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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssteuerungssystem für ein Fahrzeug,
insbesondere ein Nutzfahrzeug, wobei das Fahrzeug wenigstens eine
Vorderachse mit zumindest einem linken Vorderrad und zumindest einem
rechten Vorderrad sowie wenigstens eine Hinterachse mit zumindest
einem linken Hinterrad und zumindest einem rechten Hinterrad aufweist,
wobei das Bremssteuerungssystem eine Betriebsbremse zum Abbremsen
der Räder des
Fahrzeugs umfasst.
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Aus
der
DE 100 32 179
A1 ist ein Fahrzeug mit einem Steuerungssystem bekannt,
das mit einem elektronisch ansteuerbaren Antriebsstrang arbeitet, der
zumindest eine Lenkungsanlage und ein Antriebsaggregat des Fahrzeugs
umfasst. Das bekannte Steuerungssystem besitzt eine Eingabeebene
mit Einrichtungen zum Eingeben kontinuierlicher Vorgaben eines Fahrers
und zum Umsetzen der Vorgabe in Sollwertsignale. Das Steuerungssystem
umfasst außerdem
eine Koordinationsebene zum Umsetzen der Sollwertsignale in Ansteuersignale,
die von Aktuatoren des Antriebsstrangs umgesetzt werden. Mit anderen
Worten, das Steuerungssystem besitzt eine Steuereinrichtung, die
aus einem eingangsseitigen Bewegungsvektor ausgangsseitig Steuersignale
zum Ansteuern des Antriebsstrangs generiert und die zur Übertragung
der Steuersignale mit dem Antriebsstrang gekoppelt ist, der dann
die Steuersignale zur Umsetzung des Fahrerwunsches abarbeitet, sogenanntes „Drive-by-Wire-System" oder „X-by-Wire-System".
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Aus
der
DE 100 46 832
A1 ist ein anderes Steuerungssystem bekannt, das zum Steuern
eines mit einem elektronisch ansteuerbaren Antriebsstrang ausgestatteten
Fahrzeugs geeignet ist. In einer Speichereinrichtung werden die
Fahrdynamik betreffende Fahrzeugdaten, Zeitdaten, Positionsdaten,
fahrerseitige Betätigungssignale
und von einer Steuereinrichtung erzeugt, Ansteuersignale für den Antriebsstrang gespeichert.
Ein derartiges Steuerungssystem ermöglicht eine verbesserte Unfallanalyse.
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Bei
heutigen Fahrzeugen wird die Betriebsbremse mit Hilfe hydraulischer
Bremsaktuatoren realisiert, die den einzelnen Fahrzeugrädern zugeordnet sind.
Zur Erhöhung
der Fahrzeugsicherheit wird dabei in der Regel ein Zwei-Kreis-System
ausgebildet, bei dem zwei voneinander unabhängige Hydraulikkreise vorgesehen
sind, von denen der eine zur Betätigung
der der Hinterachse zugeordneten Bremsaktuatoren dient, während der
andere zur Betätigung der
der Vorderachse zugeordneten Bremsaktuatoren dient. Bei dieser Bauweise
sind die der selben Achse zugeordneten Bremsaktuatoren über den
gemeinsamen Hydraulikkreis miteinander gekoppelt. Diese Kopplung
führt dazu,
dass bei einem Ausfall des einen Hydraulikkreises stets alle in
diesen Hydraulikkreis eingebundenen Bremsaktuatoren ausfallen.
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Hier
setzt die vorliegende Erfindung an. Die Erfindung beschäftigt sich
mit dem Problem, für
ein Fahrzeug der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform
anzugeben, die insbesondere eine erhöhte Sicherheit bietet.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
den Gegenstand des unabhängigen
Anspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Betriebsbremse
mit den einzelnen Rädern
zugeordneten elektronisch ansteuerbaren Bremsaggregaten auszustatten,
die von einer zentralen Steuereinrichtung der Betriebsbremse unabhängig voneinander
ansteuerbar sind. Auf diese weise kann zum Beispiel ein Vier-Kreis-System
realisiert werden, ohne dass hierzu ein besonders hoher Aufwand
erforderlich ist. Insbesondere müssen
keine Hydraulikleitungen verlegt werden, da die zur Betätigung der
Bremsaggregate verwendeten Steuerleitungen lediglich zur Übertragung
elektrischer Steuersignale geeignet sein müssen und somit erheblich preiswerter
sind als Hydraulikleitungen. Dabei sind die elektrischen Steuerleitungen
nicht nur in der Anschaffung preiswerter als Hydraulikleitungen,
sondern benötigen
auch einen reduzierten Verlegeaufwand.
