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Die Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für ein hydraulisches Bremssystem eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein hydraulisches Bremssystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 9.
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Bremssysteme von Kraftfahrzeugen sind heute in der Regel als hydraulische Bremssysteme ausgebildet. Dabei ist ein Hauptbremszylinder vorgesehen, in dem durch Verschiebung eines direkt oder indirekt mit einem Bremspedal verbundenen Druckkolbens in einer mit Bremsflüssigkeit gefüllten Druckkammer ein Druck erzeugt wird, der über Hydraulikleitungen an mindestens einen Radbremszylinder weitergeleitet wird. Der Radbremszylinder bringt aufgrund des Drucks der Bremsflüssigkeit beispielsweise auf Bremsbacken aufliegende Bremsbeläge in Anlage zu einer Bremstrommel oder einer Bremsscheibe. Auf diese Weise kann die auf das mit der Bremstrommel bzw. Bremsscheibe verbundene Rad einwirkende Bremskraft durch Betätigung des Hauptbremszylinders dosiert werden. Der Hauptbremszylinder ist in der Regel als Tandem-Hauptbremszylinder (Tandem Master Cylinder, TMC) ausgebildet, der zwei Druckkammern zur Druckbeaufschlagung zweier unabhängiger Bremskreise aufweist. Die beiden Bremskreise können jeweils auf alle Räder des Kraftfahrzeugs wirken, können aber auch beispielsweise derart zwischen den einzelnen Rädern aufgeteilt sein, das einer der Bremskreise auf die Vorderräder und der andere auf die Hinterräder wirkt.
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Der Hauptbremszylinder kann vom Fahrer des Kraftfahrzeugs mit Hilfe des Bremspedals betätigt werden, wobei zur Verstärkung der Bremskraft ein Bremskraftverstärker mit dem Druckkolben des Hauptbremszylinders verbunden sein kann. Der Bremskraftverstärker erzeugt in Abhängigkeit von der Betätigung des Bremspedals eine in der Betätigungsrichtung des Bremspedals wirkende zusätzliche Kraft, wodurch der Druckkolben mit erhöhter Kraft in Betätigungsrichtung bewegt wird. Der Bremskraftverstärker erzeugt die zusätzliche Kraft häufig pneumatisch, insbesondere durch Unterdruck, kann diese aber auch elektromechanisch erzeugen, insbesondere durch einen Elektromotor, der über ein Aktuatorgetriebe einen Ventilkörper in der Betätigungsrichtung verschiebt.
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Wird das Bremspedal betätigt und über den Druckkolben ein erhöhter Druck in der Druckkammer bzw. den Druckkammern des Hauptbremszylinders erzeugt, so wird aus der bzw. den Druckkammern Bremsflüssigkeit verdrängt, um den bzw. die Radbremszylinder zu betätigen. Bei einem Kraftfahrzeug, das mit einer Bremsassistenzfunktion ausgerüstet ist, d. h. mit einer automatischen Bremsfunktion, die auch als ”Bremsassistent” bezeichnet wird, kann in bestimmten Situationen automatisch eine zusätzliche Bremsdruckerhöhung erfolgen, um die auf die Räder ausgeübten Bremskräfte zu erhöhen und den Bremsweg des Kraftfahrzeugs zu verkürzen.
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Eine solche Situation, bei der die Bremsassistenzfunktion eingreift, kann beispielsweise eine sehr rasche Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer sein, bei der jedoch ein für eine Vollbremsung ausreichender Bremsdruck nicht erreicht wird. Aufgrund der Schnelligkeit der Betätigung des Bremspedals ist in diesem Fall anzunehmen, dass der Fahrer eine Vollbremsung einleiten will, jedoch nicht die hierfür notwendige Betätigungskraft aufbringt. Durch den Eingriff der Bremsassistenzfunktion wird ein zusätzlicher Bremsdruck erzeugt, der für eine Vollbremsung ausreichend ist, insbesondere für die Aktivierung eines Antiblockiersystems (ABS).
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Eine andere Situation, in der der ”Bremsassistent” eingreift, kann auftreten, wenn der Bremskraftverstärker seine Maximalkraft erreicht hat, jedoch eine noch höhere Verzögerung und somit ein noch höherer Bremsdruck gefordert ist. In diesem Fall kann durch den Eingriff der Bremsassistenzfunktion ein erhöhter Bremsdruck erzeugt werden, ohne dass sich das Bremspedal hart anfühlt.
