DE102013217106A1

DE102013217106A1 - Verfahren zum Festsetzen eines Fahrzeugs mit einem hydraulischen Bremssystem

Info

Publication number: DE102013217106A1
Application number: DE201310217106
Authority: DE
Inventors: Matthias Dippmann; Martin Pankalla
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2015-03-05

Abstract

Bei einem Verfahren zum Festsetzen eines Fahrzeugs mit einem hydraulischen Bremssystem wird bei Stillstand des Fahrzeugs ein Bremsdruck erzeugt und anschließend das Hydraulikfluid im Bremskreis zur Aufrechterhaltung des Bremsdrucks eingeschlossen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Festsetzen eines Fahrzeugs mit einem hydraulischen Bremssystem, bei dem bei Stillstand des Fahrzeugs eine Bremskraft an mindestens einem Fahrzeugrad erzeugt wird, um das Fahrzeug am Wegrollen zu hindern.
Stand der Technik
Bekannt sind Feststellbremsen in Fahrzeugen, welche einen elektrischen Bremsmotor aufweisen, bei dessen Betätigung ein Bremskolben, der Träger eines Bremsbelages ist, gegen die Bremsscheibe gedrückt wird. Eine derartige Feststellbremse ist beispielsweise aus der DE 103 61 042 B3 bekannt.
Darüber hinaus ist es aus der WO 2011/032754 A1 bekannt, in den Radbremseinrichtungen eines hydraulischen Bremssystems für ein Fahrzeug zusätzlich einen elektrischen Bremsmotor zu integrieren, der einen Bremskolben gegen die Bremsscheibe drückt. Zum Festsetzen des Fahrzeugs im Stillstand wird der Bremsmotor betätigt und kann ggf. ein hydraulischer Bremsdruck unterstützend erzeugt werden.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen Maßnahmen ein hydraulisches Bremssystem in einem Fahrzeug so auszuführen, dass das Fahrzeug im Stillstand sicher festgesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf die Betätigung eines hydraulischen Bremssystems zum Festsetzen eines Fahrzeugs im Stillstand. Das hydraulische Bremssystem umfasst in an sich bekannter Weise mindestens einen Bremskreis zur Erzeugung einer Bremskraft an mindestens einem Fahrzeugrad, indem das Brems- bzw. Hydraulikfluid des Bremskreises einen Bremszylinder beaufschlagt, mit dem Bremsbeläge gegen eine Bremsscheibe gedrückt werden. Es handelt sich insbesondere um die reguläre Fahrzeugbremse, über die das bewegte Fahrzeug abgebremst werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die hydraulische Fahrzeugbremse als Feststellbremse verwendet, indem bei Stillstand des Fahrzeugs Hydraulikfluid im Bremskreis mit einem Bremsdruck beaufschlagt wird und anschließend das Hydraulikfluid zur Aufrechterhaltung des Bremsdrucks eingeschlossen wird.
Diese Ausführung hat den Vorteil, dass es grundsätzlich für die Feststellbremsfunktion ausreicht, das im Fahrzeug vorhandene hydraulische Bremssystem modifiziert einzusetzen. Es sind darüber hinaus keine weiteren Bremseinrichtungen für die Feststellbremsfunktion erforderlich, insbesondere kein elektrischer Bremsmotor zur Erzeugung einer elektromechanischen Bremskraft, auch wenn in einer alternativen Ausführung eine derartige Bremse zusätzlich eingesetzt werden kann. Die erforderliche Feststellbremskraft kann grundsätzlich allein vom hydraulischen Bremssystem erzeugt werden.
Indem das Hydraulikfluid im Bremskreis eingeschlossen wird, kann der Bremsdruck auch über längere Zeit aufrechterhalten werden. Dadurch ist die Gefahr ausgeschlossen oder zumindest minimiert, dass durch einen sich abbauenden Bremsdruck die Bremskraft reduziert wird und die Feststellfunktion nicht dauerhaft aufrechterhalten werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise wird vielmehr der Bremsdruck und damit die Bremskraft am Fahrzeugrad durch das Einschließen des Hydraulikfluids konserviert und über einen langen Zeitraum aufrechterhalten.
