DE102005046055A1

DE102005046055A1 - Fahrzeugregelung mit dauerhaft geöffnetem Hochdruck-Schaltventil

Info

Publication number: DE102005046055A1
Application number: DE200510046055
Authority: DE
Inventors: Frank Kästner; Thomas Brüx; Andreas Grimm; Otmar Bussmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-03-29
Also published as: WO2007036433A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Ventils (7), das in einem hydraulischen Bremssystem (17) zwischen einem Hauptbremszylinder (4) und einer Hydraulikpumpe (9) angeordnet ist, während eines Regelvorgangs, bei dem an einer Radbremse (11) automatisch Bremsdruck aufgebaut wird. Die Geräuschbelastung durch das Schalten des Ventils (7) und den Betrieb der Hydraulikpumpe (9) kann wesentlich reduziert werden, wenn das Ventil (7) während der gesamten Dauer einer Regelphase (t1-t7) bestromt wird und geöffnet bleibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Ventils in einem Bremssystem, insbesondere einem hydraulischen Bremssystem, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Moderne Bremssysteme, die für eine Fahrdynamikregelung ausgelegt sind, haben üblicherweise mehrere Ventile, mit denen zwischen einem Fuß-Bremsbetrieb und einem automatischen Bremsbetrieb umgeschaltet werden kann.

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

Das Bremssystem 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 Bremsbacken 11 der Räder 12 wirkt. Der Pfad, in dem sich bei Betätigung des Fuß-Bremspedals 1 Druck aufbaut, ist durch Pfeile b gekennzeichnet. Ein Hochdruckschaltventil 7a ist in diesem Zustand geschlossen.

Bei einem Eingriff der Fahrdynamikregelung wird der Bremsdruck automatisch aufgebaut und auf vorgegebene Räder 12 verteilt. Das Bremssystem 17 umfasst zu diesem Zweck eine Hydraulikpumpe 9a, die von einem Steuergerät (nicht gezeigt) angesteuert wird. Bei einer Regelung ist das Umschaltventil 8a geschlossen und das Hochdruckschaltventil 7a meist geöffnet. Die Hydraulikpumpe 9a fördert das Hydraulikfluid dann entlang der Pfade a zu den Bremsbacken 11. Das Hydraulikfluid strömt somit aus dem Bremsflüssigkeitsbehälter 3, durch die Hauptbremsleitung 5a, das Hochdruckschaltventil 7a, eine Ansaugleitung 6a, durch die Hydraulikpumpe 9a und weiter durch die Einlassventile 10a, 10b zu den Bremsbacken 11. Die Modulation des Bremsdrucks erfolgt mittels der Einlassventile 10a, 10b und der Auslassventile 13a, 13b, wobei kurzzeitige Druckspitzen in einen Ausgleichsbehälter 14a gepuffert werden.

Das Hochdruckschaltventil 7a ist üblicherweise ein zweistufiges normally-closed Ventil, mit einer Vor- und einer Hauptstufe, ausgeführt, um auch bei hohen Differenzdrücken das Öffnen des Ventils 7 zu ermöglichen. Der am Schaltventil 7a anliegende Differenzdruck hat eine schließende Wirkung auf das Ventil. Durch Öffnen der Vorstufe baut sich der Differenzdruck leicht ab, so dass die Hauptstufe mit geringerem Energieaufwand geöffnet werden kann.

2 zeigt das Stromsignal eines Hochdruck-Schaltventils 7 und die Drehzahl der Hydraulikpumpe 9 während eines Regelvorgangs, wie beispielsweise einer Geschwindigkeits-Regelung (für steile Bergabfahrt) oder einer Abstandsregelung (ACC). Während der gesamten Regelphase (vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t7) wird an vorgegebenen Radbremsen 11 automatisch ein Bremsdruck ausgeübt und das Fahrzeug dadurch gebremst.

