DE19628217A1 - Zweikreisige Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Erkennung eines Vorderachs-Bremskreisausfalls - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Bremsanlagen finden beispielsweise Verwendung zur elektronischen Bremskraftver­ teilung. Eine elektronische Bremskraftverteilung senkt während einer pedalbetätigten Bremsung bei überhöhtem Bremsschlupf an der Hinterachse den Hinterachsbremsdruck ab, um ein Blockieren der Hinterräder vor den Vorderrädern zu verhindern. Dabei wird nicht, wie es bei einer Blockierschutzregelung üblich ist, ein optimaler Schlupf eingestellt, sondern lediglich ein vermin­ derter Bremsdruck. Dies kann dazu führen, daß unter Umständen an der Hinterachse die mögliche Bremskraft nicht optimal aus­ genutzt wird. Bei einer intakten Bremsanlage, bei welcher das größte Bremsmoment ohnehin von den Vorderachsbremsen aufge­ bracht wird, ist so etwas unkritisch. Wenn jedoch der Vorder­ achsbremskreis ausfällt, so muß an der Hinterachse die optima­ le Fahrzeugverzögerung erzielt werden, um gesetzlichen Normen gerecht zu werden. Wenn der Vorderachs-Bremskreis ausfällt, so darf also keine elektronische Bremskraftverteilung in vorm einer Bremsdrucksenkung oder eines Bremsdruckhaltens an der Hinterachse vorgenommen werden. Eine Bremsschlupfregelung, welche das Blockieren der Hinterräder verhindert, kann und soll nach wie vor auch bei Vorderachs-Bremskreisausfall erfol­ gen. Um beim Ausfall des Vorderachs-Bremskreises also eine elektronische Bremskraftverteilung auszuschalten bzw. nicht einsetzen zu lassen, ist es notwendig, einen solchen Ausfall zu detektieren. Hierzu gibt es die Maßnahme, daß im Vorderachs-Bremskreis ein Druckschalter angeordnet ist, der einen Bremsdruck erfaßt. Wenn bei betätigtem Bremspedal am Druckschalter kein Bremsdruck ansteht, so ist davon auszuge­ hen, daß der Vorderachs-Bremskreis ausgefallen ist. Allerdings ist ein Druckschalter als zusätzliches Bauteil immer auch der Gefahr eines Defektes ausgesetzt. Bei defektem Druckschalter kann allerdings ein Vorderachs-Bremskreisausfall nicht erkannt werden. Es bedarf daher einer zusätzlichen Überwachung des Druckschalters.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Bremsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher der Auf­ wand zur Erkennung eines Vorderachs-Bremskreisausfalls verrin­ gert ist.

Diese Aufgabe wird gelöst in Verbindung mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Erfindung kann also völlig auf einen Druckschalter verzichten. Anstelle einer Überwachung eines Druckschalters erfolgt nunmehr softwareseitig ein?e di­ rekte Überwachung des Bremskreises. Die Erfindung macht sich dabei zunutze, daß bei einer Geradeausfahrt die Geschwindig­ keit der Hinterräder während einer Bremsung bei intaktem Vor­ derachsbremskreis nur um einen geringen Wert von der der Vor­ derräder abweicht. Überschreitet jedoch der Schlupf an den Hinterrädern über längere Zeit einen bestimmten Wert, obwohl die Einzelradverzögerung der Vorderräder im wesentlichen der Fahrzeugverzögerung entspricht, so liegt das in der Regel dar­ an, daß die Vorderräder gar nicht gebremst werden. Der Vorderachs-Bremskreis ist also ausgefallen. Diese Betrachtun­ gen gelten zumindest, solange das Fahrzeug sich stabil ver­ hält. Bei beginnender Blockierschutzregelung sind derartige Betrachtungen nicht aussagekräftig, da die einzelnen Fahrzeug­ räder u. U. bis zu einem Schlupf von 50% gebracht werden. Bei einer stabilen Bremsung kann zwar auch zeitweilig an der Hin­ terachse die Schlupfsumme größer als 1% werden, allerdings hält dieser Zustand bei funktionierender elektronischer Brems­ kraftverteilung nicht lange vor. Nur dann, wenn der Vorderachs-Bremskreis ausgefallen ist, tritt auch bei Druck­ absenkung an der Hinterachse ein signifikanter Schlupf auf, da die Gesamtfahrzeugverzögerung nur über die Hinterachsbremsen erzielt werden muß und über die Hinterräder entsprechend hö­ here Längskräfte übertragen werden. Dies macht sich die Erfin­ dung zunutze, indem vorzugsweise bei Auftreten von mindestens 1% Schlupf an der Hinterachse ein Zeitzähler aktiviert wird, der bei Erreichen einer bestimmten Zeitspanne in diesem Zu­ stand einen Vorderachs-Bremskreisausfall annimmt.

