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DE102013204778A1 - Verfahren zur haptischen Information des Fahrers eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zur haptischen Information des Fahrers eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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DE102013204778A1
DE102013204778A1 DE102013204778A DE102013204778A DE102013204778A1 DE 102013204778 A1 DE102013204778 A1 DE 102013204778A1 DE 102013204778 A DE102013204778 A DE 102013204778A DE 102013204778 A DE102013204778 A DE 102013204778A DE 102013204778 A1 DE102013204778 A1 DE 102013204778A1
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brake
pedal
pressure
driver
brake pedal
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DE102013204778A
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English (en)
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Stefan A. Drumm
Steffen Linkenbach
Marco Besier
Georg Roll
Jürgen Böhm
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Continental Automotive Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur haptischen Information des Fahrers eines mit einer brake-by-wire-Bremsanlage ausgerüsteten Kraftfahrzeugs über den Betriebszustand des Bremssystems, bei dem die Bremspedalcharakteristik in Form einer funktionalen Relation zwischen Bremspedal-Gegenkraft und Bremspedalweg von einem Pedalwegsimulator erzeugt und in Abhängigkeit vom Betriebszustand modifiziert wird. Um dem Fahrer einen haptischen Informationskanal zur Verfügung zu stellen, über den dem Fahrer während einer Bremsung elektronisch gesteuert Informationen mitteilbar sind, ohne dass der Eindruck eines Defekts entsteht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine Basis-Bremspedalcharakteristik mittels einer passiven Simulatorfeder erzeugt wird, die einer gegebenen Pedalkraft in unverändert gleich bleibender Relation einen Pedalweg zuordnet, dem ein die haptische Information transportierender Pedalrückstellweg überlagert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur haptischen Information des Fahrers eines mit einer brake-by-wire-Bremsanlage ausgerüsteten Kraftfahrzeugs über den Betriebszustand des Bremssystems, bei dem die Bremspedalcharakteristik in Form einer funktionalen Relation zwischen Bremspedal-Gegenkraft und Bremspedalweg von einem Simulator erzeugt und in Abhängigkeit vom Betriebszustand modifiziert wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Das Dokument DE 34 09 705 A1 offenbart ein Verfahren zur Rückmeldung von Störungen oder Fehlern bei einem Bremsvorgang, bei dem eine Fehlerreaktion-Stelleinrichtung auf den Bremspedal-Wegsimulator so einwirkt, dass eine Änderung der vom Bremspedal-Wegsimulator vorgegebenen Bremspedalcharakteristik auftritt, und so lange bestehen bleibt, bis die vorgesehene Funktion des by-wire Systems wieder verfügbar ist. Weiter wird vorgeschlagen, die Bremspedalcharakteristik vorzugsweise so zu verändern, dass sich ein rhythmisches Pulsieren des Bremspedals ergibt. Dazu soll ein mit dem pulsierenden Signal einer elektronischen Schwingschaltung angesteuerter elektromagnetischer Aktuator über eine Arretiernase in einen Mechanismus eingreifen, mit dem die Simulatorcharakteristik modifizierbar ist. Die Arretiernase ist dazu ausgebildet, mit einem Gleitstück eine arretierende Wirkverbindung einzugehen, auf dem sich eine Feder abstützt, über die ein Teil der Pedalkraft übertragen wird. Eine technische Lehre, wie mittels periodischer Aktivierung der Arretierung ein Pulsieren des Bremspedals erzeugt werden soll wird nicht gegeben. Um eine periodische Pedalbewegung zu ermöglichen muss ein einmal freigegebener Zusatz-Pedalweg wieder zurückstellbar sein. Eine entsprechende Pedal-Stelleinrichtung sowie deren Versorgung mit Stellenergie wären demnach noch zu ergänzen.
  • Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2006 026 873 A1 beschreibt eine Betätigungsvorrichtung für ein By-Wire-Bremssystem. Um dem Fahrer haptisch eine Rückmeldung über einen niedrigen Haft- bzw. Reibwert an den Fahrzeugrädern oder einen ABS-Regeleinsatz anzuzeigen ist die Bremspedalachse mit einem elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Drehantrieb versehen, der Pulsationen am Bremspedal erzeugt. Dabei können die Amplitude der Pulsationen in einem Bereich zwischen ca. 0 mm und ca. 5,0 mm und deren Frequenz zwischen ca. 1 Hz und ca. 10 Hz geändert werden.
