DE102010028909A1

DE102010028909A1 - Verfahren zur Lüftspieleinstellung einer hydraulischen Bremsanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010028909A1
Application number: DE102010028909A
Authority: DE
Inventors: Ralph Gronau
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2010-05-12
Publication date: 2011-11-17
Also published as: KR20130067278A; WO2011141507A1; CN102883927A; EP2569193A1; US20130140115A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lüftspieleinstellung einer hydraulischen Bremsanlage (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend: – wenigstens einen Bremssattel (2) mit einem Bremskolben, der mit einem Bremsmittel in Reibungseingriff bringbar ist, – eine Hydraulikpumpe (3), die mit einer Druckkammer des Bremssattels (2) hydraulisch verbindbar ist, um dessen Bremskolben zu bewegen, und – einen die Hydraulikpumpe (3) antreibenden Elektromotor (4), der zur Förderung von Bremsmedium drehbare Pumpenteile in eine Drehbewegung versetzt, erfindungsgemäß werden folgende Verfahrensschritte durchgeführt: a) Erfassen einer ersten Drehposition eines Pumpenteils mittels eines der Hydraulikpumpe (3) zugeordneten Positionssensors, b) Erzeugen eines die Kolbenrückstellung bewirkenden Unterdruckes in der Druckkammer durch Ansaugen eines durch einen vorgegebenen Soll-Drehwinkel eines Pumpenteils bestimmten Volumens des Bremsmediums aus der Druckkammer über eine ansaugseitige hydraulische Verbindung mit der Druckkammer, indem – der vorgegebene Soll-Drehwinkel des Pumpenteils durch Regeln des Elektromotors (4) im Schrittmotorbetrieb mittels eines PWM-Signals als Stellgröße eine Drehung des Pumpenteils in eine zweite Drehposition bewirkt, wobei – die zweite Drehposition mittels des Positionssensors erfasst wird, und – in Abhängigkeit der Abweichung des aus der zweiten Drehposition bestimmten Ist-Dtimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lüftspieleinstellung einer hydraulischen Bremsanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Bremssystemen, insbesondere mit Scheibenbremsen kann nach einem Bremsvorgang eine Restbremswirkung entstehen, wenn die Rückstellkräfte am Bremskolben nicht ausreichen, um die Bremsbeläge genügend weit von der Bremsscheibe abzuheben. Die hierdurch erzeugte Reibleistung beeinflusst in ungünstiger Weise den Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs.
Zur Lösung dieses Problems wurde u. a. eine Rollback-Dichtung entwickelt, die den Bremskolben und mit ihm den Bremsbelag von der Bremsscheibe nach dem beendeten Bremsvorgang weg bewegt. Allerdings ist das Roll-Back-Vermögen des Dichtringes auf den Bremskolben beschränkt und reicht nicht aus, Verschmutzungen, Alterung und elastische Verformungen im Bremssattel und an Reibbelägen voll auszugleichen. Ferner ist diese Kolbendichtung zur Erzeugung des Rollback (auch Luftspiel genannt) sehr toleranzbehaftet, so dass dadurch nicht immer ein hinreichendes Luftspiel gewährleistet ist.
Aus der DE 10 2008 051 316 A1 ist ein Bremssystem für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem mittels Unterdruck in der Hydraulikzuführleitung einer Radbremse ein Luftspiel erzeugbar bzw. einstellbar ist, so dass mittels des Unterdrucks der Bremskolben einer Radbremse aktiv zurückgestellt wird, wobei durch die Größe des Unterdrucks und dessen Dauer eine definierte Verstellung des Kolbens und damit ein definiertes Luftspiels erzielt werden soll. Der Unterdruck kann entweder mittels des Hauptbremszylinders erzeugt werden oder mittels eines zusätzlichen Aggregates, welches mit der Hydraulikzuführleitung der jeweiligen Radbremse in Verbindung steht.
Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht in der Gefahr, dass der Bremskolben zu weit zurückgestellt wird, wodurch in einer Notfallsituation ein zu langer Bremspedalweg erforderlich wäre, welches einen Bremsleistungsverlust nach sich ziehen würde.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, dieses bekannte Verfahren zur Lüftspieleinstellung einer hydraulischen Bremsanlage derart weiter zu entwickeln, dass unter allen Betriebsbedingungen eine definierte Lüftspieleinstellung erreicht wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Bei diesem Verfahren zur Lüftspieleinstellung einer hydraulischen Bremsanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welches

– wenigstens einen Bremssattel mit einem Bremskolben, der mit einem Bremsmittel in Reibungseingriff bringbar ist,
– eine Hydraulikpumpe, die mit einer Druckkammer des Bremssattels hydraulisch verbindbar ist, um dessen Bremskolben zu bewegen, und
– einen die Hydraulikpumpe antreibenden Elektromotor, der zur Förderung von Bremsmedium drehbare Pumpenteile in eine Drehbewegung versetzt, umfasst, werden erfindungsgemäß folgende Verfahrensschritte durchgeführt:
a) Erfassen einer ersten Drehposition eines Pumpenteils mittels eines der Hydraulikpumpe zugeordneten Positionssensors,
b) Erzeugen eines die Kolbenrückstellung bewirkenden Unterdruckes in der Druckkammer durch Ansaugen eines durch einen vorgegebenen Soll-Drehwinkel eines Pumpenteils bestimmten Volumens des Bremsmediums aus der Druckkammer über eine ansaugseitige hydraulische Verbindung mit der Druckkammer, indem
– der vorgegebene Soll-Drehwinkel des Pumpenteils durch Regeln des Elektromotors im Schrittmotorbetrieb mittels eines PWM-Signals als Stellgröße eine Drehung des Pumpenteils in eine zweite Drehposition bewirkt, wobei
– die zweite Drehposition mittels des Positionssensors erfasst wird, und
– in Abhängigkeit der Abweichung des aus der zweiten Drehposition bestimmten Ist-Drehwinkels vom Soll-Drehwinkel die Stellgröße bestimmt wird.

Hiernach zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass mittels eines in der Hydraulikpumpe angeordneten Positionssensors der Drehwinkel einer durch ein PWM-Signal bewirkten Drehung der Hydraulikpumpe, und damit auch die Stellung des Pumpenkolbens exakt ermittelt werden kann. Mit diesem aus den Sensorsignalen des Positionssensors ermittelten Drehwinkel ist daher auch das aus der Druckkammer des Bremssattels angesaugte Volumen des Bremsmediums bekannt, das einem bestimmten Luftspiel entspricht. Durch die Regelung des Elektromotors im Schrittmotorbetrieb wird das aus der Druckkammer angesaugte Volumen hinreichend klein portioniert, so dass das gewünschte Luftspiel exakt eingestellt wird.
Vorzugsweise kann der Positionssensor sowohl in oder an der Hydraulikpumpe als auch in dem Elektromotor angeordnet werden, wobei insbesondere ein induktiver Sensor hierfür geeignet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird als Algorithmus in dem Bremsensteuergerät des Bremssystems implementiert, so dass zu dessen Realisierung – außer dem Pumpen-Positionssensor – keine zusätzlichen Bauteile erforderlich sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Bremssystems nach Patentanspruch 1 ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme auf die einzige 1 näher erläutert und beschrieben, die eine hydraulische Bremsanlage für Fahrzeuge zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
Die in 1 dargestellte Bremsanlage 1 zeigt nur einen an einen Bremszylinder (Tandem-Hauptzylinder, THZ) 9 angeschlossenen Bremskreis für ein vorderes linkes Rad 10 und ein hinteres rechtes Rad 11, der zweite Bremskreis ist entsprechend aufgebaut und ebenfalls an den Bremszylinder 9 über mit einem Ventilblock 12 verbundenen Hydraulikleitung angeschlossen. An den Ventilblock 12 sind auch die Radbremsen 2 bzw. 2' der Räder 10 und 11 mit einem Bremssattel über eine Hydraulikleitung angeschlossen.
Die Bremsanlage 1 weist einen mit dem Bremszylinder 9 verbundenen Bremskraftverstärker 13 und einen Vorratsbehälter 5 für die Bremsflüssigkeit bzw. die Hydraulikflüssigkeit auf. Der Bremszylinder 9 erzeugt auslassseitig einen Bremsdruck entsprechend eines mit dem Bremskraftverstärker 13 verbundenen Bremspedals (nicht dargestellt), das von einem Fahrer betätigt ist. Dieser Bremsdruck wird über ein geöffnetes Trennventil 15 jeweils einem offenen Einlassventil 7 bzw. 7' einlassseitig zugeführt, damit sich ein entsprechender Bremsdruck an den Rädern 10 und 11 mittels der Bremssättel 2 und 2' aufbauen kann. Die beiden Einlassventile 7 und 7' sind in der Regel stromlos offen.
Ein in der Regel stromlos geschlossenes Auslassventil 8 bzw. 8' verbindet die Radbremse 2 bzw. 2' mit einem Niederdruckspeicher 14, der seinerseits mit einer Hydraulikpumpe 3 ansaugseitig verbunden ist und über ein Umschaltventil 6 mit dem Bremszylinder 9 verbunden werden kann.
Die Hydraulikpumpe 3 ist für die Radbremsen 2 und 2' vorgesehen, um bspw. im Falle eines ABS- oder ESP-Eingriffs das bei einem Druckabbau in den Niederdruckspeicher verschobene Bremsmedium wieder heraus zu fördern.
