DE102013200036A1

DE102013200036A1 - Verfahren zum Betreiben einer Bremseinrichtung eines Kraftfahrzeugs sowie entsprechende Bremseinrichtung

Info

Publication number: DE102013200036A1
Application number: DE102013200036.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schmidt; Michael Bunk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-01-03
Filing date: 2013-01-03
Publication date: 2014-07-03
Also published as: WO2014106585A1; CN104884318B; CN104884318A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Bremseinrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Bremseinrichtung (1) einen ersten Druckbereich (7, 11), einen zweiten Druckbereich (4, 7) sowie wenigstens ein in einer Strömungsverbindung (8, 12) zwischen dem ersten Druckbereich (7, 11) und dem zweiten Druckbereich (4, 7) angeordnetes Stellventil (9, 13) aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass das Stellventil (9, 13) als Druckstellventil vorliegt und auf einen bestimmten Stelldruck in dem ersten Druckbereich (7, 11) einstellbar ist und bei einem Erhöhen des Drucks in dem ersten Druckbereich (7, 11) auf einen Solldruck das Stellventil (9, 13) abwechselnd in einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart betrieben wird, wobei der Stelldruck des Stellventils (9, 13) in der ersten Betriebsart auf einen ersten Stelldruck, der größer als der Solldruck ist, und in der zweiten Betriebsart auf einen zweiten Stelldruck, der dem Solldruck entspricht, eingestellt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bremseinrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Bremseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Bremseinrichtung einen ersten Druckbereich, einen zweiten Druckbereich sowie wenigstens ein in einer Strömungsverbindung zwischen dem ersten Druckbereich und dem zweiten Druckbereich angeordnetes Stellventil aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bremseinrichtung eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
Die Bremseinrichtung dient dem gezielten Verzögern des Kraftfahrzeugs, also dem Reduzieren der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Zu diesem Zweck weist sie üblicherweise wenigstens einen Radbremszylinder auf, welcher einem Rad des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist. Durch Einstellen eines bestimmten Bremsdrucks in dem Radbremszylinder kann das Rad gebremst werden, wobei üblicherweise bei einem kleineren Bremsdruck, insbesondere einem Bremsdruck von Null, eine geringere beziehungsweise keine Bremswirkung und bei einem größeren Bremsdruck eine größere, insbesondere die maximale Bremswirkung auf das Rad wirkt. Im Zuge der Integration von Fahrerassistenzeinrichtungen in die Bremseinrichtung, beispielsweise einer ABS-, ESP- oder TCS-Fahrerassistenzeinrichtung, übernimmt die Bremseinrichtung zunehmend Funktionen, die die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs und dessen Handhabung verbessern. Dabei gewinnen gesteuerte Eingriffe und Vorsteuermaßnahmen zunehmend an Bedeutung.
Die Bremseinrichtung verfügt über den ersten Druckbereich und den zweiten Druckbereich. Der erste Druckbereich ist dabei beispielsweise ein Hochdruckbereich, in welchem zumindest zeitweise ein höherer Druck vorliegt als in dem zweiten Druckbereich, der in diesem Fall als Niederdruckbereich bezeichnet werden kann. Es kann jedoch auch umgekehrt der Fall sein, dass der Druck in dem zweiten Druckbereich zumindest zeitweise höher ist als in dem ersten Druckbereich beziehungsweise diesem zumindest entspricht.
Der Druck kann mittels eines Hauptbremszylinders aufgebaut beziehungsweise erhöht werden. Die Bremseinrichtung kann weiterhin eine ein Fluid in Richtung des ersten Druckbereichs fördernde Fördereinrichtung aufweisen. Die Fördereinrichtung dient also dazu, das in der Bremseinrichtung vorliegende Fluid in Richtung des ersten Druckbereichs zu fördern, um in diesem Druck aufzubauen beziehungsweise den in dem ersten Druckbereich vorliegenden Druck zu erhöhen.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass der Hauptbremszylinder und die Fördereinrichtung gleichzeitig ein Erhöhen des Drucks bewirken. Greift die ABS-Fahrerassistenzeinrichtung in das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs ein, so wird vornehmlich Druck über den Hauptbremszylinder erzeugt. Bei einer aktiv bremsenden Fahrerassistenzeinrichtung, beispielsweise einem Bremsassistent, wird der Druck dagegen hauptsächlich mittels der Fördereinrichtung oder – falls ein Fahrer des Kraftfahrzeugs ein auf den Hauptbremszylinder wirkendes Bremspedal betätigt – von Fördereinrichtung und dem Hauptbremszylinder gemeinsam erzeugt. Das Fluid ist im Falle der Bremseinrichtung vorzugsweise eine Bremsflüssigkeit.