Diese Überlegungen gelten allerdings nur bei Geradeausfahrt. Daher empfiehlt es sich, zwischen Geradeausfahrt und Kurven­ fahrt zu unterscheiden. Ein einfaches Kriterium, welches al­ lein anhand der Radsensorsignale erfaßt werden kann, stellen die Geschwindigkeitsdifferenzen jeweils zwischen linkem und rechtem Rad einer Achse dar. Sind diese Geschwindigkeitsdiffe­ renzen an der Vorder- und an der Hinterachse gleichgerichtet und überschreiten sie eine bestimmte Schwelle, so liegt eine Kurvenfahrt vor.

Bei Kurvenfahrt gibt es andere geeignete Kriterien zur Erken­ nung eines Vorderachs-Bremskreisausfalls. Naturgemäß läuft ein kurveninneres Rad langsamer als das zugehörige kurvenäußere Rad derselben Achse. Ist allerdings die Geschwindigkeitsdiffe­ renz zwischen den Hinterrädern für eine bestimmte Zeit um ein bestimmtes Maß größer als die Geschwindigkeitsdifferenz der Vorderräder, so ist dies ein Indiz für eine Vorderachs-Brems­ kreisausfall. Dieser Schluß ergibt sich daraus, daß beim Durchfahren einer Kurve das Fahrzeug eine seitliche Wankbewe­ gung vollzieht. Die kurveninneren Räder werden entlastet, so daß sie nicht so große Bremskräfte übertragen können wie die kurvenäußeren Räder. Wenn diese Geschwindigkeitsdifferenz zwi­ schen linkem und rechtem Rad an der Hinterachse aber deutlich größer ist als an der Vorderachse, so läßt sich daraus schlie­ ßen, daß lediglich an der Hinterachse Längskräfte in Form ei­ ner Bremsung übertragen werden, während die Vorderräder nur rollen. Das bedeutet also, daß der Vorderachs-Bremskreis aus­ gefallen ist.

Da all diese Überlegungen Plausibilitätsüberlegungen sind, empfiehlt es sich, bestimmte Zusatzkriterien einzuführen, die den ermittelten Zustand verifizieren. Beispielsweise kann auch bei Erfüllung aller vorgenannter Kriterien der Vorderachs-Bremskreis nicht ausgefallen sein, wenn das Fahrzeug so stark verzögert, wie es nur mit zwei intakten Bremskreisen möglich ist.

Auch werden bei einer Bremsschlupfregelung Eingriffe in das Raddrehverhalten vorgenommen, die die zuvor genannten Plausi­ bilitätskriterien nicht anwendbar machen.

Wenn einer dieser beiden zuletztgenannten Fälle zutrifft, so sollte auch bei Erfüllung der anderen Kriterien für die Erken­ nung eines Vorderachs-Bremskreisausfalls ein solcher Ausfall nicht angenommen werden und entsprechend auch keine Maßnahmen getroffen werden, die die Fahrzeugverzögerung heraufsetzen sollen.

Bei erkanntem Vorderachs-Bremskreisausfall muß in Folge bei Bremsanlagen mit elektronischer Bremskraftverteilung einer Unterbremsung vorgebeugt werden. Während einer Geradeausfahrt empfiehlt sich, den Hinterachs-Bremsdruck durch ein schnelles Druckaufbaupulsraster dem ungeregelten Bremsdruck anzupassen. Durch den gepulsten Druckaufbau hat ein Antiblockiersystem der Bremsanlage die Möglichkeit, rechtzeitig gegen ein Blockieren der Hinterräder vorzugehen.

Bei Kurvenfahrt kann der Bremsdruck sofort ungepulste aufge­ baut werden. Das heißt, daß ein sofortiger Ausstieg aus der elektronischen Bremskraftverteilung erfolgen kann. Dies beruht auf der Überlegung, daß bei einer Fahrzeugverzögerung, die auch durch den Hinterachs-Bremskreis allein erzielt werden kann, höchstens ein Bremsdruck von etwa 30 bar herrscht, so­ fern der Vorderachs-Bremskreis doch nicht defekt ist. Wird aber in solchen Druckbereichen irrtümlich ein plötzlicher Druckaufbau an der Hinterachse vorgenommen, so sind trotzdem keine Fahrzeuginstabilitäten zu erwarten aufgrund des niedri­ gen Bremsdruckes.

Im folgenden wird die Erfindung näher erläutert anhand der Schilderung von zwei Situationen, von denen sich eine auf eine Geradeausfahrt und eine auf eine Kurvenfahrt bezieht.

