DE102012221968A1

DE102012221968A1 - Verfahren zur Durchführung eines Bremsvorgangs in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012221968A1
Application number: DE102012221968.4A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dorsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2014-06-05
Also published as: CN104995071A; CN104995071B; US20150298671A1; WO2014082882A2; US9604615B2; WO2014082882A3

Abstract

Bei einem Verfahren zur Durchführung eines Bremsvorgangs in einem Fahrzeug mit hydraulischem Bremssystem wird für den Fall, dass die Bremsentemperatur einen Grenzwert überschreitet, Hydraulikflüssigkeit in einer Speicherkammer zwischengespeichert und bei auftretendem Bremsfading wieder in den Bremskreis zurückgepumpt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung eines Bremsvorgangs in einem Fahrzeug mit einem hydraulischen Bremssystem.
Stand der Technik
In Fahrzeugen mit hydraulischen Bremssystemen kann das Problem auftreten, dass temperaturbedingt die Bremswirkung signifikant nachlässt (Fading). Je nach Bremsentemperatur kann der Fading-Effekt ein Ausmaß einnehmen, dass trotz durchgedrücktem Bremspedal keine ausreichende Bremswirkung mehr erzielt werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen Maßnahmen auch bei hohen Bremsentemperaturen eine ausreichende Bremswirkung in einem hydraulischen Bremssystem eines Fahrzeugs sicherzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung eines Bremsvorgangs kann in Fahrzeugen mit einem hydraulischen Bremssystem durchgeführt werden, bei dem die Bremspedalbetätigung durch den Fahrer hydraulisch unterstützt in eine Bremsstellbewegung an einer Radbremsvorrichtung umgesetzt wird. Das hydraulische Bremssystem weist mindestens einen, vorzugsweise zwei hydraulische Bremskreise auf, denen jeweils mindestens eine, vorzugweise mindestens zwei Radbremsvorrichtungen zugeordnet sind. In zumindest einem hydraulischen Bremskreis ist eine Speicherkammer angeordnet, in der Hydraulikflüssigkeit aus dem Bremskreis bedarfsweise aufgenommen werden kann.
Falls die Bremsentemperatur im Bremssystem einen Grenzwert überschreitet, wird ein Teil des Volumens der Hydraulikflüssigkeit, die sich im Bremskreis befindet, in der Speicherkammer zwischengespeichert. Bei einem anschließend auftretenden Bremsfading kann die in der Speicherkammer aufgenommene Hydraulikflüssigkeit wieder in den Bremskreis zurückgepumpt werden. Dadurch ist es möglich, einem Fading-Verhalten der Fahrzeugbremse bei hoher Bremstemperatur rechtzeitig entgegenzuwirken. Das Bremsflüssigkeitsvolumen in der Speicherkammer wird bereits während der Aufheizung der Radbremseinrichtung und noch vor dem Auftreten des Fadings angelegt. Sobald ein Fading auftritt bzw. bzw. einen nennenswerten Umfang einnimmt, kann das in der Speicherkammer zwischengespeicherte Volumen als zusätzliches Notfall-Hydraulikvolumen für einen zusätzlichen Druckaufbau zur Verfügung gestellt werden, indem das in der Speicherkammer enthaltene Volumen ganz oder teilweise in den Bremskreis zurückgepumpt wird.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung besteht somit in dem schnellen Zurverfügungstellen eines Zusatzvolumens an Bremsflüssigkeit im Falle eines temperaturbedingten Fadings der Bremse. Das Volumen in der Speicherkammer kann in kurzer Zeit in den Bremskreis zurückgepumpt werden. Es ist nicht erforderlich, aus einem Reservoir über einen Hauptbremszylinder, welcher während des Bremsvorgangs manuell vom Bremspedal des Fahrers beaufschlagt wird, Hydraulikvolumen in Richtung des Bremskreises abzusaugen.