Zum gezielten Einstellen des Drucks in dem ersten Druckbereich auf einen gewünschten Druck liegt in der Strömungsverbindung zwischen diesen beiden Druckbereichen das Stellventil vor. Das bedeutet, dass mithilfe des Stellventils die Strömungsverbindung freigegeben oder unterbrochen werden kann, um so den gewünschten Druck in dem ersten Druckbereich zu erhalten. Von der Ansteuerung des Stellventils hängt entsprechend sowohl die Geschwindigkeit als auch die Genauigkeit ab, mit welcher der gewünschte Druck, welcher auch als Solldruck bezeichnet werden kann, erreicht wird. Üblicherweise besteht dabei eine Diskrepanz zwischen der Genauigkeit und der Geschwindigkeit. Es kann also entweder eine hohe Druckstellgeschwindigkeit oder aber eine hohe Druckstellgenauigkeit erzielt werden.
Offenbarung der Erfindung
Das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist dagegen den Vorteil auf, dass sowohl die Druckstellgeschwindigkeit als auch die Druckstellgenauigkeit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren deutlich verbessert werden. Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Stellventil als Druckstellventil vorliegt und auf einen bestimmten Stelldruck in dem ersten Druckbereich einstellbar ist und bei einem Erhöhen des Drucks in dem ersten Druckbereich auf einen Solldruck das Stellventil abwechselnd in einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart betrieben wird, wobei der Stelldruck des Stellventils in der ersten Betriebsart auf einen ersten Stelldruck, der größer als der Solldruck ist, und in der zweiten Betriebsart auf einen zweiten Stelldruck, der dem Solldruck entspricht, eingestellt wird.
Unter der Ausführung des Stellventils als Druckstellventil ist zu verstehen, dass es drucksensitiv ist, also seinen Zustand in Abhängigkeit des tatsächlich vorliegenden Istdrucks beziehungsweise der tatsächlich vorliegenden Druckdifferenz über das Stellventil bezüglich des eingestellten Stelldrucks ändert. Soweit von einem Druck an dem Stellventil beziehungsweise in dem ersten Druckbereich die Rede ist, ist bevorzugt eine entsprechende Druckdifferenz gemeint, welche über das Stellventil beziehungsweise zwischen dem ersten Druckbereich und dem zweiten Druckbereich vorliegt. Die Drücke, insbesondere der Stelldruck, der Druck an dem Stellventil und der Druck in dem ersten Druckbereich werden beispielsweise relativ zu dem Druck in dem zweiten Druckbereich angegeben. Das Stellventil ist also derart ausgeführt, dass es bei einem Überschreiten einer Druckdifferenz über das Stellventil die Strömungsverbindung freigibt oder unterbricht. Analog kann jedoch davon gesprochen werden, dass das Stellventil bei einem Überschreiten des Stelldrucks die Strömungsverbindung freigibt beziehungsweise unterbricht, insbesondere wenn der Stelldruck relativ zu dem Druck in dem zweiten Druckbereich spezifiziert ist.
Das Druckstellventil ist derart ausgeführt, dass es die Strömungsverbindung bei einem Überschreiten des Stelldrucks, mithin also der Druckdifferenz zwischen dem Stelldruck und dem in dem ersten Druckbereich vorliegenden Istdruck, entweder freigibt oder unterbricht. In der ersten Ausführungsform unterbricht das Stellventil die Strömungsverbindung zwischen dem ersten Druckbereich und dem zweiten Druckbereich solange der tatsächlich vorliegende Istdruck an dem Stellventil kleiner oder gleich dem eingestellten Stelldruck ist. Wird der eingestellte Stelldruck von dem Istdruck jedoch überschritten, so wird die Strömungsverbindung wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, freigegeben, sodass das Fluid in Richtung des geringeren Drucks, beispielsweise also aus dem ersten Druckbereich in den zweiten Druckbereich oder umgekehrt, strömen kann. In der zweiten Ausführungsform ist dagegen die Strömungsverbindung freigegeben, solange der tatsächlich vorliegende Istdruck kleiner oder gleich dem eingestellten Stelldruck ist. Wird er jedoch überschritten, so wird die Strömungsverbindung unterbrochen. Die jeweilige Ausführungsform wird in Abhängigkeit von der Anordnung beziehungsweise dem Einsatzzweck des Stellventils ausgewählt.
Die eingangs erwähnte, optionale Fördereinrichtung baut während ihres Betriebs, welcher jedoch nicht permanent vorgesehen sein muss, einen Förderdruck in Richtung des ersten Druckbereichs auf. Der maximal erreichbare Druck in der Bremseinrichtung beziehungsweise in den beiden Druckbereichen entspricht also üblicherweise diesem Förderdruck. Liegt in dem Hauptbremszylinder ebenfalls ein Druck vor, so setzt sich der maximal erreichbare Druck aus dem Förderdruck und dem Hauptbremszylinderdruck zusammen. Bevorzugt wird mithin der Solldruck derart gewählt, dass er stets kleiner oder gleich dem Förderdruck beziehungsweise dem maximal erreichbaren Druck ist.
