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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Vorzugsweise wird das Verfahren an einer schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlage angewandt, weil solche Fahrzeugbremsanlagen Ventile aufweisen, die zur Durchführung des Verfahrens benutzt werden können. Schlupfregelungen sind beispielsweise Blockierschutz-, Antriebsschlupf- und/oder Fahrdynamikregelungen, für die die Abkürzungen ABS, ASR, ESP und/oder FDR gebräuchlich sind. Solche Schlupfregelungen sind an sich bekannt.
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Stand der Technik
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 195 01 760 A1 ist eine schlupfgeregelte hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit einem Zweikreis-Hauptbremszylinder bekannt, an den über zwei Bremskreise hydraulische Radbremsen angeschlossen sind. Jeder Bremskreis ist durch ein Trennventil an den Hauptbremszylinder angeschlossen, durch das er während einer Schlupfregelung hydraulisch vom Hauptbremszylinder getrennt werden kann, um Rückwirkungen auf den Hauptbremszylinder zu vermeiden. Jede Radbremse weist ein Bremsdruckaufbauventil, durch das sie an den jeweiligen Bremskreis angeschlossen ist, und ein Bremsdruckabsenkventil, durch das sie an eine Saugseite einer Hydropumpe angeschlossen ist, auf. Die bekannte Fahrzeugbremsanlage weist in jedem Bremskreis eine Hydropumpe auf, die gemeinsam mit der Hydropumpe des anderen Bremskreis von einem Elektromotor angetrieben wird. Solche Hydropumpen zur Schlupfregelung werden oft, wenn auch nicht unbedingt zutreffend, auch als Rückförderpumpen bezeichnet. Eine Druckseite der Hydropumpe ist zwischen dem Trennventil und den Bremsdruckaufbauventilen angeschlossen. Die Bremsdruckaufbauventile und die Bremsdruckabsenkventile bilden Radbremsdruckmodulationsventilanordnungen, mit denen sich zu einer Schlupfregelung Radbremsdrücke in den Radbremsen und damit Radbremskräfte radindividuell regeln lassen. Solche Schlupfregelungen sind an sich bekannt und sollen hier nicht näher erläutert werden. Zur Schlupfregelung wird die Hydropumpe angetrieben.
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Die bekannte Fahrzeugbremsanlage weist eine Zweikolbenpumpe auf, deren Kolben in Boxeranordnung angeordnet sind und gegenphasig angetrieben werden. Dabei ist jedem Bremskreis ein Pumpenkolben zugeordnet, auf den einzelnen Bremskreis bezogen weist die bekannte Fahrzeugbremsanlage also eine Einkolbenpumpe als Hydropumpe auf. Kolbenpumpen erzeugen konstruktiv bedingt einen pulsierenden Förderstrom, sie fördern während eines Förderhubs, wobei der Förderstrom und Druckverlauf üblicherweise sinusförmig ist, wogegen während eines Saughubs keine Förderung stattfindet. Das Pulsieren ist aus verschiedenen Gründen unerwünscht. Ein Grund ist, dass die Pulsation oftmals als Vibration an einem Bremspedal spürbar ist und einen Fahrer irritieren kann. Ein weiterer Grund ist die mechanische Belastung der Fahrzeugbremsanlage durch die Druckpulsation. Auch kann es zu Vibrationen kommen, die am Lenkrad eines Kraftwagens spürbar sind. Die Gefahr von Lenkradvibrationen sind besonders groß, wenn die Radbremsen von Vorderrädern an verschiedene Bremskreise angeschlossen sind. Fördern die Kolbenpumpen der beiden Bremskreise gegenphasig, werden das linke und das rechte Vorderrad abwechselnd (stärker) gebremst, so dass das Lenkrad abwechselnd nach links und nach rechts schlägt und zu Vibrationen angeregt wird.