Die Speicherkammer, in der das Hydraulikfluid zwischengespeichert werden kann, ist, gemäß einer vorteilhaften Ausführung, Teil eines elektronischen Stabilitätssystems (ESP) im Fahrzeug, das zusätzlich eine ansteuerbare Förderpumpe aufweist, über die nach dem Erreichen des Temperatur-Grenzwerts Hydraulikfluid aus dem Bremskreis in die Speicherkammer gepumpt wird. Das Befüllen der Speicherkammer kann nach dem Überschreiten des Temperaturgrenzwerts während eines Bremsvorganges durch eine entsprechende Beschaltung der Hydraulikventile im Bremskreis erfolgen, also noch vor dem Auftreten eines signifikanten Fading-Effekts. Somit steht das Hydraulikvolumen in der Speicherkammer rechtzeitig zur Verfügung, wenn die Temperatur in der Fahrzeugbremse weiter ansteigt und der Fading-Effekt auftritt.
Insbesondere für den Fall, dass die Speicherkammer Bestandteil des ESP-Systems ist, wird die Speicherkammer vorteilhafterweise nur teilweise mit Hydraulikflüssigkeit aus dem Bremskreis aufgefüllt, beispielsweise mit 50 % des Speicherkammervolumens. Dadurch ist gewährleistet, dass das restliche Speicherkammervolumen als Auffangvolumen zur Verfügung steht, beispielsweise im Falle eines Regelanlaufs eines Antiblockiersystems ABS. Der eigentliche Zweck der Speicherkammer, nämlich Hydraulikfluid im Rahmen einer ESP- bzw. ABS-Funktion zu speichern, wird somit auch bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht. Andererseits genügt das in der Speicherkammer aufgenommene, reduzierte Hydraulikfluidvolumen, um bei hoher Bremsentemperatur den Bremsdruck im Bremskreis zu erhöhen und dadurch dem Fading entgegenzuwirken.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird das in der Speicherkammer aufgenommene Hydraulikfluid auch für den Fall wieder in den Bremskreis zurückgepumpt, dass kein Bremsfading auftritt, falls die Bremsentemperatur wieder absinkt und einen Grenzwert unterschreitet. Dieser zweite Temperatur-Grenzwert ist vorteilhafterweise niedriger als der erste Temperatur-Grenzwert, bei dessen Überschreitung die Hydraulikflüssigkeit in die Speicherkammer gepumpt wird. Hierdurch ist gewährleistet, dass im Bremskreis wieder das gesamte Volumen an Bremsflüssigkeit zur Verfügung steht, wenn die Bremsentemperatur wieder einen Normalbereich erreicht, in welchem keine Gefahr eines temperaturbedingten Bremsfadings mehr besteht. Der erste Temperatur-Grenzwert, bei dessen Überschreiten Hydraulikflüssigkeit in die Speicherkammer gepumpt wird, liegt beispielsweise bei 400° C, der zweite, niedrigere Temperatur-Grenzwert, bei dessen Unterschreiten das Hydraulikfluid wieder zurückgepumpt wird, beispielsweise bei 250° C. Auch der erste, höhere Temperatur-Grenzwert weist noch einen Abstand zu der Temperatur auf, ab der mit einem signifikanten Fading zu rechnen ist; diese Temperatur liegt beispielsweise bei 600° C. Die Bremsentemperatur bezieht sich hierbei auf die Temperatur der Bremsscheibe bzw. der Bremsbeläge.
Die Bremsentemperatur kann, gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung, aus dem hydraulischen Bremsdruck im Bremskreis und den Radgeschwindigkeiten des Fahrzeugs geschätzt werden. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass auf sensorische Daten wie zum Beispiel Bremsdruck und Radgeschwindigkeiten zurückgegriffen werden kann, welche üblicherweise ohnehin im Fahrzeug zur Verfügung stehen, beispielsweise aus einem elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP-System). Es ist somit nicht zwingend erforderlich, die Bremsentemperatur zu messen, auch wenn dies ggf. durchgeführt werden kann. Bei der Schätzung der Bremsentemperatur wird ein Zusammenhang zwischen dem hydraulischen Bremsdruck und den Radgeschwindigkeiten zu Grunde gelegt.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 einen hydraulischen Schaltplan einer Fahrzeugbremse mit zwei der Vorderachse und der Hinterachse zugeordneten Bremskreisen sowie mit einem elektronischen Stabilitätsprogramm ESP,
2 ein Blockschaltbild mit einzelnen Verfahrensschritten zur Durchführung eines Bremsvorgangs im Falle eines Bremsfadings.