In der ersten Betriebsart wird nun das Stellventil auf den ersten Stelldruck eingestellt. Dieser ist größer als der Solldruck. Beispielsweise ist er mindestens 10 %, mindestens 20 %, mindestens 30 %, mindestens 40 %, mindestens 50 % oder mindestens 75% größer als der Solldruck. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass der erste Stelldruck dem Förderdruck entspricht. Das bedeutet, dass die Strömungsverbindung zwischen dem ersten Druckbereich und dem zweiten Druckbereich im Wesentlichen permanent unterbrochen oder permanent freigegeben ist. In der ersten Betriebsart wird folglich, insbesondere durch das vollständige Unterbrechen der Strömungsverbindung beziehungsweise durch den geringen Strömungswiderstand des vorzugsweise vollständig geöffneten Druckstellventils, eine hohe Druckaufbaugeschwindigkeit erzielt. Dagegen ist jedoch die Druckstellgenauigkeit vergleichsweise gering.
In der zweiten Betriebsart dagegen soll der Stelldruck des Stellventils auf den zweiten Stelldruck eingestellt werden. Dieser entspricht dem Solldruck. Der Druck in dem ersten Druckbereich kann also beispielsweise nicht über den Solldruck hinaus ansteigen, weil überschüssiges Fluid durch das Stellventil aus dem ersten Druckbereich in Richtung des zweiten Druckbereichs abgeführt wird oder alternativ nicht mehr in den ersten Druckbereich einströmen kann, sobald der Druck den Solldruck übersteigt. In ersterem Fall öffnet das Druckstellventil die Strömungsverbindung, in letzterem wird die Strömungsverbindung mit seiner Hilfe unterbrochen.
Das abwechselnde Betreiben des Stellventils in der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart wird solange durchgeführt, bis der Druck in dem ersten Druckbereich dem Solldruck entspricht. Dazu wird beispielsweise nach jedem Zeitraum, in welchem das Stellventil entweder in der ersten Betriebsart oder der zweiten Betriebsart betrieben wird, der momentan vorliegende Istdruck in dem ersten Druckbereich ermittelt, insbesondere gemessen oder zumindest näherungsweise geschätzt. Bevorzugt wird während des Erhöhens des Drucks in dem ersten Druckbereich in Richtung des Solldrucks das Stellventil zumindest einmal in der ersten Betriebsart und zumindest einmal in der zweiten Betriebsart betrieben. Wird jedoch der Solldruck bereits während des ersten Zeitraums, in welchem entweder die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart vorliegt, erreicht, so wird selbstverständlich das Verfahren beendet, also der nächste Zeitraum mit der jeweils anderen Betriebsart nicht mehr eingeleitet.
Das Verfahren ist besonders vorteilhaft einsetzbar, wenn als Fördereinrichtung eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Einkolbenpumpe, verwendet wird. Eine derartige Kolbenpumpe erzeugt Druckpulsationen, welche zu einer geringen Druckstellgenauigkeit und/oder einer geringen Druckaufbaugeschwindigkeit führen können, weil der erzeugte Druck während einer derartigen Druckpulsation zumindest zeitweise höher sein kann als der mittlere Förderdruck. Mithin ist es vorteilhaft, wenn der erste Stelldruck größer ist als der maximale Förderdruck, also nicht lediglich dem mittleren Förderdruck entspricht.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei dem Erhöhen der Solldruck über der Zeit verändert, insbesondere vergrößert wird. Bei dem Betreiben der Bremseinrichtung kann es vorgesehen sein, dass vor dem Erhöhen des Drucks in dem ersten Druckbereich lediglich einmalig der zu erreichende Solldruck vorgegeben wird. Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass sich der Solldruck mit der Zeit verändert, beispielsweise linear. Das Verändern des Solldrucks kann dabei in mehreren Zeitabschnitten vorgesehen sein, wobei der Druckgradient in diesen Zeitabschnitten beispielsweise jeweils konstant ist. Dabei kann es vorgesehen sein, dass in einem ersten Zeitabschnitt ein größerer Druckgradient vorliegt als in einem unmittelbar nachfolgenden weiteren Zeitabschnitt oder umgekehrt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Stellventil mit festen Zeitintervallen abwechselnd in der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart betrieben wird. Bei einer derartigen Vorgehensweise wird für jede Betriebsart eine bestimmte Dauer des jeweiligen Zeitintervalls festgelegt. Beispielsweise weisen die Zeiträume für die beiden Betriebsarten dieselben Zeitintervalle, also dieselbe Länge auf. Sie können jedoch auch verschieden lang sein. Während des Erhöhens des Drucks in dem ersten