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Eine weitere Situation, in der ein Eingriff der Bremsassistenzfunktion vorteilhaft ist, kann dann auftreten, wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs mit einer erheblichen Bremsverzögerung, etwa mit 3 m/s2, bremst und ein automatisches Erkennungssystem in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug ein Hindernis erkennt, jedoch die vom Fahrer gewählte Bremsverzögerung nicht ausreicht, um eine Kollision mit dem Hindernis zu vermeiden. In diesem Fall kann der ”Bremsassistent” automatisch einen höheren Bremsdruck erzeugen und damit eine größere Bremsverzögerung bewirken, so dass die Kollision vermieden oder zumindest abgemildert werden kann.
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Die Erhöhung des Bremsdrucks beim Eingriff der Bremsassistenzfunktion kann insbesondere durch eine Druckerzeugungseinrichtung einer elektronischen Stabilitätsregelung (Electronic Stability Control, ESC) bewirkt werden. Wenn diese Druckerzeugungseinrichtung aktiviert wird, also beispielsweise eine Fluidpumpe zur Drucker-zeugung betrieben wird, führt dies in der Regel zu einer Reduzierung des Drucks im Hauptbremszylinder, was eine Verringerung der vom Fahrer auf das Bremspedal ausgeübten Kraft oder sogar ein Durchfallen des Bremspedals über einige Zentimeter zur Folge hat. Dieses Verhalten des Bremssystems erschwert die Erfassung des vom Fahrer gewünschten Bremsverhaltens, insbesondere ist es kaum feststellbar, ob der Fahrer eine Verringerung der Bremskraft oder sogar eine Beendigung des Bremsvorgangs wünscht oder nicht. Ebenso ist es kaum feststellbar, ob der Fahrer eine noch höhere Bremsverzögerung wünscht. Hierdurch wird es dem Fahrer erschwert oder unmöglich gemacht, den Bremsvorgang durch die auf das Bremspedal ausgeübte Kraft zu kontrollieren.
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Aus der gattungsbildenden
US 2014/0 041 378 A1 ist eine Bremshilfevorrichtung mit einem Servomotor bekannt. Der Servomotor weist einen Tauchkolben auf, ein bewegliches Teil und eine Anordnung, um das bewegliche Teil in Bezug zum Tauchkolben in Position zu bewegen. Der Servomotor wird durch eine Steuerstange betätigt. Weiterhin ist ein Bauteil vorgesehen, das in einem Kontaktraum angeordnet ist, wobei in einer Ruheposition des Servomotors zwischen dem Bauteil und einem zentralen Bereich einer Fläche einer Reaktionsscheibe ein axiales Spiel besteht.
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Aus der
US 2004/0 079 222 A1 ist ein Sensor offenbart, der verschiedene Bedingungen eines Bremskraftverstärkers und des Bremssystems detektiert. Der Sensor kann integral mit einer Reaktionsscheibe oder in einem Tellerventil ausgebildet sein.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungsverfahren für ein hydraulisches Bremssystem eines Kraftfahrzeugs sowie ein entsprechendes hydraulisches Bremssystem anzugeben, wobei die genannten Nachteile möglichst vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Steuerungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
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Ein erfindungsgemäßes Steuerungsverfahren bezieht sich auf ein hydraulisches Bremssystem eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug eine Bremsassistenzfunktion aufweist. Das Bremssystem weist einen Hauptbremszylinder auf, der in Fluidkommunikation mit mindestens einer Radbremseinrichtung steht, die durch den im Hauptbremszylinder erzeugten Bremsdruck betätigbar ist. Der Hauptbremszylinder umfasst einen Druckkolben, der vom Fahrer des Kraftfahrzeugs mittels eines Bremspedals zur Erzeugung des Bremsdrucks in einer Druckkammer des Hauptbremszylinders betätigt werden kann, wobei ein Bremskraftverstärker zur Erhöhung der von den Druckkolben ausgeübten Kraft und damit zur Unterstützung des Druckaufbaus im Hauptbremszylinder vorgesehen ist. Der Hauptbremszylinder kann insbesondere als Tandem-Hauptbremszylinder (TMC) eines Zweikreisbremssystems ausgeführt sein und zwei durch einen Sekundärkolben getrennte, in Reihe angeordnete Druckkammern aufweisen. Durch Betätigung des Hauptbremszylinders erfolgt eine Druckerhöhung in einem Radbremszylinder der Radbremseinrichtung, wodurch beispielsweise zwei Bremsbacken an eine mit dem betreffenden Rad verbundene Bremsscheibe angepresst werden. Hierdurch wird eine Bremskraft auf das Rad ausgeübt.