Der Bremsdruck, welcher zum Festsetzen des Fahrzeugs erforderlich ist, wird gemäß bevorzugter Ausführung von einer Hydraulikpumpe erzeugt, mit der der Bremsdruck des Hydraulikfluids im Bremskreis moduliert werden kann. Die Pumpe kann Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems sein, beispielsweise eines Antiblockiersystems ABS, welches in das Bremssystem integriert ist. Möglich ist es aber auch, die reguläre Hydraulikpumpe im Bremssystem zu betätigen, um den erforderlichen Bremsdruck aufzubauen.
Zusätzlich oder alternativ zur Erzeugung des für das Festsetzen des Fahrzeugs erforderlichen Bremsdrucks mithilfe einer Pumpe kann der Bremsdruck auch manuell über einen Bremshebel erzeugt werden, wobei ein Geberzylinder, welcher vom Bremshebel betätigt wird, in der den Bremsdruck generierenden Stellung anschließend blockiert wird, um den erhöhten Bremsdruck einzufrieren.
Bei dem erfindungsgemäßen hydraulischen Bremssystem, welches zur Durchführung des Verfahrens verwendet wird, handelt es sich vorzugsweise um die reguläre Fahrzeugbremse, die zum Abbremsen des fahrenden Fahrzeugs eingesetzt wird. Bei der Verwendung der Fahrzeugbremse als Feststellbremse wird zur Konservierung des Bremsdrucks zum Festsetzen des Fahrzeugs beispielsweise ein bistabiles Ventil im Bremskreis verwendet, welches je nach seiner aktuellen Position entweder zum Einschließen oder zum Freigeben des Bremsdrucks eingestellt wird. Sowohl die geöffnete Position des bistabilen Ventils, in der Bremsdruck freigegeben ist, als auch die geschlossene Position, in der der Bremsdruck eingeschlossen ist, stellen stabile Positionen dar, so dass für das Beibehalten der Schließposition kein Energieaufwand erforderlich ist und dennoch über einen langen Zeitraum der eingeschlossene Bremsdruck aufrechterhalten werden kann. Das bistabile Ventil wird beispielsweise als Einlassventil im Bremskreis eingesetzt, welche den Radbremseinrichtungen unmittelbar vorgelagert sind. Auf der Abströmseite der Radbremseinrichtung befindet sich ein Auslassventil, welches bevorzugt stromlos geschlossen ist, so dass nach dem Abstellen des Fahrzeugs auch ausgangsseitig das Hydraulikfluid der Radbremsvorrichtung eingeschlossen ist und der Bremsdruck aufrechterhalten wird.
Soweit ein manuell betätigbarer Bremshebel vorgesehen ist, wird dieser zum Erzeugen des Bremsdrucks zum Festsetzen des Fahrzeugs manuell angezogen und in der den Bremsdruck generierenden Stellung über eine Blockiereinrichtung blockiert. Die Blockiereinrichtung kann von einem Zündschloss im Fahrzeug gebildet sein, welches mechanisch mit dem Bremshebel gekoppelt ist und diesen verriegelt bzw. blockiert, so bald das Zündschloss geschlossen ist.
Zur Inbetriebnahme des Fahrzeugs muss der hydraulische Bremsdruck in der Radbremsvorrichtung wieder abgebaut werden, indem ein Ventil im Bremskreis geöffnet wird, so dass Druck abgebaut wird. Bei der Bremsdruckerzeugung über den Bremshebel wird dieser zunächst mechanisch gelöst und anschließend das Zündschloss mechanisch entriegelt.
