DE102018202055A1

DE102018202055A1 - Bremssystem, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018202055A1
Application number: DE102018202055.8A
Authority: DE
Inventors: Matthias Körner; Tobias Wagner; Frank Stebner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2019-08-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem (1) zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs (2), aufweisend eine mit einer Bremsflüssigkeit betreibbare Bremsvorrichtung (3), eine Betätigungsvorrichtung (5), eine Steuerungsvorrichtung (6), eine Eingabevorrichtung (7) und eine Sensorvorrichtung (8) mit einem Drucksensor (9), wobei die Steuerungsvorrichtung (6) zum Vergleichen eines in Abhängigkeit des definierten Betätigungsgrads der Betätigungsvorrichtung (5) festgelegten SOLL-Bremsdrucks mit dem bei dem definierten Betätigungsgrad gemessenen IST-Bremsdruck ausgebildet ist. Die Sensorvorrichtung (8) weist einen Neigungssensor (10) zum Ermitteln einer Neigung des Kraftfahrzeugs (2) auf, wobei die Steuerungsvorrichtung (6) ausgebildet ist, die Betätigungsvorrichtung (5) in Abhängigkeit der ermittelten Neigung des Kraftfahrzeugs (2) sowie des Vergleichs des SOLL-Bremsdrucks mit dem gemessenen IST-Bremsdruck zu steuern. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug (2) mit einem erfindungsgemäßen Bremssystem (1) und ein Verfahren zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs (2) mittels eines erfindungsgemäßen Bremssystems (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Bremssystem. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs mittels eines erfindungsgemäßen Bremssystems.
Es gibt viele unterschiedliche Möglichkeiten, eine Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs zu verringern, wie z.B. ein Weglassen eines Antriebsmoments auf ebener Fahrbahn, das Mitschleppen von Komponenten des Antriebsstrangs, insbesondere unter Verwendung eines möglichst niedrigen Gangs eines mehrgängigen Getriebes des Antriebsstrangs und das Abbremsen mindestens eines Rads des Kraftfahrzeugs mittels eines dissipativen Bremssystems. Insbesondere für ein rasches Reduzieren der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, z. B. zur Vermeidung eines Auffahrunfalls, sowie zum Anhalten des Kraftfahrzeugs kommen dissipative Bremssysteme zum Einsatz.
Derartige Bremssysteme weisen eine mechanische Bremsvorrichtung zum Bremsen eines Rads des Kraftfahrzeugs, eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen der Bremsvorrichtung und eine Eingabevorrichtung zur Übertragung einer Bremsvorgabe an das Bremssystem auf. Die Eingabevorrichtung weist beispielsweise ein Bremspedal sowie eine Druckstange auf. Moderne Bremssysteme weisen eine Steuerungsvorrichtung zum gezielten Steuern der Betätigungsvorrichtung auf, mittels welcher beispielsweise eine Ausbrechgefahr des Kraftfahrzeugs beim Bremsen reduzierbar und/oder eine Lenkbarkeit des Kraftfahrzeugs beim Bremsen verbesserbar sind. Zudem kann die Steuerungsvorrichtung ausgebildet sein, die Bremsvorrichtung in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit zu steuern.
Herkömmliche Bremsvorrichtungen von Kraftfahrzeugen sind als Scheibenbremsen ausgebildet, wobei vereinzelt auch noch Trommelbremsen zum Einsatz kommen. Scheibenbremsen weisen üblicherweise eine zwei Bremsflächen aufweisende Bremsscheibe und einen Bremssattel auf, an welchem Bremsbeläge gegen die Bremsflächen der Bremsscheibe translatorisch verschiebbar gehalten sind. Die translatorische Verschiebung der Bremsbeläge erfolgt mittels eines in einem Bremszylinder geführten Bremskolbens der Betätigungsvorrichtung und durch Erhöhung eines Bremsdrucks einer Bremsflüssigkeit im Bremszylinder. Auf diese Weise werden die Bremsbeläge beidseitig gegen die Bremsscheibe gepresst, sodass das Rad aufgrund von Gleitreibung zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe abgebremst wird.
Durch diese Reibung wird Rotationsenergie des Rads in Wärme umgewandelt. Diese Wärme wird über den Bremszylinder sowie den Bremskolben zumindest teilweise an die Bremsflüssigkeit weitergeleitet. Dies hat eine Erwärmung der Bremsflüssigkeit zur Folge. Insbesondere bei starkem sowie häufigem Betätigen der Bremsvorrichtung kann es vorkommen, dass ein Siedepunkt der Bremsflüssigkeit überschritten wird und sich somit Dampfblasen in der Bremsflüssigkeit bilden. Dampfblasen bewirken einen Verlust des Bremsdrucks, sodass es schlimmstenfalls zu einem kompletten Ausfall des Bremssystems kommen kann. Bei einem Ausfall des Bremssystems ist ein schnelles Bremsen des Kraftfahrzeugs nicht mehr gewährleistet und ein Unfallrisiko dramatisch erhöht. Daher gilt es, das Risiko des Ausfalls des Bremssystems möglichst zu minimieren.
Aus der DE 102 54 818 A1 sind ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Überwachung eines hydraulischen Bremssystems bekannt. Mittels entsprechender Sensoren sind ein Druck sowie eine Temperatur der Hydraulikflüssigkeit überwachbar und im Falle des Überschreitens eines vordefinierten Schwellwerts eine Maßnahme zur Kühlung der Bremsflüssigkeit durchführbar.
