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Stand der Technik
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Aus
dem Stand der Technik sind schlupfregelbare Hydraulikbremsanlagen
von Kraftfahrzeugen hinlänglich bekannt. Es sei diesbezüglich
auf die Broschüre der „Gelben Reihe" mit
dem Titel „Fahrstabilisierungssytheme" der Robert
Bosch GmbH, 1. Ausgabe, Oktober 2004, Seiten 92 bis 96 verwiesen.
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Der
Hydraulikschaltplan einer dort erläuterten Fahrzeugbremsanlage
ist in 1 gezeigt. Der Aufbau und die Funktion dieser
Fahrzeugbremsanlage werden nachfolgend, soweit für das
Verständnis der Erfindung notwenig, erläutert:
Die
schlupfregelbare Fahrzeugbremsanlage 10 nach 1 besteht
aus einem vom Fahrer betätigbaren Hauptbremszylinder 12 mit
daran angeschlossenem Vorratsbehälter 14, einem
Hydroaggregat 16 zur Regelung des Bremsdrucks in Abhängigkeit
der an den Rädern des Fahrzeugs vorherrschenden Schlupfverhältnisse
und den Radbremsen 18. Das Hydroaggregat 16 ist
zwischen den Hauptbremszylinder 12 und die Radbremsen 18 geschaltet.
Es ist mit Ventilen 20–26, mit einem
Druckerzeuger 28 und mit einem Antriebsmotor 30 für
den Druckerzeuger 28 bestückt. Diese Komponenten
sind von einem Steuergerät 32 bei Bedarf elektronisch
ansteuerbar. Am Hydroaggregat 16 sind Hydraulikanschlüsse
für zwei vom Hauptbremszylinder 12 mit Bremsdruck
beaufschlagbare Bremskreise 34, 36 und für
insgesamt vier Radbremsen 18 vorhanden. Jeweils zwei dieser
Radbremsen 18 sind in einem Bremskreis 34; 36 zusammengefasst.
Die Bremskreise 34 und 36 sind identisch aufgebaut;
nachfolgend wird Bremskreis 34 detailliert beschrieben.
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Der
Bremskreis 34 umfasst eine erste im Inneren des Hydroaggregats 16 ausgebildete
druckmittelführende Leitung 40, die vom Hauptbremszylinder 12 zu
den Radbremsen 18 führt. Diese Leitung 40 ist durch
ein Umschaltventil 22 steuerbar. Bei diesem Umschaltventil 22 handelt
es sich um ein normal offenes 2/2-Wege-Magnetventil, das vom elektronischen
Steuergerät 32 angesteuert und in eine Sperrstellung
umgeschaltet werden kann. Stromabwärts dieses Umschaltventils 22 verzweigt
sich die Leitung 40 in zwei Leitungszweige 42, 44,
die zu jeweils einer der Radbremsen 18 des Bremskreises 34 führen.
In jedem Leitungszweig 42, 44 befindet sich jeweils
ein Druckaufbauventil 24 in Form eines ansteuerbaren, normal
offenen 2/2-Wege-Magnetventils zur Steuerung eines Druckaufbaus
in der zugeordneten Radbremse 18. Ein ansteuerbares, normal
geschlossenes Druckabsenkventil 26, das ebenfalls als 2/2-Wege-Magnetventil
ausgeführt ist, befindet sich stromabwärts einer
jeden Radbremse 18 in einer gemeinsamen Rücklaufleitung 46.
Diese Rücklaufleitung ist mit einer Saugseite des Druckerzeugers 28 verbunden.
Der Druckerzeuger 28 wird bei Bedarf vom elektronisch ansteuerbaren
Antriebsmotor 30 angetrieben. An die Rücklaufleitung 46 ist
ein Niederdruckspeicher 50 angeschlossen. Dieser nimmt
Druckmittel in einer Speicherkammer 56 auf, wobei diese Speicherkammer 56 von
einem Trennelement in Form eines beweglich in einem Zylinder aufgenommenen
und von einer Rückstellfeder 54 beaufschlagten
Kolbens 52 begrenzt ist. Eine Druckmittelaufnahme erfolgt,
wenn das Druckabsenkventil 26 durch elektronische Ansteuerung
geöffnet wird, um einen Bremsdruckabbau in der zugeordneten
Radbremse 18 vorzunehmen. Der betätigte Druckerzeuger 28 saugt
Druckmittel aus dem Niederdruckspeicher 50 ab und fördert
es unter einem erhöhten Druck zu den Druckaufbauventilen 24 zurück,
wo es für einen erneuten Bremsdruckaufbau in den Radbremsen 18 vorgehalten
wird. Sollte das im Niederdruckspeicher 50 vorhandene Volumen
an Druckmittel für einen erforderlichen Bremsdruckaufbau
nicht ausreichen, so ist die Saugseite des Druckerzeugers 28 zusätzlich über
eine Ansaugleitung 48 direkt mit dem Hauptbremszylinder
koppelbar. Diese Ansaugleitung 48 wird von einem Hochdruckschaltventil 20 gesteuert. Bei
diesem Hochdruckschaltventil 20 handelt es sich um ein
elektronisch betätigbares 2/2-Wege-Magnetventil, das in
seiner nicht angesteuerten Grundstellung geschlossen ist.
