DE19527419C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 9.

Eine Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs ist aus der DE 33 13 078 A1 bekannt. Dort wird die Bremsanlage des Fahrzeugs mit Blick auf einen gleichmäßigen Belagverschleiß gesteuert. Zu diesem Zweck sind in den Bremsleitungen der Bremskreise des Fahrzeugs elektrisch ansteuerbare Ventile vorgesehen, welche die Bremswirkung in dem Bremskreis mit höhrenem Verschleiß in den Radbremsen reduzieren, wenn unterschiedliche Belagdicken (d. h. unterschiedlicher Verschleiß) ermittelt wurden. Die Ventilkennlinien sind dabei durch entsprechenden Aufbau der Ventile auf die Auslegung der jeweiligen Bremsanlage abzu­ stimmen, was mit erheblichem Aufwand verbunden ist.

Aus der gattungsbildenden DE 43 26 256 C1 ist ein Verfahren zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs bekannt, bei welchem der unterschiedliche Bremsenverschleiß ausbalanciert wird. Die Verschleißregelung wird unterhalb eines Grenzwertes für die vom Fahrer vorgegebene Sollverzögerung des Fahrzeugs durchgeführt, wobei der Übergang von diesem Bereich in den Bereich einer anderen Bremskraftverteilung sprungförmig erfolgt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Steuerung der Bremsanlage mit Blick auf eine Ausbalancierung des Belagverschleißes an­ zugeben, bei welcher das Bremsverhalten und der Bremskomfort optimiert ist.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 9 erreicht.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Steuerung erlaubt eine einfache Anpas­ sung der Belagsverschleißregelung an unterschiedliche Ausle­ gungen von Bremsanlagen. Besonders vorteilhaft ist, daß auf eine Weise (elektronisch) die gewünschten Ventilkennlinien erzeugt werden können. Dadurch sind Ventile mit einfachem Aufbau, Proportionalventile oder Schaltventile, einsetzbar.

Dadurch wird auch in vorteilhafter Weise eine unterschiedli­ che Bremswirkungsreduzierung in unterschiedlichen Brems­ situationen ermöglicht.

Insbesondere ist vorteilhaft, daß abhängig von der Betäti­ gung des Bremspedals durch den Fahrer das Ausmaß der Redu­ zierung der Bremswirkung abgeleitet wird. Dadurch ist es möglich, bei starken Bremsungen die volle Bremswirkung zu entfalten zu lassen.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorgehensweise in Verbindung mit konventionellen oder elek­ trisch gesteuerten pneumatischen oder hydraulischen Bremsan­ lagen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängi­ gen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein Übersichtsblockschaltbild einer mit einem Anti­ blockier- und/oder Antriebsschlupfregelsystem (ABS/ASR) aus­ gerüsteten pneumatischen Bremsanlage mit Ventilen zum Aus­ balancieren des Belagverschleißes. Fig. 2 zeigt beispiel­ haft Kennlinienverläufe, die sich als geeignet erwiesen ha­ ben. Fig. 3 schließlich zeigt die Realisierung der Erfin­ dung im Rahmen eines Rechnerprogramms am Beispiel eines Flußdiagramms.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche pneumatische Bremsanlage, welche mit einem ABS/ASR-System ausgerüstet ist. Die Brems­ anlage weist einen ersten Bremskreis I für die Vorderachse, einen zweiten Bremskreis II für die Hinterachse auf. Vom Be­ triebsbremsventil 10 führt im Rahmen des Bremskreises I eine Bremsleitung 12 über ein elektrisch ansteuerbares Ventil 14 sowie Drucksteuerventile 16 bzw. 18 zu den Radbremszylindern 20 bzw. 22 der Vorderachse. In vergleichbarer Weise führt im Rahmen des Bremskreises II eine Bremsleitung 24 über ein elektrisch ansteuerbares Ventil 26, einen Druckminderer bzw. -begrenzer 28 und Drucksteuerventile 30 bzw. 32 zu den Rad­ bremszylindern 34 bzw. 36 der Hinterachse. Ferner ist ein elektronisches Steuergerät 38 vorgesehen, welches über An­ steuerleitungen 40 bzw. 42 die Ventile 26 bzw. 14 betätigt. Ferner ist ein Schaltelement 52 zur Erfassung der Bremspe­ dalbetätigung vorgesehen, welches über die Leitung 54 mit dem Steuergerät 38 verbunden ist. Ein Drucksensor 56 erfaßt den Druck in einer der Bremsleitungen (24 oder 12) und über­ mittelt einen Druckwert über die Leitung 58 ans elektroni­ sche Steuergerät 38. Ferner sind jeweils einer oder allen Vorderachsbremsen und Hinterachsbremsen Sensoren 44 und 46 zugeordnet, die die Dicke der Bremsbeläge der entsprechenden Radbremsen erfassen. Die erfaßten Signalwerte werden über Leitungen 48 bzw. 50 zum Steuergerät 38 geführt.

