansprechverhalten der Lenkung und die Spurstabilität zu verbessern, werden Fahrwerke oftmals so ausgelegt, daß hierbei der Vorspurwinkel in Richtung einer Pflugstellung zunimmt.
Aus der DE 100 18 532 A1 ist weiterhin bekannt, den Spurwinkel zur Anpassung an die jeweilige Situation während der Fahrt mit Hilfe eines Motors aktiv zu verstellen. Bei Auftreten einer kritischen Bremssituation verstellen Einstelleinrichtungen die Spurstangen der jeweiligen Räder selbsttätig in Richtung Vorspur. Dazu wird das Fahrverhalten in einer Steuereinrichtung ausgewertet, welche die Einstelleinrichtungen der Spurstangen mit entsprechenden Stellsignalen versorgt.
Die gattungsbildende DE 40 38 079 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einem Antiblockierregler und Einzelradregelung wenigstens einer Achse, bei dem das bei unterschiedlichem Reibbeiwert μ auf den beiden Fahrzeugseiten bei ABS-Regelung auftretende Giermoment zumindest teilweise dadurch kompensiert wird, dass ein von der Differenz der getrennt eingeregelten Bremsdrücke abhängiger Kompensation-Lenkwinkel am Hinterradlenksystem eingestellt, bzw. dem Vorderrad- oder Hinterradlenkwinkel überlagert wird.
Allerdings besteht hierbei das Problem, daß beim Übergang von einer μ-split-Situation mit unterschiedlichen Reibverhältnissen an den Rädern einer Fahrzeugsachse auf eine Normalfahrbahn mit annähernd gleichen Reibverhältnissen an den Rädern durch die plötzliche Änderung der Bodenhaftung eine für den Fahrer überraschende und damit kritische Situation auftritt, da in einem Moment die Gierrate nahezu umgekehrt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen. Insbesondere beabsichtigt die Erfindung, die Fahrsicherheit eines Kraftfahrzeugs bei variierenden Fahrbahn-Reibverhältnissen zu verbessern.
Dazu wird ein Verfahren zum Abbremsen eines Kraftfahrzeugs bei variierenden Fahrbahn-Reibverhältnissen vorgeschlagen, bei dem die Reibverhältnisse für einzelne Fahrzeugräder separat ermittelt werden, die ermittelten Werte dahingehend ausgewertet werden, ob an den Rädern einer Achse unterschiedliche Reibverhältnisse vorliegen, bei Überschreiten einer vorgegebenen Schwelle unterschiedlicher Reibverhältnisse eine Verstellung der Spurwinkel an den Rädern erfolgt, wobei die Verstellung synchron in Richtung einer Pflugstellung erfolgt, in der sich beide Räder der Achse in Vorspur befinden, und diese Stellung bei einem anschließenden Unterschreiten der Schwelle zunächst beibehalten wird.
Beim μ-Split-Bremsen erfolgt somit in einem ersten Schritt ein Erkennen der unterschiedlichen Fahrbahnverhältnisse. Die Spurwinkel der Fahrzeugräder können dann zunächst unter Berücksichtigung des niedrigeren Reibwerts eingestellt werden, um eine sicherheitskritische Fahrzeugreaktion zu vermeiden. In einem zweiten Schritt wird das auf einem niedrigeren Reibwert fahrende Rad so verstellt, daß beim Herausfahren aus der μ-Split-Zone keine sicherheitskritische Fahrsituation auftreten kann. Die hierbei eingenommene Pflugstellung wird also etwas länger aufrechterhalten, und zwar bis in den Normalbereich hinein, in dem die Auswertung ansonsten bereits wieder eine Normalstellung für die Spurwinkel signalisieren würde.
Die mit einer zu großen Vorspur unter normalen Reibverhältnissen verbundenen Nachteile, wie beispielsweise ein erhöhter Reifenverschleiß und höherer Kraftstoffverbrauch spielen praktisch keine Rolle, da die verstärkte Pflugstellung lediglich für eine kurze Zeit aufrechterhalten wird. In Gegenzug erhält man jedoch eine deutliche Verbesserung der Fahrsicherheit.