Druckbereich in Richtung des Solldrucks werden nun die erste Betriebsart und die zweite Betriebsart mit der jeweils vorgesehenen Dauer des Zeitintervalls abwechselnd ausgeführt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Stellventil in Abhängigkeit von einer Druckgröße, insbesondere einem gemessenen oder zumindest näherungsweise geschätzten Druck, in der ersten Betriebsart oder der zweiten Betriebsart betrieben wird. Wie vorstehend bereits erläutert, kann es vorgesehen sein, nach jedem Zeitraum, in welchem das Stellventil entweder in der ersten Betriebsart oder der zweiten Betriebsart betrieben wird, den tatsächlich vorliegenden Istdruck in dem ersten Druckbereich zu ermitteln. Dieser kann beispielsweise als Druckgröße herangezogen werden. Das Ermitteln des Istdrucks kann auf beliebige Art und Weise erfolgen, bevorzugt wird er jedoch gemessen und nachfolgend zum Bestimmen der zu verwendenden Betriebsart herangezogen. Die Druckgröße kann beispielsweise auch eine Druckdifferenz sein, welche insbesondere zwischen dem Solldruck und dem Istdruck in dem ersten Druckbereich vorliegt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei dem Erhöhen des Drucks zunächst die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart als Ausgangsbetriebsart ausgewählt und bei Überschreiten einer Maximaldruckdifferenz durch eine Druckdifferenz zwischen dem Solldruck und einem Istdruck in dem ersten Druckbereich auf die jeweils andere Betriebsart umgeschaltet wird. Wenn die Druckerhöhung vorgenommen werden soll, wird eine der Betriebsarten als Ausgangsbetriebsart herangezogen. Diese Ausgangsbetriebsart wird mithin zunächst über einen bestimmten Zeitraum durchgeführt. Wie bereits vorstehend erläutert, können nun die beiden Betriebsarten in Zeiträumen mit festen Zeitintervallen abwechselnd durchgeführt werden.
Vorteilhafter ist es jedoch, wenn das Umschalten zwischen den Betriebsarten drucksensitiv vorgenommen wird. Dabei kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Betriebsart gewechselt wird, wenn die festgelegte Maximaldruckdifferenz von der tatsächlich vorliegenden Druckdifferenz überschritten wird. Die Druckdifferenz beschreibt dabei den Unterschied zwischen dem Solldruck und dem tatsächlich vorliegenden Istdruck. Wird also diese Abweichung zu groß, so wird versucht, die Druckdifferenz mithilfe der jeweils anderen Betriebsart zu verringern, um so eine höhere Druckstellgenauigkeit zu erzielen, ohne dass die Druckstellgeschwindigkeit beeinträchtigt wird. Die Druckdifferenz wird bevorzugt, insbesondere ausschließlich, zwischen den Zeiträumen bestimmt, in welchen das Druckstellventil in einer der Betriebsarten betrieben wird.
Dabei kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die jeweils andere Betriebsart für eine bestimmte Zeitspanne beibehalten und anschließend auf die Ausgangsbetriebsart umgeschaltet wird. Entsprechend ist lediglich das Umschalten von der Ausgangsbetriebsart auf die jeweils andere Betriebsart drucksensitiv. Das Zurückschalten auf die Ausgangsbetriebsart erfolgt nach Ablauf der bestimmten Zeitspanne. Selbstverständlich ist es dabei vorteilhaft, wenn die beschriebene Vorgehensweise während des Erhöhens des Drucks ständig wiederholt wird; es soll also ausgehend von der Ausgangsbetriebsart geprüft werden, ob das Umschalten auf die jeweils andere Betriebsart angezeigt ist, diese dann über die bestimmte Zeitspanne durchgeführt und anschließend wieder auf die Ausgangsbetriebsart umgeschaltet werden, in welcher erneut geprüft wird, ob auf die jeweils andere Betriebsart umgeschaltet werden muss.
Zusätzlich oder alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass bei Unterschreiten einer Toleranzdruckdifferenz durch die Druckdifferenz auf die Ausgangsbetriebsart umgeschaltet wird. Das Zurückschalten auf die Ausgangsbetriebsart muss also nicht, wie vorstehend beschrieben, allein zeitbasiert nach Ablauf der bestimmten Zeitspanne vorgenommen werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass in Intervallen, vorzugsweise zwischen den Zeiträumen, in welchen das Druckstellventil in einer der Betriebsarten betrieben wird, oder permanent die Druckdifferenz zwischen dem Solldruck und dem tatsächlich vorliegenden Istdruck bestimmt und mit der Toleranzdruckdifferenz verglichen wird. Die Toleranzdruckdifferenz ist dabei vorteilhafterweise kleiner als die Maximaldruckdifferenz, bei welcher das Umschalten von der Ausgangsbetriebsart auf die jeweils andere Betriebsart erfolgt.