Dem Bremssystem ist ein Regel- bzw. Steuergerät zugeordnet, über das die einstellbaren Komponenten des Bremssystems angesteuert werden. Bei den einstellbaren Komponenten handelt es sich beispielsweise um hydraulische Pumpen bzw. um Motoren zur Pumpenbetätigung und Ventile im Bremskreis. Des Weiteren erfolgt im Regel- bzw. Steuergerät auch eine Auswertung sensorisch erfasster Daten, insbesondere der Informationen von Raddrehzahlsensoren zur Radgeschwindigkeitsermittlung und von Drucksensoren zur Ermittlung des Bremsdrucks im Bremskreis.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. das Bremssystem kann bei motorisch betriebenen Zweirädern, insbesondere Motorrädern eingesetzt werden und dient in diesem Fall vorzugsweise über die Festsetzung im Stillstand als Diebstahlschutz. Möglich ist auch eine Anwendung bei Kraftfahrzeugen wie Personenwagen oder Nutzfahrzeugen als Feststell- bzw. Parkbremse.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 einen hydraulischen Schaltplan eines Fahrzeugbremssystems mit zwei Bremskreisen sowie einem Fahrerassistenzsystem, welches eine elektrische Pumpeneinheit und ein bistabiles Ventil umfasst,
2 ein Ablaufschema zur Durchführung des Verfahrens zum Festsetzen eines Fahrzeugs mit hydraulischem Bremssystem,
3 einen hydraulischen Schaltplan eines Fahrzeugbremssystems in einer Ausführungsvariante.
Das im Hydraulikschaltplan gemäß 1 dargestellte hydraulische Bremssystem 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 Brems- bzw. Hydraulikfluid auf. Die beiden Bremskreise 2, 3 sind an einen gemeinsamen Hauptbremszylinder 4 angeschlossen, der über einen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 5 mit dem 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, denen Rückschlagventile zugeordnet sind, welche in Gegenrichtung, also von den Radbremsvorrichtungen in Richtung zum Hauptbremszylinder durchströmbar sind. Die Einlassventile 13 sind bistabil ausgebildet und befinden sich somit sowohl in der geöffneten als auch in der geschlossenen Position in einer stabilen Lage. Die Überführung zwischen den beiden stabilen Positionen erfolgt mittels Aktuatoren.
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 jedem Bremskreis 2, 3 eine Pumpe 18 bzw. 19 aufweist. Der Pumpeneinheit ist ein elektrischer Antriebs- bzw. Pumpenmotor 22 zugeordnet, der über eine Welle 23 beide Pumpen 18 und 19 betätigt. Die Druckseite der Pumpe 18 bzw. 19 ist an einen Leitungsabschnitt zwischen dem Umschaltventil 12 und den beiden Einlassventilen 13 pro Bremskreis angeschlossen.
Die Saugseiten der Pumpen 18 und 19 sind jeweils mit einem Hauptschaltventil 24 verbunden, das an den Hauptbremszylinder 4 hydraulisch angeschlossen ist. Bei einem fahrdynamischen Regeleingriff können für einen schnellen Bremsdruckaufbau die im stromlosen Zustand geschlossenen Hauptschaltventile 24 geöffnet werden, so dass die Pumpen 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 Einzelpumpen 18 und 19, dem elektrischen Pumpenmotor 22 und der Welle 23 gehört zu einem Fahrerassistenzsystem und bildet ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) oder ein Antiblockiersystem (ABS).
Zwischen den Auslassventilen 14 und der Saugseite der Pumpen 18 und 19 befindet sich pro Bremskreis 2, 3 ein Hydrospeicher 25, der zur Zwischenspeicherung von Bremsflüssigkeit dient, welche während eines fahrdynamischen Eingriffs durch die Auslassventile 14 aus den Radbremsvorrichtungen 8, 9 bzw. 10, 11 ausgelassen wird. Jedem Hydrospeicher 25 ist ein Rückschlagventil zugeordnet, das in Richtung der Saugseiten der Pumpen 18, 19 öffnet.
Zur Druckmessung befindet sich in jedem Bremskreis 2, 3 im Bereich der Radbremsvorrichtungen 8, 9 bzw. 10, 11 jeweils ein Drucksensor 26. Ein weiterer Drucksensor 27 ist im Bremskreis 2 benachbart zum Hauptbremszylinder 4 angeordnet.
