DE10055046B4

DE10055046B4 - Verfahren zur Erleichterung des Anfahrens eines Kraftfahrzeugs an einer Steigung

Info

Publication number: DE10055046B4
Application number: DE10055046.0A
Authority: DE
Inventors: Horst Schick; Armin Bachmann; Jörg Elsner; Tilo Preuß
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-11-07
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2018-06-28
Anticipated expiration: 2020-11-08
Also published as: DE10055046A1

Abstract

Verfahren zur Erleichterung des Anfahrens eines Kraftfahrzeugs an einer Steigung, wobei Mittel vorgesehen sind, die abfragen, ob das Fahrzeug steht oder fährt und ob ein Anfahrmoment vorhanden ist oder nicht, und daraus folgende Maßnahmen auslösen:a) wenn das Fahrzeug steht und kein Anfahrmoment ermittelt wird, wird automatisch eine Bremsung eingeleitet,b) wenn das Fahrzeug steht und ein Anfahrmoment ermittelt wird, wird die Bremsung gelöst,c) wenn das Fahrzeug fährt, ist und bleibt die Bremsung gelöst,d) wenn durch Abbremsen, oder Ausrollen, das Kraftfahrzeug bis zum Stillstand gekommen ist und unmittelbar anschließend kein Anfahrmoment ermittelt wird, wird automatisch die Bremsung eingeleitet, dadurch gekennzeichnet, dassdie Mittel bei eingelegtem Gang automatisch abgeschaltet werden.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erleichterung des Anfahrens eines Kraftfahrzeugs an einer Steigung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekanntlich bereitet das Anfahren eines Kraftfahrzeugs an einer Steigung dem Fahrer häufig Schwierigkeiten, insbesondere bei Anfängern, Fahrern mit wenig Gefühl für das Verhalten des Fahrzeugs oder bei Fahrern, die nur selten an einer Steigung anfahren müssen. Bei einem Kraftfahrzeug mit einem Schaltgetriebe muß zum Beispiel zunächst die Kupplung getreten, ein Gang eingelegt und das Kraftfahrzeug mit der Fußbremse oder vorzugsweise mit der Handbremse oder Feststellbremse gegen Zurückrollen oder Vorrollen gesichert werden. Der Fahrer muß dann die Kupplung langsam kommen lassen und dann, wenn er ein Anfahrmoment registriert, also das Fahrzeug sich erkennbar in Bewegung setzen will, langsam die Bremse lösen und entsprechend Gas geben. Das erfordert eine gewisse Geschicklichkeit und Erfahrung, weil drei Bedienmittel gleichzeitig in einem richtigen Verhältnis zueinander beherrscht werden müssen, nämlich die Kupplung, das Gaspedal und die Bremse.
Besonders kritische Situationen ergeben sich zum Beispiel bei einer Tiefgarage beim Ende einer größeren Veranstaltung wie einer Opernaufführung. Dann befahren nämlich in der Regel Pkws über eine längere Zeit nahezu lückenlos die im allgemeinen recht steilen Ausfahrten aus der Tiefgarage. In derartigen Fällen kann es durch unerwünschtes Zurückrollen oder durch unerwünschtes sprunghaftes Vorwärtsbewegen auch um geringe Wegstrecken von zum Beispiel 0,5 m schon zu Auffahrunfällen kommen.
Die US 5 091 857 A offenbart eine Antriebskraftsteuerung für ein Fahrzeug. Bei der Steuerung des Antriebs wird die Bremsbetätigung berücksichtigt und das Anfahren mit eingezogener Handbremse verhindert, indem eine Begrenzung der Motordrehzahl oder des Antriebsdrehmoment erfolgt.
Die DE 196 11 360 A1 zeigt ein Fahrzeug mit Automatikgetriebe, bei dem in Stillstandsphasen mit eingelegter Fahrstufe, die Bremse automatisch aktiviert wird. Auf diese Weise muss das Bremspedal nicht betätigt bleiben.
Aus der gattuungsgemäßen DE 36 18 532 A1 ist ein Verfahren zur Erleichterung des Anfahrens eines Kraftfahrzeugs an einer Steigung bekannt. Durch Sensoren und eine Steuereinheit zur Auswertung der Signale wird erkannt, ob das Fahrzeug steht, fährt oder ein Anfahrmoment vorliegt. Nach Erkennen der jeweiligen Situation erfolgt ein Lösen der Bremse, um das Anfahren ohne zurückrollen zu ermöglichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Schwierigkeiten zu vermeiden oder zu verringern und insbesondere ein unerwünschtes Zurückrollen oder ein unerwünschtes Vorwärtsfahren auszuschließen. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Bei der erfindungsgemäßen Lösung erfolgen somit zunächst zwei Abfragen von technischen Parametern.
Die erste Abfrage besteht darin, ob das Fahrzeug derzeit steht oder fährt. Daraus wird eine binäre Stellgröße gewonnen, die nur diese beiden Zustände anzeigt, unabhängig von der jeweiligen Fahrrichtung und Fahrgeschwindigkeit. Die zweite Abfrage besteht darin, ob ein Anfahrmoment in dem Fahrzeug vorhanden ist, das ein beabsichtigtes definiertes Fahren des Fahrzeugs ermöglicht. Diese Abfrage ersetzt somit die beschriebene rein subjektive Wahrnehmung des Fahrers, daß beim Loslassen der Kupplung und beim Gasgeben das Fahrzeug zu fahren versucht. Auch aus dieser Abfrage wird eine binäre Stellgröße ermittelt, die nur diese beiden Zustände anzeigt. Diese beiden Stellgrößen werden nun für die verschiedenen, in der Praxis auftretenden Fälle zur Auslösung der jeweils notwendigen Maßnahmen verarbeitet:
Wenn das Fahrzeug steht und kein Anfahrmoment ermittelt wird, wird automatisch eine Bremsung des Fahrzeugs eingeleitet, zum Beispiel über eine elektrisch steuerbare Feststellbremse. Diese Maßnahme beruht auf folgender Überlegung: Wenn kein Anfahrmoment vorhanden ist, ist offensichtlich ein definierter gewünschter Fahrbetrieb des Fahrzeugs nicht beabsichtigt und auch nicht möglich. Eine Bewegung des Fahrzeugs wäre daher in diesem Fall mit großer Wahrscheinlichkeit unerwünscht und könnte zu Kollisionen führen. Deshalb wird in diesem Fall grundsätzlich die Bremsung eingeleitet und das Fahrzeug definitiv am Fahren, also zum Beispiel auch an einem unerwünschten Rückrollen oder sprunghaften Vorwärtsfahren, gehindert.
Wenn das Fahrzeug steht und ein Anfahrmoment ermittelt wird, wird die Bremsung gelöst. Diese Lösung beruht auf folgender Überlegung: Wenn ein Anfahrmoment ermittelt wird, ist offensichtlich ein definierter Fahrbetrieb, vorwärts oder rückwärts, beabsichtigt und auch möglich, so daß die Bremsung gelöst werden muß. Es ergibt sich dann keine unerwünschte Bewegung des Fahrzeugs, weil die Richtung und die Fahrgeschwindigkeit durch das bewußt aufgebrachte Anfahrmoment definiert sind.
Wenn das Fahrzeug fährt, ist und bleibt die Bremsung gelöst, da sie dann nicht erwünscht ist und nur den Fahrbetrieb beeinträchtigen würde. Diese Maßnahmen hat außerdem den Vorteil, daß das Fahrzeug nicht versehentlich längere Zeit mit angezogener Feststellbremse gefahren werden kann.
Wenn beim Abbremsen bis zum Stillstand das Kraftfahrzeug zum Stehen gekommen ist und kein Anfahrmoment ermittelt ist, wird automatisch die Bremsung eingeleitet. In diesem Fall wird davon ausgegangen, daß der Fahrbetrieb beendet ist. Die Betätigung der Bremsung hat dann den Vorteil, daß das Arretieren des Fahrzeugs im Stillstand nach einem Fahrbetrieb nicht vergessen werden kann und ein späteres eigenständiges Losrollen des Fahrzeugs ohne Motorantrieb verhindert wird.
Durch die Erfindung ergeben sich mehrere Vorteile. Zunächst wird erreicht, daß sich das Fahrzeug ohne das Vorhandensein eines Anfahrmoments nicht in unerwünschter Weise bewegen kann. Dadurch werden insbesondere ein unerwünschtes oder gefährliches Vorwärtsrollen oder Rückrollen bei Steigungen verhindert. Der Aufwand für die erfindungsgemäße Lösung ist nur gering, weil die Mittel zur Durchführung der Erfindung im wesentlichen in einem Kraftfahrzeug bereits vorhanden sind, zum Beispiel durch eine vorhandene ABS-Einrichtung, hydraulisch gesteuerte Bremsen, sogenannte ESP-Pumpen und dergleichen.
Die Information dafür, ob das Kraftfahrzeug steht oder fährt, also eine reine binäre Information, wird vorzugsweise von einem Radsensor abgeleitet. Die Information, ob ein Anfahrmoment vorhanden ist oder nicht, also ebenfalls eine binäre Information, wird aus den angetriebenen Rädern oder von dem Antriebsstrang abgeleitet.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Mittel in den Fällen, wo sie nicht notwendig oder sogar nachteilig sind, wie bei niedrigen Außentemperaturen oder bei einem eingelegten Gang, von Hand abschaltbar. Gemäß der Erfindung werden die Mittel bei eingelegten Gang automatisch abgeschaltet. Bei niedrigen Außentemperaturen können die Mittel ebenfalls automatisch abgeschaltet werden. Dadurch wird verhindert, daß eine im Rahmen der Erfindung angezogene Handbremse bei Minus-Außentemperaturen festfriert. Bei einem eingelegten Gang ist es vorteilhaft, die Handbremse zu lösen, weil dann ein unerwünschtes Vorrollen oder Rückrollen des Fahrzeugs bereits verhindert ist. Die Bremsung kann über eine elektrische Ventilsteuerung von einem Druckzylinder ausgelöst werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung befaßt sich mit folgendem Problem: Es kommt in der Praxis immer wieder vor, daß besonders Anfänger oder Fahrer ohne Fahrpraxis längere Zeiten mit angezogener Feststellbremse oder Handbremse fahren. Ein derartiger Fahrbetrieb ist insbesondere bei Frontantrieben mit entsprechendem Anzugsmoment des Motors möglich, ohne daß der Fahrer es bemerkt. Auch bei trockener Fahrbahn ist ein Fahrbetrieb mit blockierten Hinterrädern möglich, indem die Hinterräder über die Fahrbahn rutschen. Dadurch ergibt sich ein unzulässiger Abrieb beziehungsweise Höhenschlag der Hinterreifen. Das kann bei Frontantrieben im Extremfall zur Beschädigung und Unbrauchbarkeit der Hinterreifen führen. Auch bei Fahrzeugen mit Hinterachsantrieb und mit Allradantrieb ist es möglich, bei nicht ordnungsgemäß angezogener oder defekter Feststellbremse das Fahrzeug in Bewegung zu setzen. Dadurch können im Extremfall die Bremsscheiben, Bremsbeläge und Bauteile der Bremsanlage beschädigt werden oder Bremsflüssigkeit austreten. Das kann auch zu einer unzulässigen Erwärmung von Bauteilen und zu einem Brandfall führen.