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Das Kraftfahrzeug ist ferner mit einer Bremsassistenzfunktion ausgerüstet. Die Bremsassistenzfunktion kann aufgrund einer, bezogen auf das Bremssystem, internen oder externen Anforderung in das Bremssystem eingreifen und über eine Druckerhöhungseinrichtung eine zusätzliche Erhöhung des auf die mindestens eine Radbremseinrichtung wirkenden Bremsdrucks erzeugen. Eine interne Anforderung kann etwa aufgrund der Geschwindigkeit oder der erreichten Maximalkraft der Betätigung des Bremspedals oder aufgrund des im Hauptbremszylinder erzeugten Bremsdrucks ausgelöst werden. Eine externe Anforderung kann beispielsweise durch ein Sicherheits- oder Erkennungssystem, das in Fahrrichtung vor dem Fahrzeug befindliche Hindernisse detektiert und ermittelt, ob bei der aktuellen Bremsverzögerung eine Kollision vermieden werden kann oder nicht, ausgelöst werden. Das Bremssystem kann eine elektronische Steuerungseinrichtung umfassen, die eine interne Anforderung auslöst oder eine externe Anforderung empfängt und die Bremsassistenzfunktion entsprechend aktiviert.
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Erfindungsgemäß wird ein Abstand zwischen einem mit dem Bremspedal verbundenen Ventilkolben des Bremskraftverstärkers und einem mit dem Druckkolben des Hauptbremszylinders verbundenen Übertragungselement erfasst und das Bremssystem in Abhängigkeit von dem erfassten Abstand gesteuert, wobei dieser Abstand s im nicht betätigten Zustand des Bremspedals einen von null verschiedenen Wert aufweist. Es kann auch der Abstand zwischen einer Platte des Ventilkolbens und dem Übertragungselement erfasst werden; da die Platte fest mit dem Ventilkolben verbunden ist, wird auch dieser Abstand im Folgenden als Abstand zwischen dem Ventilkolben und dem Übertragungselement bezeichnet.
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Zur Erfassung des Abstands können ein oder mehrere Abstands- oder Wegsensoren vorgesehen sein, der bzw. die beispielsweise am Bremspedal, am Ventilkolben, am Druckkolben oder an einer Kolbenstange oder anderen Verbindungselementen angeordnet sein können, wobei bei Vorhandensein mehrerer Wegsensoren der Abstand aus einer Differenz der Signale der Wegsensoren berechnet werden kann. Der erfasste Abstand ist insbesondere der aktuelle Abstand zwischen dem Ventilkolben und dem Übertragungselement.
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Dadurch, dass der Abstand s letztlich (vorzugsweise innerhalb vorgegebener mechanischer Grenzen) variabel und im nicht betätigten Zustand ungleich null ist, existiert also keine starre Kopplung zwischen Ventilkolben und Übertragungselement. Vorzugsweise sind diese Elemente elastisch federnd miteinander verbunden und nur innerhalb eines gewissen Wegfensters gegeneinander verschiebbar.
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Der technische Hintergrund für diese nicht starre Verbindung liegt darin, dass damit der Verstellweg eines bremskraftverstärkenden Elektromotors zusätzlich auf den Hauptbremszylinder aufgeprägt werden kann, wobei durch das vorhandene ”Spiel” die Bremspalbetätigung berücksichtigt werden kann und außerdem dem Fahrer durch eine Anpassung des Abstandes s eine situativ angemessene Pedalrückstellkraft übermittelt werden kann.
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Zum Aufbau des erhöhten Bremsdrucks kann das hydraulische Bremssystem eine Druckerzeugungseinrichtung aufweisen, die in Fluidkommunikation mit der mindestens einen Radbremseinrichtung steht. Die Druckerzeugungseinrichtung ist beispielsweise als Pumpe oder als Druckreservoir ausgebildet, die bzw. das mit dem Hauptbremszylinder oder mit mindestens einem Bremskreis verbunden ist; es kann aber auch der Bremskraftverstärker selbst als Druckerzeugungseinrichtung dienen. Die Druckerzeugungseinrichtung kann insbesondere in Abhängigkeit von dem erfassten Abstand aktiviert und zur Erzeugung des erhöhten Bremsdrucks angesteuert werden und/oder in Abhängigkeit von dem erfassten Abstand deaktiviert werden, so dass keine Bremsdruckerhöhung mehr erfolgt.
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Dadurch, dass der Abstand zwischen dem Ventilkolben und dem mit dem Druckkolben verbundenen Übertragungselement erfasst und die Bremsdruckerhöhung der Bremsassistenzfunktion in Abhängigkeit von dem erfassten Abstand gesteuert wird, wird es ermöglicht, den Bremswunsch des Fahrers auch dann zu erfassen, wenn ein Eingriff des ”Bremsassistenten” erfolgt, und entsprechend dem erkannten Fahrerwunsch das Bremssystem zu betreiben. Hierdurch kann die Beherrschbarkeit des Bremsverhaltens des Kraftfahrzeugs durch den Fahrer verbessert und eine Anpassung des Verhaltens des Bremssystems an unterschiedliche Situationen ermöglicht werden.