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Die
Funktion der Fahrzeugbremsanlage 10 ist wie folgt: Im Normalbremsbetrieb
führt eine Betätigung des Hauptbremszylinders 12 durch
den Fahrer zu einem unmittelbaren Bremsdruckaufbau in den Radbremsen 18 der
Bremskreise 34 und 36, da sich sowohl die Umschaltventile 22,
als auch die Einlassventile 24 in ihrer Offenstellung befinden
und damit eine direkte Druckmittelverbindung vom Hauptbremszylinder 12 zu
den Radbremsen 18 besteht. Sollten Drehzahlsensoren 60 an
den Rädern feststellen, dass eines der Räder zu
blockieren droht, wird vom elektronischen Steuergerät 32 das
dieser Radbremse 18 zugeordnete Druckaufbauventil 24 angesteuert
und in seine Sperrstellung umgeschaltet. Gleichzeitig wird durch
elektronische Ansteuerung das Druckabsenkventil 26 der
betroffenen Radbremse 18 in seine Offenstellung umgeschaltet.
Druckmittel strömt daraufhin aufgrund des herrschenden Bremsdrucks
in der Radbremse 18 zum Niederdruckspeicher 50 hin
ab, bis der Radbremsdruck in soweit abgebaut ist, dass das betroffene
Rad sich wieder dreht und die Ansteuerung des Druckabsenkventils 26 zurück
genommen werden kann.
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Die
Fahrzeugbremsanlage 10 ist auch in der Lage einen Bremsdruck
unabhängig vom Fahrerwunsch aufzubauen. Dies ist beispielsweise
notwendig, wenn sich das Fahrzeug in einem instabilen Fahrzustand
befindet. Dazu steuert das elektronische Steuergerät 32 wenigstens
eines der Umschaltventile 22 in seine Sperrstellung um
und unterbricht damit die hydraulische Verbindung des Hauptbremszylinders 12 mit
den Radbremsen 18. Gleichzeitig wird wenigstens eines der
Hochdruckschaltventile 20 geöffnet und der Antriebsmotor 30 des
Druckerzeugers 28 angesteuert. Der betätigte Druckerzeuger 28 saugt
Druckmittel aus dem Hauptbremszylinder 12 an und baut damit
einen Bremsdruck in wenigstens einer der Radbremsen 18 eines
Bremskreises 34, 36 auf. Durch die stattfindende
Abbremsung wenigstens eines Rades lässt sich das Fahrzeug
stabilisieren.
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Es
ist erstrebenswert, dass sich während des Normalbremsbetriebs
im Niederdruckspeicher 50 kein Druckmittel befindet, damit
das Maximalvolumen der Speicherkammer 56 für den
Fall einer plötzlich auftretenden Notbremsung mit erforderlicher Schlupfregelung
in vollem Umfang zur Verfügung steht. 1 zeigt
diesen Zustand; die Speicherkammer 56 ist entleert und
der Kolben 52 befindet sich in seiner Ausgangsposition.
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Bekannte
Fahrzeugbremsanlagen arbeiten zur Darstellung dieses Zustands derart,
dass im Anschluß an eine erfolgte Schlupfregelung der Antriebsmotor 30 des
Druckerzeugers für einen begrenzten Zeitraum in Betrieb
genommen wird, um das in der Speicherkammer 56 befindliche
Druckmittel abzusaugen und über das geöffnete
Umschaltventil 22 zurück zum Hauptbremszylinder 12 zu
fördern. Üblicherweise erfolgt dieser Vorgang
aus Sicherheitsgründen grundsätzlich bei jedem
Neustart des Fahrzeugmotors.
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Nachteilig
dabei ist, dass eine Betätigung des Druckerzeugers Geräusche
verursacht, die vom Fahrer wahrnehmbar sind. Zudem wirkt sich eine häufige
Betätigung des Druckerzeugers und seines Antriebs nachteilig
auf deren Lebensdauer aus und verbraucht darüber hinaus
relativ viel Energie.
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Der
nachfolgenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein
alternatives Verfahren zur Entleerung eines Niederdruckspeichers 50 einer elektronisch
schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlage 10 vorzuschlagen,
das die oben genannten Nachteile vermeidet.