Bekannte Bremssysteme sowie Verfahren zum Betreiben von Bremssystemen haben den Nachteil, dass lediglich eine Überwachung von Parametern der Betätigungsvorrichtung erfolgt und Fahrsituationen unberücksichtigt bleiben. Zudem sind die bekannten Bremssysteme und Verfahren zum Betreiben von Bremssystemen nur dazu in der Lage, einen Ausfall des Bremssystems hinauszuzögern, eine zuverlässige Vermeidung eines solchen Ausfalls wird nicht gewährleistet.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, einem Kraftfahrzeug sowie einem Verfahren zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Bremssystem zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs, ein Kraftfahrzeug mit einem Bremssystem sowie ein Verfahren zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise ein effizientes Betreiben des Bremssystems ermöglichen und vorzugsweise ein zuverlässiges Abbremsen des Kraftfahrzeugs gewährleisten.
Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein Bremssystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 8 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 9 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bremssystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Bremssystem zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs gelöst. Das Bremssystem weist eine mit einer Bremsflüssigkeit betreibbare Bremsvorrichtung zum Bremsen eines Rads des Kraftfahrzeugs, eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen der Bremsvorrichtung, eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Betätigungsvorrichtung mit einem definierten Betätigungsgrad, eine Eingabevorrichtung zur Übertragung einer Bremsvorgabe an die Steuerungsvorrichtung und eine Sensorvorrichtung mit einem Drucksensor zum Messen eines IST-Bremsdrucks der Bremsflüssigkeit in der Betätigungsvorrichtung bei Betätigung der Bremsvorrichtung auf. Die Steuerungsvorrichtung ist zum Vergleichen eines in Abhängigkeit des definierten Betätigungsgrads der Betätigungsvorrichtung festgelegten SOLL-Bremsdrucks mit dem bei dem definierten Betätigungsgrad gemessenen IST-Bremsdruck ausgebildet. Erfindungsgemäß weist die Sensorvorrichtung einen Neigungssensor zum Ermitteln einer Neigung des Kraftfahrzeugs auf, wobei die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, die Betätigungsvorrichtung in Abhängigkeit der ermittelten Neigung des Kraftfahrzeugs sowie des Vergleichs des SOLL-Bremsdrucks mit dem gemessenen IST-Bremsdruck zu steuern.
Die Bremsvorrichtung ist zum Bremsen mindestens eines Rads, vorzugsweise sämtlicher Räder, des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Die Bremsvorrichtung weist vorzugsweise einen Bremssattel mit translatorisch zum Bremssattel bewegbaren Bremsbelägen sowie eine Bremsscheibe auf. Die Bremsbeläge sind vorzugsweise parallel zu einer Bremsscheibenachse der Bremsschreibe zum Bremsen translatorisch aufeinander zubewegbar. Es kann vorgesehen sein, dass die Bremsscheibe Lüftungskanäle, Lüftungslöcher oder dergleichen zum Kühlen der Bremsscheibe aufweist.
Die Betätigungsvorrichtung ist zum Betätigen der Bremsvorrichtung ausgebildet. Unter einem Betätigen der Bremsvorrichtung wird im Rahmen der Erfindung ein translatorisches Bewegen der Bremsbeläge verstanden. Beim Einleiten eines Bremsvorgangs werden die Bremsbeläge derart aufeinander zubewegt, dass diese die Bremsscheibe von zwei entgegengesetzten Seiten kontaktieren. Durch Erhöhung eines Anpressdrucks zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe ist eine Bremswirkung verstärkbar. Beim Beenden des Bremsvorgangs werden der Anpressdruck zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe reduziert und die Bremsbeläge in entgegengesetzte Richtungen translatorisch voneinander wegbewegt. Zum Bewegen der Bremsbeläge weist die Betätigungsvorrichtung vorzugsweise einen Bremszylinder sowie einen in den Bremszylinder eingeführten und relativ zum Bremszylinder translatorisch bewegbaren Bremskolben auf. Das Bewegen des Bremskolbens erfolgt durch Einleiten von Bremsflüssigkeit in den Bremszylinder und durch Abführen der Bremsflüssigkeit aus dem Bremszylinder.
Die Sensorvorrichtung weist den Drucksensor und den Neigungssensor auf. Der Drucksensor ist als Hydraulikdrucksensor zum Messen des IST-Bremsdrucks der Bremsflüssigkeit in der Betätigungsvorrichtung, beispielsweise innerhalb des Bremszylinders oder innerhalb einer Bremsflüssigkeitsleitung, ausgebildet. Der Neigungssensor ist zum Ermitteln der Neigung des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Zudem ist die Sensorvorrichtung ausgebildet, den ermittelten SOLL-Bremsdruck und die ermittelte Neigung an die Steuerungsvorrichtung weiterzuleiten.
Die Eingabevorrichtung ist zur Übertragung einer Bremsvorgabe an die Steuerungsvorrichtung ausgebildet. Die Bremsvorgabe kann beispielsweise von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs über ein Bremspedal der Eingabevorrichtung an die Steuerungsvorrichtung übertragen werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Eingabevorrichtung ein Bremsassistenzsystem aufweist und somit zum automatischen Generieren der Bremsvorgabe aufgrund von Sensordaten, wie z.B. einer optischen Erfassung eines Hindernisses, einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer gewählten Fahrtrichtung oder dergleichen, ausgebildet ist.
