DE102014207525A1 - Verfahren zur Betätigung einer hydraulischen Bremsanlage - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Betätigung einer hydraulischen Bremsanlage wird bei aktiviertem Antiblockiersystem Hydraulikfluid in einer Speicherkammer zwischengespeichert. Ein zusätzliches hydraulisches Puffervolumen der Speicherkammer steigt mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit an.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Betätigung einer hydraulischen Bremsanlage mit Antiblockiersystem in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Stand der Technik
  • Bekannt sind hydraulische Bremsanlagen mit integrierten Antiblockiersystemen zum Verhindern eines Radblockierens im Fall einer starken Bremsbetätigung. Die Bremsanlagen weisen in einem Bremskreis eine oder mehrere Radbremseinheiten auf, die hydraulisch betätigbar sind, wobei das Hydraulikfluid über Einlass- und Auslassventile zu den Radbremseinheiten gesteuert wird. Das Antiblockiersystem umfasst eine elektrisch antreibbare Rückförderpumpe und eine in den Bremskreis integrierte Speicherkammer zur Aufnahme von Hydraulikfluid, das im Falle eines drohenden Radblockierens von den Radbremseinheiten über die geöffneten Auslassventile in die Speicherkammer strömt. Bei Betätigung der Rückförderpumpe wird das Hydraulikfluid aus der Speicherkammer zurück in den Bremskreis gefördert. Die Aktivierung der Rückförderpumpe ist mit einer Geräuschentwicklung verbunden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen Maßnahmen die Geräuschentwicklung in einer hydraulischen Bremsanlage, die mit einem Antiblockiersystem ausgerüstet ist, zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann in hydraulischen Bremsanlagen eingesetzt werden, die mit einem Antiblockiersystem zum Verhindern eines Radblockierens ausgestattet sind. Über das Antiblockiersystem wird der Druck des Hydraulikfluids in Radbremseinheiten an den Rädern so gesteuert, dass bei einem drohenden Blockieren oder zur Einstellung des optimalen Bremsschlupfs über eine Modulation des Druckaufbaus und Druckabbaus Auslassventile geöffnet werden, so dass Hydraulikfluid aus den Radbremseinheiten abströmen kann und der Radbremsdruck abgebaut wird. Das abströmende Hydraulikfluid wird in einer Speicherkammer aufgenommen, die in einem Bremskreis der Bremsanlage angeordnet ist und aus der durch Betätigung einer Rückförderpumpe das Fluid zurück in den Bremskreis gefördert wird; Rückförderpumpe und Speicherkammer sind ebenfalls Bestandteil des Antiblockiersystems. Fällt der Radbremsdruck wieder unter einen kritischen Wert, kann das Auslassventil geschlossen und zugleich ein Einlassventil geöffnet werden, so dass Hydraulikfluid wieder in die Radbremseinheiten strömt und der Radbremsdruck wieder aufgebaut wird.
  • Die Betätigung der Rückförderpumpe, welche an einen elektrischen Pumpenmotor angeschlossen ist, ist mit einer Geräuschentwicklung verbunden. Um die Geräuschentwicklung gering zu halten, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein zulässiges zusätzliches hydraulisches Puffervolumen geschwindigkeitsabhängig festgelegt, das in der Speicherkammer nicht bei einer Entleerung durch die Rückförderpumpe Berücksichtigung findet. Das zulässige maximale Hydraulikvolumen, das effektiv genutzt werden kann und maximal bis zum physikalischen Gesamtvolumen der Speicherkammer reicht, setzt sich aus einem Arbeitsvolumen, welches während des aktivierten Antiblockiersystems in die bzw. aus der Speicherkammer gefördert wird, und einem Puffervolumen zusammen, welches gemäß der erfindungsgemäßen Funktion mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt. Somit wird das effektive maximale Hydraulikvolumen der Speicherkammer durch die Größe des zusätzlichen hydraulischen Puffervolumens reduziert. Dieses zusätzliche Puffervolumen steigt mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit an, so dass bei größeren Geschwindigkeiten das zulässige zusätzliche Puffervolumen kleiner ist als bei geringen Geschwindigkeiten.