  • Schließlich sind aus dem Dokument DE 10 2004 040 616 A1 ein Verfahren mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt. Eine Gegenkraft, die der vom Fahrerfuß auf das Bremspedal ausgeübten Betätigungskraft entgegenwirkt, wird von einem aktiven Pedalwegsimulator erzeugt, und zwar so, dass der Fahrer dies als Komfort- und/oder Funktionseinschränkung der Bremsanlage empfindet. Eine solche Komforteinschränkung wie auch eine empfundene Funktionseinschränkung ist nicht akzeptabel, wenn der Fahrer über den Betriebszustand eines intakten Bremssystems informiert werden soll.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, das insbesondere mit einfachen elektronischen Mitteln einen haptischen Informationskanal zur Verfügung stellt, über den dem Fahrer während einer Bremsung elektronisch gesteuert Informationen mitteilbar sind, ohne dass der Eindruck eines Defekts entsteht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass zum Aufbringen der Gegenkraft vorwiegend Komponenten der Brake-by-wire-Bremsanlage verwendet werden, die ohnehin für einen bestimmungsgemäßen Betrieb der Bremsanlage vorhanden sind.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 15 angegeben und ergeben sich außerdem aus der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
  • In den Figuren zeigen:
  • 1 einen hydraulischen Schaltplan einer beispielsgemäßen Bremsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 2 die Bremsanlage nach 1 in einem ersten Zustand zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
  • 3 die Bremsanlage nach 1 in einem zweiten Zustand zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die in der Zeichnung dargestellte Bremsanlage umfasst im Wesentlichen eine mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals 1 betätigbare hydraulische Betätigungseinheit 2, einen mit der hydraulischen Betätigungseinheit 2 zusammen wirkenden Wegsimulator bzw. Simulationseinrichtung 3, einen der hydraulischen Betätigungseinheit 2 zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 4, eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5, eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 12 und eine elektrisch steuerbare Druckmodulationseinrichtung zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke.
  • Die nicht näher bezeichnete Druckmodulationseinrichtung umfasst beispielsgemäß je Radbremse 8, 9, 10, 11 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges ein Einlassventil 6a–6d und ein Auslassventil 7a–7d, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und an die Radbremsen 8, 9, 10, 11 angeschlossen sind. Die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a–6d werden mittels Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b mit Drücken versorgt, die in einer „Brake-by-Wire“-Betriebsart aus einem Systemdruck abgeleitet werden, der in einer an einen Druckraum 37 der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5 angeschlossenen Systemdruckleitung 38 vorliegt. Den Einlassventilen 6a–6d ist jeweils ein zu den Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b hin öffnendes Rückschlagventil 50a–50d parallel geschaltet. In einer unverstärkten Rückfallbetriebsart werden die Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b über hydraulische Leitungen 22a, 22b mit den Drücken der Druckräume 17, 18 der Betätigungseinheit 2 beaufschlagt. Die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 7a–7d sind paarweise über Rücklaufleitungen 14a, 14b mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden. Zum Erfassen des in der Systemdruckleitung 38 herrschenden Druckes ist ein vorzugsweise redundant ausgeführter Drucksensor 19 vorgesehen.
  • Die hydraulische Betätigungseinheit 2 weist in einem Gehäuse 21 zwei hintereinander angeordnete Kolben 15, 16 auf, die hydraulische Kammern bzw. Druckräume 17, 18 begrenzen, die zusammen mit den Kolben 15, 16 einen zweikreisigen Hauptbremszylinder bzw. einen Tandemhauptzylinder bilden. Die Druckräume 17, 18 stehen einerseits über in den Kolben 15, 16 ausgebildete radiale Bohrungen sowie entsprechende Druckausgleichsleitungen 41a, 41b mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 (über die Rücklaufleitung 14a bzw. 14b) in Verbindung, wobei diese durch eine Relativbewegung der Kolben 17, 18 im Gehäuse 21 absperrbar sind, und andererseits mittels der hydraulischen Leitungen 22a, 22b mit den bereits genannten Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b in Verbindung. Dabei ist in der Druckausgleichsleitung 41a eine Parallelschaltung eines stromlos offenen (SO-)Diagnoseventils 28 mit einem zum Druckmittelvorratsbehälter 4 hin schließenden Rückschlagventil 27 enthalten. Die Druckräume 17, 18 nehmen nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben 15, 16 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 2 in einer Ausgangslage positionieren. Eine Kolbenstange 24 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 1 infolge einer Pedalbetätigung mit der Translationsbewegung des ersten (Hauptzylinder-)Kolbens 15, dessen Betätigungsweg von einem, vorzugsweise redundant ausgeführten, Wegsensor 25 erfasst wird. Dadurch ist das entsprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetätigungswinkel. Es repräsentiert einen Bremswunsch eines Fahrzeugführers.