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Das Übertragungselement, dessen Abstand zum Ventilkolben erfindungsgemäß erfasst wird, kann insbesondere eine Reaktionsscheibe des Bremskraftverstärkers sein. Die Reaktionsscheibe ist mit dem Druckkolben verbunden und liegt beispielsweise auf einer Endplatte einer Kolbenstange des Druckkolbens an der zum Ventilkolben gerichteten Seite auf. Die Reaktionsscheibe bestimmt die Rückwirkung des Bremssystems auf das Bremspedal. Dadurch, dass der Abstand der Reaktionsscheibe zum Ventilkolben erfasst und zur Steuerung der Bremsassistenzfunktion herangezogen wird, kann erreicht werden, dass die vom Fahrer spürbare Reaktion in besonders einfacher Weise mit dem Bremsverhalten, insbesondere mit der aktuellen Bremsverzögerung, zusammenhängt. Hierdurch wird die Bedienbarkeit des Bremssystems weiter verbessert.
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Erfindungsgemäß wird der aktuelle Abstand zwischen dem Ventilkolben und dem mit dem Druckkolben verbundenen Übertragungselement mit einem bei Nichtbetätigung des Bremspedals bestimmten Abstand zwischen dem Ventilkolben und dem Druckkolben verglichen. Der Zustand der Nichtbetätigung des Bremspedals, d. h. wenn vom Fahrer keine Kraft auf das Bremspedal ausgeübt wird, wird auch als Ruhezustand und die relative Position des Ventilkolbens zum Druckkolben als Ruheposition bezeichnet. Der Abstand zwischen dem Ventilkolben und dem Übertragungselement in der Ruheposition kann vorbestimmt sein oder nach jedem Bremsvorgang neu ermittelt werden. Der Vergleich zwischen dem aktuellen Abstand und dem Abstand in der Ruheposition kann permanent oder zumindest dann erfolgen, wenn die Bremsassistenzfunktion aufgrund einer internen oder externen Anforderung aktiviert worden ist und die Druckerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines erhöhten Bremsdrucks betrieben worden ist.
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Wenn nach Veranlassung einer Bremsdruckerhöhung durch die Bremsassistenzfunktion der aktuelle Abstand zwischen dem Ventilkolben und dem Übertragungselement gleich dem Abstand in der Ruheposition ist, wird die Bremsdruckerhöhung beendet. Hierfür wird insbesondere die Druckerzeugungseinrichtung, die vom ”Bremsassistenten” zur Erzeugung des erhöhten Bremsdrucks angesteuert worden ist, zur Erzeugung eines im Verhältnis zum Betrieb ohne Eingriff der Bremsassistenzfunktion nicht erhöhten Bremsdrucks angesteuert, oder die Druckerzeugungseinrichtung wird abgeschaltet und der Eingriff der Bremsassistenzfunktion in das Bremssystem beendet. Alternativ kann dann, wenn der aktuelle Abstand zwischen dem Ventilkolben und dem Übertragungselement gleich dem Abstand in der Ruheposition ist, die Druckerzeugungseinrichtung und ggf. der Bremskraftverstärker derart angesteuert werden, dass ein Bremsdruck allein durch die Druckerzeugungseinrichtung bereitgestellt wird, ohne Berücksichtigung einer Bremspedalbetätigung durch den Fahrer. Das Erreichen der genannten Bedingung, dass der aktuelle Abstand zwischen dem Ventilkolben und dem Übertragungselement gleich dem Abstand in der Ruheposition ist, kann insbesondere dadurch festgestellt werden, dass die Differenz zwischen dem aktuellen Abstand und dem Abstand in der Ruheposition in einem engen Zeittakt überwacht wird und bei einem Vorzeichenwechsel der Differenz auf das Erreichen der genannten Bedingung geschlossen wird. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung wird ein schnellerer und robusterer Druckaufbau im Bremssystem ermöglicht, ebenso wie die sichere Erkennung eines Loslassens des Bremspedals durch den Fahrer und somit die sichere Erkennung eines Fahrerwunschs, den Bremsvorgang zu beenden.