Zum Regelbeginn (Zeitpunkt t1) werden die Hochdruck-Schaltventile 7 bestromt (geöffnet) und die Rückförderpumpe 9 angesteuert. Der Strom I_HSV wird zum Zeitpunkt t2 weiter erhöht, um sicherzustellen, dass das Ventil 7 geöffnet ist. Nach einer relativ kurzen Dauer von etwa 20 ms wird der Strom I_HSV dann auf ein niedrigeres Halteniveau reduziert (Zeitpunkt t3) und für etwa 50 ms bis 100 ms auf diesem Niveau 23 gehalten. Der Ventilstrom I_HSV wird insbesondere aus thermischen Gründen reduziert, um zu verhindern, dass das Ventil 7 thermisch überlastet wird. Die Hydraulikpumpe 9 ist während dieser Zeit aktiv und baut an den Bremsen 11 Bremsdruck auf.

Zum Zeitpunkt t4 wird der Strom nochmals kurz erhöht, um sicherzustellen, dass das Ventil 7 in jedem Fall wieder geöffnet wird, wenn es sich in der vorhergehenden Phase 21 selbstständig geschlossen haben sollte. Nach Erreichen eines vorgegebenen Bremsdrucks zum Zeitpunkt t5 wird die Hydraulikpumpe 9 abgeschaltet und der Stromfluss durch das Hochdruck- Schaltventil 7 unterbrochen, wodurch das Ventil 7 schließt. Der an den Fahrzeugbremsen 11 wirkende Bremsdruck wird in der nachfolgenden Phase gehalten.

Im vorliegenden Beispiel ist es zum Zeitpunkt t6 notwendig, den Bremsdruck weiter zu erhöhen. Daher wird zum Zeitpunkt t6 die Hydraulikpumpe 9 wieder in Betrieb genommen und das Hochdruck-Schaltventil 7 wie vorstehend beschrieben bestromt. Wie zu erkennen ist, wird das Ventil 7 wieder in vorgegebenen Abständen periodisch mit einem höheren Strom 22 bestromt, der für eine kurze Zeit von 20 ms aufrecht erhalten wird. Das Ende der Regelung ist zum Zeitpunkt t7 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird das Hochdruck-Schaltventil 7 geschlossen, die Hydraulikpumpe 9 abgeschaltet und der Bremsdruck vollständig abgebaut.

Sowohl das Hochdruck-Schaltventil 7 als auch die Hydraulikpumpe 9 erzeugen insbesondere beim Einschalten und während des Betriebs ein Geräusch, das für den Fahrer störend wirken kann.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Geräuschbelastung durch das Hochdruck-Schaltventil und eine Hydraulikpumpe während eines Regelvorgangs zu verringern. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, das zwischen Bremsflüssigkeitsbehälter und Hydraulikpumpe liegende Ventil während der gesamten Dauer einer Regelphase, in der automatisch Bremsdruck an einer Radbremse aufgebaut bzw. gehalten wird, zu bestromen. Das Ventil wird dabei insbesondere in einer Phase, in der die Hydraulikpumpe ausgeschaltet ist, nicht geschlossen. Das Ventil wird während der gesamten Regelphase also nur einmal, zu Beginn der Regelung, geöffnet, wodurch auch nur ein einziges Mal das Öffnungs-Geräusch entsteht. Die Geräuschbelastung kann dadurch wesentlich verringert werden. Das Ventil bleibt dadurch während der gesamten Regelphase geöffnet. Als Ventil wird deshalb insbesondere ein stromlos geschlossenes Ventil verwendet.

Die Dauer der Regelphase, in der das Ventil geöffnet ist, beträgt vorzugsweise mehr als 500 ms und kann auch die Dauer von 1s überschreiten. Um das Ventil nicht thermisch zu überlasten und gleichzeitig sicherzustellen, dass das Ventil geöffnet bleibt, wird es – wie bisher – in vorgegebenen ersten Phasen (Haltephasen) mit einem niedrigeren Haltestrom, und in vorgegebenen zweiten Phasen mit einem höheren Betriebsstrom bestromt. Die Dauer der Haltephasen ist jedoch wesentlicher länger als bisher und beträgt vorzugsweise mehr als 150 ms und insbesondere etwa 200 ms.