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Vorteile der Erfindung
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Die
Erfindung entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 1 oder
6 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Entleerung des
Niederdruckspeichers ohne Ansteuerung des Druckerzeugers erfolgt.
Das vorgeschlagene Verfahren arbeitet dadurch weitestgehend geräuschlos
und die gesparte Laufzeit des Druckerzeugers kann zur Umsetzung
neuer Funktionalitäten der Fahrzeugbremsanlage eingesetzt
werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der
Energieaufwand zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens gegenüber der Ansteuerung des Druckerzeugers
deutlich verringert ist.
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Weitere
Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Wie erwähnt, zählt der Hydraulikschaltplan
einer elektronisch schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlage nach 1 zum Stand
der Technik. Das erfindungsgemäße Verfahren wird
nachfolgend anhand der 2 und 3 erläutert.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die
in 2 gezeigte schlupfregelbare Fahrzeugbremsanlage 10' entspricht
bezüglich ihres Aufbaus und ihrer Bauteile der Fahrzeugbremsanlage nach 1.
Für die einander entsprechenden Bauteile wurden deshalb
die selben Bezugsziffern verwendet. Der Niederdruckspeicher 50' ist
bei dieser Fahrzeugbremsanlage 10' mit Druckmittel befüllt, was
in 2 zu erkennen ist am entgegen der Kraft der Rückstellfeder 54' ausgelenkten
Kolben 52. Das Druckmittel befindet sich in der mit der
Rücklaufleitung 46 hydraulisch kontaktierten Speicherkammer 56'.
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Die
Fahrzeugbremsanlage 10' befindet sich in einem Betriebszustand,
bei dem an keiner der Radbremsen Bremsdruck anliegt. Wenigstens
eines der Druckabsenkventile 26 der Fahrzeugbremsanlage 10' ist
erfindungsgemäß vom elektronischen Steuergerät 32 angesteuert
und nimmt seine Durchlassstellung ein. Die übrigen Druckabsenk-
und Druckaufbauventile 24, 26 befinden sich in
ihren Grundstellungen. Dabei nehmen die Druckabsenkventile 26 die
Sperrstellung und die Druckaufbauventile 24 die Durchlassstellung
ein.
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Durch
eine zeitlich befristete Ansteuerung des einen Druckabsenkventils 26' wird
eine Druckmittelverbindung vom Niederdruckspeicher 50 über das
ebenfalls geöffnete Druckaufbauventil 24 zum Hauptbremszylinder 12 hergestellt.
Die Ansteuerung des Druckabsenkventils 26' erfolgt zeitlich
befristet und wird umgehend zurückgenommen, sobald eine Aufforderung
zum Aufbau eines Bremsdrucks erfolgt. Diese Aufforderung kann vom
Fahrer durch Betätigung des Hauptbremszylinders 12 ausgelöst
werden, kann aber auch automatisch, d. h. unabhängig vom Fahrer
durch das Steuergerät 32 erfolgen. Im Falle einer
Betätigung des Hauptbremszylinders 12 ist dies über
einen Sensor 62 feststellbar, der einen Weg des Bremspedals
zur Betätigung des Hauptbremszylinders 12 erfasst
oder über Sensoren 64, die einen Bremsdruckanstieg
in einem der Bremskreise 34, 36 detektieren. Letztgenannte
Sensoren 64 lassen auch die Feststellung einer automatischen
Bremsdruckanforderung zu.
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Bei
angesteuertem Druckabsenkventil 26' kann das im Niederdruckspeicher 50' enthaltene Druckmittel
von der vorgespannten Rückstellfeder 54' aus der
Speicherkammer 56' ausgeschoben und zum Hauptbremszylinder 12 zurückgefördert
werden. Die Entleerung des Niederdruckspeichers 50' erfolgt demnach
ohne eine Betätigung des Druckerzeugers 28 und
verläuft weitgehend geräuschlos. Die Dauer der
Zeitspanne zur Ansteuerung des Druckabsenkventils 26' ist
abhängig von der Dimensionierung der Rückstellfeder 54' und
vom Maximalvolumen der Speicherkammer 56'. Nach Ablauf
dieser Zeitspanne kann von einer vollständigen Entleerung
der Speicherkammer 56' ausgegangen und die Ansteuerung des
Druckabsenkventils 26' zurückgenommen werden.
Mit der Rücknahme dieser Ansteuerung wird die Hydraulikverbindung
des Niederdruckspeichers 50' mit dem Hauptbremszylinder 12 wieder
unterbrochen und die Fahrzeugbremsanlage befindet sich wieder in
der Ausgangsstellung. Der Strömungsweg des Druckmittels
aus dem Niederdruckspeicher zurück in den Hauptbremszylinder
ist in 2 mittels Richtungspfeilen veranschaulicht.