  • Die Rückförderpumpe wird so angesteuert, dass im Ziel das durch die ABS Regelung anfallende Fluidvolumen bis zur Absolutgröße des zusätzlichen hydraulischen Puffervolumens aus der Speicherkammer gefördert wird. Da bei geringen Geschwindigkeiten ein höheres zusätzliches hydraulisches Puffervolumen zulässig ist, genügt eine geringere Förderung durch die Rückförderpumpe zur Entleerung der Speicherkammer, so dass die Rückförderpumpe mit einer niedrigeren Zieldrehzahl betrieben werden kann, was mit einer Reduzierung der Geräuschentwicklung einhergeht. Es ist insbesondere möglich, dass die Zielpumpendrehzahl der Rückförderpumpe in einem definierten Geschwindigkeitsbereich, vorzugsweise unterhalb eines Geschwindigkeitsgrenzwertes, konstant gehalten wird, so dass eine Geräuschentwicklung durch ansteigende und absinkende Zieldrehzahlen der Rückförderpumpe entfällt. Insgesamt kann hierdurch das Geräuschniveau bei niedrigen Geschwindigkeiten signifikant reduziert werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführung steigt das zulässige hydraulische Puffervolumen nur unterhalb eines Geschwindigkeitsgrenzwertes mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit an. Bei höheren Geschwindigkeiten wird das Pumpengeräusch der Rückförderpumpe von Fahrgeräuschen und Windgeräuschen überlagert, so dass die Geräuschentwicklung durch die Rückförderpumpe bei höheren Geschwindigkeiten weniger ins Gewicht fällt. Der Geschwindigkeitsgrenzwert liegt beispielsweise bei maximal 10 km/h, beispielsweise bei 5 km/h, 6 km/h oder 7 km/h. Wird das Fahrzeug aus höherer Geschwindigkeit abgebremst und unterschreitet den Geschwindigkeitsgrenzwert, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das zulässige Maximalhydraulikvolumen in der Speicherkammer angehoben, bis zu dem die Speicherkammer mit Hydraulikfluid befüllt werden darf. Die Anhebung kann hierbei linear erfolgen und auf einen oberen Grenzwert gedeckelt sein, der insbesondere mit dem Unterschreiten eines zweiten, kleineren Geschwindigkeitsgrenzwertes erreicht wird. Der zweite, kleinere Geschwindigkeitsgrenzwert ist beispielsweise halb so groß wie der erste, höhere Geschwindigkeitsgrenzwert, bei dessen Unterschreitung die Anhebung des zulässigen Maximalhydraulikvolumens der Speicherkammer beginnt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung steigt das zusätzliche hydraulische Puffervolumen nur dann mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit an, wenn der Reibwert zwischen Rad und Fahrbahn unterhalb eines Reibwertgrenzwertes liegt, der beispielsweise maximal 0.2 oder maximal 0.1 beträgt. Damit ist sichergestellt, dass bei einer Regelung durch das Antiblockiersystem kein plötzlicher Bremsdruckabbau in den Radbremseinheiten der Bremsanlage bedingt durch einen sprunghaften Reibwertwechsel auftreten kann, der zu einem vollständigen Befüllen der Speicherkammer und damit zu einem Blockieren der Räder führen kann, sondern dass vielmehr auch bei einer bereits aktiven Regelung durch das Antiblockiersystem ein mittleres Befüllungsniveau in der Speicherkammer eingestellt ist, welches ein Anheben gemäß der Erfindung auf das zusätzliche hydraulische Puffervolumen noch ermöglicht.
  • Umgekehrt findet keine Anhebung des zusätzlichen hydraulischen Puffervolumens in der Speicherkammer statt, wenn der Reibwert oberhalb des Reibwertgrenzwertes liegt. In diesem Fall muss ein ausreichend großes, freies Volumen in der Speicherkammer vorgehalten werden, das für den Fall einer eintretenden Regelung durch das Antiblockiersystem zur Aufnahme des beim Bremsdruckabbau aus den Radbremseinheiten abströmenden Hydraulikfluids dient und eine Stellreserve für einen möglichen Reibwertsprung und dem darausresultieren hohen anfallenden abzubauenden Fluidvolumen durch große Radzieldruckunterschiede vorhält.