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Von
besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform,
bei welcher eine weitere (zweite) zentrale Steuereinrichtung vorgesehen
ist, die mit der anderen (ersten) Steuereinrichtung und/oder mit
der wenigstens einen Steuerleitung verbunden und redundant zur ersten
zentralen Steuereinrichtung geschaltet ist. Mit Hilfe der zweiten
zentralen Steuereinrichtung wird ein redundantes Bremssteuerungssystem geschaffen,
mit dessen Hilfe die Ausfallsicherheit der Bremsanlage erheblich
verbessert werden kann.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche
oder ähnliche
Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 bis 9 stark
vereinfachte Prinzipdarstellungen eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Bremssteuerungssystem
bei verschiedenen Ausführungsformen.
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Entsprechend 1 umfasst
ein nur teilweise dargestelltes Fahrzeug 1 wenigstens eine
Vorderachse 2 und wenigstens eine Hinterachse 3.
Die Vorderachse 2 besitzt bezüglich der Fahrtrichtung zumindest
ein linkes Vorderrad 4 sowie wenigstens ein rechtes Vorderrad 5.
In entsprechender Weise besitzt auch die Hinterachse 3 bezüglich der
Fahrtrichtung zumindest ein linkes Hinterrad 6 sowie wenigstens ein
rechtes Hinterrad 7. Es ist klar, dass bei einer anderen
Ausführungsform
das Fahrzeug 1 auch mehrere Hinterachsen 3 und
insbesondere auch mehrere Vorderachsen 2 aufweisen kann.
Des weiteren können
zum Beispiel bei einer Hinterachse 3 die einzelnen Hinterräder 6, 7 als
Doppelräder
oder Zwillingsräder
ausgebildet sein.
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Des
weiteren ist das Fahrzeug 1 mit einer Betriebsbremse 8 ausgestattet,
mit deren Hilfe das Fahrzeug 1 abgebremst wer den kann,
wobei die Betriebsbremse 8 zum Abbremsen der einzelnen
Räder 4 bis 7 des
Fahrzeugs 1 dient. Die Betriebsbremse 8 umfasst
für jedes
bremsbare Rad 4 bis 7 ein eigenes Bremsaggregat,
nämlich
ein vorderes linkes Bremsaggregat 9, ein vorderes rechtes
Bremsaggregat 10, ein hinteres linkes Bremsaggregat 11 und
ein hinteres rechtes Bremsaggregat 12. Die Bremsaggregate 9 bis 12 sind
jeweils so ausgestaltet, dass sie elektronisch ansteuerbar sind.
Beispielsweise handelt es sich bei den Bremsaggregaten 9 bis 12 um
elektromechanische Bremsaggregate, die elektrische Energie in mechanische
Bremsarbeit umsetzen. Beispielsweise besitzt eine derartige elektromechanische
Bremse einen Elektromotor als Aktuator, der bei seiner Betätigung herkömmliche
Bremsbacken mit einer herkömmlichen
Bremsscheibe verpresst.
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Die
Betriebsbremse 8 bildet einen wesentlichen Bestandteil
eines Bremssteuerungssystems 45, das außerdem mit einer ersten zentralen
Steuereinrichtung 13 ausgestattet ist, die über wenigstens
eine Steuerleitung mit den Bremsaggregaten 9 bis 12 verbunden
ist. Die Anbindung bzw. Kopplung mit den Bremsaggregaten 9 bis 12 erfolgt
dabei so, dass die erste zentrale Steuereinrichtung 13 die
einzelnen Bremsaggregate 9 bis 12 unabhängig voneinander ansteuern
kann. Bei der Ausführungsform
gemäß 1 sind
vier derartige Steuerleitungen 14, 15, 16, 17 vorgesehen.
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Des
Weiteren umfasst das Bremssteuerungssystem 45 eine zweite
zentrale Steuereinrichtung 18, die redundant zur ersten
zentralen Steuereinrichtung 13 geschaltet ist. Auf diese
Weise kann die Betriebs- und Funktionssicherheit der Betriebsbremse 8 bzw.
des Bremssteuerungssystems 45 verbessert werden, da bei
einem Ausfall der ersten zentralen Steuereinrichtung 13 die
zweite zentrale Steuereinrichtung 18 die erste zentrale
Steuereinrichtung 13 hinreichend ersetzen kann. Das Fahrzeug 1 ist
somit mit einem redundanten Bremssteuerungssystem 45 ausgestattet.