Das im Hydraulikschaltplan gemäß 1 dargestellte hydraulische Bremssystem in einer Bremsanlage 1 weist einen Vorderachsbremskreis 2 und einen Hinterachsbremskreis 3 zur Versorgung von Radbremsvorrichtungen 8 und 9 an den Vorderrädern bzw. 10 und 11 an den Hinterrädern mit hydraulischem Bremsfluid auf. Grundsätzlich kommen auch Bremsanlagen in Betracht, bei denen die Bremskreisaufteilung diagonal ist, so dass pro Bremskreis eine Radbremsvorrichtung an einem Vorderrad und einem Hinterrad vorgesehen ist.
Die beiden Bremskreise 2, 3 sind an einem gemeinsamen Hauptbremszylinder 4 angeschlossen, der über einen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 5 mit Bremsfluid versorgt wird. Der Hauptbremszylinder 4 wird vom Fahrer über das Bremspedal 6 betätigt, der vom Fahrer ausgeübte Pedalweg wird über einen Pedalwegsensor 7 gemessen.
In jedem Bremskreis 2, 3 ist ein Umschaltventil 12 angeordnet, das im Strömungsweg zwischen dem Hauptbremszylinder und den jeweiligen Radbremsvorrichtungen 8 und 9 bzw. 10 und 11 liegt. Die Umschaltventile 12 sind in ihrer stromlosen Grundstellung geöffnet. Jedem Umschaltventil 12 ist ein parallel geschaltetes Rückschlagventil zugeordnet, das in Richtung der jeweiligen Radbremsvorrichtungen durchströmbar ist.
Zwischen den Umschaltventilen 12 und den jeweiligen Radbremsvorrichtungen 8, 9 bzw. 10, 11 befinden sich Einlassventile 13, die ebenfalls stromlos geöffnet und denen Rückschlagventile zugeordnet sind, welche in Gegenrichtung, also von den Radbremsvorrichtungen in Richtung zum Hauptbremszylinder durchströmbar sind.
Jeder Radbremsvorrichtung 8, 9 bzw. 10, 11 ist jeweils ein Auslassventil 14 zugeordnet, das stromlos geschlossen ist. Die Auslassventile 14 sind jeweils mit der Saugseite einer Pumpeneinheit 15 verbunden, die in jeden Bremskreis 2, 3 eine Förderpumpe 18 bzw. 19 aufweist. Der Pumpeneinheit ist ein elektrischer Antriebs- bzw. Pumpenmotor 22 zugeordnet, der über eine Welle 23 beide Förderpumpen 18 und 19 betätigt. Die Druckseite der Förderpumpe 18 bzw. 19 ist an einen Leitungsabschnitt zwischen dem Umschaltventil 12 und den beiden Einlassventilen 13 pro Bremskreis angeschlossen.
Die Saugseiten der Förderpumpen 18 und 19 sind jeweils mit einem Hochdruck-Schaltventil 24 verbunden, das an den Hauptbremszylinder 4 hydraulisch angeschlossen ist. Bei einem fahrdynamischen Regeleingriff können für einen schnellen Bremsdruckaufbau die im stromlosen Zustand geschlossenen Hochdruck-Schaltventile 24 geöffnet werden, so dass die Förderpumpen 18 und 19 unmittelbar aus dem Hauptbremszylinder 4 Hydraulikfluid ansaugen. Dieser Bremsdruckaufbau kann unabhängig von einer Betätigung der Bremsanlage durch den Fahrer durchgeführt werden. Die Pumpeneinheit 15 mit den beiden Förderpumpen 18 und 19, dem elektrischen Pumpenmotor 22 und der Welle 23 gehört zu einem Fahrerassistenzsystem und ist Bestandteil eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP).
Zwischen den Auslassventilen 14 und der Saugseite der Förderpumpen 18 und 19 befindet sich pro Bremskreis 2, 3 eine Speicherkammer 25, die zur Zwischenspeicherung von Bremsflüssigkeit dient, welche während eines fahrdynamischen Eingriffs durch die Auslassventile 14 aus den Radbremsvorrichtungen 8, 9 bzw. 10, 11 ausgelassen wird. Jeder Speicherkammer 25 ist ein Rückschlagventil zugeordnet, das in Richtung der Saugseiten der Förderpumpen 18, 19 öffnet. Auch die Speicherkammern 25 gehören zum elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP).