Wenn nun die Toleranzdruckdifferenz von der Druckdifferenz unterschritten wird, also der Absolutwert der Druckdifferenz kleiner ist als der Absolutwert der Toleranzdruckdifferenz, so wird wieder auf die Ausgangsbetriebsart zurückgeschaltet. Selbstverständlich ist auch eine Kombination der vorstehend beschriebenen Vorgehensweisen möglich. So kann auf das Unterschreiten der Toleranzdruckdifferenz durch die Druckdifferenz überwacht und in Abhängigkeit von dieser auf die Ausgangsbetriebsart umgeschaltet werden. Zusätzlich ist es jedoch in diesem Fall vorgesehen, dass dies auch dann erfolgt, wenn die Druckdifferenz die Toleranzdruckdifferenz nicht unterschreitet, sobald die bestimmte Zeitspanne abgelaufen ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Stellventil ein Umschaltventil verwendet wird und der erste Druckbereich einem von einer ein Fluid in Richtung des ersten Druckbereichs fördernden Fördereinrichtung druckbeaufschlagten Hochdruckbereich und der zweite Druckbereich einem Niederdruckbereich entspricht. Das Umschaltventil befindet sich in der Bremseinrichtung üblicherweise zwischen einem Bremszylinder, insbesondere einem Hauptbremszylinder, und einem Ausgang der Fördereinrichtung. Ist das Umschaltventil geschlossen, so kann das Fluid nicht aus dem durch die Fördereinrichtung mit Druck beaufschlagten Hochdruckbereich zurück in den Niederdruckbereich, also beispielsweise den Hauptbremszylinder, gelangen. Entsprechend kann bei geschlossenem Umschaltventil Bremsdruck, insbesondere in wenigstens einem Radbremszylinder der Bremseinrichtung, aufgebaut werden. Das Umschaltventil ist dabei derart ausgestaltet, dass es bei Überschreiten des Stelldrucks die Strömungsverbindung zwischen dem ersten Druckbereich und dem zweiten Druckbereich freigibt. Mithin arbeitet das Umschaltventil als Überdruckventil.
Schließlich kann es alternativ vorgesehen sein, dass als Stellventil ein Bremszylindereinlassventil verwendet wird und der erste Druckbereich in einem Radbremszylinder der Bremseinrichtung vorliegt und der zweite Druckbereich dem von der Fördereinrichtung und/oder einem Hauptbremszylinder druckbeaufschlagten Hochdruckbereich entspricht. Mithilfe des Bremszylindereinlassventils kann mithin das Aufbauen eines Drucks in dem Radbremszylinder beeinflusst werden. Bei geöffnetem Bremszylindereinlassventil gelangt das Fluid aus dem zweiten Druckbereich, welcher von der Fördereinrichtung und/oder dem Hauptbremszylinder mit Druck beaufschlagt ist, in den ersten Druckbereich beziehungsweise in den Radbremszylinder der Bremseinrichtung.
Ist das Bremszylindereinlassventil dagegen geschlossen, so kann zwar in dem zweiten Druckbereich ein hoher Druck vorliegen, welcher mittels der Fördereinrichtung und/oder dem Hauptbremszylinder aufgebaut ist. Das Fluid kann jedoch nicht aus dem zweiten Druckbereich in den ersten Druckbereich zum Aufbauen des Bremsdrucks strömen. Das Bremszylindereinlassventil ist nun bevorzugt derart ausgestaltet, dass es bei einem Druck schließt, welcher den Stelldruck überschreitet. Unter dem Druck ist selbstverständlich wiederum ein relativer Druck zwischen dem ersten Druckbereich und dem zweiten Druckbereich zu verstehen. Bei dem Überschreiten des Stelldrucks durch den Druck wird eine vorgegebene Druckdifferenz zwischen einem Systemdruck, der in dem zweiten Druckbereich vorliegt, und dem in dem ersten Druckbereich einzustellenden Solldruck unterschritten.