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Bei
den hier gezeigten Ausführungsformen ist
die Betriebsbremse 8 als drahtgebundenes System ausgestaltet,
also ohne mechanische oder hydraulische Zwangskopplung zwischen
einem Bremskraftsollwertgeber, wie zum Beispiel ein Bremspedal, und
den einzelnen Bremsaggregaten 9 bis 12. Vorzugweise
handelt es sich hier also um ein sogenanntes „Break-by-Wire-System", bei dem ein Bremsbefehl
auf elektrischem Weg an die einzelnen Bremsaggregate 9 bis 12 weitergeleitet
und dort umgesetzt wird. Dementsprechend handelt es sich bei den
Steuerleitungen 14 bis 17 um elektrische Leitungen
zur Übertragung
elektrischer Signale, die zur Ansteuerung der einzelnen Bremsaggregate 9 bis 12 dienen.
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Bei
den Ausführungsformen
der 1 und 2 ist die erste zentrale Steuereinrichtung 13 mit den
einzelnen Bremsaggregaten 9 bis 12 jeweils über eine
eigene, separate Steuerleitung 14 bis 17 verbunden.
Die zweite zentrale Steuereinrichtung 18 ist bei der Ausführungsform
gemäß 1 mit
der ersten Steuereinrichtung 13 und somit indirekt über die
erste Steuereinrichtung 13 mit den Bremsaggregaten 9 bis 12 verbunden.
Eine entsprechende Verbindungsleitung ist dabei mit 19 bezeichnet.
Im Unterschied dazu ist bei der Ausführungsform gemäß 2 die
zweite Steuereinrichtung 18 über zusätzliche Verbindungsleitungen 31 bis 34 direkt
mit den Steuerleitungen 14 bis 17 verbunden, die
jeweils die erste Steuereinrichtung 13 umgehen. Optional
kann die zweite Steuereinrichtung 18 zusätzlich noch über die
Verbindungsleitung 19 mit der ersten Steuereinrichtung 13 verbunden
sein.
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Die
Ausführungsformen
der 1 und 2 ermöglichen es, bei einem ordnungsgemäßen Betrieb
der ersten Steuereinrichtung 13 die zweite Steuereinrichtung 18 auszuschalten
bzw. in einem Bereitschaftsmodus („Stand-by") zu betreiben, der möglichst
wenig Energie verbraucht. Bei Ausfall der ersten Steuereinrichtung 13 kann
dann die zweite Steuereinrichtung 18 vergleichsweise rasch
eingreifen und die Funktionen der ersten Steuereinrichtung 13 übernehmen.
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Die
elektronische Kopplung zwischen einer Eingangsebene des Bremssteuerungssystems 45, die
durch einen Bremskraftsollwertgeber, zum Beispiel ein Bremspedal,
gebildet ist, und einer Ausgangsebene des Bremssteuerungssystems 45,
die durch die mit den Rädern 4 bis 7 zusammenwirkenden
Bremsaggregate 9 bis 12 gebildet ist, ist bei
der Erfindung vorzugsweise hierarchisch strukturiert. Hierzu ist
zunächst
ein Bremsmodulator 20 vorgesehen, der in Abhängigkeit
von fahrdynamischen Vorgabewerten für jede Achse 2, 3 einen
Achsbremsbefehl ermittelt. Die hierbei berücksichtigten fahrdynamischen
Vorgabewerte können
neben einem Sollwert für
eine vom Fahrzeugführer
gewünschte
Fahrzeugverzögerung
auch aktuelle Zustandsgrößen eines
Stabilisierungssystems sein, wie zum Beispiel Lenkwinkel und/oder
Querbeschleunigung, die sich auf den jeweiligen Bremsvorgang auswirken
können. Dem
Bremsmodulator 20 ist dann für jede Achse 2, 3 ein
Achsmodulator 21 bzw. 22 nachgeschaltet. Jeder Achsmodulator 21, 22 ermittelt
aus dem zugehörigen Achsbremsbefehl
für jedes
zugeordnete Rad 4 bis 7 einen Radbremsbefehl.
Während
sich die Achsbremsbefehle dadurch voneinander unterscheiden können, dass
der Bremsmodulator 20 den einzelnen Achsen 2, 3 unterschiedliche
Bremsmomente zuordnet, können
sich die Radbremsbefehle innerhalb der jeweiligen Achse 2, 3 durch
eine unterschiedliche Links-Rechts-Verteilung der erwünschten Bremskräfte voneinander
unterscheiden.