Die Steuerungsvorrichtung ist zum Steuern der Betätigungsvorrichtung ausgebildet. Die Betätigungsvorrichtung ist mittels der Steuerungsvorrichtung mit einem definierten Betätigungsgrad steuerbar. Unter einem Betätigungsgrad wird erfindungsgemäß eine Steuergröße zum Steuern der Betätigungsvorrichtung verstanden. Mit zunehmendem Betätigungsgrad ist eine Bremskraft erhöhbar sowie mit abnehmendem Betätigungsgrad reduzierbar. Beim Auftreten von Dampfblasen durch Sieden der Bremsflüssigkeit fällt die Bremskraft bei konstantem Betätigungsgrad ab. Zudem ist die Steuerungsvorrichtung zum Vergleichen des IST-Bremsdrucks mit dem zum selben Betätigungsgrad des IST-Bremsdrucks zugehörigen SOLL-Bremsdruck ausgebildet. Schließlich ist die Steuerungsvorrichtung erfindungsgemäß ausgebildet, das Steuern der Betätigungsvorrichtung in Abhängigkeit der ermittelten Neigung des Kraftfahrzeugs sowie des Vergleiches von SOLL-Bremsdruck und IST-Bremsdruck durchzuführen.
Ein erfindungsgemäßes Bremssystem hat gegenüber herkömmlichen Bremssystemen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine bedarfsgerechte Betriebssicherheit des Bremssystems verbessert ist. Durch das Berücksichtigen der Neigung kann die Betätigungsvorrichtung mittels der Steuerungsvorrichtung in Abhängigkeit für das Bremsverhalten besonders relevanter Fahrzeugparameter gesteuert werden. Dies ist beispielsweise bei einem Gefälle, also bei negativer Neigung, von Vorteil, da durch das Gefälle eine äußere Beschleunigungskraft in Fahrtrichtung auf das Kraftfahrzeug wirkt und somit in diesem Zustand eine Betriebssicherheit des Bremssystems von besonders großer Bedeutung für die Sicherheit der Insassen des Kraftfahrzeugs ist. So kann beispielsweise in Abhängigkeit des Vergleichs eine Notbremsung zur Vermeidung eines Unfalls von der Steuerungsvorrichtung durch Erhöhung des Bremsdrucks veranlasst werden, nämlich bevor ein Bremsversagen aufgrund einer Zunahme der Dampfblasen auftritt. Ebenso hat das Bremssystem bei einer Steigung, also einem positiven Gefälle, gegenüber herkömmlichen Bremssystemen den Vorteil, dass der Zeitpunkt einer Notbremsung herauszögerbar ist, da bei einem positiven Gefälle eine äußere Beschleunigungskraft entgegen der Fahrtrichtung auf das Kraftfahrzeug wirkt und dieses somit abbremst. Ferner ist in diesem Zustand mit einer geringen Betätigungsaktivität der Bremsvorrichtung zu rechnen, sodass ein Abkühlen der Bremsflüssigkeit sowie eine Reduzierung der Dampfblasen zu erwarten sind. Folglich kann die Einleitung einer Notbremsung solange hinausgezögert werden, bis sich ein Zustand der Bremsflüssigkeit weiter verschlechtert hat. Eine unnötige Notbremsung kann somit vermieden werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Bremssystem vorgesehen sein, dass die Eingabevorrichtung eine Druckstange mit einem Wegsensor aufweist, wobei der Wegsensor zur Bestimmung einer Auslenkung der Druckstange ausgebildet ist. Mittels des Wegsensors ist somit eine Auslenkung des Pedals und demnach die Bremsvorgabe des Fahrers des Kraftfahrzeugs bestimmbar. Die Eingabevorrichtung ist vorzugsweise gemäß einem herkömmlichen Bremskraftverstärker ausgebildet. Eine derartige Eingabevorrichtung ist leicht bedienbar, kostengünstig sowie mit einfachen Mitteln herstellbar und weist eine hohe Zuverlässigkeit, Wartungsfreundlichkeit sowie Langlebigkeit auf.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Betätigungsvorrichtung einen Bremsflüssigkeitsspeicher zum Speichern von Bremsflüssigkeit sowie eine Hydraulikpumpe zum Pumpen der Bremsflüssigkeit zur Bremsvorrichtung aufweist. Mittels einer derartigen Betätigungsvorrichtung ist ein Mangel an Bremsflüssigkeit im Bremszylinder sowie in den übrigen Bremsflüssigkeitsleitungen durch Zupumpen zusätzlicher Bremsflüssigkeit aus dem Bremsflüssigkeitsspeicher kompensierbar. Zudem kann durch die Vermischung einer mittels der Hydraulikpumpe aus dem Bremsflüssigkeitsspeicher gepumpten relativ kalten Bremsflüssigkeit mit der relativ warmen Bremsflüssigkeit der Betätigungsvorrichtung ein Kühleffekt erzielt werden.