Besonders bevorzugt wird das vorstehend beschriebene Verfahren selbstredend sowohl für das Umschaltventil als auch für das Bremszylindereinlassventil verwendet. Selbstverständlich können jedoch auch weitere, hier nicht genannte Ventile der Bremseinrichtung oder anderer Einrichtungen auf die im Rahmen dieser Anmeldung vorgestellte Art und Weise betrieben werden, um die genannten Vorteile zu erzielen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bremseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wobei die Bremseinrichtung einen ersten Druckbereich, einen zweiten Druckbereich sowie wenigstens ein in einer Strömungsverbindung zwischen dem ersten Druckbereich und dem zweiten Druckbereich angeordnetes Stellventil aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass das Stellventil als Druckstellventil vorliegt und auf einen bestimmten Stelldruck zwischen dem ersten Druckbereich und dem zweiten Druckbereich einstellbar ist, und dass die Bremseinrichtung dazu ausgebildet ist, bei einem Erhöhen des Drucks in dem ersten Druckbereich auf einen Solldruck das Stellventil abwechselnd in einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart zu betreiben, wobei der Stelldruck des Stellventils in der ersten Betriebsart auf einen ersten Stelldruck, der größer als der Solldruck ist, und in der zweiten Betriebsart auf einen zweiten Stelldruck, der dem Solldruck entspricht, eingestellt ist. Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits eingegangen. Die Bremseinrichtung sowie das entsprechende Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass dabei eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt
1 eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Bremseinrichtung eines Kraftfahrzeugs,
2 ein Diagramm, in welchem ein Solldruck sowie ein Istdruck für ein Bremszylindereinlassventil über der Zeit aufgetragen sind, und
3 ein Diagramm, in welchem der Solldruck und der Istdruck für ein Umschaltventil über der Zeit aufgetragen sind, und
Die 1 zeigt einen Bereich einer Bremseinrichtung 1 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Die Bremseinrichtung 1 verfügt über einen Hauptbremszylinder 2, in welchem von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs mittels eines Bedienelements 3, beispielsweise eines Fußpedals, Druck aufbaubar ist. Dem Hauptbremszylinder 2 kann auf bekannte Art und Weise ein Bremskraftverstärker zugeordnet sein. Der aufgebaute Druck entspricht einem Vordruck, welcher in einem Vordruckbereich 4 vorherrscht. Über ein Hochdruckschaltventil 5 (HSV) ist der Vordruckbereich 4 an einen Eingang einer Fördereinrichtung 6 angeschlossen. Die Fördereinrichtung 6 ist beispielsweise als Kolbenpumpe, insbesondere als Einkolbenpumpe, ausgeführt. An einem Ausgang der Fördereinrichtung 6 liegt ein Systemdruckbereich 7 vor, welcher mittels der Fördereinrichtung 6 druckbeaufschlagbar ist. Das Hochdruckschaltventil 5 wird geöffnet, wenn die Fördereinrichtung 6 mit Fluid aus dem Vordruckbereich 4 versorgt werden soll. Soll die Fluidzufuhr unterbrochen werden, so wird das Hochdruckschaltventil 5 beispielsweise geschlossen, bevor die Fördereinrichtung 6 deaktiviert wird, um ein zuverlässiges Halten des aufgebauten Drucks zu erzielen.
Der Vordruckbereich 4 und der Systemdruckbereich 7 sind über eine Strömungsverbindung 8 miteinander verbunden, in welcher ein Stellventil 9, insbesondere in Form eines Umschaltventils (USV), vorliegt. Dem Stellventil 9 ist bevorzugt ein Rückschlagventil 10 parallel geschaltet, das ein Überströmen aus dem Vordruckbereich 4 in den Systemdruckbereich 7 bei entsprechenden Drücken zulässt, in umgekehrter Richtung jedoch sperrt. Bei geöffnetem Stellventil 9 kann mithin Fluid aus dem Systemdruckbereich 7 in den Vordruckbereich 4 zurückströmen, falls in ersterem ein höherer Druck vorliegt als in letzterem, der Systemdruck also den Vordruck übersteigt.
Die Bremseinrichtung 1 verfügt weiterhin über wenigstens einen Radbremszylinder 11, wobei in der hier dargestellten Ausführungsform zwei dieser Radbremszylinder 11 vorgesehen und dabei strömungstechnisch parallel zueinander geschaltet sind. Der Radbremszylinder 11 ist über eine Strömungsverbindung 12 an den Systemdruckbereich 7 angeschlossen. In dieser Strömungsverbindung 12 liegt ein Stellventil 13 vor, das als Bremszylindereinlassventil (EV) ausgestaltet ist. Diesem Stellventil 13 ist bevorzugt ein Rückschlagventil 14 parallel geschaltet, welches ein Überströmen aus dem Radbremszylinder 11 in den Systemdruckbereich 7 bei entsprechenden Drücken zulässt. Eine Strömung durch das Rückschlagventil 14 in umgekehrter Richtung wird jedoch unterbunden. Bei geöffnetem Stellventil 13 kann mithin Fluid aus dem Systemdruckbereich 7 in den Radbremszylinder 11 einströmen, sodass in letzterem ein Bremsdruck aufgebaut wird. Sinkt dagegen der Druck in dem Systemdruckbereich 7 unter den in dem Radbremszylinder 11 vorliegenden Druck, so kann das Fluid über das Rückschlagventil 14 aus dem Radbremszylinder 11 in Richtung des Systemdruckbereichs 7 ausströmen.