Die vorstehend beschriebene Ansteuerung des Ventils wird vorzugsweise im Rahmen einer Geschwindigkeits- oder Abstandsregelung (ACC) durchgeführt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes hydraulisches Bremssystem, das für eine Fahrdynamikregelung ausgelegt ist;
2 den Verlauf des Ansteuersignals für ein Hochdruck-Schaltventil und die Drehzahl einer Hydraulikpumpe bei einer herkömmlichen Regelung; und
3 den Verlauf des Ansteuersignals für ein Hochdruck-Schaltventil und die Drehzahl einer Hydraulikpumpe bei einer Regelung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Bezüglich der Erläuterung der 1 und 2 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
3 zeigt das Ansteuersignal I_HSV des Hochdruck-Schaltventils 7 und die Drehzahl n der Hydraulikpumpe 9 über der Zeit t während einer Regelphase, in der an den Radbremsen 11 automatisch Bremsdruck aufgebaut bzw. gehalten wird. Wie zu erkennen ist, wird das Hochdruck-Schaltventil 7 über die gesamte Dauer der Regelphase [t1...t7] wenigstens mit einem Haltestrom 23 angesteuert und ist dadurch dauernd offen.
Zu Regelbeginn t1 wird das Schaltventil 7 in einem zweistufigen Prozess geöffnet und die Hydraulikpumpe 9 aktiviert. Zum Zeitpunkt t3 wird der Strom wieder auf das Halteniveau 23 reduziert. Die nachfolgende Haltephase 21 ist im Vergleich zu 2 wesentlich länger und beträgt etwa 200 ms. Im Zeitpunkt t4 wird der Strom I_HSV kurzfristig erhöht (Phasen 20) und danach wieder auf das Halteniveau 23 abgesenkt. Die kurzen Stromspitzen 22 treten bis zum Ende der Regelphase t7 periodisch auf.
Wie zu erkennen ist, wird das Hochdruck-Schaltventil 7 nach dem Abschalten der Hydraulikpumpe 9 zum Zeitpunkt t5 nicht geschlossen, sondern bleibt weiterhin geöffnet. Der Bremsdruck an den Radbremsen 11 bleibt während der Zeitspanne t5 bis t6 erhalten. Das Ventil bleibt zwar dauerhaft offen, durch die relativ lange Zeitdauer zwischen zwei Stromspitzen wird es aber nicht thermisch überlastet. Am Ende der Regelung t7 wird die Hydraulikpumpe 9 abgeschaltet und das Hochdruck-Schaltventil 7 geschlossen.

1: Fuß-Bremspedal
2: Bremskraftverstärker
3: Bremsflüssigkeitsbehälter
4: Hauptbremszylinder
5a, 5b: Hauptbremsleitungen
6a, 6b: Ansaugleitung
7a, 7b: Hochdruckschaltventil (HSV)
8a, 8b: Umschaltventil
9a, 9b: Hydraulikpumpe
10a-10d: Einschaltventile
11: Bremsbacken
12: Räder
13a-13d: Auslassventile
14a, 14b: Ausgleichsbehälter
15a, 15b: Rückschlagventile
16: Motor
17: Bremssystem
18: Vordrucksensor
19a, 19b: Bremskreise
20: Dauer des hohen Stromniveaus
21: Dauer des Haltestroms
22: Hoher Betriebsstrom
23: Haltestrom
t1-t7: Zeitpunkte

Claims

Verfahren zum Ansteuern eines Schaltventils (7), das in einem Bremssystem (17), insbesondere einem hydraulischen Bremssystem (17), zwischen einem Hauptbremszylinder (4) und einer Hydraulikpumpe (9) angeordnet ist, während eines Regelvorgangs, bei dem an den Radbremsen (11) eines Fahrzeugs automatisch Bremsdruck aufgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (7) während der gesamten Dauer einer Regelphase geöffnet bleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (7) während der gesamten Dauer einer Regelphase bestromt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Bestromung länger als 500 ms ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (7) auch bestromt wird, wenn die Hydraulikpumpe (9) ausgeschaltet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (7) in vorgegebenen ersten Phasen (21) mit einem niedrigen Haltestrom und in vorgegebenen zweiten Phasen (20) mit einem höheren Betriebsstrom bestromt wird, wobei die Dauer der ersten Phasen wenigstens 150 ms beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (7) im Rahmen einer Geschwindigkeits- oder Abstandsregelung bestromt wird.