  • Es ist vorteilhaft, dass die Summe aus Arbeitsvolumen und Puffervolumen ein Maximalvolumen nicht überschreitet, wobei das Arbeitsvolumen zweckmäßigerweise höchstens so groß ist wie das Puffervolumen. Hierdurch ist sichergestellt, dass das zulässige maximale Hydraulikvolumen als Summe von Arbeitsvolumen und Puffervolumen nicht größer werden kann als das Speichervolumen in der Speicherkammer, so dass auch bei vollständiger Ausnutzung des zusätzlichen hydraulischen Puffervolumens keine Gefahr eines Blockierens der Räder auftritt.
  • Die Pumpendrehzahl ist, gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung, bei angehobenem zusätzlichen hydraulischhen Puffervolumens zumindest abschnittsweise annähernd konstant oder niedriger. Dies betrifft insbesondere den Abschnitt mit einer Deckelung auf einen konstanten Wert unterhalb des zweiten, kleineren Geschwindigkeitsgrenzwertes. Eine konstante Pumpendrehzahl bei niedrigen Geschwindigkeiten wird subjektiv als angenehmer empfunden als eine fortlaufend ansteigende und abfallende Pumpendrehzahl.
  • Gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung findet die Anhebung des zusätzlichen hydraulischen Puffervolumens nur statt, wenn das Fahrzeug stetig verzögert, insbesondere mit einem Mindestverzögerungswert. Dieses Kriterium kann auch für die Zurücknahme der Anhebung des zusätzlichen hydraulischen Puffervolumens verwendet werden, indem die Anhebung teilweise oder vollständig zurückgenommen wird, falls das Fahrzeug nicht stetig verzögert, insbesondere mit dem Mindestverzögerungswert. Alternativ oder zusätzlich kann der Anstieg des zusätzlichen hydraulischen Puffervolumens auch nach Ablauf einer definierten Zeitspanne zurückgenommen werden.
  • Das Verfahren zur Anhebung des zusätzlichen hydraulischen Puffervolumens wird in einer hydraulischen Bremseinrichtung in einem Fahrzeug durchgeführt. Die verschiedenen Verfahrensschritte werden über Signale eines Regel- bzw. Steuergerätes realisiert, welches im Fahrzeug verbaut ist und über das die verschiedenen einstellbaren Komponenten der Bremsanlage gesteuert werden, insbesondere die Ein- und Auslassventile sowie die Rückförderpumpe.
  • 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 und einem integrierten Antiblockiersystem,
  • 2 ein Schaubild mit dem Verlauf eines Puffervolumens in einer Speicherkammer in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit.
  • Das im Hydraulikschaltplan gemäß 1 dargestellte hydraulische Bremssystem in einer Bremsanlage 1 weist einen ersten Bremskreis 2 und einen zweiten Bremskreis 3 zur Versorgung von jeweils zwei Radbremseinheiten 8, 9, 10, 11 mit hydraulischem Bremsfluid auf. Die Bremskreisaufteilung ist beispielsweise diagonal aufgeteilt, so dass pro Bremskreis 2, 3 eine Radbremseinheit 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 kann über einen Pedalwegsensor gemessen werden.
  • In jedem Bremskreis 2, 3 befinden sich Einlassventile 13, die stromlos geöffnet und denen Rückschlagventile zugeordnet sind, welche von den Radbremseinheiten in Richtung zum Hauptbremszylinder durchströmbar sind.
  • Jeder Radbremseinheit 8, 9, 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 Rückförderpumpe 18 bzw. 19 aufweist. Der Pumpeneinheit 15 ist ein elektrischer Pumpenmotor 22 zugeordnet, der über eine Welle 23 beide Rückförderpumpen 18 und 19 betätigt. Die Druckseite der Rückförderpumpe 18 bzw. 19 mündet in den jeweiligen Bremskreis auf der dem Hauptbremszylinder zugewandten Seite. Die Pumpeneinheit 15 mit den beiden Rückförderpumpen 18 und 19, dem elektrischen Pumpenmotor 22 und der Welle 23 gehört zu einem Antiblockiersystem zur Verhinderung eines Radblockierens und kann auch im Rahmen eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) aktiviert werden.