Die Hydraulikpumpe 3, bspw. eine im oder am Ventilblock 12 angeordnete Exzenterpumpe wird durch einen Elektromotor 4 angetrieben, der seinerseits von einer Steuereinheit (nicht dargestellt) pulsweitenmoduliert (PWM) angesteuert wird. Dabei wird der Elektromotor 4 derart angesteuert, dass die Hydraulikpumpe 3 durch ansaugseitiges Ansaugen von Bremsflüssigkeit einen Bremsdruck auf der Hochdruckseite aufbauen kann.
Die Hydraulikpumpe 3 ist mit einem Positionssensor ausgestattet, der die Stellung, also die Drehposition eines umlaufenden exzentrischen Pumpenteils der Hydraulikpumpe 3 detektiert. Dieser Positionssensor kann sowohl in oder an der Hydraulikpumpe 3 als auch im Elektromotor 4 positioniert werden. Somit kann nach einer Ansteuerung des Elektromotors 4 im Schrittmotorbetrieb mittels eines eine bestimmte Drehung des Pumpenteils bewirkenden PWM-Impulses die neue Drehposition mittels des Positionssensors erfasst werden und zusammen mit der vor der Drehung bestimmten Drehposition der tatsächliche Drehwinkel bestimmt werden. Mit dem bekannten Drehwinkel kann nicht nur das ausgeschobene Volumen der Hydraulikflüssigkeit berechnet werden, sondern auch das von der Hydraulikpumpe 3 über die hydraulische Verbindung zur Druckkammer des Bremssattels 2 bzw. 2' angesaugte Volumen berechnet werden. Die hydraulische Verbindung zur Druckkammer wird über ein geöffnetes Auslassventil 8 bzw. 8' hergestellt.
Damit kann durch eine Regelung des Drehwinkels mit einer entsprechenden Ansteuerung des Elektromotors 4 ein drehwinkelproportionales Volumen aus der Druckkammer des Bremssattels 2 bzw. 2' angesaugt werden, wodurch aufgrund des dadurch entstehenden Unterdruckes in der Druckkammer der Bremskolben definiert zurückgezogen wird. Das abgesaugte Volumen kann aufgrund der bekannten Querschnitte in ein Luftspiel umgerechnet werden.
Aufgrund der Ansteuerung der Hydraulikpumpe 3 im Schrittmotorbetrieb kann das aus der Druckkammer angesaugte Volumen hinreichend klein portioniert werden, so dass mit einer hohen Genauigkeit sich das gewünschte Lüftspiel einstellt.
Die Einstellung des Lüftspiels erfolgt bspw. nach jedem von dem Fahrer durchgeführten Bremsvorgang, nachdem der Druckabbau in den Radbremsen 2 und 2' abgeschlossen ist und damit kein Bremsdruck mehr anliegt.
Zunächst wird mittels des Positionssensors die Drehposition der Hydraulikpumpe 3 festgestellt, anschließend der Elektromotor 4 mit einem PWM-Impuls mit vorgegebenem Tastverhältnis angesteuert, wobei der PWM-Impuls einem von der Steuereinheit vorgegebenen Soll-Drehwinkel entspricht, so dass dadurch das zum Erreichen des gewünschten Lüftspiels erforderliche Volumen über das Auslassventil 8 bei geschlossenem Einlassventil 7 angesaugt und in den Bremskreis vor dem Einlassventil 7 gefördert wird, so dass es über den Bremszylinder 9 in den Vorratsbehälter 5 zurückströmen kann.
Die Ansteuerung mit diesem vorgegebenen PWM-Impuls bewirkt eine Drehung der Hydraulikpumpe 3 in eine Drehposition, die zur Bestimmung des tatsächlichen Drehwinkels, also dessen Ist-Wertes mittels des Positionssensors ermittelt wird. In Abhängigkeit der Abweichung des Ist-Drehwinkels vom Soll-Drehwinkel wird mittels eines weiteren PWM-Pulses mit größerem Tastverhältnis der Elektromotor angesteuert. Diese Regelung wird so lange fortgeführt, bis eine Ist-Sollwert-Übereinstimmung im Rahmen einer vorgegebenen Toleranz vorliegt.
Damit bei der Ansteuerung der Hydraulikpumpe 3 im Schrittmotorbetrieb Bremsflüssigkeit aus der Druckkammer des Bremssattels 2 bzw. 2' abgesaugt werden kann, ist das Umschaltventil 6 und das Einlassventil 7 bzw. 7' geschlossen, während das Auslassventil 8 bzw. 8' zur Herstellung der Verbindung zur Druckkammer geöffnet ist.
