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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Anschlussfehlern an einer Kraftfahrzeugbremsanlage, die folgende Komponenten umfasst:
- - vordere Radbremsen und hintere Radbremsen;
- - einen Hauptbremszylinder, der einen Druckkolben und einen elektromechanischen Bremskraftverstärker aufweist;
- - ein Fahrdynamikregelungsmodul, das Steuerventile zur fahrsituationsabhängigen Steuerung eines (hydraulischen) Bremsdrucks an jeder Radbremse aufweist; sowie
- - hydraulische Bremsdruckleitungen, mit denen die Radbremsen einzeln am Fahrdynamikregelungsmodul angeschlossen sind.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät für eine solche Kraftfahrzeugbremsanlage.
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Beim Anschluss der zu den Radbremsen führenden hydraulischen Bremsdruckleitungen am Fahrdynamikregelungsmodul (ESC-Modul) kann es zu Anschlussfehlern kommen.
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Die
DE 10 2014 213 208 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erkennung von Vertauschungsfehlern unter den Hydraulikleitungen, welche die hydraulischen Ausgänge des Hydraulikaggregates eines Bremsregelungssystems eines Fahrzeugs mit den Radbremszylindern verbinden, wobei jeder der hydraulischen Ausgänge des Hydraulikaggregats für die hydraulische Ansteuerung eines dem jeweiligen hydraulischen Ausgang zugeordneten Radbremszylinders vorgesehen ist, welcher eine Bremswirkung auf das zugeordnete Rad entfaltet. Hierbei wird für wenigstens einen der hydraulischen Ausgänge anhand einer Raddrehzahlgröße und einer charakterisierenden Ansteuergröße für ein diesem Ausgang zugeordnetes Magnetventil ermittelt, ob ein Vertauschungsfehler vorliegt.
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Die
DE 10 2014 006 584 A1 beschreibt ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlverbaus von Bremsleitungen. Hierbei wird zumindest ein sich drehendes Rad durch anhaltende Betätigung eines Tandemhauptbremszylinders abgebremst, wobei eine Messeinrichtung in Abhängigkeit des Abbremsverhaltens einen korrekten oder fehlerhaften Verbau der Bremsleitungen ausweist.
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Mit der Erfindung soll eine weitere Möglichkeit aufgezeigt werden, wie in möglichst einfacher Weise bei einer Kraftfahrzeugbremsanlage gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 Anschlussfehler erkannt werden können.
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Dies gelingt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren des Patentanspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Steuergerät für eine entsprechende Kraftfahrzeugbremsanlage, wobei es sich insbesondere um das Steuergerät des Fahrdynamikregelungsmoduls (ESC-Steuergerät) handelt. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und den Figuren.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende, in dieser Reihenfolge auszuführende Verfahrensschritte:
- - Erzeugen eines (hydraulischen) Prüfdrucks (erste Prüfdruckphase), d. h. eines definierten Solldrucks, an beiden vorderen Radbremsen, indem die entsprechenden Steuerventile des Fahrdynamikregelungsmoduls geöffnet werden (oder gleichwirkend die Steuerventile zu den hinteren Bremsdruckleitungen geschlossen werden) und der Hauptbremszylinder durch Verschieben des Druckkolbens mithilfe des elektromechanischen Bremskraftverstärkers betätigt wird, wobei ein dabei vom Druckkolben zurückgelegter erster Kolbenstellweg (oder eine äquivalente Messgröße) erfasst und insbesondere zwischengespeichert wird;
- - Erzeugen desselben Prüfdrucks an beiden hinteren Radbremsen (zweite Prüfdruckphase), indem die entsprechenden Steuerventile des Fahrdynamikregelungsmoduls geöffnet werden (die anderen Steuerventile für die vorderen Radbremsen können geschlossen werden) und der Hauptbremszylinder durch Verschieben des Druckkolbens mithilfe des elektromechanischen Bremskraftverstärkers betätigt wird, wobei ein dabei vom Druckkolben zurückgelegter zweiter Kolbenstellweg erfasst und insbesondere zwischengespeichert wird;
- - Vergleichen der beiden erfassten und gegebenenfalls zwischengespeicherten Kolbenstellwege (d. h. erster und zweiter Kolbenstellweg), wobei am Fahrdynamikregelungsmodul (wenigstens zwei) Bremsdruckleitungen dann (hydraulisch) falsch angeschlossen sind, wenn der zweite Kolbenstellweg für die hinteren Radbremsen größer oder in etwa gleich groß ist wie der erste Kolbenstellweg für die vorderen Radbremsen.
