DE102004050755A1

DE102004050755A1 - Verfahren zum Vorbefüllen eines Niederdruckspeichers einer Kfz-Bremsanlage

Info

Publication number: DE102004050755A1
Application number: DE102004050755A
Authority: DE
Inventors: Alexander Bareiss
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2004-10-16
Publication date: 2006-03-16
Also published as: EP1799522B1; JP4598062B2; DE502005008152D1; US7896448B2; WO2006027286A1; US20080190720A1; JP2007534551A; EP1799522A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorbefüllen eines Niederdruckspeichers (14) einer Kfz-Bremsanlage (17), die ein Umschaltventil (8), eine Hydraulikpumpe (9), ein Auslassventil (13) und den in einer Ansaugleitung der Hydraulikpumpe (9) angeordneten Niederdruckspeicher (14) umfasst. Der Niederdruckspeicher (14) kann besonders einfach und geräuscharm vorbefüllt werden, wenn die Betätigung des Fuß-Bremspedals (1) sensorisch überwacht und bei einer Betätigung das Umschaltventil (8) geschlossen wird, um den an der Radbremse (11) wirkenden Bremsdruck einzusperren, und wenigstens eines der Auslassventile geöffnet wird, um den Bremsdruck in den Niederdruckspeicher (14) zu entlassen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorbefüllen eines Niederdruckspeichers einer Kfz-Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Kfz-Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.

Moderne Kfz-Bremsanlagen, die zur Durchführung einer Fahrdynamik- (ESP) oder Traktionsregelung ausgelegt sind, umfassen üblicherweise eine Hydraulikpumpe, die von einem Steuergerät angesteuert wird. In einer kritischen Fahrsituation wird die Hydraulikpumpe automatisch angesteuert und erhöht den an der Radbremse wirkenden Bremsdruck, wobei sie Bremsflüssigkeit aus dem Bremsflüssigkeitsbehälter oder einem Niederdruckspeicher ansaugt. Der Bremsdruck am Rad wird i.d.R. durch Betätigung eines Einlassventils und eines Auslassventils moduliert, während die Hydraulikpumpe mit einer vorgegebenen Nennleistung läuft und in Kombination mit einem Umschaltventil das System auf einen Systemdruck einstellt.

1 zeigt beispielhaft ein aus dem Stand der Technik bekanntes hydraulisches Bremssystem 17, das für die Durchführung einer Fahrdynamikregelung ausgelegt ist. Das Bremssystem 17 umfasst zwei Bremskreise 19a,19b in X-Aufteilung, die symmetrisch ausgebildet sind. Im Folgenden wird daher nur auf den in der Fig. links dargestellten Teil 19a Bezug genommen.

Das Bremssystem 17 umfasst ein Fuß-Bremspedal 1, einen Bremskraftverstärker 2 mit einem daran angeschlossenen Hauptbremszylinder 4, auf dem ein Bremsflüssigkeitsbehälter 3 angeordnet ist. Bei einer Betätigung des Fuß-Bremspedals 1 wird in den Hauptbremsleitungen 5a,5b ein entsprechender Druck erzeugt, der über ein Umschaltventil 8a und die beiden Einlassventile 10a,10b auf die Radbremsen 11 des rechten Vorderrads (RF) und des linken Hinterrads (LR) wirkt. Der Pfad, in dem sich bei Betätigung des Fuß-Bremspedals 1 Druck aufbaut, ist durch Pfeile b gekennzeichnet. In diesem Grundzustand (stromloser Zustand) ist das Umschaltventil 8a offen und ein parallel dazu angeordnetes Hochdruck-Schaltventil 7a geschlossen. Das Umschaltventil 8a dient dazu, zwischen einem Fußpedal-Betrieb und einem automatischen Regelbetrieb mit aktivem Druckaufbau durch das System selbst hin und her zu schalten.

Bei einem Eingriff der Fahrdynamikregelung wird die Hydraulikpumpe 9a bzw. deren Motor 16 von einem Steuergerät 18 angesteuert und automatisch Bremsdruck aufgebaut der auf die Radbremsen 11 wirkt. In diesem Regelungszustand ist das Umschaltventil 8a angesteuert und das Hochdruck-Schaltventil 7a, das zwischen dem Haupt-Bremszylinder 4 und der Hydraulikpumpe 9a angeordnet ist, geöffnet. Die Hydraulikpumpe 9a fördert das Hydraulikfluid dann entlang der Pfade a zu den Radbremsen 11. Das Hydraulikfluid strömt somit aus dem Bremsflüssigkeitsbehälter 3, durch die Hauptbremsleitung 5a, das Hochdruck-Schaltventil 7a, eine Ansaugleitung 6a, durch die Hydraulikpumpe 9a und weiter durch die Einlassventile 10a,10b in die Radbremsen 11. Zur Modulation des Bremsdrucks werden die Einlassventile 10a,10b – Funktion "Druck halten" – und die Auslassventile 13a,13b – Funktion "Druck abbauen" – entsprechend geöffnet oder geschlossen. Im Zustand "Druck abbauen" fließt das Hydraulikfluid durch die Auslassventile 13a,13b in einen Niederdruckspeicher 14a, aus dem die Hydraulikpumpe 9a das Hydraulikfluid ansaugt und zurück in den Systemdruckkreis bzw. zu den Radbremsen 11 pumpt.