In 2 ist ein Ablaufschema zur Durchführung des Verfahrens zum Festsetzen des Fahrzeugs im Stillstand mithilfe des hydraulischen Bremssystems dargestellt. Das Verfahren startet mit dem Verfahrensschritt 30 mit dem Abprüfen der Zündung im Fahrzeug. Ist diese gemäß dem nächsten Schritt 31 eingeschaltet, wird zum nächsten Schritt 32 fortgefahren, gemäß dem sich das hydraulische Bremssystem in seinem regulären Modus befindet und entweder bei Betätigung des Bremspedals oder über ein Fahrerassistenzsystem, beispielsweise ein elektronisches Stabilitätsprogramm oder ein Antiblockiersystem, einen Bremsdruck erzeugt. Hierbei wird, wie im Verfahrensschritt 33 dargestellt, das bistabile Einlassventil 13 in die geöffnete Position überführt, damit der gewünschte Bremsdruck in der Radbremsvorrichtung aufgebaut werden kann.
Wird dagegen festgestellt, dass die Zündung ausgeschaltet ist (Schritt 34), wird im folgenden Schritt 35 eine weitere Überprüfung gestartet, ob ein Zusatzschalter aktiviert ist, mit dem die Feststellbremsfunktion im hydraulischen Bremssystem aktiviert wird. Wird im Schritt 36 festgestellt, dass der Zusatzschalter deaktiviert ist, wird zum Ende des Verfahrens zum Schritt 37 vorgerückt. Ergibt dagegen die Prüfung, dass der Zusatzschalter aktiv ist (Schritt 38), werden im folgenden Schritt 39 die Daten von Raddrehzahlen ausgewertet. Führt die Auswertung zu dem Ergebnis, dass ein Raddrehzahlsensor defekt ist (Schritt 40), wird die Feststellbremsfunktion ebenfalls nicht weiterverfolgt und direkt zum Ende des Verfahrens zum Schritt 37 vorgerückt.
Ergibt dagegen die Auswertung, dass die Raddrehzahlen auf null stehen und ein Test der Raddrehzahlsensoren positiv verlaufen ist (Schritt 41), wird zum nächsten Schritt 410 vorgerückt, gemäß dem die Pumpe zur Erzeugung des Bremsdrucks aktiviert wird. Im folgenden Schritt 411 wird über einen Drucksensor der Bremsdruck gemessen. Bei Nicht-Erreichen eines Solldrucks (Schritt 46) wird zum Schritt 47 vorgerückt und die Pumpe ausgeschaltet, woraufhin das Ende des Verfahrens (Schritt 37) erreicht ist. Das Nicht-Erreichen des Solldrucks kann gegebenenfalls angezeigt werden.
Bei Erreichen des Solldrucks wird zum nächsten Schritt 42 vorgerückt, welcher ebenso wie der Schritt 33 das bistabile Einlassventil 13 betrifft, welches im Schritt 42 in die Schließposition überführt wird. Somit ist sichergestellt, dass der Bremsdruck aufrechterhalten werden kann und nicht in unbeabsichtigter Weise abgebaut wird.
Im Schritt 45 erfolgt eine Drucküberprüfung, wobei gemäß Schritt 46 bei Nicht-Erreichen eines Solldrucks zum Schritt 47 vorgerückt und die Pumpe ausgeschaltet wird, woraufhin das Ende des Verfahrens (Schritt 37) erreicht ist. Ergibt dagegen die Überprüfung im Schritt 45 und 48, dass der Solldruck erreicht ist, ist das Ziel erreicht und die Feststellbremsfunktion aktiviert. Es wird zum Schritt 47 vorgerückt, in welchem die Pumpe abgestellt wird, anschließend wird zur Beendigung des Verfahrens zum Schritt 37 vorgerückt.
3 zeigt einen hydraulischen Schaltplan eines Fahrzeugbremssystems in einer Ausführungsvariante. Der grundsätzliche Aufbau ist gleich wie bei 1, allerdings sind bei 3 die Einlassventile 13 nicht als bistabile Ventile ausgeführt, sondern als stromlos geöffnete Ventile.