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In äquivalenter Weise kann auch zuerst ein Prüfdruck an den hinteren Radbremsen und danach derselbe Prüfdruck an den vorderen Radbremsen erzeugt werden. Zwischen den beiden Prüfdruckphasen kann der Druckkolben in seine Ausgangsstellung zurückbewegt werden. Der Druckkolben kann für die zweite Prüfdruckphasen aber auch einfach aus seiner in der ersten Prüfdruckphase erreichten Stellung weiterbewegt werden, wobei quasi der zusätzliche bzw. weitere Kolbenstellweg erfasst wird. Die erfassten Kolbenstellwege können in entsprechende Hydraulikvolumen umgerechnet und diese dann im Weiteren verglichen und/oder ausgewertet werden.
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Der Hauptbremszylinder, der auch als Tandemhauptbremszylinder ausgebildet sein kann, ist eine Baueinheit, in der ein mittels Bremspedal oder dergleichen verschiebbarer Druckkolben, gelagert ist. Die Bremskraftverstärkung erfolgt mithilfe eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers (eBKV), der einen mit dem Druckkolben oder der Kolbenstange verbunden Elektromotor aufweist, womit der Druckkolben auch ohne Zutun des Fahrers bewegt bzw. verschoben und somit Bremsdruck aufgebaut werden kann. Das Fahrdynamikregelungsmodul ist die zentrale Einrichtung einer Fahrdynamikregelung (ESC), womit Radbremsdrücke gezielt abgesenkt und/oder aufgebaut werden können. Im Weiteren wird auf entsprechende Fachliteratur verwiesen. Der Hauptbremszylinder und das Fahrdynamikregelungsmodul können einzeln im Kraftfahrzeug angeordnet oder zu einer Baugruppe (sogenanntes One-Box-System) vereint sein.
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Die Erfindung macht sich die Tatsache zu Nutze, dass sich üblicherweise die p-V-Kennlinien der vorderen und hinteren Radbremsen merklich voneinander unterscheiden. Normalerweise zeigt sich dies darin, dass zur Erreichung des gleichen Drucks p an den vorderen Radbremsen ein deutlich größeres Hydraulikvolumen V (verschobenes Flüssigkeitsvolumen bzw. Volumenaufnahme) als an den hinteren Radbremsen erforderlich ist. Werden die vorderen Radbremsen und die hinteren Radbremsen in der oben beschriebenen Weise achsweise bzw. achspaarweise gegeneinander geprüft, so muss sich also ergeben, dass das Hydraulikvolumen bzw. der (erste) Kolbenstellweg für die vorderen Radbremsen größer ist, bevorzugt um mindestens das 1,5-fache und insbesondere um mindestens das 2,0-fache, als das Hydraulikvolumen bzw. der (zweite) Kolbenstellweg für die hinteren Radbremsen. Ist dies der Fall, kann eine entsprechende In-Ordnung-Meldung ausgegeben werden. Ergibt sich hingegen, dass das Hydraulikvolumen bzw. der (erste) Kolbenstellweg für die vorderen Radbremsen kleiner oder gleich groß ist wie das Hydraulikvolumen bzw. der (zweite) Kolbenstellweg für die hinteren Radbremsen, so ist dies ein generelles Indiz dafür, dass Bremsdruckleitungen (trotz einer gegebenenfalls vorgesehenen mechanischen Codierung; s. u.) falsch am Fahrdynamikregelungsmodul angeschlossen sind und eine sogenannte vorne-hinten-Vertauschung vorliegt. Zur Verifizierung eines Ergebnisses können die erfassten Kolbenstellwege zusätzlich mit Sollwerten oder Sollbereichen verglichen bzw. diesen gegenübergestellt werden. In der Folge können dann eine entsprechende Fehler-Meldung ausgegeben und die Anschlussfehler beseitigt werden.