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Den
einzelnen Achsmodulatoren 21, 22 sind nun für jedes
Rad 4 bis 7 ein eigener Radmodulator 23 bis 26 nachgeordnet.
Die Radmodulatoren 23 bis 26 ermitteln in Abhängigkeit
der zugehörigen
Radbremsbefehle Betätigungssignale
zur Betätigung
von Bremsaktuatoren 27 bis 30, die dem jeweiligen
Bremsaggregat 9 bis 12 zugeordnet sind. Die Bremsaktuatoren 27 bis 30 setzen
dann individuell den jeweiligen Radbremsbefehl um. Die verwendete
Strukturierung ermöglicht
es unter anderem, die einzelnen benötigten Modulatoren 20 bis 26 dezentral
anzuordnen. Bei den Ausführungsformen
der 1 bis 4 sind beispielsweise die Radmodulatoren 23 bis 26 an den
einzelnen Bremsaggregaten 9 bis 12 angeordnet bzw.
in diese integriert. Im Unterschied dazu sind bei diesen Ausführungsformen
die Achsmodulatoren 21, 22 in die erste Steuereinrichtung 13 bzw.
in den Bremsmodulator 20 integriert. Ebenso ist der Bremsmodulator 20 in
die erste Steuereinrichtung 13 integriert.
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Zweckmäßig ist
das Bremssteuerungssystem 45 mit einem dynamischen System
zur Fahrzeugstabilisierung ausgestattet. Ein derartiges Stabilisierungssystem
ist beispielsweise ein Antiblockiersystem (ABS), eine Antischlupfregelung
(ASR) oder ein sogenanntes ESP-System. Ebenso kann ein elektronisches
Allrad-System zur Fahrzeugstabilisierung beitragen.
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Die
hierarchische Struktur des Bremssteuerungssystems 45 ermöglicht es
nun, radspezifische Komponenten eines derartigen Stabilisierungssystems
in den Achsmodulatoren 21, 22 anzuordnen oder
zu realisieren. In entsprechender Weise können dann achsspezifische und/oder
fahrzeugspezifische Komponenten dieser Stabilisierungssysteme im Bremsmodulator 20 angeordnet
bzw. realisiert sein. Des weiteren können die Radmodulatoren 23 bis 26 lokale
Regelkreise aufweisen, die sich in der Ebene des jeweiligen Rads 4 bis 7 abspielen.
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Grundsätzlich kann
die zweite Steuereinrichtung 18 identisch zur ersten Steuereinrichtung 13 aufgebaut
sein, um diese im Notfall vollständig
ersetzen zu können.
Der Betrieb des Fahrzeugs 1 erfährt dann bei Ausfall der ersten
Steuereinrichtung 13 keinerlei Einschränkungen. Dementsprechend enthält auch
die zweite Steuereinrichtung 18 einen Bremsmodulator 20' und zwei Achsmodulatoren 21' bzw. 22'. Im Unterschied
dazu ist es auch möglich,
der zweiten Steuereinrichtung 18 eine im Vergleich zur ersten
Steuereinrichtung 13 reduzierte Funktionalität zuzuordnen,
wodurch die in der Regel nicht benötigte, zweite Steuereinrichtung 18 preiswerter
hergestellt werden kann.
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Bei
den Ausführungsformen
der 3 bis 9 wird die Betriebssicherheit
des redundanten Bremssteuerungssystems 45 dadurch erhöht, dass von
den beiden vorderen Steuerleitungen 14, 15 die zur
Betätigung
derjenigen Bremsaggregate 9, 10 vorgesehen sind,
die der Vorderachse 2 zugeordnet sind, zumindest die eine
oder erste, hier die linke Steuerleitung 14 mit der ersten
zentralen Steuereinrichtung 13 verbunden ist. Im Unterschied
dazu ist von den beiden hinteren Steuerleitungen 16, 17,
die zur Betätigung
derjenigen Bremsaggregate 11, 12 dienen, die der
Hinterachse 3 zugeordnet sind, zumindest die eine oder
erste, hier die rechte Steuerleitung 17 mit der zweiten
zentralen Steuereinrichtung 18 verbunden. Des Weiteren
ist bei den Ausführungsformen
der 3 bis 5 von den vorderen Steuerleitungen 14, 15 die
andere oder zweite, also hier die rechte Steuerleitung 15,
mit der zweiten Steuereinrichtung 18 verbunden, während von
den beiden hinteren Steuerleitungen 16, 17 die
andere oder zweite, also hier die linke Steuerleitung 16 mit der
ersten Steuereinrichtung 13 verbunden ist. Auf diese Weise
sind automatisch die Bremsaggregate 9, 10 der
Vorderachse 2 und die Bremsaggregate 11, 12 der Hinterachse 3 mit
beiden Steuereinrichtungen 13, 18 über separate
Steuerleitungen 14 bis 17 verbunden.
