DE10238221B4

DE10238221B4 - Antriebsschlupfregelung mit individueller Absenkung der Schlupfschwelle des kurvenäußeren Antriebsrades

Info

Publication number: DE10238221B4
Application number: DE10238221A
Authority: DE
Inventors: Thomas 71686 Sauter; Helmut 71706 Wandel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2011-08-11
Anticipated expiration: 2022-08-22
Also published as: DE10238221A1

Abstract

Antriebsschlupfregelung mit Bremseneingriff, insbesondere für Kfz, bei der ein schlupfendes Rad bei Überschreiten einer Schlupfschwelle durch einen Bremseneingriff abgebremst wird und bei einer Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert die Schlupfschwelle für das kurvenäußere Antriebsrad unabhängig von derjenigen des kurveninneren Rades abgesenkt und auf einen kleineren Wert eingestellt wird als diejenige des kurveninneren Rades, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Fahrsituation, in der das Fahrzeug in einer Kurve mit niedrigem Reibwert fährt, der Bremsdruck in der Bremse (2) des kurvenäußeren Rades geringfügig erhöht wird, noch bevor das kurvenäußere Rad die Schlupfschwelle überschritten hat.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsschlupfregelung (ASR) mit Bremseneingriff, sowie ein entsprechendes Verfahren, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 9.
Die ASR hat vorrangig die Aufgabe, beim Anfahren und Beschleunigen die Stabilität und Lenkfähigkeit des Fahrzeugs sicherzustellen und den Fahrer insbesondere bei Fahrmanövern auf glatter Fahrbahn zu unterstützen. Zu diesem Zweck werden die schlupfenden Räder bei Überschreiten einer Schlupfschwelle durch Bremseneingriff abgebremst und das Motordrehmoment an das jeweils auf die Straße übertragbare Antriebsmoment angepaßt.
Es ist bekannt, die Schlupfschwellen für das kurveninnere und das kurvenäußere Antriebsrad bei Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Haftreibungswert individuell abzusenken, um ausreichend Seitenführung zu erhalten. Damit auch in weniger kritischen Kurven ausreichend Vortrieb erzeugt werden kann, erfolgt die Absenkung der Schlupfschwellen in begrenztem Umfang.
Eine solche geringfügige Absenkung der Schlupfschwellen hat zur Folge, daß insbesondere am kurvenäußeren Antriebsrad wegen des noch relativ hohen zulässigen Schlupfes die maximal mögliche Seitenführung nicht ausgenutzt und die Fahrzeugstabilität nicht hinreichend verbessert werden kann.
Da das kurveninnere Antriebsrad auf Grund dynamischer Radlastverschiebung (das kurveninnere Rad wird in der Kurve entlastet und das kurvenäußere Rad dynamisch belastet) auch schon bei geringer Querbeschleunigung im allgemeinen zuerst in Schlupf kommt, bewirkt der Bremseneingriff nicht nur die Beseitigung des Schlupfes am kurveninneren Rad, sondern überträgt damit auch ein gewisses Moment (sog. Sperrmoment) auf das kurvenäußere Rad. Dieses Sperrmoment bewirkt, daß sich der Schlupf am kurvenäußeren Rad nochmals „schleichend” (d. h. mit geringer Dynamik) erhöht und somit zusätzlich die Seitenführung reduziert. Das kurvenäußere Rad bleibt somit unterbremst und unverhältnismäßig lange im Schlupf und überträgt daher nur einen Bruchteil der maximal möglichen Seitenführung.
Zur Lösung dieses Problems wird beispielsweise in der DE 196 41 429 A1 vorgeschlagen, bei einer Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert die Schlupfschwelle für das kurvenäußere Antriebsrad unabhängig von derjenigen des kurveninneren Rades abzusenken und auf einen kleineren Wert einzustellen als diejenige des kurveninneren Rades.
Darüber hinaus sind aus den Druckschriften DE 199 58 772 A1 und DE 39 33 653 A1 ähnliche Antriebsschlupfregelungen bekannt. Bei diesen ASR-Regelungen ist jedoch problematisch, dass der vom ASR-Regler ausgelöste Bremseingriff erst nach einer bestimmten Verzögerungszeit wirksam wird, was darin begründet ist, dass die Bremsbacken der Radbremsen zunächst einen Leerweg zurücklegen müssen, bis sie an den Bremsscheiben anliegen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsschlupfregelung sowie ein entsprechendes Verfahren zu schaffen, bei dem die Radbremsen nach der Auslösung eines Regeleingriffs schneller ansprechen.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 bzw. 9 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, den Fahrbetrieb in Bezug auf eine Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert zu überwachen und, wenn eine solche Fahrsituation festgestellt wurde, den Bremsdruck in der Radbremse des kurvenäußeren Rades geringfügig zu erhöhen, noch bevor das kurvenäußere Antriebsrad die Schlupfschwelle überschritten hat. Durch diese Vorbefüllung der Radbremse wird erreicht, dass die Bremsbeläge an die Bremsscheibe angelegt werden und die Bremskraft im Falle eines Reglereingriffs unmittelbar, ohne Verzögerung aufgebaut werden kann.
Dies kann durch einen sog. Füllpuls mit einem Druck zwischen 3 und 10 bar und insbesondere zwischen 4 und 8 bar erfolgen.
Gemäß der Erfindung ist außerdem vorgesehen, eine Antriebsschlupfregelung derart einzurichten, dass bei einer Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert die Schlupfschwelle für das kurvenäußere Rad unabhängig von derjenigen des kurveninneren Rades abgesenkt und auf einen kleineren Wert eingestellt wird als diejenige des kurveninneren Rades. Dadurch wird die ASR-Regelung bereits bei sehr geringem Radschlupf eingeleitet und kann damit die Seitenführung des Fahrzeugs besser erhalten. Wegen der höheren Schlupfschwelle des kurveninneren Antriebsrades wird zudem weniger Sperrmoment auf das kurvenäußere Rad übertragen.