Beim elektronischen Steuergerät 38 handelt es sich in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel um ein ABS-Steuergerät oder ein ABS/ASR-Steuergerät. Das Steuergerät führt in diesem be­ vorzugten Ausführungsbeispiel neben der im folgenden darge­ stellten Verschleißanpassung bei Blockieren der Räder bzw. bei Durchdrehen der Antriebsräder die Betätigung der Ventile 16, 18, 30 und 32 zum Druckaufbau, -abbau oder -halten durch. Die entsprechenden Leitungsverbindungen sind in Fig. 1 aus Übersichtlichkeitsgründen ebenso wie die zugehörigen Radgeschwindigkeitssensoren nicht dargestellt.

Grundgedanke der Erfindung ist, daß das elektronische Steu­ ergerät 38 die Bremswirkung in dem Bremskreis durch Ansteu­ ern des entsprechenden Ventils reduziert, in dem die kleine­ re Belagdicke und somit ein höherer Verschleiß gemessen wurde. Dabei wird das Ausmaß der Pedalbetätigung durch den Fahrer erfaßt und die Ansteuerung des entsprechenden Ventils vom elektronischen Steuergerät 38 abhängig von einer vorge­ gebenen, den Zusammenhang zwischen Ein- und Ausgangsdruck des Ventils darstellenden Kennlinie vorgenommen.

Bei den Ventilen 14 und 26 handelt es sich in einem bevor­ zugten Ausführungsbeispiel um Proportionalventile. In diesem Anwendungsfall wird vom Steuergerät 38 über die Leitungen 40 bzw. 42 entsprechend der Kennlinie bestimmter Strom zur An­ steuerung der Ventile übermittelt. Handelt es sich bei den Ventilen 14 und 26 jedoch um Schaltventile, wird über die Leitungen 40 und 42 vom Steuergerät 38 ein pulsweitenmo­ duliertes Signals ausgegeben, dessen Tastverhältnis derart gewählt ist, daß im Mittel der vorgegebene Zusammenhang zwi­ schen Ein- und Ausgangsdruck des Ventils hergestellt wird.

Wesentlich beim gewählten Kennlinienverlauf ist, daß eine Reduzierung der Bremswirkung, das heißt eine Druckzurückhal­ tung, nur in unteren Druckbereichen erfolgen soll. Dies, da­ mit bei starken Bremsungen, die möglicherweise auf eine Not­ situation hindeuten, die durch Auslegung der Bremsanlage vorgegebene maximale Bremswirkung zur Verfügung steht.