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Im
Bereich der einzelnen Achsen 2, 3 wird dann eine
redundante Verschaltung realisiert. Bei der Ausführungsform gemäß 3 sind
dazu die beiden vorderen Steuerleitungen 14, 15 jeweils
mit beiden Radmodulatoren 23, 24 verbunden, wozu
von der jeweiligen Steuerleitung 14, 15 eine entsprechende Hilfsleitung 14' bzw. 15' abzweigt. Entsprechendes erfolgt
hier auch an der Hinterachse 3, so dass die linke hintere
Steuerleitung 16 mit dem hinteren linken Radmodulator 25 und über eine
Hilfssteuerleitung 16' mit
dem hinteren rechten Radmodulator 26 verbunden ist. Ebenso
ist die hintere rechte Steuerleitung 17 direkt mit dem
hinteren rechten Radmodulator 26 und indirekt über eine
Hilfssteuerleitung 17' mit
dem hinteren linken Radmodulator 25 verbunden. Dabei ist klar,
dass die jeweilige Steuereinrichtung 13, 18 letztlich
codierte Radbremsbefehle für
alle Fahrzeugräder 4 bis 7 aussendet,
so dass bei Ausfall einer der Steuereinrichtungen 13, 18 über die
gebildete Vernetzung die von der verbleibenden Steuereinrichtung 13 bzw. 18 erzeugten
Radbremsbefehle stets den jeweiligen Radmodulator 23 bis 26 erreichen.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 4 wird die
redundante Verschaltung im Bereich der Achsen 2, 3 dadurch
erzielt, dass zum einen bei jeder Achse 2, 3 die
beiden Steuerleitungen 14, 15 bzw. 16, 17 den
einen Radmodulator 23 oder 25 mit der ersten Steuereinrichtung 13 und
den anderen Radmodulator 24 oder 26 mit der zweiten
Steuereinrichtung 18 verbinden. Zum anderen ist an jeder
Achse 2, 3 eine Kopplungsleitung 35 bzw. 36 vorgesehen,
welche die beiden Radmodulatoren 23 und 24 bzw. 25 und 26 der
jeweiligen Achse 2, 3 miteinander verbindet. Diese
Kopplungsleitungen 35, 36 sind dabei so ausgestaltet
bzw. geschaltet, dass sie die über
die eine Steuerleitung 14 oder 15 bzw. 16 oder 17 dem
einen Radmodulator 23 oder 24 bzw. 25 oder 26 zugeführten Signale
an den jeweils anderen Radmodulator 24 oder 23 bzw. 26 oder 25 derselben
Achse 2, 3 durchleiten. Somit wird auch hier eine
Vernetzung geschaffen, die es ermöglicht, bei Ausfall einer,
der Steuereinrichtungen 13, 18 über die
Vernetzung im Bereich der Achsen 2, 3 die Bremsaggregate 9 bis 12 mit
der verbleibenden Steuereinrichtung 13, 18 zu
erreichen. Mit Hilfe einer derartigen Vernetzung im Bereich der Achsen 2; 3 ist
es grundsätzlich
auch möglich,
die erste, zum Beispiel die linke vordere Steuerleitung 14 mit
der ersten Steuereinrichtung 13 und die erste bzw. rechte
hintere Steuerleitung 17 mit der zweiten Steuereinrichtung 18 zu
verbinden und im übrigen
die zweite bzw. rechte vordere Steuerleitung 15 mit der zweiten
bzw. linken hinteren Steuerleitung 16 zu verbinden. Auf
diese Weise wird auch hier eine Vernetzung geschaffen, die es bei
Ausfall einer der beiden Steuereinrichtungen 13, 18 ermöglicht,
alle Radmodulatoren 23 bis 26 mit den Steuerbefehlen
der verbleibenden Steuereinrichtung 13, 18 einzeln
zu erreichen.