Die Schlupfschwelle für das kurveninnere Rad muss nicht notwendigerweise ebenfalls gesenkt, sondern kann ggf. auch erhöht werden, um dadurch das auf das kurvenäußere Rad übertragene Sperrmoment zu reduzieren.
Um zu erkennen, ob sich das Fahrzeug in einer Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert befindet, umfasst die ASR Mittel zur Kurven- und Reibwerterkennung. Die Erkennung der Kurvenfahrt erfolgt beispielsweise über die Differenz der Geschwindigkeiten der nicht-angetriebenen Räder.
Die Erfassung des Reibwertes kann beispielsweise mittels eines Querbeschleunigungs-Sensors durchgeführt werden. Die auftretende Querbeschleunigung ist ein Indiz für den Haftreibungswert der Fahrbahn. Ein niedriger Haftreibungswert (z. B. kleiner als 0,35) kann beispielsweise ausgeschlossen werden, wenn die Querbeschleunigung höher ist als etwa 5,5 m/s². Der vorherrschende Haftreibungswert kann beispielsweise auch über den am kurvenäußeren Radpaar auftretenden Schlupf qualitativ erkannt werden, insbesondere bei geringer Querbeschleunigung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Schlupfschwelle des kurvenäußeren Antriebsrades in Abhängigkeit vom ermittelten Haftreibungswert abgesenkt, wobei die Schlupfschwelle mit abnehmender Haftreibung niedriger eingestellt wird.
Die Schlupfschwelle des kurvenäußeren Antriebsrades kann auch in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit abgesenkt werden, wobei die Schlupfschwelle mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger eingestellt wird.
Wahlweise kann die Schlupfschwelle des kurvenäußeren Antriebsrades auch in Abhängigkeit vom Kurvenradius und der Fahrzeuggeschwindigkeit verändert werden.
Neben der individuellen Anpassung der Schlupfschwellen kann zusätzlich auch der Druckaufbaugradient für den Bremsdruck des kurvenäußeren Antriebsrades unabhängig vom kurveninneren Rad auf einen höheren Wert eingestellt werden. Das kurvenäußere Antriebsrad wird somit schon in der Anfangsphase der ASR-Regelung stark gebremst und entwickelt nur minimalen Schlupf.
Der Druckaufbaugradient kann in Abhängigkeit vom ermittelten Haftreibungswert und/oder von der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert werden, wobei der Druckaufbaugradient mit abnehmender Haftreibung und zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht wird.
Die Änderung der Schlupfschwellen und/oder des Druckaufbaugradienten kann anhand von Kennlinien oder Tabellen erfolgen, die im System hinterlegt sind, oder nach Berechnung durchgeführt werden.
Gemäß einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung wird ferner der Druckabbaugradient an der Bremse des kurvenäußeren Antriebsrades im Vergleich zum kurveninneren Rad reduziert. Das kurvenäußere Radpaar ermöglicht somit die gesamte Kurvenfahrt über minimalen Schlupf und gewährt somit die größtmögliche Seitenführung.
Der Betriebmodus „Niedrigreibwert-Kurve”, d. h. die Einstellung individueller Schlupfschwellen, wird vorzugsweise solange beibehalten, bis entweder Geradeausfahrt oder eine Kurvenfahrt auf hohem Reibwert festgestellt wurde. Der hohe Reibwert kann beispielsweise über hohe Querbeschleunigungen des Fahrzeugs erkannt werden.
Die Schlupfschwelle für das kurvenäußere Antriebsrad wird im Betriebsmodus „Niedrigreibwert-Kurve” vorzugsweise auf Werte zwischen 1,5 km/h und 2 km/h bei Fahrzeugen mit Frontantrieb und auf 1 km/h bis 1,5 km/h bei Fahrzeugen mit Heckantrieb eingestellt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines ASR-Regelsystems; und
2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Antriebsschlupfregelung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt ein ASR-System mit einer zentralen Regeleinheit 1 und Einrichtungen zur Kurven- und Reibwerterkennung 3, 4.
Die Erkennung einer Kurvenfahrt erfolgt in diesem Fall durch Auswertung der Differenz der Geschwindigkeiten der nicht-angetriebenen Räder. Die Erfassung des Reibwerts kann z. B. mittels eines Querbeschleunigungssensors durchgeführt werden.
Zur Bestimmung des Radschlupfes wird der Regeleinheit 1 ferner die Geschwindigkeit v der angetriebenen Räder zugeführt. Überschreitet eines der Antriebsräder die Schlupfschwelle, so wird das schlupfende Antriebsrad mittels der Radbremse 2 abgebremst.
Das ASR-System ist dabei derart eingerichtet, daß bei einer Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert die Schlupfschwelle für das kurvenäußere Antriebsrad unabhängig von derjenigen des kurveninneren Rades abgesenkt und auf einen kleineren Wert eingestellt wird als diejenige des kurveninneren Rades. Grundsätzlich gilt, dass Schlupfschwelle des kurvenäußeren Rades je empfindlicher eingestellt wird, desto niedriger die Haftreibung der Fahrbahn ist.
2 zeigt den Verfahrensablauf bei einer derartigen Antriebsschlupfregelung in Form eines Flußdiagramms.
Dabei wird in einem ersten Schritt 5 zunächst ermittelt, ob sich das Fahrzeug in Kurvenfahrt befindet und in Schritt 6 der Reibwert der Fahrbahn ermittelt.
Wird in Schritt 7 festgestellt, daß sich das Fahrzeug in einer Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert befindet, so wird die Schlupfschwelle des kurvenäußeren Rades in Schritt 8 auf einen niedrigeren Wert abgesenkt als für das kurveninnere Rad. Überschreitet ein Antriebsrad seine individuell vorgegebene Schlupfschwelle, so wird es von der ASR-Regeleinheit mittels der Radbremse 2 abgebremst. Dabei wird der Druckaufbaugradient für den Bremsdruck an der Bremse des kurvenäußeren Rades in Schritt 9 stärker erhöht als für das kurveninnere Rad.
Somit kann die Fahrzeugstabilität bei Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert wesentlich verbessert werden.
Bezugszeichenliste