Weiter bevorzugt ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, die Hydraulikpumpe in Abhängigkeit der ermittelten Neigung des Kraftfahrzeugs sowie des Vergleiches des SOLL-Bremsdrucks mit dem gemessenen IST-Bremsdruck zu steuern. Für den Fall einer detektierten negativen Neigung sowie einer Ermittlung eines IST-Bremsdrucks, welcher den SOLL-Bremsdruck um einen in Abhängigkeit der Neigung vorbestimmten Drucktoleranzwert unterschreitet, kann mittels der Steuerungsvorrichtung die Betätigungsvorrichtung derart gesteuert werden, dass zusätzliche Bremsflüssigkeit aus dem Bremsflüssigkeitsspeicher zum Bremszylinder hin gepumpt wird, um auf diese Weise gebildete Dampfblasen zu kompensieren. Hierdurch ist eine Betriebssicherheit des Bremssystems mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise weiter verbessert.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann bei einem Bremssystem vorgesehen sein, dass die Sensorvorrichtung einen Temperatursensor zum Ermitteln einer IST-Temperatur an mindestens einem Ort des Bremssystems aufweist, wobei die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, die ermittelte IST-Temperatur mit einer Grenztemperatur zu vergleichen, und wobei die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, die Betätigungsvorrichtung in Abhängigkeit der ermittelten Neigung des Kraftfahrzeugs sowie des Vergleiches der Grenztemperatur mit der gemessenen IST-Temperatur zu steuern. Der mindestens eine Ort des Bremssystems ist vorzugsweise mit einem Entstehungsort der Wärmeenergie beim Bremsvorgang, also mit der Bremsscheibe und/oder den Bremsklötzen, thermisch gekoppelt, sodass durch Ermitteln der IST-Temperatur des mindestens einen Orts Rückschlüsse auf eine IST-Temperatur an dem Entstehungsort gezogen werden können. Dabei ist es bevorzugt, dass der Temperatursensor zum Entstehungsort der Wärmeenergie beim Bremsvorgang einen möglichst kurzen thermischen Pfad aufweist. Ein kurzer thermischer Pfad bedeutet im Rahmen der Erfindung, dass der thermische Pfad eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist. Eine an einem Anfang des thermischen Pfads gemessene Temperatur entspricht somit einer Temperatur am Ende des thermischen Pfads zumindest im Wesentlichen. Die Grenztemperatur ist ein Maß für ein Risiko der Bildung von Dampfblasen im Bremszylinder. Die Grenztemperatur ist daher vorzugsweise in Abhängigkeit vom Bremsdruck festgelegt. Vorzugsweise wird die Grenztemperatur derart festgelegt, dass diese mit steigendem Bremsdruck fällt. Auf diese Weise ist die mögliche Bildung von Dampfblasen bei einer gesteuerten Reduzierung des Bremsdrucks besser prognostizierbar. Die Ermittlung der IST-Temperatur hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf kostengünstige Art und Weise eine verbesserte Prognose über die mögliche Bildung von Dampfblasen erstellbar ist. Eine Reaktionsgeschwindigkeit des Bremssystems zum Reagieren auf detektierte Dampfblasen ist somit verbesserbar. Zudem kann durch Ermitteln der Temperatur eine redundante Überwachung der Bildung von Dampfblasen erfolgen. Die Sicherheit des Bremssystems ist auf diese Weise weiter verbessert.
Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Betätigungsvorrichtung einen Kühlbypass zum Umleiten und Kühlen der Bremsflüssigkeit aufweist, wobei die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, den Kühlbypass in Abhängigkeit der ermittelten IST-Temperatur zu steuern. Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, bei einer ermittelten IST-Temperatur, welche den vorgegebenen Grenzwert überschreitet, warme Bremsflüssigkeit in den Kühlbypass zu leiten und gekühlte Bremsflüssigkeit aus dem Kühlbypass mit der warmen Kühlflüssigkeit zu vermischen. Mittels eines Kühlbypasses ist auf vorteilhafte Weise eine effiziente Kühlung der Bremsflüssigkeit erzielbar und somit die Bildung von Dampfblasen vermeidbar.
Vorzugsweise ist der Temperatursensor zum Messen der IST-Temperatur eines Bremskolbens der Bremsvorrichtung ausgebildet und angeordnet. Der Temperatursensor ist vorzugsweise an einer Außenwandung des Bremskolbens angeordnet und zum Messen der Temperatur der Außenwandung ausgebildet. Auf diese Weise ist eine Temperatur im direkten Umfeld des Entstehungsorts der Wärmeenergie beim Bremsen des Kraftfahrzeugs ermittelbar. Eine auf diese Weise ermittelte Temperatur ist zum Bestimmen der Gefahr der Bildung von Dampfblasen in der Bremsflüssigkeit besonders gut geeignet.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit einem Bremssystem gelöst. Das Bremssystem ist gemäß einem erfindungsgemäßen Bremssystem ausgebildet. Demnach weist das Bremssystem eine mit einer Bremsflüssigkeit betreibbare Bremsvorrichtung zum Bremsen eines Rads des Kraftfahrzeugs, eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen der Bremsvorrichtung, eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Betätigungsvorrichtung mit einem definierten Betätigungsgrad, eine Eingabevorrichtung zur Übertragung einer Bremsvorgabe an die Steuerungsvorrichtung und eine Sensorvorrichtung mit einem Drucksensor zum Messen eines IST-Bremsdrucks der Bremsflüssigkeit in der Betätigungsvorrichtung bei Betätigung der Bremsvorrichtung auf. Die Steuerungsvorrichtung ist zum Vergleichen eines in Abhängigkeit des definierten Betätigungsgrads der Betätigungsvorrichtung festgelegten SOLL-Bremsdrucks mit dem bei dem definierten Betätigungsgrad gemessenen IST-Bremsdruck ausgebildet. Ferner weist die Sensorvorrichtung einen Neigungssensor zum Ermitteln einer Neigung des Kraftfahrzeugs auf. Die Steuerungsvorrichtung ist zudem ausgebildet, die Betätigungsvorrichtung in Abhängigkeit der ermittelten Neigung des Kraftfahrzeugs sowie des Vergleiches des SOLL-Bremsdrucks mit dem gemessenen IST-Bremsdruck zu steuern. Vorzugsweise ist an jedem Rad des Kraftfahrzeugs eine Bremsvorrichtung des Bremssystems angeordnet.