  • In den an die Druckräume 17, 18 angeschlossenen Leitungsabschnitten 22a, 22b ist je ein Trennventil 23a, 23b angeordnet, welches als ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes (SO-), 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. Durch die Trennventile 23a, 23b kann die hydraulische Verbindung zwischen den Druckräumen 17, 18 und den Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b abgesperrt werden. Ein an den Leitungsabschnitt 22b angeschlossener Drucksensor 20 erfasst den im Druckraum 18 durch ein Verschieben des zweiten Kolbens 16 aufgebauten Druck.
  • Wegsimulator 3 ist hydraulisch an den Hauptbremszylinder 2 ankoppelbar und besteht im Wesentlichen aus einer Simulatorkammer 29, einer Simulatorfederkammer 30 sowie einem die beiden Kammern 29, 30 voneinander trennenden Simulatorkolben 31. Simulatorkolben 31 stützt sich durch ein in Simulatorfederkammer 30 angeordnetes elastisches Element (z.B. eine Feder), welches vorteilhafterweise vorgespannt ist, am Gehäuse 21 ab. Die Simulatorkammer 29 ist mittels eines elektrisch betätigbaren Simulatorfreigabeventils 32 mit dem ersten Druckraum 17 des Tandemhauptbremszylinders 2 verbindbar. Bei Vorgabe einer Pedalkraft und aktiviertem Simulatorfreigabeventil 32 strömt Druckmittel vom Hauptbremszylinder-Druckraum 17 in die Simulatorkammer 29. Ein hydraulisch antiparallel zum Simulatorfreigabeventil 32 angeordnetes Rückschlagventil 34 ermöglicht unabhängig vom Schaltzustand des Simulatorfreigabeventils 32 ein weitgehend ungehindertes Zurückströmen des Druckmittels von der Simulatorkammer 29 zum Hauptbremszylinder-Druckraum 17.
  • Die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. ein einkreisiger elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet, dessen Kolben 36 von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 35 unter Zwischenschaltung eines ebenfalls schematisch dargestellten Rotations-Translationsgetriebes betätigbar ist. Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 35 dienender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor ist mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet. Zusätzlich kann auch ein Temperatursensor zum Sensieren der Temperatur der Motorwicklung verwendet werden. Der Kolben 36 begrenzt einen Druckraum 37.
  • Der durch die Kraftwirkung des Kolbens 36 auf das im Druckraum 37 eingeschlossene Druckmittel erzeugte Aktuatordruck wird in die Systemdruckleitung 38 eingespeist und mit dem Systemdrucksensor 19 erfasst. In der „Brake-by-Wire“-Betriebsart wird die Systemdruckleitung 38 über die Zuschaltventile 26a, 26b mit den Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b verbunden. Auf diesem Weg erfolgt bei einer Normalbremsung ein Radbremsdruckauf- und -abbau für alle Radbremsen 8, 9, 10, 11. Beim Druckabbau strömt dabei das vorher aus dem Druckraum 37 des Aktuators 5 in die Radbremsen 8, 9, 10, 11 verschobene Druckmittel auf dem gleichen Wege wieder in den Druckraum 37 des Aktuators 5 zurück. Dagegen strömt bei einer Bremsung mit radindividuell unterschiedlich, mit Hilfe der Modulationsventile 6a–6d, 7a–7d geregelten Radbremsdrücken der über die Auslassventile 7a–7d abgelassene Druckmittelanteil in den Druckmittelvorratsbehälter 4. Ein Nachsaugen von Druckmittel in den Druckraum 37 ist durch ein Zurückfahren des Kolbens 36 bei geschlossenen Zuschaltventilen 26a, 26b möglich, indem Druckmittel aus dem Behälter 4 über ein als in Strömungsrichtung zum Aktuator öffnendes Rückschlagventil ausgebildetes Nachsaugventil 52 in den Akuatordruckraum 37 strömen kann.