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Die vorausgehend erläuterten Verfahrensschritte sind schnell und einfach ausführbar (wie nachfolgend noch näher erläutert), geben jedoch nur einen generellen Anhaltspunkt dafür, ob Anschlussfehler vorliegen. Zwecks einer genaueren Erkennung von Anschlussfehlern kann das erfindungsgemäße Verfahren ferner noch folgende, in dieser Reihenfolge auszuführende zusätzliche Verfahrensschritte umfassen, die insbesondere dann ausgeführt werden, wenn bei den vorausgehenden Schritten Anschlussfehler erkannt wurden:
- - Erzeugen eines (hydraulischen) Prüfdrucks, d. h. eines definierten Solldrucks, an einer vorderen Radbremse, die insbesondere mit einer mechanischen Codierung am Fahrdynamikregelungsmodul angeschlossenen ist (s. u.), indem das entsprechende Steuerventil des Fahrdynamikregelungsmoduls geöffnet (oder gleichwirkend die Steuerventile zu den anderen Bremsdruckleitungen geschlossen werden) und der Hauptbremszylinder durch Verschieben des Druckkolbens mithilfe des elektromechanischen Bremskraftverstärkers betätigt wird (dritte Prüfdruckphase), wobei ein dabei vom Druckkolben zurückgelegter dritter Kolbenstellweg (oder eine äquivalente Messgröße) erfasst und insbesondere zwischengespeichert wird;
- - Erzeugen desselben Prüfdrucks an einer hinteren Radbremse, die insbesondere mit identischer mechanischer Codierung am Fahrdynamikregelungsmodul angeschlossenen ist (s. u.), indem das entsprechende Steuerventil des Fahrdynamikregelungsmoduls geöffnet und der Hauptbremszylinder durch Verschieben des Druckkolbens mithilfe des elektromechanischen Bremskraftverstärkers betätigt wird (vierte Prüfdruckphase), wobei ein dabei vom Druckkolben zurückgelegter vierter Kolbenstellweg erfasst und insbesondere zwischengespeichert wird;
- - Vergleichen der erfassten Kolbenstellwege (dritter und vierter Kolbenstellweg), wobei die (beiden gegeneinander geprüften) Bremsdruckleitungen bzw. die betreffenden (d. h. die darüber angeschlossenen) Radbremsen dann (hydraulisch) falsch am Fahrdynamikregelungsmodul angeschlossen sind, wenn der vierte Kolbenstellweg für die hintere Radbremse größer ist als der dritte Kolbenstellweg für die vordere Radbremse bzw. dann richtig am Fahrdynamikregelungsmodul angeschlossen sind, wenn der dritte Kolbenstellweg für die vordere Radbremse größer ist, bevorzugt um mindestens das 1,5-fache und insbesondere um mindestens das 2,0-fache größer ist, als der vierte Kolbenstellweg für die hintere Radbremse, wobei dementsprechend eine In-Ordnung-Meldung oder eine Fehlermeldung ausgegebenen werden kann;
- - gegebenenfalls wiederholen der Verfahrensschritte für die anderen Radbremsen (fünfte und sechste Prüfdruckphase), insbesondere für die andere vordere Radbremse und die andere hintere Radbremse.
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Hierbei werden die Radbremsen nicht achspaarweise, sondern einzeln gegeneinander geprüft. In äquivalenter Weise kann dabei auch zuerst ein Prüfdruck an der hinteren Radbremse und danach derselbe Prüfdruck an der vorderen Radbremse erzeugt werden. Zur weiteren Verdeutlichung dieser zusätzlichen Verfahrensschritte wird ausdrücklich auf die ausführlichen Erläuterungen in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2018 211 910.4 Bezug genommen.
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Eine rechts-links-Vertauschung der am Fahrdynamikregelungsmodul angeschlossenen Radbremsen kann durch eine mechanische Codierung der Anschlüsse (für die Bremsdruckleitungen am Fahrdynamikregelungsmodul) verhindert werden. Die mechanische Codierung erfolgt bevorzugt über unterschiedliche Anschlussgewinde oder dergleichen. Zum Erkennen einer vorne-hinten-Vertauschung können dann in der zuvor beschriebenen Weise die mit identischer mechanischer Codierung am Fahrdynamikregelungsmodul angeschlossenen Radbremsen bzw. deren Bremsdruckleitungen einzeln gegeneinander geprüft werden, insbesondere derart, dass zuerst die zu den rechten Radbremsen führenden Bremsdruckleitungen gegeneinander geprüft werden und danach die zu den linken Radbremsen führenden Bremsdruckleitungen (oder umgekehrt).
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Bevorzugt werden alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch durch- bzw. ausgeführt. Dabei ist in insbesondere vorgesehen, dass der Druckkolben des Hauptbremszylinders ohne Betätigung des Bremspedals (oder dergleichen), sondern nur mithilfe des elektromechanischen Bremskraftverstärkers verstellt bzw. verschoben wird, um den Prüfdruck aufzubauen. D. h., mithilfe des elektromechanischen Bremskraftverstärkers kann autonom, insbesondere durch externe Anforderung (z. B. kann das ESC über eine Schnittstelle einen entsprechenden Stellbefehl an den eBKV übermitteln), ein Prüf- bzw. Bremsdruck erzeugt werden.