Die Pflugstellung kann für ein fest vorgegebenes Zeitintervall über den Zeitpunkt des Unterschreitens der Schwelle beibehalten werden, ist vorzugsweise jedoch von der Fahrgeschwindigkeit abhängig, so daß mit zunehmender Geschwindigkeit die Intervallszeit verringert und damit die in verstärkter Pflugstellung überfahrene Strecke mit Normalreibverhältnissen konstant gehalten oder zumindest verkürzt werden kann.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Patentansprüchen angegeben.
Die obengenannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens, umfassend Einrichtungen zum individuellen Verstellen der Spurwinkel an den Fahrzeugrädern einer gelenkten Fahrzeugachse, Einrichtungen zum Ermitteln von Bremsdrücken und/oder Raddrehzahlen und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Gierwinkelgrößen als Fahrzustandsparameter, eine Steuereinrichtung zum Auswerten der ermittelten Fahrzustandsparameter im Hinblick auf das Vorliegen unterschiedlicher Reibwerte an den Fahrzeugrädern einer Achse, die bei Überschreiten einer vorgegebenen Schwelle für die Reibwerte Stellsignale für Spurwinkel-Verstelleinrichtungen erzeugt, wobei die Spurwinkel-Verstelleinrichtung eine Erhöhung der Vorspurwinkel an den Rädern in Richtung einer Pflugstellung erzeugen, und die Steuereinrichtung ein Halteglied aufweist, das die Stellsignale bei einem anschließenden Unterschreiten der Schwelle zunächst aufrechterhält.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Abbremsen eines Kraftfahrzeugs bei variierenden Fahrbahn-Reibverhältnissen nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und in
2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Spurwinkeleinstellung bei einem μ-Split-Bremsen mit Übergang auf normale Reibverhältnisse.
Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Vorrichtung 1, mit der die Fahrsicherheit eines Kraftfahrzeugs beim Bremsen unter variierenden Fahrbahn-Reibverhältnissen verbessert wird. Das Kraftfahrzeug ist mit seinen Fahrzeugrädern 2, 3, 4 und 5 lediglich angedeutet. Zumindest die Vorderräder 2 und 3 sind über Spurstangen 6 und 7 abgestützt. Jeder Spurstange 6 bzw. 7 ist eine Servo-Verstelleinrichtung 10 bzw. 11 zugeordnet, über welche der Spurwinkel an dem zugehörigen Fahrzeugrad 2 bzw. 3 während des Fahrbetriebs verändert werden kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel sind auch an den Hinterrädern 4 und 5 Spurstangen 8 und 9 mit Spurwinkel-Verstelleinrichtungen 12 bzw. 13 vorgesehen.
Die Einstellung der Spurwinkel erfolgt während des Fahrbetriebs automatisch durch eine hierzu vorgesehene Steuereinrichtung 15, die entsprechende Stellsignale für die Verstelleinrichtungen 10 bis 13 erzeugt. In dieser Steuereinrichtung 15 ist beispielsweise eine Normalstellung der Spurwinkel abgespeichert, die bei heutigen Personenkraftwagen an der gelenkten Achse zumeist eine ganz geringfügige Vorspur bedeutet (zwischen 0° und 1°).
Die Stellsignale werden in Abhängigkeit bestimmter Fahrzeugparameter erfaßt. anfrage kommen hier insbesondere Größen, aus welchen Rückschlüsse auf die Reibverhältnisse an den einzelnen Fahrzeugrädern gezogen werden können. Beispielhaft seien hier genannt: die Raddrehzahlen n_i an den einzelnen Fahrzeugrädern, die Bremsdrücke an den zugehörigen Bremsen, die Fahrzeuggeschwindigkeit v und Gierwinkelgrößen ω. Geeignete Sensoren zur Erfassung dieser Größen sind den Fachmann allgemein bekannt und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist für jedes Fahrzeugrad ein Drehzahlsensor 16 bis 19 vorgesehen. Überdies wird die Fahrgeschwindigkeit v mit einem Sensor 20 erfaßt. Selbstverständlich kann die Fahrgeschwindigkeit v auch aus den Raddrehzahlen n_iabgeleitet werden. Überdies ist ein Sensor 21 zur Erfassung der Giergeschwindigkeit ω vorgesehen.