  • Die vorhin genannten Komponenten 2, 3, 5, 6a–6d, 7a–7d, 12, 19, 20, 22a, 22b, 23a, 23b, 25, 26a, 26b, 27, 28, 32, 34, 38, 41a, 41b, 44, 46, 52 sind bevorzugt zu einem elektrohydraulischen Modul (elektrohydraulische Betätigungseinheit) zusammengefasst, das mit dem Bezugszeichen 60 versehen ist. Der Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten des Moduls 60, insbesondere der Ventile 6a–6d, 7a–7d, 23a, 23b, 26a, 26b, 28, 32 und des Elektromotors 35 der Druckbereitstellungseinrichtung 5, dient die elektronische Steuer- und Regeleinheit 12. Die Signale der Sensoren 19, 20, 25 und 44 werden ebenso in der elektronische Steuer- und Regeleinheit 12 verarbeitet.
  • In einer Normalbremsfunktion der Bremsanlage („Brake-by-wire“-Betriebsart) ist Hauptbremszylinder 2, und damit der Fahrzeugführer, von den Radbremsen 8, 9, 10, 11 durch die geschlossenen Trennventile 23a, 23b entkoppelt und die Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b sind über die geöffneten Zuschaltventile 26a, 26b mit der ersten Druckbereitstellungseinrichtung 5 verbunden, welche den Systemdruck zur Betätigung der Radbremsen 8, 9, 10, 11 bereitstellt. Simulationseinrichtung 3 ist durch das geöffnete Simulatorfreigabeventil 32 zugeschaltet, so dass das durch die Betätigung des Bremspedals 1 durch den Fahrer im Hauptbremszylinder 2 verdrängte Druckmittelvolumen durch die Simulationseinrichtung 3 aufgenommen wird und die Simulationseinrichtung 3 dem Fahrzeugführer ein gewohntes Bremspedalgefühl vermittelt.
  • In einer Rückfallbetriebsart der Bremsanlage, z.B. bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung der Bremsanlage, ist Simulationseinrichtung 3 durch das stromlos geschlossene Simulatorfreigabeventil 32 abgeschaltet und die Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist durch die stromlos geschlossenen Zuschaltventile 26a, 26b von den Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b getrennt. Hauptbremszylinder 2 ist über die Leitungen 22a, 22b mit den stromlos offenen Trennventilen 23a, 23b mit den Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b und damit den Radbremsen 8, 9, 10, 11 verbunden, so dass der Fahrzeugführer durch Betätigung des Bremspedals 1 direkt Druck in den Radbremsen 8, 9, 10, 11 aufbauen kann.
  • In einem Simulatorbremssystem (in der „Brake-by-wire“-Betriebsart) ist das Pedal 1 von den Radbremsen 8–11 hydraulisch entkoppelt. Die in herkömmlichen Bremssystemen unvermeidbaren Pedalrückwirkungen bei Radbremsdruck-Regelaktivitäten des Bremssystems gibt es daher nicht. Um dem Fahrer dennoch in ausgewählten Betriebszuständen eine haptische Pedalrückmeldung zu geben, wird beispielsweise vorgeschlagen, diese Pedalrückwirkung elektronisch gesteuert der vom Simulator vorgegebenen Pedalcharakteristik (z.B. durch Feder in Raum 30) temporär zu überlagern.
  • Zur Durchführung eines Verfahrens zur Generierung einer elektronisch gesteuerten Pedalrückwirkung wird beispielsgemäß wenigstens ein Trennventil (23a: Trennventil des Druckkreises, 23b: Trennventil des Schwimmkreises) gepulst geöffnet. Dadurch wird ein Druckmittelvolumenpuls von der Systemdruckseite (Leitung 13a bzw. 13b) des Trennventils zur Fahrerdruckseite (Leitung 22a bzw. 22b) des Trennventils geleitet, welcher die gewünschte Pedalpulsation erzeugt.
  • Bevorzugt sieht das Verfahren vor, dass der Systemdruck angehoben wird (z.B. mittels der Druckbereitstellungseinrichtung 5), falls die Druckdifferenz aus System- und Hauptzylinderdruck nicht ausreicht, nicht vorhanden oder negativ ist.
  • Schließlich wird bevorzugt das dem Schwimmkreis zugeordnete Trennventil 23b zur Generierung der Pedalrückwirkung verwendet. Dies hat den Vorteil, dass das als Volumenpuls zusätzlich eingebrachte Druckmittelvolumen, nachdem es seine Aufgabe als Pedalpulserzeuger erfüllt hat, über die Ausgleichsverbindung 100 des Schwimmkreises in Richtung Behälter 4 wieder abgebaut wird und daher die stationäre Pedalcharakteristik unverändert bleibt.