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Die zu prüfende Kraftfahrzeugbremsanlage kann ein Steuergerät aufweisen (wie mit dem nebengeordneten Patentanspruch beansprucht), wobei es sich insbesondere um das Steuergerät des Fahrdynamikregelungsmoduls und/oder um das Steuergerät des elektromechanischen Bremskraftverstärkers handelt, welches dazu ausgebildet ist, die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch steuern zu können, indem dieses z. B. die Steuerventile des Fahrdynamikregelungsmoduls und den elektromechanischen Bremskraftverstärker des Hauptbremszylinders entsprechend (an)steuert. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Steuergerät hierzu mit einer entsprechenden Software (Prüfsoftware) ausgestattet ist. Das Steuergerät kann ferner auch dazu ausgebildet sein, die Auswertung vorzunehmen, d. h. den Vergleich zwischen den erfassten Kolbenstellwegen durchzuführen und daraus ein Ergebnis (In-Ordnung-Meldung und/oder Fehlermeldung) zu ermitteln. Alternativ ist auch eine externe Steuerung und Auswertung möglich.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl bei einem Hersteller (OEM) von Kraftfahrzeugen als auch später in Werkstätten angewendet werden. Alle Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können bei nicht-drehenden bzw. stehenden Fahrzeugrädern und somit sowohl ohne Rollenprüfstand als auch ohne Testfahrt ausgeführt werden. Mit der Erfindung ergibt sich auch ein Fertigungszeitvorteil. Außerdem müssen die Radbremsen weder eingebremst werden, noch muss ein eventuell vorhandener Korrosionsschutz entfernt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für Kraftfahrzeugbremsanlagen mit zwei vorderen Radbremsen bzw. Vorderradbremsen und zwei hinteren Radbremsen bzw. Hinterradbremsen (also mit vier Radbremsen), die während des Fahrbetriebs als Betriebsbremsen fungieren. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die vorderen Radbremsen als Scheibenbremsen und die hinteren Radbremsen als Trommelbremsen ausgebildet sind. Ebenso können sowohl die vorderen Radbremsen als auch die hinteren Radbremsen als Scheibenbremsen oder als Trommelbremsen ausgebildet sein. Solche Kraftfahrzeugbremsanlagen werden insbesondere in Personenkraftwagen und leichten Nutzfahrzeugen (Leichttransporter) verwendet.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Figuren anhand einer bevorzugten Ausführungsmöglichkeit (best-mode) näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.
- 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine zu prüfende Kraftfahrzeugbremsanlage, während an den vorderen Radbremsen ein Prüfdruck erzeugt wird.
- 2 zeigt die Kraftfahrzeugbremsanlage aus 1, während an den hinteren Radbremsen ein Prüfdruck erzeugt wird.
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Die in 1 gezeigte Kraftfahrzeugbremsanlage 100 weist zwei hydraulisch betätigte Scheibenbremsen VR, VL an der Vorderachse VA und zwei hydraulisch betätigte Trommelbremsen HR, HL an der Hinterachse HA auf. Die Betätigung der Radbremsen erfolgt mittels sogenannter Radbremszylinder. Zur Kraftfahrzeugbremsanlage 100 gehören ferner ein Bremspedal 130, ein Hauptbremszylinder 140 mit einem Druckkolben 142 und einem elektromechanischen Bremskraftverstärker (eBKV) 144 sowie ein Fahrdynamikregelungsmodul (ESC-Modul) 150 mit Steuer- bzw. Regelventilen 152 für jede der vier Radbremsen VR, VL, HR, HL. Das Fahrdynamikregelungsmodul 150 weist ein Steuergerät (ESC-Steuergerät) 157 auf und ist hydraulisch mit dem Hauptbremszylinder 140 verbunden, der ebenfalls ein Steuergerät (eBKV-Steuergerät) aufweisen kann. Der Hauptbremszylinder 140 und das Fahrdynamikregelungsmodul 150 können auch als Baueinheit (sogenanntes One-Box-System) ausgebildet sein. Die Radbremsen VR, VL, HR, HL bzw. deren Radbremszylinder sind über hydraulische Bremsdruckleitungen 171, 172, 173, 174 einzeln am Fahrdynamikregelungsmodul 150 angeschlossen. Jeder der vier Bremsdruckleitungen 171, 172, 173, 174 ist ein Steuerventil 152 zugeordnet. Die Anschlüsse 155 sind mittels unterschiedlicher Anschlussgewinde M10 und M12 mechanisch codiert, sodass beim Anschließen der hydraulischen Bremsdruckleitungen 171, 172, 173, 174 am Fahrdynamikregelungsmodul 150 eine rechts-links-Vertauschung ausgeschlossen ist. Gleichwohl kann es aber versehentlich zu einer vorne-hinten-Vertauschung kommen.