Dieses Verfahren zur Lüftspieleinstellung kann achsweise oder radindividuell durchgeführt werden, wenn der Fahrer die Bremse nicht betätigt.
Es bietet sich an, dieses Verfahren nur durchzuführen, wenn ein positives Motormoment anliegt.
Wenn das Verfahren nach jedem Bremsvorgang des Fahrers ausgeführt wird, sollte sich das Fahrzeug nicht im Stillstand befinden.
Das Verfahren kann natürlich auch nach einem aktiven Aufbau eines Bremsdruckes ausgeführt werden.
Das Verfahren wird als Algorithmus im Steuergerät der Bremsanlage hinterlegt.
Mittels des in der Hydraulikpumpe 3 angeordneten Positionssensors kann auch der Niederdruckspeicher 14 geschützt werden, wenn dieser leer oder nahezu leer ist und daher keine Rückförderung von Bremsmedium in den Bremskreislauf möglich ist. Das aus dem Niederdruckspeicher 14 entnommene Volumen kann ebenso aufgrund der mittels des Positionssensors erfassten Drehpositionen der Hydraulikpumpe 3 bestimmt werden. Um ein unkontrolliertes Zurückziehen des Bremskolbens zu verhindern, wird das Auslassventil geschlossen, wenn durch eine entsprechende Sensorik oder durch ein Druckmodell ein bei nahe 0 bar liegender Radzylinderdruck detektiert wird.
Bezugszeichenliste

1: hydraulische Bremsanlage
2: Bremssattel bzw. Radbremse des linken Vorderrades 10,
2': Bremssattel bzw. Radbremse des rechten Hinterrades 11,
3: Hydraulikpumpe
4: Elektromotor
5: Vorratsbehälter
6: Umschaltventil
7: Einlassventil für Bremssattel 2
7': Einlassventil für Bremssattel 2'
8: Auslassventil für Bremssattel 2
8': Auslassventil für Bremssattel 2'
9: Bremszylinder
10: vorderes linkes Rad
11: hinteres rechtes Rad
12: Ventilblock
13: Bremskraftverstärker
14: Niederdruckspeicher
15: Trennventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008051316 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Lüftspieleinstellung einer hydraulischen Bremsanlage (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend: – wenigstens einen Bremssattel (2) mit einem Bremskolben, der mit einem Bremsmittel in Reibungseingriff bringbar ist, – eine Hydraulikpumpe (3), die mit einer Druckkammer des Bremssattels (2) hydraulisch verbindbar ist, um dessen Bremskolben zu bewegen, und – einen die Hydraulikpumpe (3) antreibenden Elektromotor (4), der zur Förderung von Bremsmedium drehbare Pumpenteile in eine Drehbewegung versetzt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Erfassen einer ersten Drehposition eines Pumpenteils mittels eines der Hydraulikpumpe (3) zugeordneten Positionssensors, b) Erzeugen eines die Kolbenrückstellung bewirkenden Unterdruckes in der Druckkammer durch Ansaugen eines durch einen vorgegebenen Soll-Drehwinkel eines Pumpenteils bestimmten Volumens des Bremsmediums aus der Druckkammer über eine ansaugseitige hydraulische Verbindung mit der Druckkammer, indem – der vorgegebene Soll-Drehwinkel des Pumpenteils durch Regeln des Elektromotors (4) im Schrittmotorbetrieb mittels eines PWM-Signals als Stellgröße eine Drehung des Pumpenteils in eine zweite Drehposition bewirkt, wobei – die zweite Drehposition mittels des Positionssensors erfasst wird, und – in Abhängigkeit der Abweichung des aus der zweiten Drehposition bestimmten Ist-Drehwinkels vom Soll-Drehwinkel die Stellgröße bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung gemäß Verfahrensschritt b) mit einem ein vorgegebenes Tastverhältnis aufweisendes PWM-Signal als Stellgröße beginnt und PWM-Signale von ggf. nachfolgenden Regelschritten zunehmende Tastverhältnisse aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorratsbehälter (5) der hydraulischen Bremsanlage während der Verfahrensschritte a) und b) von der Hydraulikpumpe (3) durch ein Umschaltventil (6) getrennt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Druckkammer des Bremssattels (2) verbundenes Einlassventil (7) während der Verfahrensschritte a) und b) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Druckkammer des Bremssattels (2) verbundenes Auslassventil (8) während der Verfahrensschritte a) und b) geöffnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte a) und b) nach jedem Bremsvorgang und/oder nach jedem aktiven Bremsdruckaufbau ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor in der Hydraulikpumpe (3), an der Hydraulikpumpe (3) oder im Elektromotor (4) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor als induktiver Sensor ausgebildet ist.