  • In 2 und 3 ist die Bremsanlage der 1 in verschiedenen Zuständen dargestellt. In 2 und 3 sind für die Funktion relevante Volumenströme und Druckverhältnisse beispielhaft dargestellt.
  • Bei Normalbremsungen ohne ABS und bei ABS-Bremsungen („Brake-by-wire“-Betriebsart) ergibt sich häufig ein Zustand wie in 2 dargestellt. Der Systemdruck Psys im Systemdruckkreis 40 ist höher als der Fahrerdruck PDriver im Fahrerdruckkreis 41, da der Systemdruck gegenüber dem unverstärkten Fahrerdruck üblicherweise um ein Vielfaches erhöht wird.
  • Die Bremspedalrückmeldung wird beispielsgemäß mit Hilfe des Trennventils 23b erzeugt, welches bei normalem aktivem Betrieb der Bremsanlage während einer Bremsung dauerhaft bestromt und damit geschlossen wird. Das Trennventil 23b trennt hierbei im aktiven Betrieb den Fahrerdruckkreis 41 vom Systemdruckkreis 40, so dass kein Bremsflüssigkeitsvolumen und Druck vom einen in den jeweils anderen Kreis fließen kann. Ohne das im Folgenden beschriebene beispielsgemäße Verfahren zur Einstellung einer geeigneten haptischen Bremspedalrückmeldung für den Fahrer in einem aktiven Bremssystem während einer ABS-Regelung, wäre der Fahrer also auch während einer ABS-Regelung vom aktiven Systemdruck bzw. den Raddruckkreisen getrennt und bekäme über das Bremspedal 1 keine haptische Rückmeldung. Bei heutigen, konventionellen ABS/ESC-Bremssystemen (z.B. mit Vakuumbremskraftverstärker und Rückförderpumpe) spürt der Fahrer die ABS-Druckschwankungen aufgrund von Rückförderpumpenhüben und Ventilschalten im Bremspedal 1 während einer ABS-Regelung.
  • Wie bereits im Zusammenhang mit 1 erwähnt wurde, wird zur Erzeugung einer haptischen Bremspedalrückmeldung während einer ABS-Bremsung in einem aktiven Bremssystem bevorzugt durch kurzzeitiges Öffnen des Trennventils 23b ein Druck- bzw. Volumenpuls ∆V 42 vom Systemdruckkreis 40 in den Fahrerdruckkreis 41 gespeist. Dieser erzeugt einen Kraftimpuls auf den Schwimmkolben 16, welcher den Kraftimpuls über die im ersten Druckraum des Hauptbremszylinders angeordnete erste Rückstellfeder und die Bremsflüssigkeit im ersten Druckraum 17 an den ersten Kolben 15 über die Druckstange 24 an das Bremspedal 1 und somit auf den während der Bremsung darauf befindlichen Fahrerfuß weitergibt. Somit wird durch kurzzeitiges Öffnen des Trennventils 23b ein Druck- bzw. Volumenpuls ∆V und in Folge daraus ein Kraftimpuls auf das Bremspedal 1 bzw. den Fahrerfuß erzeugt. Der Fahrer spürt somit im Fuß einen Kraftimpuls und der Fahrerfuß wird dynamisch dadurch um einige wenige mm bzw. Bruchteile von mm bewegt, da die Pedalgegenkraft der Fahrerfußkraft durch den Kraftimpuls überwiegt. Somit ist eine haptische Rückmeldung über das Bremspedal 1 möglich ohne dass die Pedal-Grundcharakterisik verändert wird.
  • Bevorzugt wird über die Öffnungszeit des Trennventils 23b die Intensität des Kraftimpulses variiert, da hiermit die Größe des Volumenpuls ∆V 42 bestimmt wird.
  • Des Weiteren wird bevorzugt durch Variation der Pausenzeit zwischen den Ventilöffnungen die Frequenz der Kraftimpulse im Pedal variiert.
  • Um die haptische Rückmeldung geeignet und subjektiv plausibel für den Fahrer zu gestalten, werden bevorzugt die Frequenz und Intensität der Rückmeldung geeignet eingestellt bzw. variiert.
  • Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Frequenz und Intensität der Bremspedalrückmeldung an die Frequenzen und Amplituden der Radbremsdruckmodulationen in den Raddruckkreisen angepasst.
  • Hierzu werden bevorzugt die ABS-Druckmodulationen an allen Radbremsen berücksichtigt.
  • Bevorzugt wird die Frequenz der Bremspedalrückmeldung in Abhängigkeit einer Dauer eines oder mehrerer ABS-Druckaufbau-Zyklen bis zum ABS-Druckabbau gewählt.
  • Bei einer höheren ABS-Regelfrequenz der Drücke in den Raddruckkreisen des aktiven Systems wird bevorzugt eine höhere Frequenz der Volumenpulse ∆V zur Bremspedalrückmeldung eingestellt. Somit ergibt sich für den Fahrer ein plausibler Zusammenhang zwischen Verhalten des Fahrzeugs bzw. ABS-Regelung und der haptischen Pedalrückmeldung.
  • Fahrdynamisch kann es für den Fahrer besonders wertvoll sein zu wissen, wenn er bei gebremstem Fahrzeug die Kraftschlussgrenze der Reifen zur Straße erreicht hat, wenn er also einen Eintritt in die ABS-Regelung erreicht hat. So kann beispielsweise vom Fahrer bei nassen oder winterlichen Straßenverhältnissen der Reibwert μ der Fahrbahn durch Bremsen bis in die ABS-Regelung ermittelt werden, da diese Einschätzung des Fahrbahnreibwerts μ allein durch visuelle Beurteilung schwer möglich ist und dieser außerdem stark variieren kann. Des Weiteren ist dies sinnvoll, um dem Fahrer bei gebremster Kurvenfahrt durch Vermittlung des Eintritts in die ABS-Regelung ebenfalls die Kraftschlussgrenze der Reifen zu vermitteln. Es kann also die haptische Bremspedalrückmeldung bei Eintritt in eine ABS-Regelung für den Fahrer besonders wichtig sein. Beispielsgemäß wird für den Beginn einer ABS-Regelung die Bremspedalrückmeldung relativ hochfrequent und mit geeigneter Intensität aktiviert, um dem Fahrer den ABS-Eintritt optimal zu vermitteln. Beispielsgemäß wird speziell für den ABS-Eintritt bei gebremster Kurvenfahrt ebenfalls die Bremspedalrückmeldung relativ hochfrequent und mit geeignet hoher Intensität aktiviert.
  • Damit wird erreicht dass der Fahrer eine Zuordnung der Pulsation zum Fahrzustand erlernen kann und so in der Lage ist, aus dem Pedalverhalten Rückschlüsse auf den Betriebszustand seines Fahrzeugs zu ziehen.
  • Bei ABS-Bremsungen auf niedrigem Reibwert μ der Fahrbahn oder bei sehr großer Betätigungskraft des Fahrers auf das Bremspedal kann sich ein wie in 3 dargestellter Zustand (Druckverhältnis) ergeben. Hierbei ist der Systemdruck PSys im Systemdruckkreis 40 kleiner als der Fahrerdruck PDriver im Fahrerdruckkreis 41. Somit fließt durch Öffnen des Trennventils 23b ein Volumenpuls ∆V 43 aus dem Fahrerdruckkreis 41 in den Systemdruckkreis 40. Da somit das Bremsflüssigkeitsvolumen Puls für Puls vom Fahrerdruckkreis 41 in den Systemdruckkreis 40 fließt, würde sich hierbei durch die Fahrerfußkraft auf dem Bremspedal der Schwimmkolben 16, der Primärkolben 15 und somit das Bremspedal 1 weiter bewegen und in Betätigungsrichtung durchsinken. Dies könnte dem Fahrer unberechtigterweise den Eindruck eines Defekts der Bremsanlage vermitteln. Außerdem könnte ein durchsinkendes Bremspedal im Fall eines Ausfalls des aktiven Systems, also einem Umschalten in die hydraulische Rückfallebene (in der alle Elektromagnetventile unbestromt sind), zu einem sicherheitskritischen Zustand des Fahrzeugs führen da bei bereits durchgetretenem Bremspedal kein bzw. sehr wenig Bremsflüssigkeitsvolumen im Hauptbremszylinder als Reserve für die nun aktive Rückfallebene bereit stünde.