  • Zwischen den Auslassventilen 14 und der Saugseite der Rückförderpumpen 18 und 19 befindet sich pro Bremskreis 2, 3 eine Speicherkammer 25, die zur Zwischenspeicherung von Hydraulikfluid dient, welches während eines fahrdynamischen Eingriffs durch die Auslassventile 14 aus den Radbremseinheiten 8, 9, 10, 11 ausgelassen wird. Auch die Speicherkammern 25 gehören zum Antiblockiersystem.
  • Zur Druckmessung können Drucksensoren in den Bremskreisen angeordnet sein.
  • Bei einem aktivierten Antiblockiersystem werden in rascher Folge die Einlass- und Auslassventile wechselweise geöffnet und geschlossen, um ein Blockieren eines Rades zu verhindern. Wird festgestellt, dass die Gefahr eines Radblockierens droht, beispielsweise durch Auswerten von Messdaten der Raddrehzahlsensoren, so wird die Regelung durch das Antiblockiersystem aktiviert, wobei zum Abbau von Radbremsdruck das Einlassventil 13 geschlossen und das Auslassventil 14 geöffnet wird. Daraufhin kann Hydraulikfluid aus der Radbremseinheit herausströmen, das Hydraulikfluid wird in der Speicherkammer 25 aufgenommen. Nach erfolgtem Abbau des Radbremsdrucks wird das Auslassventil 14 wieder geschlossen und das Einlassventil 13 geöffnet, woraufhin der Radbremsdruck wieder aufgebaut wird. Dieser Vorgang wiederholt sich mit einer definierten Regelfrequenz während der aktivierten Regelung durch das Antiblockiersystem.
  • 2 zeigt ein Puffervolumen Vp in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit v. Das Puffervolumen Vp bezieht sich auf das Volumen der Speicherkammer und ist Teil des zulässigen, maximalen Hydraulikvolumens, welches in der Speicherkammer aufgenommen werden darf und das unterhalb des Fassungsvermögens der Speicherkammer liegt. Das Puffervolumen Vp addiert sich gemeinsam mit einem Arbeitsvolumen zu dem zulässigen maximalen Hydraulikvolumen in der Speicherkammer, wobei das Arbeitsvolumen während des aktivierten Antiblockiersystems in der Bremsanlage in die bzw. aus der Speicherkammer gefördert wird. Das Puffervolumen erweitert somit das zulässige maximale Hydraulikvolumen in der Speicherkammer, bis zu dem die Speicherkammer maximal mit Hydraulikfluid im Bremskreis aufgefüllt werden darf. Das physikalische Speicherkammergesamtvolumen ändert sich hierbei nicht, das Arbeitsvolumen während der Regelung des Antiblockiersystems unter definierter Randbedinungen wird kleiner.
  • Voraussetzung für die Anhebung ist, dass das Fahrzeug abgebremst wird und somit wie mit dem Pfeil in 2 eingetragen sich die Fahrzeuggeschwindigkeit v verringert. Wird ein erster Geschwindigkeitsgrenzwert vh unterschritten, beginnt ein linearer Anstieg des Puffervolumens Vp bis zu einem maximalen Puffervolumen Vp,max, der mit dem Unterschreiten eines zweiten, kleineren Geschwindigkeitsgrenzwertes vl erreicht wird. Der erste, größere Geschwindigkeitsgrenzwert vh liegt beispielsweise bei 2 m/s, der kleinere Geschwindigkeitsgrenzwert vl beispielsweise bei 1 m/s.
  • Das Arbeitsvolumen, mit dem die Speicherkammer während des aktivierten Antiblockiersystems mit Hydraulikfluid befüllt wird, und das Puffervolumen mit dem maximalen Puffervolumen Vp,max stehen in einem definierten Verhältnis zueinander, bei dem das Arbeitsvolumen höchstens so groß ist wie das maximale Puffervolumen. Zudem darf die Summe aus Arbeitsvolumen und Puffervolumen ein Maximalvolumen nicht überschreiten, welches vorteilhafterweise kleiner ist als das maximale Speichervermögen in der Speicherkammer.
  • Die Verwendung eines zusätzlichen Puffervolumen Vp erlaubt eine Herabsetzung der Pumpendrehzahl der Rückförderpumpe, mit der die Speicherkammer wieder entleert wird. Vorteilhafterweise wird eine konstante Pumpendrehzahl zumindest bei Geschwindigkeiten kleiner als der untere Geschwindigkeitsgrenzwert vl verwendet, so dass gemeinsam mit der Absenkung der Pumpendrehzahl ein signifikant geringeres Geräuschniveau erreicht wird.