Eine schnelle Reaktion des Fahrdynamikregelungssystems ist insbesondere dann möglich, wenn zu Beginn einer Regelung ausreichend Hydraulikfluid im Niederdruckspeicher 14 enthalten ist, das von der Hydraulikpumpe 9a angesaugt werden kann. Um vor einer Regelung einen ausreichenden Füllzustand des Niederdruckspeichers 16a zu gewährleisten, ist es bekannt, den Niederdruckspeicher 16a teilweise zu befüllen (Vorbefüllung). Zu diesem Zweck werden die Hydraulikpumpe 9a angesteuert und die Ventile 7a und 13a geöffnet und dadurch Hydraulikfluid in den Niederdruckspeicher 14a gepumpt. Bei diesem Vorgang entsteht durch den Betrieb der Hydraulikpumpe 9a und das Betätigen der Ventile 7a und 13a ein relativ lautes Geräusch, das störend wirkt und den Fahrer irritieren kann.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Vorbefüllen des Niederdruckspeichers bzw. ein entsprechend ausgelegtes Bremssystem zu entwickeln, bei dem die Hydraulikpumpe zur Vorbefüllung des Speichers nicht betätigt werden muss und somit auch keine störenden Geräusche entstehen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 7 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, den vom Fahrer bei einer Betätigung des Bremspedals erzeugten Druck dazu zu nutzen, den Niederdruckspeicher vorzubefüllen. Erfindungsgemäß wird hierzu eine Betätigung des Fuß-Bremspedals sensorisch überwacht und, wenn eine Betätigung erkannt wurde, zunächst das der Radbremse vorgeschaltete Ventil (vorzugsweise das Umschaltventil) geschlossen, um den an der Radbremse wirkenden Bremsdruck einzusperren, und dann wenigstens ein Auslassventil geöffnet, um den durch das Umschaltventil immer noch eingesperrten Druck in den Niederdruckspeicher zu entlassen. Dieses Vorbefüll-Verfahren hat den Vorteil, dass die Hydraulikpumpe nicht betätigt werden muß, sondern der Niederdruckspeicher allein durch die Bremsenbetätigung befüllt wird. Dadurch entsteht insbesondere kein störendes Anlaufgeräusch der Hydraulikpumpe.

Das Auslassventil wird vorzugsweise erst nach dem Schließen des Umschaltventils geöffnet, damit das Bremspedal bei der Betätigung nicht zu weit nach unten durchsackt.

Das erfindungsgemäße Vorbefüll-Verfahren wird vorzugsweise im Stillstand des Fahrzeugs, vor Fahrbeginn (d.h. dem eigentlichen Losfahren) durchgeführt, und wird vorzugsweise noch bevor die Zündung eingeschaltet wurde begonnen. Die Sensorik zum Erkennen einer Betätigung des Fuß-Bremspedals ist in diesem Fall derart auszulegen, dass sie bereits vor dem Einschalten der Zündung aktiv sein kann.

Um den Fahrer bereits vor dem Starten des Motors, bzw. zumindest vor dem Losfahren, zu einer Bremsbetätigung zu veranlassen, ist das Fahrzeug vorzugsweise derart eingerichtet, dass generell ein Start des Verbrennungsmotors nur dann möglich ist, wenn der Fahrer währenddessen das Fuß-Bremspedal betätigt (ähnlich wie bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe, bei denen die Fußbremse betätigt werden muß, um den Automatikhebel in die Fahrstellung zu bewegen).

Zum Erkennen einer Bremspedal-Betätigung kann z. B. der (üblicherweise ohnehin bereits vorhandene) Vordrucksensor ausgewertet werden oder ein Pedalwertgeber, wie z.B. ein Weg- oder Kraftsensor am Bremspedal vorgesehen sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung läuft das Vorbefüll-Verfahren wie folgt ab: In einem ersten Schritt wird eine Betätigung des Fuß-Bremspedals durch den Fahrer sensorisch erkannt und nach Erreichen eines vorgegebenen Bremsdrucks das Umschaltventil geschlossen. Nachdem der Fahrer wieder vom Bremspedal gegangen ist und der Bremsdruck (Vordruck) einen vorgegebenen Wert wieder unterschreitet, wird wenigstens eines der Auslassventile geöffnet, um den Bremsdruck in den Niederdruckspeicher zu entlassen. Das Auslassventil wird deshalb vorzugsweise erst nach dem Entlasten des Bremspedals geöffnet, weil verhindert werden sollte, dass das Fahrzeug ungewollt anrollt, wenn es auf einer Steigung geparkt ist.