Um für wenigstens eines der Stellventile 9 und 13 sowohl eine hohe Druckstellgenauigkeit als auch eine hohe Druckstellgeschwindigkeit zu erzielen, ist es vorgesehen, dass Stellventil 9 beziehungsweise 13 als Druckstellventil auszubilden, welches auf einen bestimmten Stelldruck in einem ersten Druckbereich einstellbar ist. Im Falle des Stellventils 9 entspricht der erste Druckbereich dem Systemdruckbereich 7 und ein zweiter Druckbereich dem Vordruckbereich 4. Mithilfe der Fördereinrichtung 6 ist das Fluid, beispielsweise eine Bremsflüssigkeit, aus dem zweiten Druckbereich in Richtung des ersten Druckbereichs förderbar. Im Falle des Stellventils 13 liegt dagegen der erste Druckbereich in dem Radbremszylinder 11 vor, während der zweite Druckbereich dem Systemdruckbereich 7 entspricht. Mittels des Hauptbremszylinders 2 kann Fluid in Richtung des ersten Druckbereichs verlagert und mithin Druck aufgebaut werden. Zusätzlich kann die Fördereinrichtung 6 dazu dienen, das Fluid in Richtung des ersten Druckbereichs zu fördern, wobei dies im Falle des Stellventils 13 lediglich mittelbar über den zweiten Druckbereich erfolgt. Vorzugsweise sind beide Stellventile 9 und 13 als Druckstellventile ausgebildet, um jeweils die genannten Vorteile zu erzielen.
Für das zumindest eine der Stellventile 9 und 13 ist es nun vorgesehen, bei einem Erhöhen des Drucks in dem ersten Druckbereich 7 beziehungsweise 11 auf einen Solldruck das Stellventil 9 beziehungsweise 13 abwechselnd in einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart zu betreiben. In der ersten Betriebsart wird dabei der Stelldruck des Stellventils 9 beziehungsweise 13 auf einen ersten Stelldruck eingestellt, welcher größer als der Solldruck ist. In der zweiten Betriebsart soll der Stelldruck dagegen auf einen zweiten Stelldruck eingestellt werden, welcher dem Solldruck entspricht.
Anhand der 2 wird nun die Vorgehensweise für das Stellventil 13 näher erläutert. Dazu zeigt sie ein Diagramm, in welchem sowohl ein Verlauf 15 des Solldrucks als auch ein Verlauf 16 des Istdrucks in dem ersten Druckbereich, also in dem Radbremszylinder 11 über der Zeit t dargestellt ist. Ab einem Zeitpunkt t₀ soll der Druck in dem Radbremszylinder 11, mithin also in dem ersten Druckbereich, vergrößert werden. Der Solldruck verändert sich dabei ab diesem Zeitpunkt t₀ ständig über der Zeit und wird dabei größer. Der mittels des Hauptbremszylinders 2 und/oder mittels der Fördereinrichtung 6 erzielte Druck p_MC ist in dem Diagramm ebenfalls angedeutet. Rein beispielhaft sind während des Druckaufbaus in dem Radbremszylinder Zeiträume 17, 18, 19, 20 und 21 vorgesehen. In dem ersten Zeitraum 17 steigt der Solldruck mit einem größeren Gradient an als in den darauffolgenden Zeiträumen 18 bis 21, für welche der Gradient konstant ist. Innerhalb der Zeiträume 17 bis 21 bleibt der Gradient jeweils konstant. Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass dieser Verlauf des Solldrucks rein beispielhaft ist. Selbstverständlich kann jeder beliebige andere Verlauf des Solldrucks, jedoch auch ein konstanter Solldruck, vorgesehen sein.
In den Zeiträumen 17, 19 und 21 wird das Stellventil 13 in der zweiten Betriebsart, in den Zeiträumen 18 und 20 in der ersten Betriebsart betrieben. Durch dieses alternierende Wechseln zwischen den beiden Betriebsarten werden typische Druckstellfehler wesentlich minimiert und dennoch die maximal mögliche Dynamik für den Druckaufbau erreicht. In der ersten Betriebsart, welche einem Schaltbetrieb entspricht, ergibt sich bei dem Druckaufbau eine gravierende Abhängigkeit der Druckstellgenauigkeit von der Volumenaufnahme des Radbremszylinders 11. Diese kann je nach Zustand des Radbremszylinders 11 beziehungsweise der Bremseinrichtung 1 (Alter, Verschleiß eines Bremsbelags und/oder Fertigungstoleranzen) in einem weiteren Bereich, beispielsweise ±40 %, schwanken. Entsprechend verändert sich auch die resultierende Druckstellgenauigkeit in der ersten Betriebsart.
Zusätzlich zur Schwankung der Volumenaufnahme des Radbremszylinders 11 hat noch die Totzeit einer Wirkkette des Stellventils 13, die in der Regel stark temperaturabhängig ist, einen negativen Einfluss auf die resultierende Druckstellgenauigkeit. Tiefe Temperaturen resultieren in einer Erhöhung der Schaltzeiten des Stellventils 13 während der ersten Betriebsart.
Durch die gezielte alternierende Ansteuerung des Stellventils 13 in der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart lassen sich jedoch die negativen Eigenschaften der ersten Betriebsart bezüglich der Druckstellgenauigkeit reduzieren. Ebenso lassen sich die negativen Eigenschaften der zweiten Betriebsart hinsichtlich der Druckstellgeschwindigkeit durch die Verwendung der ersten Betriebsart realisieren. In dem Diagramm ist deutlich zu erkennen, dass der Verlauf 16 des Istdrucks in dem Radbremszylinder 11, also in dem ersten Druckbereich, dem Verlauf 15 des Solldrucks mit lediglich geringen Abweichungen folgt.