Zur Druckmessung ist ein Drucksensor 26 im Bremskreis 3 benachbart zum Hauptbremszylinder 4 angeordnet.
Das ESP-System in der Bremsanlage kann, zusätzlich zu seiner originären Funktion, den Bremsdruck in Notsituationen so zu modulieren, dass das Fahrzeug stabil bleibt, auch für eine verbesserte Bremswirkung bei einer hohen Bremsentemperatur eingesetzt werden. Hierzu wird in die Speicherkammern 25 der Bremskreise 2, 3 ein Teilvolumen der Hydraulikflüssigkeit gepumpt, sobald die Bremsentemperatur – die Temperatur der Bremsscheibe bzw. der Bremsbeläge – einen oberen Grenzwert überschreitet. Dieser obere Temperaturgrenzwert liegt noch unterhalb der Temperatur, bei der ein signifikantes Fading auftritt. Sobald ein derartiges Fading festgestellt wird, wird anschließend das Hydraulikfluid aus der Speicherkammer 25 wieder in den jeweiligen Bremskreis 2, 3 zurückgepumpt, wodurch der Hydraulikdruck angehoben und dem Fading entgegengewirkt wird.
In 2 ist ein Ablaufdiagramm mit den verschiedenen Verfahrensschritten zur Durchführung des Bremsvorgangs im Falle einer hohen Bremsentemperatur dargestellt. Zunächst wird in einem ersten Verfahrensschritt 30 die Bremsentemperatur ermittelt. Dies erfolgt vorzugsweise auf der Grundlage sensorisch ermittelter Werte des hydraulischen Bremsdrucks und der Radgeschwindigkeiten. Im nächsten Verfahrensschritt 31 wird überprüft, ob die Bremsentemperatur einen ersten, oberen Temperatur-Grenzwert überschreitet, der beispielsweise bei 400° C liegt. Ist dies der Fall, wird der Ja-Verzweigung („Y“) folgend zum nächsten Verfahrenschritt 32 fortgefahren, anderenfalls der Nein-Verzweigung („N“) folgend wieder zum Beginn des Verfahrens zurückgekehrt und die Temperatur erneut in zyklischen Abständen ermittelt.
Falls die Bremsentemperatur den zugeordneten Bremswert überschritten hat, wird im Verfahrensschritt 32 ein Teil der Hydraulikflüssigkeit in jedem Bremskreis in die jeweils angeordnete Speicherkammer gepumpt, welche Teil des ESP-Systems ist. Das Volumen der in die Speicherkammer gepumpten Hydraulikflüssigkeit ist geringer als das maximale Speicherkammervolumen, so dass die Speicherkammer nicht vollständig gefüllt wird, sondern lediglich zu einem Teil. Dies erlaubt es, die Speicherkammer ihrer ursprünglichen Funktion entsprechend als Auffangvolumen im Falle eines ABS-Regelanlaufs zu nutzen.
Im folgenden Verfahrensschritt 33 erfolgt die Abfrage, ob ein Bremsfading vorliegt. Auch dies kann beispielsweise anhand der Bremsentemperatur festgestellt werden. Liegt die Bremsentemperatur signifikant höher als der obere Temperatur-Grenzwert, der im Verfahrensschritt 31 bzw. 32 dem Umpumpen von Bremsfluid in die Speicherkammer zu Grunde gelegt wird, so kann von einem temperaturbedingten, elastischen Weiten der Radbremseinrichtung ausgegangen werden, was mit einem Fading einhergeht, sofern gleichzeitig erkannt wird, dass die Fahrzeug-Verzögerung, die beispielsweise über Radgeschwindigkeitssensoren ermittelt wird, für den entsprechenden Bremsdruck unzureichend ist. Die kritische Temperatur, bei der mit Bremsfading zu rechnen ist, liegt beispielsweise bei 600° C.