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Um eine solche vorne-hinten-Vertauschung erkennen oder ausschließen zu können, ist erfindungsgemäß ein mehrere Schritte umfassender Prüfdurchlauf vorgesehen, bei dem die vorderen Radbremsen VR, VL und die hinteren Radbremsen HR, HL achspaarweise gegeneinander geprüft werden. Dieser Prüfdurchlauf kann automatisch ohne Betätigung des Bremspedals 130 und ohne Rollenprüfstand ausgeführt werden.
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Hierzu wird zunächst, wie in 1 veranschaulicht, am vorderen Radbremsenpaar bzw. an beiden vorderen Radbremsen VR, VL ein definierter Prüfdruck p0 erzeugt bzw. angelegt, indem die entsprechenden Steuerventile 152 des Fahrdynamikregelungsmoduls 150 geöffnet und der Hauptbremszylinder 140 durch Verschieben des Druckkolbens 142 mithilfe des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 144 betätigt wird, bis sich der zuvor definierte Prüfdruck p0 einstellt (der Druck kann mithilfe eines Drucksensors gemessen werden). Dabei wird ein vom Druckkolben 142 zurückgelegter erster Kolbenstellweg s1 erfasst (der Kolbenstellweg wird bspw. in Millimetern erfasst). Anschließend wird auf die gleiche Weise am hinteren Radbremsenpaar bzw. an beiden hinteren Radbremsen HR, HL derselbe Prüfdruck p0 erzeugt bzw. angelegt, wie in 2 veranschaulicht. Dabei wird ein vom Druckkolben 142 zurückgelegter zweiter Kolbenstellweg s2 erfasst. (Der Druckkolben 142 kann zuvor in seine Ausgangsstellung zurückbewegt oder auch einfach weiterbewegt werden.) Während dieses Prüfdurchlaufs fungieren die Steuerventile 152 als Einlass- und Absperrventile für die hydraulischen Bremsdruckleitungen 171, 172, 173, 174.
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Durch Vergleichen der erfassten und gegebenenfalls zwischengespeicherten Kolbenstellwege s1, s2 (die Kolbenstellwege können auch in entsprechende Hydraulikvolumen bzw. Volumenaufnahmen umgerechnet werden) kann erkannt werden, ob Anschlussfehler vorliegen. Wenn der zweite Kolbenstellweg s2 für die hinteren Radbremsen HR, HL größer oder gleich groß ist wie der erste Kolbenstellweg s1 für die vorderen Radbremsen VR, VL sind die Bremsdruckleitungen 171, 172 zu den rechten Radbremsen VR, HR und/oder die Bremsdruckleitungen 173, 174 zu den linken Radbremsen VL, HL vertauscht und somit falsch angeschlossen.
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Im Weiteren können nun die Radbremsen VR, VL, HR, HL noch einzeln gegeneinander geprüft werden, wie oben beschrieben, wodurch ermittelt werden kann, welche der Bremsdruckleitungen 171, 172, 173, 174 vertauscht sind.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Kraftfahrzeugbremsanlage
- 130
- Bremspedal
- 140
- Hauptbremszylinder
- 142
- Druckkolben
- 144
- elektromechanischer Bremskraftverstärker
- 150
- Fahrdynamikregelungsmodul
- 152
- Steuerventil(e)
- 155
- Anschlüsse
- 157
- Steuergerät
- 171
- Bremsdruckleitung
- 172
- Bremsdruckleitung
- 173
- Bremsdruckleitung
- 174
- Bremsdruckleitung
- HA
- Hinterachse
- HL
- Radbremse hinten links (linke Hinterradbremse)
- HR
- Radbremse hinten rechts (rechte Hinterradbremse)
- M10
- Anschlussgewinde
- M12
- Anschlussgewinde
- VA
- Vorderachse
- VL
- Radbremse vorne links (linke Vorderradbremse)
- VR
- Radbremse vorne rechts (rechte Vorderradbremse)
- p0
- Prüfdruck
- s1
- Kolbenstellweg
- s2
- Kolbenstellweg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014213208 A1 [0004]
- DE 102014006584 A1 [0005]
- DE 102018211910 [0013]