  • Die Verwendung des zusätzlichen Puffervolumen Vp wird vorzugsweise nur dann durchgeführt, wenn das Fahrzeug mit einer definierten Verzögerung abgebremst wird. Die Verzögerung muss stetig bzw. kontinuierlich erfolgen. Es kann gegebenenfalls ein Verzögerungsgrenzwert vorgegeben werden, der von dem Fahrzeug überschritten werden muss, damit es zu einer Anhebung des Puffervolumens Vp kommt.
  • Die Verzögerung kann auch zum Abbruch bzw. Zurücknahme der Anhebung des Puffervolumens Vp herangezogen werden. Sobald das Fahrzeug nicht mehr verzögert oder die Verzögerung unter den Verzögerungsgrenzwert abfällt, wird das Puffervolumen Vp entweder reduziert oder vollständig abgebaut, so dass das zulässige maximale Hydraulikvolumen auf das Arbeitsvolumen begrenzt ist. Des Weiteren ist es auch zweckmäßig, dass nach Ablauf einer definierten Zeitspanne das Puffervolumen zurückgenommen wird.
  • Als weitere Voraussetzung für die Anhebung des Puffervolumens muss außerdem die Bedingung erfüllt sein, dass der Reibwert zwischen Rad und Fahrbahn einen Reibwertgrenzwert nicht überschreitet, der einen verhältnismäßig geringen Wert von beispielsweise 0.1 oder 0.2 einnimmt. Hierdurch ist sichergestellt, dass eine weitere Reibwertabsenkung nicht oder zumindest zu keiner signifikanten Radbremsdruckabsenkung und damit einhergehend zu einem signifikanten Anstieg des Befüllungsgrades in der Speicherkammer führt.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Betätigung einer hydraulischen Bremsanlage (1) mit Antiblockiersystem in einem Fahrzeug, bei dem bei aktiviertem Antiblockiersystem Hydraulikfluid in einem Bremskreis (2, 3) in einer Speicherkammer (25) zwischengespeichert und mithilfe einer Rückförderpumpe (18, 19) wieder aus der Speicherkammer (25) in den Bremskreis (2, 3) zurückgefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein zulässiges maximales Hydraulikvolumen der Speicherkammer (25) sich aus einem Arbeitsvolumen, das während des aktivierten Antiblockiersystems in die bzw. aus der Speicherkammer (25) gefördert wird, und einem zusätzlichen hydraulischen Puffervolumen (Vp) zusammensetzt, wobei das zusätzliche hydraulische Puffervolumen (Vp) der Speicherkammer (25) mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Puffervolumen (Vp) der Speicherkammer (25) nur unterhalb eines Geschwindigkeitsgrenzwerts (vh) mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Geschwindigkeitsgrenzwert (vh) bei maximal 10 km/h liegt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb eines zweiten, kleineren Geschwindigkeitsgrenzwerts (vl) das zulässige Hydraulikvolumen konstant bleibt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche hydraulische Puffervolumen (Vp) der Speicherkammer (25) mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit (v) nur dann ansteigt, wenn der Reibwert zwischen Rad und Fahrbahn unterhalb eines Reibwertgrenzwerts liegt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibwertgrenzwert bei maximal 0.2 liegt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpendrehzahl der Rückförderpumpe (18, 19) bei angehobenem zusätzlichen hydraulischen Puffervolumen (Vp) zumindest abschnittsweise und zumindest annähernd konstant oder niedriger ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe aus Arbeitsvolumen und Puffervolumen (Vp) ein Maximalvolumen nicht überschreiten darf.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsvolumen höchstens so groß ist wie das Puffervolumen (Vp).
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass kein Anstieg des zusätzlichen hydraulischen Volumens stattfindet oder der Anstieg zurückgenommen wird, wenn das Fahrzeug nicht stetig verzögert.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstieg nach Ablauf einer definierten Zeitspanne zurückgenommen wird.
  12. Hydraulische Bremsanlage in einem Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11.
  13. Regel- bzw. Steuergerät zur Ansteuerung der einstellbaren Komponenten der Bremsanlage (1) nach Anspruch 12.
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