In der Steuereinrichtung werden ermittelten Fahrzeugparameter – beispielsweise mit einer Software – im Hinblick auf das Vorliegen unterschiedlicher Reibwerte an den Fahrzeugrädern einer Achse ausgewertet. Dazu wird für jedes interessierende Fahrzeugrad, hier die Räder 2 und 3 der Vorderachse ein Reibwert errechnet. Anhand der Reibwerte kann zunächst darauf geschlossen werden, ob sich das Fahrzeug auf einem Normaluntergrund befindet (μ hoch), oder aber einen Bereich mit verringerter Bodenhaftung (μ klein) überfährt. Im letztgenannten Fall kann an den Rädern des Fahrzeugs bereits eine Erhöhung der Vorspurwinkel angeordnet werden.
Jedenfalls wird jedoch dann, wenn an den Rädern 2 und 3 der gelenkten Achse deutliche Unterschiede in den errechneten Reibwerten auftreten (μ-split-Bereich), eine Erhöhung der Vorspurwinkel über die Verstelleinrichtungen 10 und 11 veranlaßt. Dabei kommt es zu einer verstärkten Pflugstellung, wie sie in 2 an der Vorderachse erkennbar ist. Die Vorspurwinkel liegen in der Größenordnung von 1° und mehr. Zur Auslösung der Verstellung ist in der Steuereinrichtung 15 ein Schwellenwert abgelegt, der zum Beispiel auf Absolutwerte der Reibwerte oder ein Verhältnis der Reibwerte abstellt. Der Schwellenwert kann darüber hinaus eine Funktion weiterer Fahrzeugparameter wie beispielsweise der Fahrgeschwindigkeit v sein.
Weiterhin weist die Steuereinrichtung 15 ein Halteglied 22 auf, das die Stellsignale bei einem anschließenden Unterschreiten der Schwelle zunächst aufrechterhält. Die hat zufolge, daß während eines Bremsvorgangs, der unter μ-split-Verhältnissen beginnt und unter normalen Reibverhältnissen fortgesetzt wird, die verstärkte Pflugstellung zur Erhöhung der Fahrsicherheit auch unter normalen Reibverhältnissen zunächst beibehalten wird.
Erst nach einer gewissen Zeit wird dann gemäß der Auswertung der Fahrzeugparameter wieder auf die adäquate Vorspureinstellung zurückgegriffen. Das Halteglied 22 bewirkt, vorzugsweise softwaretechnisch, für ein Zeitintervall die Aufrechterhaltung der Stellgrößen für die Spurwinkel-Verstelleinrichtungen 10 und 11 über den Zeitpunkt des Unterschreitens der Schwelle. Vorzugsweise ist das Zeitintervall von der Fahrgeschwindigkeit v abhängig. Bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit wird das Zeitintervall verkürzt.
Mit der vorstehend erläuterten Vorrichtung läßt sich das Abbremsen eines Kraftfahrzeugs bei variierenden Fahrbahn-Reibverhältnissen wie folgt durchführen.
Zunächst werden die Reibverhältnisse für die einzelnen Fahrzeugräder 2 bis 5 separat ermittelt. Dies erfolgt vorzugsweise kontinuierlich während des gesamten Fahrbetriebs. Zumeist werden entsprechende Informationen auch für andere, im Fahrzeug vorhandene Systeme benötigt, so daß sich die entsprechenden Signale und Daten problemlos abzweigen lassen.
Die ermittelten Werte werden dahingehend ausgewertet, ob an den Rädern einer Achse unterschiedliche Reibverhältnisse vorliegen. Durch die Verwendung schneller Recheneinrichtungen ist es möglich, die Auswertung der Reibverhältnisse mit Betätigung der Fahrzeugbremsen zu starten.
Wird während der Auswertung ein Überschreiten der vorgegebenen Schwelle für die Reibwerte festgestellt, so werden Stellsignalen generiert, mit denen der Spurwinkel an den Rädern 2 und 3 synchron in Richtung einer Pflugstellung verstellt wird, in der sich beide Räder der Vorderachse in Vorspur befinden.