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Zum Verringern der Druckpulsationen ist es bekannt, Mehrkolbenpumpen mit beispielsweise drei Pumpenkolben in jedem Bremskreis vorzusehen, die einen Phasenversatz von je 120° aufweisen. Beispiele schlupfgeregelter hydraulischer Fahrzeugbremsanlagen mit Dreikolbenpumpen offenbaren die Offenlegungsschrift
DE 10 2005 055 057 A1 und
DE 198 25 114 A1 .
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Einen anderen Weg um Druckpulsationen zu verringern beschreiten die Offenlegungsschriften
DE 10 2004 061 813 A1 und
DE 10 2005 037 537 A1 . Die Kolbenpumpen deren Fahrzeugbremsanlagen weisen für jeden Pumpenkolben einen Ausgleichskolben auf, der ungefähr die halbe Kolbenfläche des Pumpenkolbens aufweist und der mit der Druckseite des Pumpenkolbens verbunden ist und gegenphasig zum Pumpenkolben angetrieben wird. Während eines Förderhubs des Pumpenkolbens nimmt ein Zylinder des Ausgleichskolbens einen Teil des geförderten Volumens des Pumpenkolbens, beispielsweise die Hälfte, auf, so dass der Förderstrom entsprechend verringert ist. Während des Saughubs, während dem der Pumpenkolben keine Bremsflüssigkeit fördert, verdrängt der Ausgleichskolben das zuvor aufgenommene Bremsflüssigkeitsvolumen, so dass die Kolbenpumpe einen gleichmäßigeren Förderstrom mit verringerter Pulsation aufweist, also ohne den Ausgleichskolben.
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Beide Lösungen erfordern mehr als einen Kolben pro Bremskreis und sind infolge dessen mechanisch entsprechend aufwendig.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, Pulsationen, die insbesondere eine Einkolbenpumpe einer schlupfgeregelten hydraulischen Fahrzeugbremsanlage erzeugt, durch Regeln eines oder mehrerer Ventile zu verringern. Vorzugsweise wird ein oder werden mehrere vorhandene Ventile der Fahrzeugbremsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt, so dass im günstigsten Fall keine konstruktiven oder baulichen Maßnahmen notwendig sind. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren für eine Fahrzeugbremsanlage mit Einkolbenpumpen vorgesehen, bei denen die Pulsation am größten ist. Mit Einkolbenpumpe ist ein Pumpenkolben pro Bremskreis gemeint. Es kann sich also beispielsweise um eine Zweikolbenpumpe handeln, deren beide Pumpenkolben je einem Bremskreis zuordnet sind. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Fahrzeugbremsanlagen mit Mehrkolbenpumpen ist nicht ausgeschlossen. Verallgemeinernd ist das erfindungsgemäße Verfahren für Fahrzeugbremsanlagen mit Hydropumpen anwendbar, die einen pulsierenden Förderstrom aufweisen. Gedacht ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für Muskel- oder Hilfskraftbremsanlagen, die üblicherweise einen muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylinder aufweisen, der einen Unterdruck-, elektromechanischen oder sonstigen Bremskraftverstärker aufweisen kann. Ebenso ist eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für Fremdkraftbrems- oder allgemein für Fahrzeugbremsanlagen, die einen Bremsdruck mit einer Kolbenpumpe erzeugen, anwendbar.