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Die
beschriebene Fahrzeugbremsanlage 10' weist im Unterschied
zur Fahrzeugbremsanlage 10 nach 1 Druckabsenkventile 26' auf,
die in Richtung des Niederdruckspeichers und in Gegenrichtung dazu
durchströmt werden. Zudem weisen die Druckabsenkventile 26' jeweils
ein zusätzliches Filter 70 auf. Dieses Filter 70 ist
auf der dem Niederdruckspeicher zugewandten Anschlussseite des Druckabsenkventils 26' angeordnet
und verhindert, dass beim Zurückströmen von Druckmittel
aus dem Niederdruckspeicher 50 zum Hauptbremszylinder 12 Verunreinigungen
in das Innere des Druckabsenkventils 26' eindringen können
und dessen Funktion, insbesondere dessen Abdichtwirkung in der Sperrstellung
gefährden könnten. Das Filter 70 kann integraler
Bestandteil des Druckabsenkventils 26' sein oder kann als
separates, losgelöst vom Druckabsenkventil 26' verbautes
Bauteil ausgeführt sein.
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Das
der Erfindung zugrunde liegende Verfahren ist der Vollständigkeit
halber nochmals in 3 an Hand eines Ablaufdiagramms
veranschaulicht. Das erfindungsgemäße Verfahren
bestimmt in einem ersten Verfahrensschritt 80, ob der augenblickliche
Betriebszustand der Fahrzeugbremsanlage 10 zur Entleerung
des Niederdruckspeichers 50 geeignet ist. Eine Eignung
besteht, wenn sich die Fahrzeugbremsanlage in einem Betriebszustand
befindet, in dem keine Bremsdruckanforderung vorliegt, d. h. wenn
keine Betätigung des Hauptbremszylinders 12 erfolgt
und wenn kein Bremsdruck in einem der Bremskreise 34, 36 vorherrscht.
Sowohl eine Betätigung des Hauptbremszylinders 12,
als auch ein bestehender Bremsdruck in den Bremskreisen 34, 36 kann
von Wegsensoren 62 am Bremspedal oder von stromabwärts
des Hauptbremszylinders 12 angeordneten Drucksensoren 64 erfasst
und im Steuergerät 32 elektronisch ausgewertet
werden.
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Liegt
ein geeigneter Betriebszustand der Fahrzeugbremsanlage 10 vor,
erfolgt im Schritt 82 eine Ansteuerung wenigstens eines
der Druckabsenkventile 26 eines Bremskreises 34, 36 für
einen bestimmten Zeitraum. Dieser Zeitraum ist von der Auslegung
des Niederdruckspeichers 50 abhängig und ist als
Kenngröße der Fahrzeugbremsanlage im elektronischen
Steuergerät 32 hinterlegt. Die Abfrage, ob der
Zeitraum verstrichen ist erfolgt bei Pos. 84. Tritt während
dieses Zeitraums eine Bremsdruckanforderung auf, die wie oben erläutert
feststellbar ist, auf, wird die Ansteuerung des Druckabsenkventils unmittelbar
zurückgenommen (Pos. 86). Ist dies nicht der Fall,
wird bei 88 die Ansteuerung nach Ablauf des vorbestimmten
Zeitraums zurückgenommen und dadurch die Fahrzeugbremsanlage 10 wieder
in der Grundstellung versetzt. Das erfindungsgemäße
Verfahren ist damit beendet.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kann unabhängig
von einer Beladung der Speicherkammer 56 des Niederdruckspeichers 50 mit
Druckmitteln vorgenommen werden, beispielsweise nach jedem Neustart
des Fahrzeugmotors. Eine Durchführung des Verfahrens erfolgt
grundsätzlich im Anschluss an einen durchgeführten
Schlupfregelvorgang. Auf durchgeführte Schlupfregelvorgänge
kann vom elektronischen Steuergerät 32 durch logische
Verknüpfung der Ansteuersignale der Umschaltventile 22, Hochdruckschaltventile 20,
Druckaufbau- 24 und Druckabsenkventile 26 und
des Antriebsmotors 30 für den Druckerzeuger 28 zurückgeschlossen
werden. Eine Entleerung des Niederdruckspeichers 50 ist
zu einem frühest möglichen Zeitpunkt nach Abschluß des
Schlupfregelvorgangs durchzuführen, damit das maximal mögliche
Volumen der Speicherkammer 56 für einen nachfolgenden
Bremsvorgang mit Schlupfregelung zur Verfügung steht.
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Selbstverständlich
sind Weiterbildungen oder Ergänzungen an dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel denkbar, ohne vom Grundgedanken der
Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Broschüre
der „Gelben Reihe” mit dem Titel „Fahrstabilisierungssytheme” der
Robert Bosch GmbH, 1. Ausgabe, Oktober 2004, Seiten 92 bis 96 [0001]