Bei dem beschriebenen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Bremssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine bedarfsgerechte Betriebssicherheit des Bremssystems des Kraftfahrzeugs verbessert ist. Durch das Berücksichtigen der Neigung kann die Betätigungsvorrichtung mittels der Steuerungsvorrichtung in Abhängigkeit für das Bremsverhalten besonders relevanter Fahrzeugparameter gesteuert werden. Dies ist beispielsweise bei einem Gefälle, also bei negativer Neigung, von Vorteil, da durch das Gefälle eine äußere Beschleunigungskraft in Fahrtrichtung auf das Kraftfahrzeug wirkt und somit in diesem Zustand eine Betriebssicherheit des Bremssystems von besonders großer Bedeutung für die Sicherheit der Insassen des Kraftfahrzeugs ist. So kann beispielsweise in Abhängigkeit des Vergleichs eine Notbremsung zur Vermeidung eines Unfalls von der Steuerungsvorrichtung durch Erhöhung des Bremsdrucks veranlasst werden, nämlich bevor ein Bremsversagen aufgrund einer Zunahme der Dampfblasen auftritt. Ebenso hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug bei einer Steigung, also einem positiven Gefälle, gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass der Zeitpunkt einer Notbremsung herauszögerbar ist, da bei einem positiven Gefälle eine äußere Beschleunigungskraft entgegen der Fahrtrichtung auf das Kraftfahrzeug wirkt und dieses somit abbremst. Ferner ist in diesem Zustand mit einer geringen Betätigungsaktivität der Bremsvorrichtung zu rechnen, sodass ein Abkühlen der Bremsflüssigkeit sowie eine Reduzierung der Dampfblasen zu erwarten sind. Folglich kann die Einleitung einer Notbremsung solange hinausgezögert werden, bis sich ein Zustand der Bremsflüssigkeit weiter verschlechtert hat. Eine unnötige Notbremsung kann somit vermieden werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs mittels eines erfindungsgemäßen Bremssystems gelöst. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

- Ermitteln einer Bremsvorgabe zum Bremsen des Kraftfahrzeugs mittels der Ei ngabevorrichtung,
- Steuern der Betätigungsvorrichtung zum Betätigen der Bremsvorrichtung des Kraftfahrzeugs zum Bremsen mindestens eines Rads des Kraftfahrzeugs mit einem aus der Bremsvorgabe abgeleiteten Betätigungsgrad mittels der Steuerungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs,
- Ermitteln eines IST-Bremsdrucks der Bremsflüssigkeit der Bremsvorrichtung mittels des Drucksensors der Sensorvorrichtung des Kraftfahrzeugs,
- Ermitteln einer Neigung des Kraftfahrzeugs mittels des Neigungssensors,
- Vergleichen des IST-Bremsdrucks mit einem in Abhängigkeit des Betätigungsgrads definierten SOLL-Bremsdruck mittels der Steuerungsvorrichtung,
- Erhöhen des Bremsdrucks der Bremsflüssigkeit durch Steuern der Betätigungsvorrichtung mittels der Steuerungsvorrichtung, wenn der IST-Bremsdruck den SOLL-Bremsdruck um einen neigungsabhängigen Drucktoleranzwert unterschreitet.

Beim Ermitteln der Bremsvorgabe der Eingabevorrichtung wird beispielsweise eine Auslenkung einer Druckstange der Eingabevorrichtung ermittelt, z.B. gemessen oder berechnet. Die Auslenkung der Druckstange kann beispielsweise durch das Drücken eines Bremspedals der Eingabevorrichtung durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs bewirkt werden. Alternativ kann die Bremsvorgabe von einem Bremsassistenzsystem vorgegeben werden.
Auf Basis der Bremsvorgabe steuert die Steuerungsvorrichtung die Betätigungsvorrichtung mit einem Betätigungsgrad. Hierbei können noch weitere Fahrzeugparameter, wie z.B. eine Fahrzeuggeschwindigkeit, ein Fahrzeuggewicht oder dergleichen, von der Steuerungsvorrichtung berücksichtigt werden. Der Betätigungsgrad spiegelt im normalen Bremsfall, also wenn keine Dampfblasen in der Bremsflüssigkeit auftreten, die Bremsvorgabe direkt wider.
Der IST-Bremsdruck der Bremsflüssigkeit wird bei dem mittels der Steuerungsvorrichtung gesteuerten Betätigungsgrad der Betätigungsvorrichtung durch den Drucksensor der Sensorvorrichtung ermittelt. Im normalen Bremsfall besteht zwischen dem IST-Bremsdruck und dem Betätigungsgrad ein definiertes Verhältnis.
Die Neigung des Kraftfahrzeugs wird mittels des Neigungssensors ermittelt. Die Ermittlung der Neigung von fahrenden Kraftfahrzeugen ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt.