Anhand der 3 wird die Vorgehensweise für das Stellventil 9 erläutert. Auch hier zeigt der Verlauf 15 den Verlauf des Solldrucks über der Zeit t, während der Verlauf 16 den Verlauf des Istdrucks angibt. Ab dem Zeitpunkt t₀ wird der Solldruck vergrößert, wobei während der dabei vorliegenden Zeiträume 17, 18 und 19 ein konstanter Gradient des Solldrucks vorliegt. In den Zeiträumen 17 und 19 wird das Stellventil 9 in der ersten Betriebsart, in dem Zeitraum 18 in der zweiten Betriebsart betrieben. Auch hier wird deutlich, dass durch das alternierende Betreiben des Stellventils 9 in der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart die Abweichung zwischen dem Solldruck und dem Istdruck sehr klein gehalten werden kann.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Bremseinrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Bremseinrichtung (1) einen ersten Druckbereich (7, 11), einen zweiten Druckbereich (4, 7) sowie wenigstens ein in einer Strömungsverbindung (8, 12) zwischen dem ersten Druckbereich (7, 11) und dem zweiten Druckbereich (4, 7) angeordnetes Stellventil (9, 13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellventil (9, 13) als Druckstellventil vorliegt und auf einen bestimmten Stelldruck in dem ersten Druckbereich (7, 11) einstellbar ist und bei einem Erhöhen des Drucks in dem ersten Druckbereich (7, 11) auf einen Solldruck das Stellventil (9, 13) abwechselnd in einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart betrieben wird, wobei der Stelldruck des Stellventils (9, 13) in der ersten Betriebsart auf einen ersten Stelldruck, der größer als der Solldruck ist, und in der zweiten Betriebsart auf einen zweiten Stelldruck, der dem Solldruck entspricht, eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Erhöhen der Solldruck über der Zeit verändert, insbesondere vergrößert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellventil (9, 13) mit festen Zeitintervallen abwechselnd in der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellventil (9, 13) in Abhängigkeit von einer Druckgröße, insbesondere einem gemessenen Druck, in der ersten Betriebsart oder der zweiten Betriebsart betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Erhöhen des Drucks zunächst die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart als Ausgangsbetriebsart ausgewählt und bei Überschreiten einer Maximaldruckdifferenz durch eine Druckdifferenz zwischen dem Solldruck und einem Istdruck in dem ersten Druckbereich (7, 11) auf die jeweils andere Betriebsart umgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils andere Betriebsart für eine bestimmte Zeitspanne beibehalten und anschließend auf die Ausgangsbetriebsart umgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten einer Toleranzdruckdifferenz durch die Druckdifferenz auf die Ausgangsbetriebsart umgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellventil (9, 13) ein Umschaltventil (9) verwendet wird und der erste Druckbereich (7, 11) einem von einer ein Fluid in Richtung des ersten Druckbereichs (7, 11) fördernden Fördereinrichtung (6) druckbeaufschlagten Hochdruckbereich (7) und der zweite Druckbereich (4, 7) einem Niederdruckbereich (4) entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellventil (9, 13) ein Bremszylindereinlassventil (13) verwendet wird und der erste Druckbereich (7, 11) in einem Radbremszylinder (11) der Bremseinrichtung (1) vorliegt und der zweite Druckbereich (4, 7) dem von der Fördereinrichtung (6) und/oder einem Hauptbremszylinder (2) druckbeaufschlagten Hochdruckbereich (7) entspricht.
Bremseinrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremseinrichtung (1) einen ersten Druckbereich (7, 11), einen zweiten Druckbereich (4, 7) sowie wenigstens ein in einer Strömungsverbindung (8, 12) zwischen dem ersten Druckbereich (7, 11) und dem zweiten Druckbereich (4, 7) angeordnetes Stellventil (9, 13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellventil (9, 13) als Druckstellventil vorliegt und auf einen bestimmten Stelldruck zwischen dem ersten Druckbereich (7, 11) und dem zweiten Druckbereich (4, 7) einstellbar ist, und dass die Bremseinrichtung (1) dazu ausgebildet ist, bei einem Erhöhen des Drucks in dem ersten Druckbereich (7, 11) auf einen Solldruck das Stellventil (9, 13) abwechselnd in einer ersten Betriebsart und einer zweiten Betriebsart zu betreiben, wobei der Stelldruck des Stellventils (9, 13) in der ersten Betriebsart auf einen ersten Stelldruck, der größer als der Solldruck ist, und in der zweiten Betriebsart auf einen zweiten Stelldruck, der dem Solldruck entspricht, eingestellt ist.