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Das genannte Kriterium zur Erkennung eines Pedalloslassens kann bevorzugt insbesondere das bei herkömmlichen Bremssystemen herangezogene Kriterium der Bremsdrucküberwachung im Hauptbremszylinder ersetzen, denn das letztgenannte Kriterium ist insbesondere bei Betrieb einer hydraulischen Druckerzeugungseinrichtung (z. B. ESC-Pumpe) für ein Pedalloslassen nicht hinreichend aussagekräftig, da der Hydraulikdruck im Hauptbremszylinder bereits durch die Aktivität der Pumpe sinken oder sogar auf null absinken kann. Somit wird der Hydraulikdruck bevorzugt im Rahmen der Erfindung für die Ermittlung des Pedalloslassens gar nicht oder nur als zusätzliches Kriterium zu dem vorbeschriebenen Abstandskriterium herangezogen.
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Ein weiterer Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass dieses Kriterium auch bei Druckerhöhung durch Einsatz des elektromotorisch betätigten Bremskraftverstärkers gültig und anwendbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die bei einem Eingriff der Bremsassistenzfunktion erzeugte Bremsdruckerhöhung durch eine Druckerzeugungseinrichtung einer elektronischen Stabilitätsregelung (Electronic Stability Control, ESC) erzeugt. Dies hat den Vorteil, dass die Elemente der elektronischen Stabilitätsregelung, die in vielen Kraftfahrzeugen vorhanden ist, für die von der Bremsassistenzfunktion veranlasste Erhöhung des Bremsdrucks genutzt werden können.
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Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die durch die Bremsassistenzfunktion veranlasste Bremsdruckerhöhung durch den Bremskraftverstärker erzeugt wird. Dies hat den Vorteil, dass prinzipiell keine zusätzlichen Elemente für die Erzeugung des erhöhten Bremsdrucks benötigt werden. Der Bremskraftverstärker kann pneumatisch oder elektromechanisch betrieben sein.
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Gemäß eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist für den Fall, dass die durch die Bremsassistenzfunktion veranlasste Bremsdruckerhöhung zumindest teilweise durch hydraulische Bremskraftverstärkung mittels der Druckerzeugungseinrichtung (z. B. mittels der ESC-Pumpe) erzeugt wird, bevorzugt, dass eine zeitliche Veränderung des Abstands zwischen dem Ventilkolben und dem Übertragungselement erfasst wird. Wenn, nachdem durch die Bremsassistenzfunktion eine Bremsdruckerhöhung veranlasst worden ist, eine Zunahme des erfassten Abstands zwischen dem Ventilkolben und dem Übertragungselement festgestellt wird, wird der Bremskraftverstärker zu einer weiteren Erhöhung des Bremsdrucks angesteuert. Insbesondere kann die Differenz zwischen dem Abstand zwischen dem Ventilkolben und dem Übertragungselement in der Ruheposition und dem aktuellen Abstand überwacht werden. Diese Differenz nimmt bei einem Eingriff der Bremsassistenzfunktion normalerweise zu. Wird eine Abnahme detektiert, wird der Bremskraftverstärker zur weiteren Erhöhung des Bremsdrucks betrieben. Hierdurch wird es auch bei einem Eingriff der Bremsassistenzfunktion ermöglicht, zu erkennen, falls der Fahrer eine höhere Verzögerung wünscht als aufgrund des Eingriffs der Bremsassistenzfunktion bereitgestellt, und dem Fahrer eine verbesserte Kontrolle des Bremsvorgangs ermöglicht.
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Die zuvor beschriebene Vorgehensweise ist besonders vorteilhaft bei einem elektromechanischen Bremskraftverstärker. In diesem Fall wird der Antriebsmotor des Bremskraftverstärkers dann, wenn nach einem Eingriff der Bremsassistenzfunktion eine zeitliche Zunahme des Abstands zwischen dem Ventilkolben und dem Übertragungselement bzw. eine Abnahme der Differenz zwischen dem Abstand in der Ruheposition und dem aktuellen Abstand festgestellt wird, derart betrieben, dass der Verstellweg des Ventilkörpers einer gleich großen Verschiebung bei einem Bremsvorgang ohne Eingriff der Bremsassistenzfunktion entspricht. Hierdurch wird ein kontinuierlicher Übergang der Kontrolle des Bremsvorgangs auf den Fahrer nach einem Eingriff des Bremsassistenten ermöglicht und damit die Bedienbarkeit des Bremssystems weiter verbessert.
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Gemäß eines dritten Aspekts der Erfindung wird der Antriebsmotor eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers für den Fall, dass eine Abnahme der Differenz zwischen dem Abstand in der Ruheposition und dem aktuellen Abstand festgestellt wird, mit einer gegenüber dem Normalbetrieb, d. h. ohne Eingriff der Bremsassistenzfunktion, verringerten Geschwindigkeit betrieben, insbesondere mit einer um etwa 10% bis etwa 40%, vorzugsweise etwa 20%, verringerten Geschwindigkeit.