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Erfindungsgemäß wird während eines Betriebs der Kolbenpumpen einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage, also insbesondere während einer Schlupfregelung, ein Ventil der Fahrzeugbremsanlage so gesteuert, dass eine Pulsation eines Förderstroms der Kolbenpumpe verringert wird. Dabei ist unter einem „Steuern” im Sinne der Erfindung auch ein „Regeln” zu verstehen. Es wird beispielsweise ein Ventil auf einer Druckseite der Kolbenpumpe während eines Förderhubs der Kolbenpumpe teilgeöffnet, so dass es den Förderstrom der Kolbenpumpe drosselt. Unter „teilgeöffnet” ist eine teilweise geöffnete Stellung des Ventils gemeint, so dass das Ventil den Förderstrom der Kolbenpumpe drosselt bzw. stärker drosselt als in voll geöffnetem Zustand. Die teilgeöffnete Stellung des Ventils kann auch als teilgeschlossene Stellung aufgefasst werden. Es kommt nicht darauf an, ob das Ventil vor oder nach dem Förderhub vollständig geöffnet oder geschlossen ist. Durch das Drosseln wird ein Druckaufbau verlangsamt und verlängert, ein Maximaldruck nach dem Ventil wird verringert. Gesteuert im Sinne eines Drossels des Förderstroms der Kolbenpumpe wird gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ein Bremsdruckaufbauventil einer Radbremse vorzugsweise eines Vorderrades. Der Förderstrom zur Radbremse eines Hinterrades wird bei Ausgestaltungen der Erfindung nicht gedrosselt, weil Druckpulsationen dort weniger störend sind. Möglich bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist auch ein Teilöffnen des Trennventils während des Förderhubs der Kolbenpumpe, so dass der Förderstrom teilweise zurück in Richtung des Hauptbremszylinders fließt. Das verringert ebenfalls die Druckpulsation, hat allerdings den Nachteil eines langsameren und/oder geringeren Druckaufbaus. Auch kann bei Ausgestaltungen der Erfindung ein Bremsdruckabsenkventil während des Förderhubs der Kolbenpumpe teilgeöffnet werden. Die Erfindung eignet sich besonders für Fahrzeugbremsanlagen, bei denen mindestens eine Radbremse eines Vorderrades und mindestens eine Radbremse eines Hinterrades an einen Bremskreis angeschlossen sind, weil durch Teilöffnen des Bremsdruckaufbauventils der Radbremse des Vorderrades die Druckpulsation in der Radbremse des Vorderrades verringert werden kann, wo sie störender ist als in der Radbremse eines Hinterrades. Die Radbremse des Hinterrades und/oder die übrigen Teile des Bremskreises nehmen die Druckpulsationen auf und dämpfen sie.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht eine sinusförmige oder ähnlich geschwungene Steuerkurve für das Ventil vor, das zur Verringerung der Druckpulsation gesteuert wird, weil eine kurvenförmige Ventilsteuerung weniger empfindlich auf eine Phasenverschiebung zum Hub der Kolbenpumpe ist als beispielsweise rechteck-, trapez- oder dreieckförmige Steuerkurven.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Schaltplan einer hydraulischen, schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlage zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführungsform der Erfindung
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Die in der Zeichnung dargestellte schlupfgeregelte, hydraulische Fahrzeugbremsanlage 1 weist zwei Bremskreise I, II auf, die an einen Zweikreis-Hauptbremszylinder 2 angeschlossen sind. An jeden Bremskreis I, II sind im Ausführungsbeispiel zwei Radbremsen 3 angeschlossen, wobei weder die Anzahl von zwei Bremskreisen I, II noch die Anzahl von zwei Radbremsen 3 je Bremskreis I, II zwingend für die Erfindung ist.
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Jeder Radbremse 3 ist ein Bremsdruckaufbauventil 4 und ein Bremsdruckabsenkventil 5 zugeordnet. Die Bremsdruckaufbauventile 4 sind in ihrer stromlosen Grundstellung offene 2/2-Wege-Magnet-Proportionalventile, die Bremsdruckabsenkventile 5 sind in ihrer stromlosen Grundstellung geschlossene 2/2-Wege-Magnetventile. Den Bremsdruckaufbauventilen 4 sind in Richtung von den Radbremsen 3 zum Hauptbremszylinder 2 durchströmbare Rückschlagventile 6 hydraulisch parallelgeschaltet.
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Jeder Bremskreis I, II weist ein Trennventil 7 auf, durch das er an den Hauptbremszylinder 2 angeschlossen ist. An die Trennventile 7 sind die Bremsdruckaufbauventile 4 angeschlossen. Die Trennventile 7 sind in ihrer stromlosen Grundstellung offene 2/2-Wege-Ventile, ihnen sind Rückschlagventile 8 parallelgeschaltet, die vom Hauptbremszylinder 2 in Richtung der Radbremsen 3 durchströmbar sind.