Zwischen dem Bremsdruck und dem Betätigungsgrad besteht ein definiertes Verhältnis. Somit ist für jeden Betätigungsgrad ein SOLL-Bremsdruck eindeutig bestimmbar. Der zum aktuellen Betätigungsgrad ermittelte IST-Bremsdruck wird nun mit dem diesem Betätigungsgrad zugehörigen SOLL-Bremsdruck mittels der Steuerungsvorrichtung verglichen.
Ferner wird in Abhängigkeit der ermittelten Neigung ein zugehöriger Neigungstoleranzwert bestimmt. Vorzugsweise verringert sich der Neigungstoleranzwert mit abnehmender Neigung, also mit stärker werdendem Gefälle. Mit stärker werdendem Gefälle werden tolerierte Abweichungen des IST-Bremsdrucks vom SOLL-Bremsdruck geringer. Für den Fall, dass der IST-Bremsdruck den SOLL-Bremsdruck um den neigungsabhängigen Drucktoleranzwert unterschreitet, steuert die Steuerungsvorrichtung die Betätigungsvorrichtung derart, dass der Bremsdruck der Bremsflüssigkeit erhöht wird.
Bei dem beschriebenen Verfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Bremssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie einem Kraftfahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das beschriebene Verfahren zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs gegenüber bekannten Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine bedarfsgerechte Betriebssicherheit des Bremssystems des Kraftfahrzeugs verbessert ist. Durch das Berücksichtigen der Neigung kann die Betätigungsvorrichtung mittels der Steuerungsvorrichtung in Abhängigkeit für das Bremsverhalten besonders relevanter Fahrzeugparameter gesteuert werden. Dies ist beispielsweise bei einem Gefälle, also bei negativer Neigung, von Vorteil, da durch das Gefälle eine äußere Beschleunigungskraft in Fahrtrichtung auf das Kraftfahrzeug wirkt und somit in diesem Zustand eine Betriebssicherheit des Bremssystems von besonders großer Bedeutung für die Sicherheit der Insassen des Kraftfahrzeugs ist. So kann beispielsweise in Abhängigkeit des Vergleichs eine Notbremsung zur Vermeidung eines Unfalls von der Steuerungsvorrichtung durch Erhöhung des Bremsdrucks veranlasst werden, nämlich bevor ein Bremsversagen aufgrund einer Zunahme der Dampfblasen auftritt. Ebenso hat das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Steigung, also einem positiven Gefälle, gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass der Zeitpunkt einer Notbremsung herauszögerbar ist, da bei einem positiven Gefälle eine äußere Beschleunigungskraft entgegen der Fahrtrichtung auf das Kraftfahrzeug wirkt und dieses somit abbremst. Ferner ist in diesem Zustand mit einer geringen Betätigungsaktivität der Bremsvorrichtung zu rechnen, sodass ein Abkühlen der Bremsflüssigkeit sowie eine Reduzierung der Dampfblasen zu erwarten sind. Folglich kann die Einleitung einer Notbremsung solange hinausgezögert werden, bis sich ein Zustand der Bremsflüssigkeit weiter verschlechtert hat. Eine unnötige Notbremsung kann somit vermieden werden.
Besonders bevorzugt veranlasst die Steuerungsvorrichtung eine Abbremsung des Kraftfahrzeugs bis zum Stillstand, wenn der IST-Bremsdruck den SOLL-Bremsdruck um den neigungsabhängigen Drucktoleranzwert unterschreitet. Durch das Unterschreiten des Drucktoleranzwerts tritt eine kritische Fahrsituation auf, bei welcher ein zukünftiges Versagen des Bremssystems, insbesondere bei Fortführung einer bis zu diesem Zeitpunkt bewirkten Belastung des Bremssystems aufgrund einer Fahrweise des Kraftfahrzeugs, droht. Durch eine derartige Abbremsung bis zum Stillstand des Kraftfahrzeugs wird die Sicherheit der Insassen des Kraftfahrzeugs gewährleistet. Zudem kann die Bremsflüssigkeit bei stehendem Kraftfahrzeug wieder abkühlen, sodass eine spätere Weiterfahrt mit einem betriebsbereiten Bremssystem wieder möglich ist.
Ein erfindungsgemäßes Bremssystem, ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

1 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bremssystems,
2 in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, und
3 in einem Ablaufdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 3 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bremssystems 1 zum Bremsen eines in 2 gezeigten Kraftfahrzeugs 2 schematisch dargestellt. Das Bremssystem 1 weist vier Bremsvorrichtungen 3 zum Abbremsen jeweils eines Rads 4 des Kraftfahrzeugs 2 auf. Die Bremsvorrichtungen 3 weisen jeweils einen translatorisch bewegbaren Bremskolben 17 zum Verschieben nicht gezeigter Bremsbeläge auf. Ferner weist das Bremssystem 1 eine Betätigungsvorrichtung 5 zum Betätigen der Bremsvorrichtung 3 auf. Die Betätigungsvorrichtung 5 weist eine Mehrzahl von Bremsflüssigkeitsleitungen 18 auf, welche zum Leiten von Bremsflüssigkeit ausgebildet sind. Zum Fördern der Bremsflüssigkeit weist die Betätigungsvorrichtung 5 eine Hydraulikpumpe 14 auf. Steuerventile der Betätigungsvorrichtung 5 sind in dieser vereinfachten Abbildung nicht dargestellt. Mittels der Hydraulikpumpe 14 ist die Bremsflüssigkeit in die Bremszylinder 19 der Betätigungsvorrichtung 5 förderbar. Auf diese Weise sind die teilweise innerhalb der Bremszylinder 19 angeordneten Bremskolben 17 der Bremsvorrichtung 3 relativ zu den Bremszylindern 19 translatorisch verschiebbar und die Bremsbeläge gegen nicht gezeigte Bremsscheiben bewegbar. Ferner weist die Betätigungsvorrichtung 5 einen Bremsflüssigkeitsspeicher 13 zum Speichern von Bremsflüssigkeit auf. Die Bremsflüssigkeit ist mittels der Hydraulikpumpe 14 aus dem Bremsflüssigkeitsspeicher 13 in die Bremsflüssigkeitsleitungen 18 förderbar sowie von den Bremsflüssigkeitsleitungen 18 in den Bremsflüssigkeitsspeicher 13 förderbar. Ein Kühlbypass 16 der Betätigungsvorrichtung 5 ist zum Umleiten und Kühlen der Bremsflüssigkeit ausgebildet.