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Hierdurch ist eine besonders günstige Kraftrückwirkung auf das Bremspedal erzielbar, die die Bedienbarkeit des Bremssystems weiter verbessert. Insbesondere kann hierdurch verhindert werden, dass das Bremspedal sich bei einem Eingriff der Bremsassistenzfunktion leicht durchtreten lässt, ohne dass der Fahrer durch Erhöhung der auf das Bremspedal ausgeübten Kraft eine erhöhte Bremswirkung erzielen kann.
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Ein erfindungsgemäßes Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Bremsassistenzfunktion umfasst einen mit einem Bremspedal über einen Bremskraftverstärker betätigbaren Hauptbremszylinder und mindestens eine mit dem Hauptbremszylinder hydraulisch verbundene Radbremseinrichtung sowie eine Steuerungseinrichtung. Weiterhin umfasst das Bremssystem mindestens einen Sensor, der zur Erfassung eines Abstands zwischen einem mit dem Bremspedal verbundenen Ventilkolben des Bremskraftverstärkers und einem mit einem Druckkolben des Hauptbremszylinders verbundenen Übertragungselement ausgebildet und angeordnet ist. Die Steuerungseinrichtung ist zur Steuerung des Bremssystems wie vorstehend beschrieben ausgebildet. Die Steuerungseinrichtung kann hierzu Prozessormittel umfassen und ist vorzugsweise zur Durchführung des oben beschriebenen Steuerungsverfahrens für das hydraulische Bremssystem des Kraftfahrzeugs eingerichtet. Die Steuerungseinrichtung kann insbesondere als Teil einer Steuerungseinrichtung des Bremssystems bzw. eines der elektronischen Stabilitätsregelung des Kraftfahrzeugs ausgebildet oder mit dieser identisch sein. Hierdurch wird ein Bremssystem mit einer verbesserten Bedienbarkeit geschaffen, wobei insbesondere auch bei einem Eingriff der Bremsassistenzfunktion das vom Fahrer gewünschte Bremsverhalten erkannt werden kann.
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Im Rahmen der erfindungsgemäßen Überwachung des Abstandes s kann somit zusammenfassend ein Loslassen des Bremspedals auch bei aktivierter Druckerzeugungseinheit zuverlässig erkannt werden. Ferner kann trotz aktiver Bremsassistenzfunktion ein konsistentes Zusammenspiel zwischen Fahrerbetätigung und assistenzseitiger Bremsbetätigung bei zufriedenstellendem Pedalfeedback gewährleistet werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 in schematischer Form einen Teil eines Bremssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 ein vereinfachtes Flussdiagramm für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens.
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Wie in 1 schematisch anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt, umfasst ein erfindungsgemäßes Bremssystem eines Kraftfahrzeugs einen Tandem-Hauptbremszylinder 1 mit einem Gehäuse 2, einem Druckkolben 3 und einem Sekundärkolben 4. Der Sekundärkolben 4 teilt den Innenraum des Gehäuses 2 in einen ersten und einen zweiten Druckraum 5, 6 auf, die über Druckanschlüsse 7, 8 mit einem ersten und einem zweiten Bremskreis in Verbindung stehen. Die Bremskreise, die jeweils Hydraulikleitungen zur Verbindung mit den Radbremszylindern des Kraftfahrzeugs sowie ggf. weitere Elemente umfassen, sind in 1 nicht dargestellt. Das Gehäuse 2 weist weitere Anschlüsse 9, 10 zur Verbindung mit ebenfalls nicht dargestellten Fluidspeichern auf. Der Druckkolben 3 umfasst einen Druckstempel 11 und eine Kolbenstange 12.
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Weiterhin umfasst das Bremssystem einen elektromechanischen Bremskraftverstärker 13 mit einem Ventilkörper 14, der von einem elektrisch betriebenen Antriebsmotor 15 über ein Schneckengetriebe 16 verschiebbar ist, das in eine passende Scheckenverzahnung an einem Bremsverstärkerkörper 31 eingreift. Der Bremsverstärkerkörper 31 liegt mit einem Kragen in Zylinderbetätigungsrichtung gegen den Ventilkörper 14 an.