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Bei
den Ausführungsformen
der 5 bis 9 sind die Achsmodulatoren 21 und 22 jeweils
an oder nahe an der zugehörigen
Achse 2 bzw. 3 angeordnet. Die Achsmodulatoren 21, 22 sind
bei diesen Varianten somit bezüglich
der Steuereinrichtungen 13, 18 dezentral angeordnet.
Auf diese Weise kann ein vollständiges
mechatronisches Achsmodul realisiert werden, das beispielsweise
eine lokale ABS-Regelung der jeweiligen Achse 2, 3 ermöglicht.
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Bei
den Ausführungsformen
der 5 bis 7 sind die Radmodulatoren 23 bis 26,
die den Rädern 4 bis 7 derselben
Achse 2 bzw. 3 zugeordnet sind, jeweils in den
dieser Achse 2, 3 zugeordneten Achsmodulator 21 bzw. 22 integriert.
Auf diese Weise können
beispielsweise gemeinsam nutzbare Komponenten, wie zum Beispiel
Netzgeräte,
für beide
Radmodulatoren 23 bis 26 derselben Achse 2, 3 verwendet
werden. Demnach ermöglicht
die Integration der Radmodulatoren 23 bis 26 in
die Achsmodulatoren 21, 22 eine Einsparung an
Hardware-Komponenten.
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Neben
der Anordnung bzw. Integration der Radmodulatoren 23 bis 26 an
bzw. in den Bremsaggregaten 9 bis 12 bzw. in den
Achsmodulatoren 21, 22, ist es grundsätzlich auch
möglich,
die Radmodulatoren 23, 26 in der jeweiligen zentralen
Steuereinrichtung 13 bzw. 18 unterzubringen bzw.
darin zu integrieren.
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Bei
den Ausführungsformen
der 5 bis 9 sind beide vorderen Steuerleitungen 14, 15 mit dem
vorderen Achsmodulator 21 verbunden, welcher der Vorderachse 2 zugeordnet
ist. In entsprechender Weise sind auch die beiden hinteren Steuerleitungen 16, 17 mit
dem hinteren Achsmodulator 22 verbunden, welcher der Hinterachse 3 zugeordnet
ist. Dabei unterscheiden sich die Varianten der 5 bis 7 durch
eine unterschiedliche Vernetzung der Achsmodulatoren 21, 22 mit
den beiden Steuereinrichtungen 13, 18.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 5 ist die
erste oder linke vordere Steuerleitung 14 mit der ersten
Steuereinrichtung 13 verbunden, während die zweite oder rechte
vordere Steuerleitung 15 mit der zweiten Steuereinrichtung 18 verbunden
ist. In entsprechender Weise ist die erste bzw. rechte hintere Steuerleitung 17 mit
der zweiten Steuereinrichtung 18 verbunden, während die
zweite bzw. linke hintere Steuerleitung 16 mit der ersten
Steuereinrichtung 13 verbunden ist. Mit anderen Worten,
beide Steuereinrichtungen 13, 18 steuern beide
Achsmodulatoren 21, 22 direkt an.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 6 ist die
erste, linke vordere Steuerleitung 14 wieder mit der ersten
Steuereinrichtung 13 verbunden, während die erste, rechte hintere
Steuerleitung 17 wieder mit der zweiten Steuereinrichtung 18 verbunden
ist. Dagegen sind die zweiten Steuerleitungen, also. die rechte
vordere Steuerleitung 15 und die linke hintere Steuerleitung 16 direkt
miteinander verbunden. Die beiden Achsmodulatoren 21, 22 sind
dabei so ausgestaltet, dass sie die über die jeweils erste Steuerleitung 14, 17 von
der jeweiligen Steuereinrichtung 13, 18 zugeführten Signale über die
zweiten Steuerleitungen 15, 16 an den jeweils
anderen Achsmodulator 21, 22 durchleiten. Hierdurch
wird bei einem reduzierten Verkabelungsaufwand ebenfalls eine Vernetzung
geschaffen, die bei Ausfall einer der beiden Steuereinrichtungen 13, 18 die
Ansteuerung aller Radmodulatoren 23 bis 26 bzw.
aller Bremsaggregate 9 bis 12 ermöglicht.
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7 zeigt
eine weitere alternative Ausgestaltungsform für die Vernetzung der Achsmodulatoren 21, 22 mit
den Steuereinrichtungen 13, 18. Bei dieser Ausführungsform
ist wieder die erste bzw. linke vordere Steuerleitung 14 mit
der ersten Steuereinrichtung 13 verbunden, während die
erste bzw. rechte hintere Steuerleitung 17 mit der zweiten
Steuereinrichtung verbunden ist. Darüber hinaus ist die erste vordere
Steuerleitung 14 außerdem
mit der zweiten, linken hinteren Steuerleitung 16 verbunden.