Beispiele für derartige Kennlinien, die sich in verschiede­ nen Ausführungsbeispielen als geeignet erwiesen, sind in Fig. 2 dargestellt. Dabei ist jeweils der Druck P2 am Ausgang des Ventils über dem Eingangsdruck P1 aufgetragen. Gemeinsam ist diesen Kennlinien, daß die Bremswirkungsreduzierung im unteren Druckbereich, das heißt im unteren Betätigungsbe­ reich des Bremspedals (bis ca. 30% der maximalen Auslenkung) und ggf. im mittleren Bereich (bis ca. 75% der maximalen Aus­ lenkung), stattfindet, der Übergang vom unteren in den obe­ ren Bereich (z. B. größer 75%) kann dabei je nach Anforderung kontinuierlich (Fig. 2a, 2b, 2d) oder sprungförmig (Fig. 2c) ausgestaltet sein.

Darüberhinaus kann es in einigen Ausführungsbeispielen vor­ teilhaft sein, mehrere Kennlinien abzulegen. Abhängig von Fahrzustand des Fahrzeugs bzw. der jeweiligen Bremssituation wird dann die geeignete Kennlinie ausgewählt. Die Auswahl erfolgt dabei z. B. anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Schnelligkeit der Bremspedalbetätigung, etc., die Situatio­ nen darstellen, in denen die Ausbalancierung des Verschlei­ ßes von eher untergeordneten Bedeutung ist.

Neben der vorteilhaften Anwendung der erfindungsgemäßen Vor­ gehensweise bei herkömmlichen pneumatischen Bremsanlagen wird die erfindungsgemäße Vorgehensweise in gleicher Weise mit den angegebenen Vorteilen bei hydraulischen, elektro-pneumatischen oder elektro-hydraulischen Bremsanla­ gen angewendet.

Neben der Erfassung des Druckes in wenigstens einer Brems­ leitung als Maß für die Bremspedalbetätigung ist in vorteil­ haften Ausführungsbeispielen vorgesehen, den Druck in allen Bremskreisen zu erfassen und die den Bremskreisen zugeordne­ ten Ventile abhängig vom korrespondierenden Druck zu steu­ ern.

Ferner wird in anderen vorteilhaften Ausführungsbeispielen als Maß für die Pedalbetätigung die Auslenkung oder die Be­ tätigungskraft direkt am Bremspedal mittels potentiometri­ scher oder berührungsloser Wegsensoren oder Kraftsensoren ermittelt.

Die Realisierung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise als Rechnerprogramm ist im Flußdiagramm nach Fig. 3 darge­ stellt. Der dort beschriebene Programmteil wird mit Beginn des Bremsvorgangs, bei Schließen des Bremspedalschalters 52, eingeleitet.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird im ersten Schritt 100 der Druck p1 in einer der Bremsleitungen sowie die er­ faßten Belagdicken d1 und d2 eingelesen. Daraufhin wird im Abfrageschritt 102 überprüft, ob die eingelesenen Belag­ dicken d1 und d2 im Rahmen der Toleranz unterschiedliche Werte aufweisen. Ist dies nicht der Fall, wird keine An­ steuerung der Reduzierventile vorgenommen und der Programm­ teil beendet. Weisen die Belagdicken unterschiedliche Werte auf, wird im darauffolgenden Abfrageschritt 106 überprüft, ob die Belagdicke d1 an der Vorderachse kleiner als die (d2) an der Hinterachse ist. Ist dies der Fall, wird gemäß Schritt 108 das Ansteuersignal für das Reduzierventil im Vorderachsbremskreis auf der Basis der vorbestimmten Kenn­ linie nach Maßgabe des erfaßten Drucks p1 ermittelt und aus­ gegeben. Das ermittelte Ansteuersignal repräsentiert dabei je nach Ventilausführung einen Stromwert, einen Spannungs­ wert, ein Tastverhältnis eines pulsweitenmodulierten Signals, eine Frequenz, etc. Ist der Belag an der Hinter­ achse dünner als an der Vorderachse, wird entsprechend im Schritt 110 das Ansteuersignal für das Reduzierventil im Hinterachsbremskreis auf der Basis der vorbestimmten Kenn­ linie und des erfaßten Druckes p1 ermittelt und ausgegeben. Nach den Schritten 108 und 110 wird der Programmteil beendet und zu gegebener Zeit wiederholt.