Nach dem Vorbefüllen des Niederdruckspeichers werden die betätigten Ventile vorzugsweise wieder in ihre Ausgangsstellung zurück gebracht.

Der Niederdruckspeicher wird vorzugsweise nur bis zu einem vorgegebenen Füllstand befüllt, um dem übrigen Bremssystem nicht zuviel Bremsflüssigkeit zu entziehen. Zu diesem Zweck umfasst der Niederdruckspeicher vorzugsweise einen Füllstandssensor, der entsprechende Füllstandsinformationen an das Steuergerät liefert. Bei Erreichen eines vorgegebenen Füllstandes wird die Leitung zum Niederdruckspeicher vorzugsweise unterbrochen und der restliche Druck über das Umschaltventil in Richtung des Hauptbremszylinders geleitet.

Nach einem Regeleingriff z. B. der Fahrdynamikregelung, bei dem die Hydraulikpumpe Fluid aus dem Speicher gesaugt hat, wird der Füllstand des Niederdruckspeichers vorzugsweise wieder auf ein vorgegebenes Niveau gebracht. Dies kann in bekannter Weise mittels der Hydraulikpumpe gesteuert werden oder, wie vorstehend beschrieben, durch eine Betätigung des Fuß-Bremspedals erfolgen. Dadurch ist sichergestellt, dass gleiche Startbedingungen für einen nachfolgenden Regeleingriff vorhanden sind und somit eine schnelle Reaktion des Regelsystems erfolgen kann.

Eine Kfz-Bremsanlage, die zur Durchführung des Vorbefüll-Verfahrens entsprechend eingerichtet ist, umfasst neben steuerbaren Ventilen und einer Hydraulikpumpe auch ein Steuergerät, mit dem die Hydraulikpumpe und die steuerbaren Ventile angesteuert werden. Das Steuergerät ist erfindungsgemäß derart programmiert, dass das vorstehend beschriebene Vorbefüll-Verfahren durchgeführt werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Kfz-Bremsanlage, die zum Durchführen einer Druckspeicher-Vorbefüllung eingerichtet ist; und
2 die wesentlichen Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Vorbefüllen eines Niederdruckspeichers in Form eines Flussdiagramms.
1 zeigt eine bekannte Kfz-Bremsanlage 17 in X-Aufteilung. Bezüglich der Erläuterung der einzelnen Elemente und der Funktionsweise wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
Im Unterschied zu baugleichen, aus dem Stand der Technik bekannten Kfz-Bremsanlagen, ist diese Bremsanlage 17 für die Durchführung einer Vorbefüll-Prozedur ausgelegt, bei der eine Bremspedal-Betätigung dazu genutzt wird, den Niederdruckspeicher 14a bzw. 14b vorzubefüllen. Damit wird erreicht, dass im Falle einer sicherheitskritischen Fahrsituation, in der z. B. die Fahrdynamikregelung in den Fahrbetrieb eingreift, ausreichend Bremsflüssigkeit gespeichert ist, die von der Hydraulikpumpe 9a bzw. 9b schnell angesaugt werden kann. Das Vorbefüll-Verfahren wird dabei von einem Steuergerät 18 gesteuert, das mit den Ventilen 7,8,10,13, einem Füllstandssensor 20 und einem Vordrucksensor 21 verbunden ist.
2 zeigt ein Flußdiagramm mit den wesentlichen Verfahrensschritten beim Vorbefüllen der Niederdruckspeicher 14a,14b. In Schritt 30 wird zunächst ermittelt, ob die Zündung ausgeschaltet ist und sich das Fahrzeug im Stillstand befindet. Falls nein (N), endet das Verfahren. Falls ja (J), wird in Schritt 31 anhand des Vordrucksensors 21 (oder einer anderen Sensorik) überprüft, ob der Fahrer das Fuß-Bremspedal 1 betätigt und der Bremsdruck einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. In diesem Fall (J) werden die Umschaltventile 8a,8b geschlossen und damit der Bremsdruck an den Radbremsen 11 eingesperrt (Schritt 32).
Um den Fahrer beim Start des Fahrzeugs zu einer Bremsbetätigung zu veranlassen, ist das Fahrzeug vorzugsweise derart eingerichtet, dass sich der Verbrennungsmotor nur dann starten lässt, wenn der Fahrer die Betriebsbremse betätigt. In Schritt 33 kann nun der Verbrennungsmotor gestartet werden.
In Schritt 34 wird überprüft, ob der Fahrer das Bremspedal nach dem Start wieder loslässt. Dies kann ebenfalls durch den Vordrucksensor 21 überwacht werden. Wenn der Bremsdruck (Vordruck) einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet (Fall J), wird in Schritt 35 wenigstens eines der Auslassventile 13a,13b bzw. 13c,13d geöffnet und der eingesperrte Druck in die Niederdruckspeicher 14a,14b entlassen. Andernfalls (N) wird der Vordruck weiter überwacht.
Während der Vorbefüllung wird der Füllstand der Niederdruckspeicher 14a,14b mittels der Füllstandssensoren 20 überwacht. Wenn der Füllstand ein vorgegebenes Niveau überschreitet, wird der übrige Bremsdruck zurück in Richtung des Haupt-Bremszylinders 4 entlassen. Hierzu werden die Umschaltventile 8 wieder geöffnet und die Auslassventile 13 geschlossen.
Nach dem Vorbefüllen der Niederdruckspeicher 14a,14b werden die Ventile 8,13 in Schritt 36 wieder in ihre Ausgangsstellung (stromlos offen bzw. stromlos geschlossen) zurück gebracht.