In entsprechender Weise ist die erste hintere Steuerleitung 17 mit
der zweiten, rechten vorderen Steuerleitung 15 verbunden.
Auch hierdurch wird eine Vernetzung geschaffen, die es bei Ausfall
einer der Steuereinrichtungen 13, 18 ermöglicht,
mit der verbleibenden Steuereinrichtung 13, 18 sämtliche
Bremsaggregate 9 bis 12 anzusteuern.
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Die 8 und 9 zeigen
nun Beispiele für
eine zusätzliche
Vernetzung im Bereich der jeweiligen Achsen 2, 3 für den Fall,
dass die einzelnen Radmodulatoren 23 bis 26 nicht
in die Achsmodulatoren 21, 22 integriert sind,
sondern an bzw. in den Bremsaggregaten 9 bis 12 angeordnet
sind. Bei diesen Ausführungsformen
sind die Achsmodulatoren 21, 22 jeweils über zwei
Achssteuerleitungen 37 bis 40 mit den beiden Radmodulatoren 23 bis 26 der
zugehörigen
Achse 2, 3 verbunden. Um nun im Bereich der jeweiligen
Achse 2, 3 eine zusätzliche Vernetzung der Radmodulatoren 23 bis 26 zu
schaffen, sind bei der Ausführungsform
gemäß 8 beide
Achssteuerleitungen 37, 38 bzw. 39, 40 jeweils
mit beiden Radmodulatoren 23, 24 bzw. 25, 26 der
zugehörigen Achse 2, 3 verbunden,
was über
entsprechende Hilfs- oder Abzweigungsleitungen 37' bis 40' realisiert
wird.
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Alternativ
kann die Vernetzung der Radmodulatoren 23 bis 26 entsprechend
der in 9 gezeigten Ausführungsform auch dadurch realisiert werden,
dass einerseits die Achssteuerleitungen 37 bis 40 der
Achsmodulatoren 21, 22 jeweils nur mit einem der
Radmodulatoren 23 bis 26 verbunden sind. Zusätzlich sind
andererseits die beiden Radmodulatoren 23, 24 bzw. 25, 26 der
jeweiligen Achse 2, 3 über eine Kopplungsleitung 41 bzw. 42 miteinander verbunden.
Die einzelnen Radmodulatoren 23 bis 26 sind dann
so ausgestaltet, dass sie Signale, die ihnen über die zugehörige Ansteuerleitung 37 bis 40 zugeführt werden, über die
jeweilige Kopplungsleitung 41, 42 dem jeweiligen
anderen Radmodulator 23 bis 26 derselben Achse 2, 3 durchleiten.
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Bei
den Ausführungsformen
der 5 bis 9 sind die Achsmodulatoren 21, 22 jeweils
in einem Achssteuergerät 43 bzw. 44 untergebracht,
das jeweils an oder nahe an der jeweiligen Achse 2 bzw. 3 angeordnet
ist. Bei den Ausführungsformen
der 5 bis 7 sind die Radmodulatoren 23 bis 26 in
das der zugehörigen
Achse 2, 3 zugeordnete Achssteuergerät 43 bzw. 44 integriert.
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Um
die hier dargestellten Vernetzungen ausbilden zu können, sind
die einzelnen Steuerleitungen 14 bis 17 bzw. die
einzelnen Achssteuerleitungen 37 bis 40 bzw. die
einzelnen Kopplungsleitungen 35, 36 bzw. 41, 42 vorzugsweise
jeweils als Bus ausgestaltet, so dass die einzelnen Steuerbefehle
in dem so geschaffenen Netz als codierte Signale verschickt werden
können.
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Die
in den 1 bis 9 gezeigten Varianten zur Vernetzung
der Bremsaggregate 9 bis 12 mit den Steuereinrichtungen 13, 18 sind – soweit
sinnvoll – beliebig
kombinierbar, insbesondere sind die Vernetzungen in der Ebene der
Achsen 2, 3 gemäß den 8 und 9 auch
mit der Vernetzung in der Ebene der Steuereinrichtungen 13, 18 gemäß den 1 und 2 bzw. 3 bis 7 kombinierbar.