Neben der oben dargestellten achsweisen Ausbalancierung des Belagverschleißes ist in einem vorteilhaften Ausführungsbei­ spiel die radindividuelle Ausbalancierung mit den oben dar­ gestellten Methode vorgesehen. Dabei wird der Verschleiß an jedem Rad ermittelt und die Bremswirkung an den einzelnen Rädern nach Maßgabe einer vorbestimmten Kennlinie derart re­ duziert, daß Mittel über alle Bremsungen im wesentlichen an allen Rädern der gleiche Verschleiß auftritt.

Die Vorbestimmung der Kennlinie erfolgt je nach vorgegebenen Randbedingungen. Sie können jede beliebige Form annehmen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs, bei welchem zum Ausbalancieren des Bremsenverschleißes die Bremswirkung an den Radbremsen mit höherem Verschleiß redu­ ziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch die Brems­ pedalbetätigung vom Fahrer vorgegebener Bremsdruck (p1) er­ mittelt wird und die Reduzierung der Bremswirkung abhängig von diesem Bremsdruck (p1) erfolgt, wobei die Reduzierung der Bremswirkung zum Ausbalancieren des Bremsenverschleißes nur im unteren und mittleren Bereich dieses Bremsdrucks stattfindet, im oberen Bereich keine Reduzierung der Brems­ wirkung erfolgt, und der Übergang zwischen den Bereichen kontinuierlich ausgestaltet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Pedalbetätigung wenigstens ein Drucksen­ sor, der den Druck in wenigstens einer Bremsleitung der Bremsanlage erfaßt, ein Wegsensor, der die Auslenkung des Pedals erfaßt oder ein Kraftsensor vorgesehen ist, der die Betätigungskraft erfaßt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß nach Maßgabe der Größe des vom Fahrer vorgegebenen Bremsdrucks (p1) aus einer vorgegebenen Kennlinie ein Ansteuersignal für wenigstens ein, die Brems­ wirkung in reduzierender Weise beeinflussendes Ventil (14; 26) ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bremsanlage eine pneumatische oder hydraulische Bremsanlage ist, wobei in die Bremslei­ tungen elektrisch ansteuerbare Ventile (14; 26) eingefügt sind, welche die Bremswirkung in den einzelnen Bremskreisen reduzieren.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß ein elektronisches Steuergerät (38) zur Ansteuerung der Ventile (14; 26) vorgesehen ist, wobei das elektronische Steuergerät (38) ein ABS- oder ein ABS/ASR-Steuergerät ist.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinie den Zusammenhang des Eingangs- zum Ausgangs­ druck des anzusteuernden Ventils (14; 26) beschreibt.

7. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansteuersignal ein Strom-, Spannungssignal oder ein pulsweitenmoduliertes Signal je nach Ausführung der Ventile (14; 26) ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das die Reduzierung der Bremswir­ kung abhängig von der Schnelligkeit der Pedalbetätigung ist.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem elektronischen Steuergerät (38), welches die Bremswirkung im Sinne einer Ausbalancierung des Belagver­ schleißes reduziert, dadurch gekennzeichnet, daß das elek­ tronische Steuergerät (38) ein Maß für den vom Fahrer vorgegebenen Bremsdruck (p1) ermittelt und die Reduzierung der Bremswirkung abhängig von diesem Bremsdruck (p1) vornimmt, wobei die Bremswirkung nur im unteren und mitt­ leren Bereich des Bremsdrucks reduziert wird, im oberen Bereich keine Ausbalancierung des Bremsenverschleiß durch­ geführt wird und der Übergang zwischen den Bereichen kontinuierlich ausgestaltet ist.