Die erste Situation ist folgende: Das Fahrzeug befindet sich bei einer Geradeausfahrt und wird gerade einer pedalbetätigten Bremsung unterzogen, wobei die Schlupfwerte noch nicht so kri­ tisch sind, daß eine Bremsschlupfregelung erforderlich wäre. Sofern sich die Einzelradverzögerung der Vorderräder innerhalb einer bestimmten Bandbreite um die Fahrzeugverzögerung herum bewegen, wird die Schlupfsumme der Hinterräder gebildet. Ist diese Schlupfsumme größer als beispielsweise 1%, d. h., daß die Hinterachsräder tiefer im Schlupf laufen als die Vorder­ achsräder, so wird ein Zähler zur Zeiterfassung dieses Zu­ stands gestartet.

Der Zähler wird angehalten bzw. erst gar nicht gestartet, wenn die Fahrzeugverzögerung betragsmäßig 0,5 g überschreitet. Eine solche Fahrzeugverzögerung ist in der Regel nur mit zwei in­ takten Bremskreisen erzielbar. Der Zähler setzt den Zählvorgang erst dann fort, wenn diese Fahrzeugverzögerungsschwelle wieder unterschritten wird.

Ab einem bestimmten Zählerstand, d. h. nach Ablauf einer be­ stimmten Zeit ohne Änderung der Schlupfverhältnisse, wird ein Vorderachs-Bremskreisausfall angenommen. Wenn zu diesem Zeit­ punkt gerade eine elektronische Bremskraftverteilung abläuft, so wird diese in die sogenannte Phase 3 umgeschaltet, d. h., daß ein schnelles Druckaufbaupulsraster gestartet wird, um den Hinterachsbremsdruck an den ungeregelten Bremsdruck, welcher vom Hauptzylinder kommt, anzupassen. Diese Umschaltung auf Phase 3 ist unabhängig davon, welche Phase der elektronischen Bremskraftverteilung zum Zeitpunkt des Erkennens eines Vorderachs-Bremskreisausfalls gerade stattfindet. Das Druckaufbau-Pulsraster dient dazu, bei hohem Vordruck, also hohem ungeregeltem Bremsdruck einer Einrichtung zur Blockier­ schutzregelung die Möglichkeit eines rechtzeitigen Eingriffs zu geben, wenn die Hinterräder aufgrund des Bremsdruckaufbaus in hohen Schlupf geraten.

Für den Fall, daß an der Vorderachse die Einzelradgeschwindig­ keiten sich derart stark und asynchron ändern, daß eine schlechte Wegstrecke angenommen werden muß, so wird das je­ weils betroffene Rad bzw. werden die betroffenen Räder von der Betrachtung ausgeschlossen, ob sich die Einzelradverzögerung innerhalb des erwähnten Verzögerungsbandes bewegt.

In der zweiten Situation, bei Kurvenfahrt, sieht die Erkennung eines Vorderachs-Bremskreisausfalls anders aus. Eine Kurven­ fahrt kann beispielsweise dadurch erkannt werden, daß die Dif­ ferenz der Einzelradgeschwindigkeiten zwischen linkem und rechtem Rad jeweils für die Vorderachse und die Hinterachse ermittelt wird. Sind beide Geschwindigkeitsdifferenzen gleich­ gerichtet und sind beide Geschwindigkeitsdifferenzen bei­ spielsweise größer als ein Schwellenwert von 1 km/h, so kann davon ausgegangen werden, daß gerade eine Kurve durchfahren wird. Aufgrund des Geometrieeinflusses und der Wankbewegung eines Fahrzeuges sind in einem solchen Fall die Kriterien für Geradeausfahrt nicht anwendbar. 1% Schlupf beispielsweise ist am kurveninneren Hinterrad durch den Geometrieeinfluß oft vor­ handen. Radschwingungen am kurveninneren Vorderrad sind auf­ grund der Entlastung der kurveninneren Fahrzeugseite auch mög­ lich.

Daher werden während einer Kurvenfahrt die Geschwindigkeits­ differenzen an Vorderachse und Hinterachse miteinander ver­ glichen. Bei Ausfall des Vorderachsbremskreises zeigt sich an der Hinterachse, daß das kurveninnere Hinterrad in höherem Schlupf läuft als die übrigen Fahrzeugräder. Damit ist die Geschwindigkeitsdifferenz der Hinterachse merklich größer als die der Vorderachse. Das Kriterium für das Starten eines Zäh­ lers zur Zeiterfassung kann in diesem Fall bei gleichgerichte­ ten Geschwindigkeitsdifferenzen Δv_h hinten und Δv_v vorn so aus­ sehen:

|Δv_h| - |Δv_v| < 0,01 × v_Ref.

Allerdings sollte das Starten des Zeitzählers an die Bedingung geknüpft sein, daß das Fahrzeug stärker als mit 0,3 g verzö­ gert wird. Wenn die Fahrzeugverzögerung betragsmäßig 0,3 g übersteigt, so kann auch die Erfüllung des Kriteriums der Ge­ schwindigkeitsdifferenzen nicht als Vorderachs-Bremskreisaus­ fall interpretiert werden, da derart hohe Verzögerungen wäh­ rend einer Kurvenfahrt in der Regel zum Eintritt in die Brems­ schlupfregelung führen, wenn ein Bremskreis ausgefallen ist.