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Die
erste Steuereinrichtung 13 und soweit vorhanden auch die
zweite Steuereinrichtung 18 umfasst vorzugsweise radspezifische
Komponenten eines Steer-by-Wire-Systems und kann außerdem so ausgestaltet
sein, dass sie bei einem Bremsvorgang die einzelnen Bremsaggregate 9 bis 12 in
Abhängigkeit
eines Bremsalgorithmus betätigt,
der so ausgestaltet ist, dass er bei Vorliegen vorbestimmter Randbedingungen
einen Eingriff in die Lenkung des Fahrzeugs ermöglicht. Ein derartiger Lenkeingriff
ist beispielsweise bei einem dynamischen Fahrzeugstabilisierungssystem
beabsichtigt, das in Fachkreisen mit ESP III bezeichnet wird. Bei
dieser Ausgestaltung werden somit Teile eines derartigen Stabilisierungssystems
bereits innerhalb der Steuereinrichtung 13, 18 mit
geeigneten Komponenten des Steer-by-Wire-Systems verknüpft, was
die Leistungsfähigkeit des Stabilisierungssystems
erhöht
und dessen Systempreis reduziert.
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Besonders
vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung, bei welcher die erste Steuereinrichtung 13 und
insbesondere auch die zweite Steuereinrichtung 18 bei einem
Bremsvorgang einen Koordinationsalgorithmus abarbeitet, um eine
zum Abbremsen des Fahrzeugs erforderliche Bremskraft in Abhängigkeit dieses
Koordinationsalgorithmus auf die Betriebsbremse 8 und soweit
vorhanden auf eine Motorbremse des Fahrzeugs 1 und soweit
vorhanden auf einen Retarder des Fahrzeugs 1 zu verteilen.
Zusätzlich kann
auch vorgesehen sein, zur Verstärkung
der Motorbremse ein ansteuerbares Getriebe zum Zurückschalten
anzusteuern. Eine optimale Verteilung der Bremskraft auf die unterschiedlichen
Bremssysteme des Fahrzeugs 1 reduziert den Verschleiß und den Energieverbrauch
des Fahrzeugs 1. Beispielsweise können kleinere Bremsvorgänge ausschließlich mit dem
Retarder oder ausschließlich
mit der Motorbremse durchgeführt
werden, die beide im Vergleich zur Betriebsbremse 8 verschleißfrei arbeiten.
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Die
erste Steuereinrichtung 13 und vorzugsweise auch die zweite
Steuereinrichtung 18 arbeitet im Normalbetrieb mit einem
Hauptbremsalgorithmus, der bei einem Bremsvorgang dafür sorgt,
dass die über
die Betriebsbremse 8 zu erzielende Bremskraft in Abhängigkeit
dieses Hauptbremsalgorithmus auf die einzelnen Bremsaggregate 9 bis 12 verteilt
wird. Neben dem Hauptbremsalgorithmus kann die erste Steuereinrichtung 13 und
insbesondere auch die zweite Steuereinrichtung 18 mit wenigstens
einem Notbremsalgorithmus ausgestattet sein, der in einem Notbetrieb
an die Stelle des Hauptbremsalgorithmus tritt. Dabei können für verschiedene
Notbetriebsfälle verschiedene
Notbremsalgorithmen vorgesehen sein. Ein derartiger Notbetrieb charakterisiert
sich dabei durch den Ausfall we nigstens eines Bremsaggregats 9 bis 12.
Für den
jeweiligen Notbetriebsfall kann nun ein geeigneter Notbremsalgorithmus
ermittelt oder ausgewählt
werden, der dann zum Abbremsen des Fahrzeugs 1 die übrigen funktionsfähigen Bremsaggregate 9 bis 12 in
Abhängigkeit
des jeweiligen Notbremsalgorithmus ansteuert, wobei dieser Notbremsalgorithmus
das jeweils ausgefallene Bremsaggregat 9 bis 12 bei
der Verteilung der Bremskraft auf die übrigen funktionsfähigen Bremsaggregate 9 bis 12 berücksichtigt.
Auf diese Weise kann in gewissen Grenzen auch bei Ausfall eines
oder mehrerer Bremsaggregate 9 bis 12 ein vergleichsweise
sicheres Abbremsen des Fahrzeugs 1 erreicht werden. Wesentlich
für die
Realisierung eines derartigen Sicherheitskonzepts ist bei vier Bremsaggregaten 9 bis 12 die
Bereitstellung eines Vier-Kreis-Systems, was bei der Erfindung durch
die separate Ansteuerbarkeit der einzelnen Bremsaggregate 9 bis 12 realisiert wird.