Wird im Verfahrensschritt 33 festgestellt, dass ein Fading vorliegt, wird der Ja-Verzweigung folgend zum nächsten Verfahrensschritt 34 fortgefahren, in welchem die Bremsflüssigkeit aus der Speicherkammer zurück in den jeweiligen Bremskreis zurückgepumpt wird. Dadurch stehen im Bremskreis wieder ein erhöhtes Hydraulikvolumen und ein erhöhter Hydraulikdruck zur Verfügung, wodurch das Fading zumindest teilweise kompensiert wird.
Ergibt dagegen die Abfrage im Verfahrensschritt 33, dass kein bzw. kein signifikantes Fading vorliegt, wird der Nein-Verzweigung folgend zum Verfahrensschritt 35 vorgerückt, in welchem in einer weiteren Abfrage überprüft wird, ob die Bremsentemperatur einen unteren Temperatur-Grenzwert wieder unterschritten hat. Dieser untere Temperatur-Grenzwert ist signifikant geringer als der obere Temperatur-Grenzwert, der in den Verfahrensschritten 31 und 32 zum Umpumpen der Hydraulikflüssigkeit in die Speicherkammer führt; der untere Temperatur-Grenzwert im Verfahrensschritt 35 liegt beispielsweise bei 250° C.
Ergibt die Abfrage im Verfahrensschritt 35, dass der untere Temperatur-Grenzwert noch nicht unterschritten worden ist, wird der Nein-Verzweigung folgend wieder zum Beginn der Abfrage gemäß Verfahrensschritt 33 zurückgekehrt und in regelmäßigen, zyklischen Abständen erneut auf Fading überprüft. Ergibt dagegen die Abfrage, dass der untere Temperatur-Grenzwert unterschritten ist, wird der Ja-Verzweigung folgend zum nächsten Verfahrensschritt 36 vorgerückt, in welchem die Speicherkammer im Rahmen einer sich vom Verfahrensschritt 34 unterscheidenden Vorgehensweise entleert und das Hydraulikfluid in den jeweiligen Bremskreis zurückgeführt wird. Die Entleerung der Speicherkammer gemäß Verfahrensschritt 36 erfolgt insbesondere in der Weise, dass ein stattfindender Bremsvorgang nicht beeinflusst wird.

Claims

Verfahren zur Durchführung eines Bremsvorgangs in einem Fahrzeug mit hydraulischem Bremssystem, bei dem für den Fall, dass die Bremsentemperatur einen Grenzwert überschreitet, ein Teilvolumen der Hydraulikflüssigkeit im Bremskreis in einer Speicherkammer (25) zwischengespeichert wird, und bei auftretendem Bremsfading die in der Speicherkammer (25) aufgenommene Hydraulikflüssigkeit in den Bremskreis zurückgepumpt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Speicherkammer (25) aufgenommene Hydraulikflüssigkeit auch ohne Bremsfading wieder in den Bremskreis zurückgepumpt wird, wenn die Bremsentemperatur einen Grenzwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatur-Grenzwert, bei dessen Überschreiten Hydraulikflüssigkeit im Bremskreis in die Speicherkammer (25) gepumpt wird, höher ist als der Temperatur-Grenzwert, bei dessen Unterschreiten Hydraulikflüssigkeit aus der Speicherkammer (25) wieder in den Bremskreis zurückgepumpt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkammer (25) nur teilweise mit Hydraulikflüssigkeit aus dem Bremskreis aufgefüllt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkammer (25) gemeinsam mit einer zugeordneten Pumpe (18, 19) Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems, insbesondere eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsentemperatur aus dem hydraulischen Bremsdruck und den Radgeschwindigkeiten des Fahrzeugs geschätzt wird.
Regel- bzw. Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Fahrerassistenzsystem in einem Fahrzeug, insbesondere elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), mit einem Regel- bzw. Steuergerät nach Anspruch 7.
Hydraulisches Bremssystem in einem Fahrzeug mit einem Regel- bzw. Steuergerät nach Anspruch 10, mit einer Speicherkammer (25) im Bremskreis und einer der Speicherkammer (25) zugeordneten Pumpe (18, 19).
Bremssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass pro Bremskreis im hydraulischen Bremssystem eine Speicherkammer (25) vorgesehen ist.