Wenn sich also die Bremsanlage nicht in einer Bremsschlupf­ regelung befindet, die Fahrzeugverzögerung aber groß ist, so ist darauf zu schließen, daß der Vorderachs-Bremskreis intakt ist.

Tritt diese Situation während eines Zählvorgangs ein, so wird solange rückwärts gezählt, bis der Zählerstand auf Null steht oder der Betrag der Fahrzeugverzögerung unter die 0,3 g-Schwelle sinkt. In letzterem Fall wird in Folge wieder vor­ wärts gezählt.

Bei einem bestimmten Zählerstand des Zeitzählers wird auch während einer Kurvenfahrt ein Vorderachs-Bremskreisausfall angenommen. Sofern gerade eine elektronische Bremskraftver­ teilung abläuft, muß kein Druckaufbaupulsraster gestartet wer­ den, sondern die elektronische Bremskraftverteilung kann so­ fort verlassen werden. Der Druck in den Hinterachsbremsen wird also sofort dem ungeregelten Vordruck angepaßt. Dies erhöht den Komfort im Pedalgefühl des Fahrers. Diese Maßnahme ist deshalb unkritisch, weil bei möglicherweise fehlerhaft erkann­ tem Vorderachs-Bremskreisausfall die kleine Verzögerung, wel­ che Voraussetzung für die Erkennung ist, schon mit einem nied­ rigen Bremsdruck erzielt werden kann. Dieser liegt bei etwa 30 bar. Wird also fehlerhaft ein Bremskreisausfall erkannt, so ist ein sofortiger Druckaufbau an der Hinterachse unschädlich für das Fahrverhalten, da derart niedrige Bremsdrücke nicht in der Lage sind, die Hinterräder in übermäßigen Schlupf zu brin­ gen.

Neben den Maßnahmen zur Erhöhung der möglichen Fahrzeugverzö­ gerung bei erkanntem Vorderachs-Bremskreisausfall sind selbst­ verständlich auch Warnanzeigen für den Fahrer vorgesehen, wel­ che ihn über den Defekt der Bremsanlage informieren.

Claims (6)

1. Zweikreisige Bremsanlage mit Vorderachs-Hinterachs-Brems­ kreisaufteilung, mit einer Einrichtung zur Erkennung eines Ausfalls des Vorderachs-Bremskreises, mit je einem Radsen­ sor pro Fahrzeugrad und einer elektronischen Recheneinheit, welche aus dem Einzelraddrehverhalten der Fahrzeugräder Einzelradgeschwindigkeiten und eine Fahrzeug-Referenzge­ schwindigkeit ermittelt, wobei auch Einzelradverzögerungen und eine Fahrzeugverzögerung berechnet oder gemessen wer­ den, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit zumin­ dest bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs annimmt, daß ein Defekt des Vorderachs-Bremskreises vorliegt, wenn wäh­ rend einer Bremsung ohne Bremsschlupfregelung bei nur ge­ ringer Abweichung der Vorderradverzögerungen von der Fahr­ zeugverzögerung die Summe des Schlupfes der Hinterräder über eine bestimmte Zeit ein bestimmtes Maß überschreitet.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Geradeausfahrt immer bei geringer Einzelradgeschwindigkeits-Differenz jeweils zwischen dem linken und dem rechten Rad beider Achsen angenommen wird.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kurvenfahrt die Geschwindigkeits-Differenzen zwi­ schen jeweils dem linken und dem rechten Rad einer Achse gebildet werden und miteinander verglichen werden und daß, wenn die Hinterachsgeschwindigkeits-Differenz über längere Achs die Vorderachsgeschwindigkeits-Differenz um ein be­ stimmtes Maß überschreitet, ein Ausfall des Vorderachs-Bremskreises angenommen wird.

4. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Annahme eines Vorderachs-Bremskreisausfalls nicht erfolgt, wenn die berechnete Fahr­ zeugverzögerung nur mit zwei funktionierenden Bremskreisen erzielbar ist.

5. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß bei Annahme eines Vorderachs-Bremskreisausfalls während einer Geradeausfahrt und während einer Regelphase elektronischer Bremskraftverteilung der Bremsdruck der Hinterachsbremsen gepulst dem ungeregelten Bremsdruck angepaßt wird.

6. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß bei Annahme eines Vorderachs-Bremskreisausfalls während einer Kurvenfahrt und während einer Regelphase elektronischer Bremskraftverteilung der Bremsdruck der Hinterachsbremsen sofort dem ungeregelten Bremsdruck angepaßt wird.