Das Bremssystem 1 weist eine Sensorvorrichtung 8 mit einem Drucksensor 9 zum Messen eines IST-Bremsdrucks im Bremszylinder 19 auf. Vorzugsweise weist die Sensorvorrichtung 8 mehrere Drucksensoren 9, insbesondere mindestens einen Drucksensor 9 pro Bremsvorrichtung 3, auf. Zudem weist die Sensorvorrichtung 8 einen Neigungssensor 10 zum Ermitteln einer Neigung des Kraftfahrzeugs 2 auf. In dieser bevorzugten Ausführungsform weist die Sensorvorrichtung 8 einen optionalen Temperatursensor 15 zum Ermitteln einer IST-Temperatur an einer Stelle der Bremsvorrichtung 3, insbesondere an einem zum Führen der Bremsbeläge ausgebildeten nicht abgebildeten Bremssattel der Bremsvorrichtung 3, auf.
Das Bremssystem 1 weist eine Eingabevorrichtung 7 mit einer Druckstange 11 und einem Wegsensor 12 zur Aufnahme einer Bremsvorgabe eines Fahrers des Kraftfahrzeugs 2 sowie zum Weiterleiten der Bremsvorgabe an eine Steuerungsvorrichtung 6 des Bremssystems 1. Die Steuerungsvorrichtung 6 ist ausgebildet, aufgrund der Bremsvorgabe, der ermittelten Neigung und eines Vergleichs zwischen dem IST-Bremsdruck und einem SOLL-Bremsdruck, die Betätigungsvorrichtung 5 zu steuern. Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung 6 weiter ausgebildet, beim Steuern der Betätigungsvorrichtung 5 die ermittelte IST-Temperatur zu berücksichtigen.
In 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs 2 mittels eines erfindungsgemäßen Bremssystems 1 schematisch in einem Ablaufdiagramm dargestellt. In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird eine Bremsvorgabe zum Bremsen des Kraftfahrzeugs 2 mittels der Eingabevorrichtung 7 ermittelt. In einem zweiten Verfahrensschritt 200 wird die Betätigungsvorrichtung 5 zum Betätigen der Bremsvorrichtung 3 des Kraftfahrzeugs 2 zum Bremsen mindestens eines Rads 4 des Kraftfahrzeugs 2 mit einem aus der Bremsvorgabe abgeleiteten Betätigungsgrad mittels der Steuerungsvorrichtung 6 des Kraftfahrzeugs 2 gesteuert. In einem dritten Verfahrensschritt 300 wird ein IST-Bremsdruck der Bremsflüssigkeit der Bremsvorrichtung 3 mittels des Drucksensors 9 der Sensorvorrichtung 8 des Kraftfahrzeugs 2 ermittelt. In einem vierten Verfahrensschritt 400 wird eine Neigung des Kraftfahrzeugs 2 mittels des Neigungssensors 10 ermittelt. In einem fünften Verfahrensschritt 500 wird der ermittelte IST-Bremsdruck mit einem in Abhängigkeit des Betätigungsgrads definierten SOLL-Bremsdruck mittels der Steuerungsvorrichtung 6 verglichen. In einem sechsten Verfahrensschritt 600 wird der Bremsdruck der Bremsflüssigkeit durch Steuern der Betätigungsvorrichtung 5 mittels der Steuerungsvorrichtung 6 erhöht, wenn der IST-Bremsdruck den SOLL-Bremsdruck um einen neigungsabhängigen Drucktoleranzwert unterschreitet. Durch einen neigungsabhängigen Drucktoleranzwert können bei unterschiedlichen Neigungen unterschiedliche Drucktoleranzen verwendet werden, sodass beispielweise bei einer Bergauffahrt ein höherer Drucktoleranzwert als bei einer Bergabfahrt verwendet wird.