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In eine erste Bohrung 17 des Ventilkörpers 14 ist das dem Druckstempel 11 entgegengesetzte Ende der Kolbenstange 12 eingesetzt, das eine Platte 18 trägt, auf der eine Reaktionsscheibe 19 angeordnet ist. In einer koaxial zur ersten Bohrung 17 diese fortsetzenden zweiten Bohrung 20 ist ein Ventilkolben 21 geführt, der in einer Erweiterung 30 der zweiten Bohrung 20 eine Platte 22 trägt. Der Ventilkolben 21 steht direkt oder über eine Betätigungsstange mit einem Bremspedal in Verbindung (nicht dargestellt). Wie durch den Pfeil 23 angedeutet, kann der Ventilkolben 21 durch Betätigung des Bremspedals in axialer Richtung in der Bohrung 20 verschoben werden. Die axiale Position des Ventilkolbens 21 (absolut bezogen auf das nicht dargestellte Gehäuse des Bremskraftverstärkers) wird durch einen Pedalwegsensor 24 erfasst.
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Bei einer Betätigung des Bremspedals wird der Ventilkolben 21 in 1 nach links verschoben. Die Verschiebung wird durch den Pedalwegsensor 24 erfasst und gemäß einer vorgesehenen Verstärkung der Antriebsmotor 15 betrieben, um über das Schneckengetriebe 16 den Bremsverstärkerkörper 14 ebenfalls nach links zu verschieben, wobei die Position des Bremsverstärkerkörpers über einen schematisch angedeuteten Motorpositionssensor 29 (MPos) erfasst wird.
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Sowohl Pedalwegsensor 24 als auch Motorpositionssensor 29 können abhängig von den konstruktiven Gegebenheiten auch an anderen Orten als dargestellt angeordnet sein. Ferner können die Positionssignale aus anderen Sensorsignalen bzw. Betriebsparametern abgeleitet oder kombiniert werden. Im Falle des Motorpositionssensors 29 könnte beispielsweise lediglich eine Referenz- oder Nulllage des Bremsverstärkerkörpers 14 erfasst werden und die tatsächliche aktuelle Position dann anhand der Umdrehungen der Getriebeschnecke – aus Ansteuersignalen des Antriebsmotors 15 oder mittels eines Inkrementalgebers erfasst – abgeleitet werden (nicht dargestellt).
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Bei Verringerung der auf das Bremspedal ausgeübten Kraft bzw. einer entsprechenden Rückverschiebung des Ventilkörpers 14 wird durch die Federn 25, 26, 27, 28 eine Rückstellung der verschiebbaren Elemente gewährleistet.
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Über die Reaktionsscheibe 19 wird eine Kraft auf den Druckkolben 3 ausgeübt und dieser ebenfalls nach links verschoben, so dass in den Druckräumen 5, 6 ein erhöhter Bremsdruck erzeugt wird.
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Eine besondere Eigenschaft des dargestellten Bremskraftverstärkers besteht darin, dass zwischen dem Ventilkolben 21 und der Reaktionsscheibe 19 keine starre Verbindung besteht. Vielmehr kann sich der Ventilkolben 21 innerhalb bestimmter mechanischer Grenzen, die u. a. durch die axiale Erstreckung der Erweiterung 30 in dem Ventilkörper 14 vorgegeben sind, gegenüber dem Ventilkörper 14 bewegen, wobei im unbetätigten Zustand u. a. aufgrund der Wirkung einer Rückstellfeder 28 eine Ruhestellung vorgegeben ist. Diese mögliche Relativbewegung hat einen variablen Abstand s zwischen Reaktionsscheibe 19 und Ventilkolben 21 zur Folge. Über eine Auswertung dieses Abstandes kann die Tendenz der Bremspedalbetätigung durch den Fahrer erkannt werden und der Ventilkörper 14 entsprechend motorisch bewegt werden, wobei gleichzeitig mittels der Feder 28 und der Anschläge dem Fahrer ein Pedalfeedback vermittelt werden kann.
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Aus Sicherheitsgründen ist der Ventilkörper 14 nicht fest mit dem Bremsverstärkerkörper 31 verbunden, sondern liegt in Betätigungsrichtung des Hauptbremszylinders 31 lediglich gegen diesen an, so dass für den Fall, dass der Ventilkoben 21 bremsbetätigungsseitig über seine mechanische Grenze innerhalb der Erweiterung 30 betätigt wird, der gesamte Ventilkörper 14 direkt durch den Ventilkolben 21 verschoben und die Bremse somit auch bei nicht oder nicht adäquat reagierendem Antriebsmotor 15 betätigt werden kann.
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Durch die Erfassung der absoluten Position des Ventilkolbens 21 und der Motorposition (MPos) durch die Sensoren 24 und 29 kann somit der Abstand s zwischen der Reaktionsscheibe 19 und dem Ventilkolben 21 mittels Differenzbildung unter Berücksichtigung geometrisch bedingter Offsetwerte erfasst werden.