1: ASR-Regeleinheit
2: Radbremse
3: Mittel zur Kurvenerkennung
4: Mittel zur Reibwerterkennung
5–9: Verfahrensschritte
v: Geschwindigkeit der angetriebenen Räder

Claims

Antriebsschlupfregelung mit Bremseneingriff, insbesondere für Kfz, bei der ein schlupfendes Rad bei Überschreiten einer Schlupfschwelle durch einen Bremseneingriff abgebremst wird und bei einer Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert die Schlupfschwelle für das kurvenäußere Antriebsrad unabhängig von derjenigen des kurveninneren Rades abgesenkt und auf einen kleineren Wert eingestellt wird als diejenige des kurveninneren Rades, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Fahrsituation, in der das Fahrzeug in einer Kurve mit niedrigem Reibwert fährt, der Bremsdruck in der Bremse (2) des kurvenäußeren Rades geringfügig erhöht wird, noch bevor das kurvenäußere Rad die Schlupfschwelle überschritten hat.
Antriebsschlupfregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlupfschwelle für das kurvenäußere Antriebsrad in Abhängigkeit vom Haftreibungswert der Fahrbahn abgesenkt wird.
Antriebsschlupfregelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlupfschwelle für das kurvenäußere Rad in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit abgesenkt wird.
Antriebsschlupfregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlupfschwelle für das kurvenäußere Rad in Abhängigkeit vom Kurvenradius abgesenkt wird.
Antriebsschlupfregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckaufbaugradient für den Bremsendruck des kurvenäußeren Rades stärker erhöht wird als derjenige für das kurveninnere Rad.
Antriebsschlupfregelung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckaufbaugradient für das kurvenäußere Rad in Abhängigkeit vom Haftreibungswert oder der Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht wird.
Antriebsschlupfregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse des kurvenäußeren Rades mit einem Bremsdruck zwischen 3 und 9 bar, insbesondere zwischen 4 und 8 bar beaufschlagt wird.
Antriebsschlupfregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabbaugradient an der Bremse des kurvenäußeren Rades im Vergleich zum kurveninneren Rad vermindert ist.
Verfahren zur Antriebsschlupfregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei ein schlupfendes Antriebsrad bei Überschreiten einer Schlupfschwelle durch einen Bremseneingriff abgebremst wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Ermitteln, ob sich das Fahrzeug in Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert befindet, – Geringfügiges Erhöhen des Bremsdrucks in der Bremse (2) des kurvenäußeren Rades, noch bevor das kurvenäußere Rad die Schlupfschwelle überschritten hat.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlupfschwelle für das kurvenäußere Rad in Abhängigkeit vom Haftreibungswert und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckaufbaugradient für den Bremsdruck des kurvenäußeren Rades stärker erhöht wird als für das kurveninnere Rad.