1: Fuß-Bremspedal
2: Bremskraftverstärker
3: Bremsflüssigkeitsbehälter
4: Hauptbremszylinder
5a,5b: Hauptbremsleitungen
6a,6b: Ansaugleitungen
7a,7b: Hochdruckschaltventile
8a,8b: Umschaltventile
9a,9b: Hydraulikpumpen
10a–10d: Einlassventile
11: Radbremsen
12: Bremsscheiben
13a–13d: Auslassventile
14a,14b: Niederdruckspeicher
15a,15b: Rückschlagventile
16: Pumpenmotor
17: ESP-Hydraulik
18: Steuergerät
19a,19b: Bremskreise
20: Füllstandssensor
21: Vordrucksensor
30–36: Verfahrensschritte

Claims

Verfahren zum Vorbefüllen eines Niederdruckspeichers (14) einer Kfz-Bremsanlage (17), die ein zwischen einem Hauptbremszylinder (4) und einer Radbremse (11) angeordnetes Ventil (8), ein der Radbremse (11) nachgeordnetes Auslassventil (13) und einen in der Ansaugleitung (6) einer Hydraulikpumpe (9) angeordneten Niederdruckspeicher (14) umfasst, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Aufbauen von Bremsdruck durch Betätigen des Fuß-Bremspedals (1), – Schließen des Ventils (8), um den an der Radbremse (11) wirkenden Bremsdruck einzusperren, und – Öffnen des Auslassventils (13), um den Bremsdruck in den Niederdruckspeicher (14) zu entlassen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorbefüll-Verfahren so frühzeitig durchgeführt wird, dass die Vorbefüllung des Niederdruckspeichers (14) vor bzw. bei Fahrbeginn sichergestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung des Fuß-Bremspedals (1) und das Schließen des Ventils (8) vor dem Einschalten der Zündung des Kraftfahrzeugs erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassventil (13) geöffnet wird, wenn der Fahrer vom Bremspedal (1) geht und der Vordruck einen Schwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckspeicher (14) nur bis zu einem vorgegebenen Füllstand befüllt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand des Niederdruckspeichers (14) nach einem Regeleingriff, bei dem die Hydraulikpumpe (9) betätigt wurde, auf ein vorgegebenes Niveau gebracht wird.
Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem zwischen einem Hauptbremszylinder (4) und einer Radbremse (11) angeordneten Ventil (8), einem der Radbremse (11) nachgeordneten Auslassventil (13), einer Hydraulikpumpe (9), einem in der Ansaugleitung (6) der Hydraulikpumpe (9) angeordneten Niederdruckspeicher (14) und einem Steuergerät (18) zum Ansteuern der Hydraulikpumpe (9) und der Ventile (8,10,13), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (18) derart eingerichtet ist, dass ein Verfahren zum Vorbefüllen des Niederdruckspeichers (14) durchgeführt werden kann, bei dem eine Betätigung des Fuß-Bremspedals (1) sensorisch erkannt und im Falle einer Betätigung das Ventil (8) geschlossen wird, um den an der Radbremse (11) wirkenden Bremsdruck einzusperren, und das Auslassventil (13) geöffnet wird, um den Bremsdruck in den Niederdruckspeicher (14) zu entlassen.
Bremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (18) derart eingerichtet ist, dass eine Betätigung des Fuß-Bremspedals (1) bereits vor dem Einschalten der Zündung des Kraftfahrzeugs erkannt wird.
Bremsanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (18) das Ventil (8) bereits vor dem Einschalten der Zündung schließt, wenn der Brems-Vordruck einen Schwellenwert überschreitet.
Bremsanlage nach Anspruch 7,8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckspeicher (14) einen Füllstandsensor (20) aufweist, mit dem der Füllstand des Niederdruckspeichers (14) gemessen werden kann