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Greift nun eine Bremsassistenzfunktion ein, etwa aufgrund der Erkennung einer Bremsbetätigung mit hoher Geschwindigkeit, so wird durch eine Druckerhöhungseinrichtung ein erhöhter Bremsdruck bereitgestellt. Die Druckerzeugungseinrichtung kann direkt auf die in 1 nicht dargestellten Bremskreise einwirken, so dass der erhöhte Bremsdruck nicht in den Druckräumen 5, 6 wirkt; aufgrund einer Entnahme von Druckfluid aus den Druckräumen 5, 6 durch eine oder mehrere Pumpen der Druckerzeugungseinrichtung kann der in den Druckräumen 5, 6 herrschende Druck sogar abfallen. Es kann aber auch der Bremskraftverstärker 13 selbst als Druckerzeugungseinrichtung zur Erzeugung des erhöhten Bremsdrucks genutzt werden, indem der Antriebsmotor 15 zu einer weiteren Verstellung des Ventilkörpers 14 nach links angesteuert wird.
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Erfindungsgemäß wird das Bremssystem in Abhängigkeit vom erfassten Abstand s zwischen dem Ventilkolben 21 und dem Druckkolben 3 gesteuert. Ergibt sich aus dem erfassten Abstand s beispielsweise, dass der Fahrer das Bremspedal losgelassen hat und somit der Bremsvorgang beendet werden soll, so wird die Druckerzeugungseinrichtung deaktiviert bzw., wenn der Bremskraftverstärker zur Erzeugung des erhöhten Bremsdruck genutzt worden ist, der Antriebsmotor 15 zur Rückverschiebung des Ventilkörpers 14 nach rechts angesteuert.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens in vereinfachter Form in einem Flussdiagramm dargestellt. Vor Beginn eines Bremsvorgangs wird der Abstand so zwischen der Reaktionsscheibe 19 und dem Ventilkolben 21 in Ruheposition, d. h. im unbetätigten Zustand des Bremspedals, erfasst. Sodann wird kontinuierlich oder in einem kurzen Zeittakt ermittelt, ob ein Eingriff der Bremsassistenzfunktion erfolgt ist und dementsprechend ein erhöhter Bremsdruck erzeugt worden ist. Ist dies der Fall, wird kontinuierlich oder in einem Zeittakt von einigen Millisekunden der aktuelle Wert s des Abstands zwischen der Reaktionsscheibe 19 und dem Ventilkolben 21 erfasst; hierfür werden von der Steuerungseinrichtung die entsprechenden Wegsensoren ausgelesen und der aktuelle Abstand s berechnet. Weiter wird der so ermittelte Abstand s mit dem zuvor bestimmten Abstand s0 in Ruheposition verglichen. Wenn die Bedingung s – s0 = 0 erfüllt ist, wird die Bremsassistenzfunktion deaktiviert und eine Druckerzeugungseinrichtung der Bremsassistenzfunktion abgeschaltet oder eine andere Maßnahme getroffen, die bei Loslassen des Bremspedals und den aktuellen fahrdynamischen Gegebenheiten angemessen ist. Zur Feststellung, ob die genannte Bedingung erfüllt ist, kann auch ein Vorzeichen von (s – s0) ermittelt und bei einem Vorzeichenwechsel davon ausgegangen werden, dass die Bedingung erfüllt war, und die Bremsassistenzfunktion wird dementsprechend abgeschaltet oder eine andere bei Erkennen eines Pedalloslassens angebrachte Maßnahme initiiert (ggf. kann ein Bremseingriff auch fortgesetzt werden).
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Bevorzugt wird der normalerweise für ein Pedalloslassen herangezogene Bremsdruck im Hauptbremszylinder 1 höchstens als zusätzliches Kriterium zur Erkennung eines Pedalloslassens herangezogen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hauptbremszylinder
- 2
- Gehäuse
- 3
- Druckkolben
- 4
- Sekundärkolben
- 5
- Druckraum
- 6
- Druckraum
- 7
- Anschluss
- 8
- Anschluss
- 9
- Anschluss
- 10
- Anschluss
- 11
- Druckstempel
- 12
- Kolbenstange
- 13
- Bremskraftverstärker
- 14
- Ventilkörper
- 15
- Antriebsmotor
- 16
- Schneckengetriebe
- 17
- Bohrung
- 18
- Platte
- 19
- Reaktionsscheibe
- 20
- Bohrung
- 21
- Ventilkolben
- 22
- Platte
- 23
- Pfeil
- 24
- Pedalwegsensor
- 25
- Feder
- 26
- Feder
- 27
- Feder
- 28
- Feder
- 29
- Motorpositionssensor
- 30
- Erweiterung
- 31
- Bremskraftverstärkerkörper