  • In der in 3 dargestellten Situation wird daher der Systemdruck bevorzugt (mittels der Druckbereitstellungseinrichtung) über den Wert des Fahrerdrucks angehoben. Der Systemdruck wird also nicht auf Niveau der größten ABS-Raddruck-Anforderung gehalten, sondern über den Wert des Fahrerdrucks angehoben, um einen Volumenfluss, wie in 2 dargestellt, vom Systemdruckkreis 40 in den Fahrerdruckkreis 41 zu erzielen und somit ein Durchsinken des Bremspedals 1 zu verhindern.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist es, dass zur Funktion der haptischen Bremspedalrückmeldung keine zusätzliche Aktuatorik, wie z.B. ein Zusatzaktuator in der Pedalsimulatoreinheit oder am Bremspedal, benötigt wird. Die Funktion ist im beispielhaft gezeigten System der 1 rein über Software umsetzbar.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (14)

  1. Verfahren zur haptischen Information des Fahrers eines mit einer brake-by-wire-Bremsanlage ausgerüsteten Kraftfahrzeugs über den Betriebszustand des Bremssystems, bei dem die Bremspedalcharakteristik in Form einer funktionalen Relation zwischen Bremspedal-Gegenkraft und Bremspedalweg von einem Simulator erzeugt und in Abhängigkeit vom Betriebszustand modifiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Basis-Bremspedalcharakteristik mittels einer passiven Simulatorfeder erzeugt wird, die einer gegebenen Pedalkraft in unverändert gleich bleibender Relation einen Pedalweg zuordnet, dem ein die haptische Information transportierender Pedalrückstellweg überlagert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerung der haptischen Information reversibel ist, so dass nach deren Beenden oder Abschalten die Basis-Bremspedalcharakteristik automatisch und ohne einen Stelleingriff wiederhergestellt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerung der haptischen Information aus zeitlich beschränkten Einzelereignissen besteht, die für den Fahrer als Pedal-Rückstellpulse wahrnehmbar sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Pedal-Rückstellpulse zeitlich aneinander gereiht werden, so dass eine die Basis-Bremspedalcharakteristik überlagernde periodische Pedalpulsation entsteht.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Frequenz, Intensität und Pausendauer der periodischen Pedalpulsation in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Bremssystems und des Fahrzeugs gewählt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Frequenz und Intensität der Bremspedalrückwirkung in Abhängigkeit von Parametern einer Radbremsdruckmodulation wie Regelfrequenz, Intensität und Dauer gewählt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn einer Radbremsdruckmodulation eine höhere Frequenz der Pedalpulsation gewählt wird als in deren weiterem Verlauf und dass bei Kurvenfahrt zusätzlich die Intensität der Pulsation erhöht wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung von Frequenz und Intensität der periodischen Pedalpulsation zum Betriebszustand von Fahrzeug und Bremssystem reproduzierbar gewählt ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Pulses ein Trennventil (23b) einer hydraulischen brake-by-wire Bremsanlage temporär geöffnet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Pulses vor dem Öffnen des Trennventils (23b) der by-wire-Bremssystemdruck angehoben wird.
  11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die brake-by-wire-Bremsanlage hydraulisch und zum Betrieb in einer brake-by-wire Betriebsart sowie zum Betrieb in einer weiteren, nicht-elektronischen Betriebsart mit direktem hydraulischem Durchgriff vom Bremspedal (1) zu den Radbremsen (8–11) eingerichtet ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Pedalkraft und Simulatorfederkraft sowie Pedalweg und Simulatorfederweg in der brake-by-wire Betriebsart über einen ersten hydraulischen Kreis miteinander gekoppelt sind.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der der Basis-Bremspedalcharakteristik überlagerte Pedalrückstellweg mittels eines zweiten hydraulischen Kreises erzeugt wird.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass erstem und zweitem hydraulischem Kreis die beiden Druckräume (17, 18) eines Tandemhauptbremszylinders (2) zugeordnet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch ein erstes und ein zweites Trennventil (23a, 23b), mit denen die beiden Druckräume (17, 18) des Tandemhauptbremszylinders (2) in der brake-by-wire Betriebsart von den Radbremsen (8–11) getrennt werden sowie eine Einrichtung (5) zum Bereitstellen des by-wire-Bremssystemdrucks und von Druckmittelvolumen und Radbremsdruckregeleinrichtungen (6a–6d; 7a–7d) zum Erzeugen radindividueller Radbremsdrücke aus dem Bremssystemdruck.
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