Es ist zwar bekannt, in einem Kraftfahrzeug den Zustand der angezogenen Feststellbremse optisch durch ein rotes Warnsymbol anzuzeigen. Dieses Warnsymbol wird aber nicht von jedem Fahrer verstanden und auch oft übersehen.
Gemäß der genannten Weiterbildung werden diese Gefahren dadurch vermieden, daß dann, wenn die Handbremse oder Feststellbremse angezogen ist, automatisch die Motordrehzahl und/oder das Antriebsmoment durch eine aus der angezogenen Handbremse abgeleitete Stellgröße derart begrenzt werden, daß ein Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs verhindert ist. Als Schaltspannung für die Verringerung der Motordrehzahl kann zum Beispiel die Schaltspannung ausgenutzt werden, die in vielen Kraftfahrzeugen bereits zur Aktivierung einer Warnlampe für den Zustand der angezogenen Feststellbremse vorhanden ist.
Die Stellgröße für die Verringerung der Motordrehzahl und des Antriebsmoments im Falle einer angezogenen Feststellbremse kann über das Motorsteuergerät die Stellung eines elektronischen Gaspedals und damit die Motordrehzahl auf einen Höchstwert begrenzen. Vorzugsweise sind Mittel zur optischen und/oder akustischen Anzeige dafür vorgesehen, daß die Feststellbremse angezogen ist und der Motor in diesem Zustand das Fahrzeug nicht zum Fahren bringen kann.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht in folgendem: Bei längeren Fahrten in einem Stau muß der Fahrer bei einem Kraftfahrzeug mit Schaltgetriebe ständig abwechselnd Kupplungspedal, Bremspedal und Gaspedal in richtiger Abstimmung betätigen und häufig auch den eingelegten Gang herausnehmen. Das führt oft zu starken psychischen und physischen Anspannungen und Ermüdungen sowie einem Materialverbrauch, insbesondere beim Kupplungs- und Bremsbelag. Zur Abhilfe ist gemäß dieser Weiterbildung folgende Ergänzung vorgesehen: Es wird nur der 1. Gang in folgendem Sinne automatisiert: Wenn das Fahrzeug einmal zum Stehen gebracht ist, bewegt sich bei Anwendung der beschriebenen erfindungsgemäßen Lösung das Fahrzeug automatisch nicht mehr. Es braucht dann selbst bei einem Hang nicht mehr das Bremspedal betätigt oder die Hand- oder Feststellbremse angezogen zu werden. Wenn jetzt die Motordrehzahl durch die Bremsung auf einen entsprechend geringen Wert gesteuert und ein automatischer Eingriff in die hydraulische Kupplung vorgenommen wird, kann bei nicht getretenem Kupplungs- und Bremspedal der 1. Gang eingelegt bleiben, ohne daß das Fahrzeug sich in Bewegung setzt. Wenn jetzt eine kurze Weiterfahrt im Stau erfolgen soll, wird nur das Gaspedal getreten. Die dadurch ausgelöste Erhöhung der Motordrehzahl bewirkt über die hydraulische Kupplung automatisch ein Einkuppeln, so daß sich das Fahrzeug weiterbewegt. Die kurze Weiterfahrt im Stau wird dann durch die Betätigung des Bremspedals wieder beendet, so daß das Fahrzeug dann stehenbleibt und der genannte Vorgang für die nächste Weiterfahrt im Stau wiederholt werden kann. Das Fahrzeug verhält sich dann nur im 1. Gang wie ein Fahrzeug mit Automatikgetriebe, bei dem die Bedienung des Fahrzeugs, also das ständige Abbremsen und kurze Weiterfahren, nur durch Betätigung von Gas- und Bremspedal erfolgt.
Vorzugsweise erfolgt das automatische Auskuppeln beim Abbremsen nicht nur im 1. Gang, sondern in allen Gängen. Dadurch wird verhindert, daß beim Abbremsen aus hoher Geschwindigkeit, also zum Beispiel dem 3. Oder 4. Gang, der Motor stillgesetzt, also abgewürgt wird. Sonst könnte bei einem Fahrzeug mit ABS der Motor bei einer Vollbremsung blockieren. Beispielsweise erfolgt somit bei einem Fahrzeug das beschriebene automatische Einkuppeln beim Weiterfahren nur im 1. Gang und nur das beschriebene automatische Auskuppeln beim Abbremsen in jedem Gang.
Bei der erfindungsgemäßen Anfahrhilfe, die zur Erzeugung des notwendigen Bremsdrucks auf eine ESP-Pumpe oder eine separate Pumpe ausgewiesen ist, könnte diese für die hydraulische Kupplung eingesetzt werden. Der an sich benötigte hydraulische Geber könnte dann entfallen und durch einen elektrischen Geber ersetzt werden. Ein derartiger elektrischer Geber ist kostengünstiger. Außerdem brauchen dann keine Hydraulikleitungen in den Innenraum geführt zu werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen

1 ein Funktionsdiagramm für die erfindungsgemäßen Lösung und
2 ein Funktionsdiagramm für die genannte Weiterbildung der Erfindung.

In 1 zeigt der dargestellte Umschalter 1 symbolisch die Abfrage, ob sich das Fahrzeug bewegt oder nicht, das heißt ob ein bestimmtes ausgewähltes Rad rollt oder steht. Wenn das Rad rollt, wird unmittelbar automatisch die Feststellbremse auf „aus“ gesteuert, das heißt die Bremse gelöst. Wenn das Rad steht, wird, wie durch den Schalter 2 symbolisch dargestellt, abgefragt, ob ein Anfahrmoment vorhanden ist, das eine beabsichtigte definierte Bewegung des Fahrzeugs bewirken kann. Wenn ein derartiges Anfahrmoment vorhanden ist, wird ebenfalls die Feststellbremse gelöst, da dann eine Bewegung des Fahrzeugs in der gewünschten Richtung gewährleistet ist. Wenn ein Anfahrmoment nicht vorhanden ist, wird die Feststellbremse auf „ein“ geschaltet, also angezogen. Ohne ein ermitteltes Anfahrmoment ist offenbar ein definierter gewünschter Fahrbetrieb des Fahrzeugs nicht beabsichtigt oder nicht möglich, und jegliche Bewegung des Fahrzeuges, unabhängig von der Richtung, wäre mit großer Wahrscheinlichkeit unerwünscht oder gefährlich.
In 2 stellt der Umschalter 3 die beiden Möglichkeiten der nicht angezogenen und der angezogenen Feststellbremse dar. Wenn die Feststellbremse nicht angezogen, also der das Anziehen ermittelte Kontaktschalter gelöst ist, erfolgt keine Begrenzung der Motordrehzahl über das Motorsteuergerät. Dann wird das jeweils erzeugte Nennmoment für den Antrieb des Fahrzeugs wirksam. Wenn die Feststellbremse angezogen, also der genannte Kontaktschalter angesprochen hat, erfolgt die beschriebene Begrenzung der Drehzahl des Motors und damit des Anfahrmoments auf einen solchen Wert, daß ein Fahrbetrieb des Fahrzeugs in erwünschter Weise verhindert ist.
Vorzugsweise wird der Fahrer durch eine optische oder akustische Anzeige auf diesen Zustand aufmerksam gemacht, zum Beispiel mit dem Inhalt:

„Fahrbetrieb nicht möglich, bitte Handbremse lösen“.

Claims

Verfahren zur Erleichterung des Anfahrens eines Kraftfahrzeugs an einer Steigung, wobei Mittel vorgesehen sind, die abfragen, ob das Fahrzeug steht oder fährt und ob ein Anfahrmoment vorhanden ist oder nicht, und daraus folgende Maßnahmen auslösen: a) wenn das Fahrzeug steht und kein Anfahrmoment ermittelt wird, wird automatisch eine Bremsung eingeleitet, b) wenn das Fahrzeug steht und ein Anfahrmoment ermittelt wird, wird die Bremsung gelöst, c) wenn das Fahrzeug fährt, ist und bleibt die Bremsung gelöst, d) wenn durch Abbremsen, oder Ausrollen, das Kraftfahrzeug bis zum Stillstand gekommen ist und unmittelbar anschließend kein Anfahrmoment ermittelt wird, wird automatisch die Bremsung eingeleitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel bei eingelegtem Gang automatisch abgeschaltet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Information dafür, ob das Kraftfahrzeug steht oder fährt, von einem Radsensor abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Information, ob ein Anfahrmoment vorhanden ist oder nicht, aus den angetriebenen Rädern oder dem Antriebsstrang abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel in Fällen, wo sie nicht notwendig oder nachteilig sind, wie bei niedrigen Außentemperaturen, von Hand oder automatisch abschaltbar sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsung über eine elektrische Ventilsteuerung von einem Druckzylinder ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Fahrzeug mit Schaltgetriebe nur der 1. Gang derart automatisiert ist, daß beim Abbremsen bis zum Stillstand das Fahrzeug auch bei nicht getretenem Kupplungspedal stehenbleibt und durch reine Betätigung des Gaspedals wieder weiterbewegt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abbremsen bis zum Stillstand die Motordrehzahl automatisch auf einen derart geringen Wert gesteuert wird, bei dem eine Bewegung des Fahrzeugs nicht möglich ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein automatischer Eingriff in eine hydraulisch gesteuerte Kupplung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Kupplung automatisch bei dem geringen Wert der Motordrehzahl ein Auskuppeln und bei Erhöhung der Motordrehzahl durch das Gaspedal ein Einkuppeln bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das automatische Auskuppeln beim Abbremsvorgang beim Fahren in allen Gängen des Schaltgetriebes erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anfahrhilfe mit einer ESP-Pumpe oder einer getrennten Pumpe diese Pumpe für die hydraulische Kupplung eingesetzt und der an sich für die hydraulische Kupplung benötigte hydraulische Geber durch einen elektrischen Geber ersetzt wird.