Desweiteren ist in jedem Bremskreis zwischen dem Umschaltventil 12 und den Einlassventilen 13 ein zusätzliches Ventil 28 angeordnet, das in der gleichen Art wie das Auslassventil 14 ausgebildet und im stromlosen Zustand geschlossen ist. Das Ventil 28 hat die Aufgabe, bei der Realisierung der Feststellbremsfunktion den hydraulischen Druck in den Radbremsvorrichtungen einzufrieren.
Während eines regulären Bremsvorganges steht das Ventil 28 in der geöffneten Position, so dass wie im Hydraulikschaltplan zu 1 beschrieben ein hydraulischer Druck in den Radbremsvorrichtungen 8, 9, 10 und 11 zum Abbremsen des Fahrzeuges erzeugt werden kann.
Zur Realisierung der Feststellbremsfunktion wird das Ventil 28, nachdem im Fahrzeugstillstand der erforderliche Bremsdruck generiert worden ist, in die stromlos geschlossene Position verstellt, so dass auch im stromlosen Zustand der Bremsdruck in den Radbremsvorrichtungen konserviert ist und dauerhaft eine das Fahrzeug festsetzende Bremskraft erzeugt wird.
Mit der Wiederinbetriebnahme des Fahrzeugs wird das Ventil 28 durch Bestromung wieder in den geöffneten Zustand verstellt, so dass im Bremssystem 1 die reguläre Fahrzeugbremse wieder aktiviert werden kann.
Der Ablauf zur Durchführung des Verfahrens zum Festsetzen des Fahrzeugs im Stillstand mit Hilfe des hydraulischen Bremssystems erfolgt analog zu 2, wobei anstelle des Einlassventils 13 in den Verfahrensschritten 33 und 42 das Ventil 28 betätigt wird. Im Verfahrensschritt 33, der der regulären Fahrzeugbremse entspricht, ist das Ventil 28 bestromt und steht somit offen. Im Verfahrensschritt 42, der Teil des Verfahrenszweigs zum Festsetzen des Fahrzeugs im Stillstand ist, ist dagegen das Ventil 28 stromlos geschaltet und damit geschlossen.
Die übrigen Verfahrensschritte erfolgen analog zum ersten Ausführungsbeispiel.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10361042 B3 [0002]
WO 2011/032754 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Festsetzen eines Fahrzeugs mit einem hydraulischen Bremssystem, mit mindestens einem Bremskreis (2, 3) zur Erzeugung einer Bremskraft an mindestens einem Fahrzeugrad, bei dem bei Stillstand des Fahrzeugs im Hydraulikfluid des Bremskreises (2, 3) ein Bremsdruck erzeugt und anschließend das Hydraulikfluid im Bremskreis (2, 3) zur Aufrechterhaltung des Bremsdrucks eingeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsdruck über eine Pumpe (18, 19) zur Modulierung des Bremsdrucks erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsdruck über ein Fahrerassistenzsystem mit einer Pumpe (18, 19) zur Modulierung des Bremsdrucks erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem ein Antiblockiersystem (ABS) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsdruck manuell über einen Bremshebel erzeugt wird, der in der den Bremsdruck generierenden Stellung anschließend blockiert wird.
Hydraulisches Bremssystem in einem Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Bremssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrerassistenzsystem mit einer Pumpe (18, 19) zur Modulierung des Bremsdrucks in das Bremssystem (1) integriert ist.
Bremssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Fahrerassistenzsystem ein Antiblockiersystem (ABS) ist.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein bistabiles Ventil (13) zum Einschließen bzw. Freigeben des Bremsdrucks im Bremskreis vorgesehen ist.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches Ventil (28) zum Einschließen bzw. Freigeben des Bremsdrucks in den Bremskreis integriert ist, das in Reihe zu einem Einlassventil (13) angeordnet ist und im stromlosen Zustand geschlossen ist.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein manuell betätigbarer Bremshebel vorgesehen ist, wobei ein vom Bremshebel betätigbarer Geberzylinder verriegelbar ausgeführt ist.
Regel- bzw. Steuergerät zur Ansteuerung der einstellbaren Komponenten des Bremssystems nach einem der Ansprüche 6 bis 11.