Diese Stellung wird bei einem anschließenden Unterschreiten der Schwelle mit Hilfe des Halteglieds 22 zunächst beibehalten. Nach Ablauf des vorgegebenen Intervalls fällt dann die Vorrichtung 1 automatisch in eine den aktuellen Fahrzeugparametern zugeordnete Spurwinkel-Konfiguration zurück.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Fahrzeugrad vorne links
3: Fahrzeugrad vorne rechts
4: Fahrzeugrad hinten links
5: Fahrzeugrad hinten rechts
6: Spurstange zu Rad 2
7: Spurstange zu Rad 3
8: Spurstange zu Rad 4
9: Spurstange zu Rad 5
10: Verstelleinrichtung zu Spurstange 6
11: Verstelleinrichtung zu Spurstange 7
12: Verstelleinrichtung zu Spurstange 8
13: Verstelleinrichtung zu Spurstange 9
15: Steuereinrichtung
16: Raddrehzahlsensor zur Rad 2
17: Raddrehzahlsensor zur Rad 3
18: Raddrehzahlsensor zur Rad 4
19: Raddrehzahlsensor zur Rad 4
20: Fahrgeschwindigkeitssensor
21: Giersensor
22: Halteglied
23: Bremse
ni: Raddrehzahl
v: Fahrgeschwindigkeit
μ: Reibwert
ω: Gierrate

Claims

Verfahren zum Abbremsen eines Kraftfahrzeugs bei variierenden Fahrbahn Reibverhältnissen, wobei – die Reibverhältnisse für einzelne Fahrzeugräder (2, 3, 4, 5) separat ermittelt werden, – die ermittelten Werte dahingehend ausgewertet werden, ob an den Rädern (2, 3) einer Achse unterschiedliche Reibverhältnisse vorliegen, – bei Überschreiten einer vorgegebenen Schwelle unterschiedlicher Reibverhältnisse eine Verstellung der Spurwinkel an den Rädern (2, 3) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung synchron in Richtung einer Pflugstellung erfolgt, in der sich beide Räder der Achse in Vorspur befinden, und – diese Stellung bei einem anschließenden Unterschreiten der Schwelle zunächst beibehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten der Schwelle ein voreingestellter Vorspurwinkel weiter erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibverhältnisse für die gelenkten Räder (2, 3) des Kraftfahrzeugs ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Reibverhältnisse mit Betätigung der Fahrzeugbremsen (23) gestartet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwelle ein Absolutwert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwelle ein Prozentwert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflugstellung für ein von der Fahrgeschwindigkeit (v) abhängiges Zeitintervall über den Zeitpunkt des Unterschreitens der Schwelle hinaus beibehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibverhältnisse unter Berücksichtigung von Bremsdrücken und/oder Raddrehzahlen und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Gierwinkelgrößen ermittelt oder aus diesen abgeleitet werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit: – Einrichtungen (10, 11) zum individuellen Verstellen der Spurwinkel an den Fahrzeugrädern (2, 3) einer gelenkten Fahrzeugachse, – Einrichtungen (16, 17, 18, 19, 20, 21) zum Ermitteln von Bremsdrücken und/oder Raddrehzahlen (n_i) und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und/oder Gierwinkelgrößen (ω) als Fahrzustandsparameter, – eine Steuereinrichtung (15) zum Auswerten der ermittelten Fahrzustandsparameter im Hinblick auf das Vorliegen unterschiedlicher Reibwerte an den Fahrzeugrädern einer Achse, die bei Überschreiten einer vorgegebenen Schwelle für die Reibwerte Stellsignale für Spurwinkel-Verstelleinrichtungen erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Spurwinkelverstelleinrichtung eine Erhöhung der Vorspurwinkel an den Rädern in Richtung einer Pflugstellung erzeugen, und dass die Steuereinrichtung (15) ein Halteglied (22) aufweist, das die Stellsignale bei einem anschließenden Unterschreiten der Schwelle zunächst aufrechterhält.