Bezugszeichenliste

1: Bremssystem
2: Kraftfahrzeug
3: Bremsvorrichtung
4: Rad
5: Betätigungsvorrichtung
6: Steuerungsvorrichtung
7: Eingabevorrichtung
8: Sensorvorrichtung
9: Drucksensor
10: Neigungssensor
11: Druckstange
12: Wegsensor
13: Bremsflüssigkeitsspeicher
14: Hydraulikpumpe
15: Temperatursensor
16: Kühlbypass
17: Bremskolben
18: Bremsflüssigkeitsleitung
19: Bremszylinder
100: erster Verfahrensschritt
200: zweiter Verfahrensschritt
300: dritter Verfahrensschritt
400: vierter Verfahrensschritt
500: fünfter Verfahrensschritt
600: sechster Verfahrensschritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10254818 A1 [0006]

Claims

Bremssystem (1) zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs (2), aufweisend eine mit einer Bremsflüssigkeit betreibbare Bremsvorrichtung (3) zum Bremsen eines Rads (4) des Kraftfahrzeugs (2), eine Betätigungsvorrichtung (5) zum Betätigen der Bremsvorrichtung (3), eine Steuerungsvorrichtung (6) zum Steuern der Betätigungsvorrichtung (5) mit einem definierten Betätigungsgrad, eine Eingabevorrichtung (7) zur Übertragung einer Bremsvorgabe an die Steuerungsvorrichtung (6) und eine Sensorvorrichtung (8) mit einem Drucksensor (9) zum Messen eines IST-Bremsdrucks der Bremsflüssigkeit in der Betätigungsvorrichtung (5) bei Betätigung der Bremsvorrichtung (3), wobei die Steuerungsvorrichtung (6) zum Vergleichen eines in Abhängigkeit des definierten Betätigungsgrads der Betätigungsvorrichtung (5) festgelegten SOLL-Bremsdrucks mit dem bei dem definierten Betätigungsgrad gemessenen IST-Bremsdruck ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (8) einen Neigungssensor (10) zum Ermitteln einer Neigung des Kraftfahrzeugs (2) aufweist, wobei die Steuerungsvorrichtung (6) ausgebildet ist, die Betätigungsvorrichtung (5) in Abhängigkeit der ermittelten Neigung des Kraftfahrzeugs (2) sowie des Vergleichs des SOLL-Bremsdrucks mit dem gemessenen IST-Bremsdruck zu steuern.
Bremssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabevorrichtung (7) eine Druckstange (11) mit einem Wegsensor (12) aufweist, wobei der Wegsensor (12) zur Bestimmung einer Auslenkung der Druckstange (11) ausgebildet ist.
Bremssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (5) einen Bremsflüssigkeitsspeicher (13) zum Speichern von Bremsflüssigkeit sowie eine Hydraulikpumpe (14) zum Pumpen der Bremsflüssigkeit zur Bremsvorrichtung (3) aufweist.
Bremssystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (6) ausgebildet ist, die Hydraulikpumpe (14) in Abhängigkeit der ermittelten Neigung des Kraftfahrzeugs (2) sowie des Vergleiches des SOLL-Bremsdrucks mit dem gemessenen IST-Bremsdruck zu steuern.
Bremssystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (8) einen Temperatursensor (15) zum Ermitteln einer IST-Temperatur an mindestens einem Ort des Bremssystems (1) aufweist, wobei die Steuerungsvorrichtung (6) ausgebildet ist, die ermittelte IST-Temperatur mit einer Grenztemperatur zu vergleichen, und wobei die Steuerungsvorrichtung (6) ausgebildet ist, die Betätigungsvorrichtung (5) in Abhängigkeit der ermittelten Neigung des Kraftfahrzeugs (2) sowie des Vergleiches der Grenztemperatur mit der gemessenen IST-Temperatur zu steuern.
Bremssystem (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (5) einen Kühlbypass (16) zum Umleiten und Kühlen der Bremsflüssigkeit aufweist, wobei die Steuerungsvorrichtung (6) ausgebildet ist, den Kühlbypass (16) in Abhängigkeit der ermittelten IST-Temperatur zu steuern.
Bremssystem (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (15) zum Messen der IST-Temperatur eines Bremskolbens (17) der Bremsvorrichtung (3) ausgebildet und angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (2) mit einem Bremssystem (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
Verfahren zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs (2) mittels eines Bremssystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend die folgenden Schritte: - Ermitteln einer Bremsvorgabe zum Bremsen des Kraftfahrzeugs (2) mittels der Eingabevorrichtung (7), - Steuern der Betätigungsvorrichtung (5) zum Betätigen der Bremsvorrichtung (3) des Kraftfahrzeugs (2) zum Bremsen mindestens eines Rads (4) des Kraftfahrzeugs (2) mit einem aus der Bremsvorgabe abgeleiteten Betätigungsgrad mittels der Steuerungsvorrichtung (6) des Kraftfahrzeugs (2), - Ermitteln eines IST-Bremsdrucks der Bremsflüssigkeit der Bremsvorrichtung (3) mittels des Drucksensors (9) der Sensorvorrichtung (8) des Kraftfahrzeugs (2), - Ermitteln einer Neigung des Kraftfahrzeugs (2) mittels des Neigungssensors (10), - Vergleichen des IST-Bremsdrucks mit einem in Abhängigkeit des Betätigungsgrads definierten SOLL-Bremsdruck mittels der Steuerungsvorrichtung (6), - Erhöhen des Bremsdrucks der Bremsflüssigkeit durch Steuern der Betätigungsvorrichtung (5) mittels der Steuerungsvorrichtung (6), wenn der IST-Bremsdruck den SOLL-Bremsdruck um einen neigungsabhängigen Drucktoleranzwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (6) eine Abbremsung des Kraftfahrzeugs (2) bis zum Stillstand veranlasst, wenn der IST-Bremsdruck den SOLL-Bremsdruck um den neigungsabhängigen Drucktoleranzwert unterschreitet.