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Jeder Bremskreis I, II weist eine Hydropumpe 9 auf, an deren Saugseite über die Bremsdruckabsenkventile 5 die Radbremsen 3 angeschlossen sind. Außerdem sind die Saugseiten der Hydropumpen 9 über Ansaugventile 10 an den Hauptbremszylinder 2 angeschlossen. Die Ansaugventile 10 sind in ihrer stromlosen Grundstellung geschlossene 2/2-Wege-Magnetventile.
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Auf der Saugseite der Hydropumpen 9 sind außerdem Hydrospeicher 11 angeschlossen, die zur Zwischenspeicherung von Bremsflüssigkeit dienen, die bei einer Schlupfregelung durch Öffnen der Bremsdruckabsenkventile 5 aus den Radbremsen 3 ausströmt. Zwischen den Hydrospeichern 11 und den Saugseiten der Hydropumpen 9 sind Rückschlagventile 12 angeordnet, die in Richtung der Hydropumpen 9 durchströmbar sind. Die Hydropumpen 9 werden von einem gemeinsamen Elektromotor 13 angetrieben.
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Die Bremsdruckaufbauventile 4 und Bremsdruckabsenkventile 5 bilden Bremsdruckmodulationsventilanordnungen, mit denen sich zu einer Schlupfregelung Radbremsdrücke in den Radbremsen 3 radindividuell regeln lassen. Zur Schlupfregelung werden die Hydropumpen 9 angetrieben, die Trennventile 7 können zur Schlupfregelung geschlossen werden, um den Hauptbremszylinder 2 hydraulisch von der Fahrzeugbremsanlage 1 zu trennen. Zum Ansaugen von Bremsflüssigkeit können die Ansaugventile 10 geöffnet werden. Schlupfregelungen, beispielsweise als Bremsblockierschutz-, Antriebsschlupf- und/oder Fahrdynamikregelungen (ABS, ASR, ESP, FDR), sind bekannt und sollen hier nicht näher erläutert werden.
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Als Hydropumpe 9 weist die Fahrzeugbremsanlage 1 eine Doppelkolbenpumpe auf, wobei jeder Bremskreis I, II ein Pumpenelement mit einem Pumpenkolben aufweist. Anders ausgedrückt weist jeder Bremskreis I, II eine Einkolbenpumpe 9 mit einem Pumpenkolben auf.
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Die Fahrzeugbremsanlage 1 weist eine X-Bremskreisaufteilung auf, d. h. an einen Bremskreis I, II sind die Radbremsen 3 eines Vorderrades und eines diagonal gegenüberliegenden Hinterrades angeschlossen. Für das Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass an den Bremskreis I die Radbremsen 3 eines linken Vorderrades und eines rechten Hinterrades und an den Bremskreis 1I die Radbremsen 3 eines rechten Vorderrades und eines linken Hinterrades angeschlossen sind. Konstruktiv bedingt erzeugen die Einkolbenpumpen 9 einen pulsierenden Förderstrom, sie fördern während eines Förderhubs, wogegen sie während eines Saughubs nicht fördern. Um die Druckpulsationen während einer Schlupfregelung, also bei angetriebenen Kolbenpumpen 9, zu verringern, sieht die Erfindung vor, die Bremsdruckaufbauventile 4 während des Förderhubs der Kolbenpumpe 9 des jeweiligen Bremskreises I, II teilweise zu öffnen, so dass sie als Drosseln wirken. Das teilweise Öffnen der Bremsdruckaufbauventile 4 kann auch als teilweises Schließen aufgefasst werden. Während der Saughübe der Kolbenpumpen 9 werden die Bremsdruckaufbauventile 4 geöffnet. Ein Druckaufbau in den Radbremsen 3 wird durch die Drosselung des Förderstroms der Kolbenpumpe 9 verlangsamt, ein Maximaldruck wird verringert. Durch Elastizitäten der Fahrzeugbremsanlage 1 wird der Förderstrom zeitlich gestreckt bis in den Saughub der Kolbenpumpe 9. Insgesamt verringert sich die Pulsation des Förderstroms.
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Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass während einer Schlupfregelung nur die Bremsdruckaufbauventile 4 der Radbremsen 3 der Vorderräder teilöffnet werden und die Bremsdruckaufbauventile 4 der Radbremsen 3 der Hinterräder geöffnet bleiben. Es wird also nur der Förderstrom zu den Radbremsen der Vorderräder 3 während des Förderhubs der Kolbenpumpen 9 gedrosselt. Die Radbremsen 3 der Hinterräder und die zugeordneten Teile der Fahrzeugbremsanlage 1 stehen dadurch zur Aufnahme von Bremsflüssigkeit zur Verfügung, was die Druckpulsationen in den Radbremsen 3 der Vorderräder weiter verringert. Eine Verringerung der Pulsation in den Radbremsen 3 der Vorderräder wird aus Komfortgründen als wichtiger angesehen, weil die Vorderräder auf eine Lenkung eines Fahrzeugs wirken.
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Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass zur Verringerung der Pulsationen des Förderstroms der Einkolbenpumpe 9 ein oder beide Bremsdruckabsenkventile 5 während der Förderhübe der Kolbenpumpe 9 teilgeöffnet werden, was ebenfalls den Druckaufbau verlangsamt und den Maximaldruck verringert. Während des Förderhubs der Kolbenpumpe 9 strömt Bremsflüssigkeit durch das oder die Bremsdruckaufbauventile 4 und das oder die Bremsdruckabsenkventile 5 in den Hydrospeicher 11. Im Fall, dass die Bremsdruckabsenkventile 5 zur Verringerung der Druckpulsation gesteuert werden, sind sie vorzugsweise ebenfalls als Proportionalventile ausgebildet. Die Bremsdruckaufbauventile 4 können in die Regelung einbezogen werden oder beim Teilöffnen der Bremsdruckabsenkventile 5 voll geöffnet bleiben.
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Die Trennventile 7, die während einer Schlupfregelung üblicherweise geschlossen werden, können erfindungsgemäß ebenfalls währen der Förderhübe der Kolbenpumpen 9 teilgeöffnet werden, so dass ein Teil des Förderstroms zum Hauptbremszylinder 2 fließt. Auch diese Maßnahme verringert Pulsationen. Sie kann unabhängig von einer Steuerung der Bremsdruckaufbauventile 4 und/oder der Bremsdruckabsenkventile 5 oder zusätzlich angewandt werden. Wenn die Trennventile 7 zur Verringerung der Druckpulsation gesteuert werden, sind sie vorzugsweise ebenfalls Proportionalventile.
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Zu beachten ist, dass das Teilöffnen der Ventile 4, 5, 7 während der Förderhübe der Kolbenpumpen 9 während einer Schlupfregelung erfolgt, also der radindividuellen Regelung des Radbremsdrucks in den Radbremsen 3 überlagert werden muss. Die Drosselung des Förderstroms der Kolbenpumpen 9 während der Förderhübe durch das erfindungsgemäße Teilöffnen eines oder mehrerer der Ventile 4, 5, 7 sollte die Schlupfregelung nicht oder nur wenig beeinträchtigen.
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Vorzugsweise erfolgt das Teilöffnen oder Teilschließen der Ventile 4, 5, 7 sinusförmig oder mit einem sonstigen, kurvenförmigen Verlauf, weil eine Ventilteilöffnung oder Ventilschließung mit einem kurvenförmigen Verlauf weniger empfindlich zu einer Phasenverschiebung gegenüber den Förderhüben der Kolbenpumpen 9 ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19501760 A1 [0002]
- DE 102005055057 A1 [0004]
- DE 19825114 A1 [0004]
- DE 102004061813 A1 [0005]
- DE 102005037537 A1 [0005]
