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Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Steuern einer hydraulischen und/oder elektrohydraulischen Fahrzeugbremsanlage eines Kraftfahrzeuges mit Rädern gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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In jedem Kraftfahrzeug sind zwei voneinander unabhängige Bremssysteme, eine Feststellbremse und eine Betriebsbremse, vorhanden.
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Die Betriebsbremse dient zur Verzögerung eines Fahrzeuges. Sie ist abstufbar und wirkt auf alle Räder des gesamten Fahrzeuges. Zur Ausfallsicherung ist eine hydraulisch betätigte Betriebsbremse als eine Zwei- oder Mehrkreisbremsanlage ausgeführt. Eine Vielzahl von elektronisch gesteuerten Hilfssystemen greifen automatisch ein sobald das Fahrzeug bei dynamischen Manövern droht instabil zu werden. Die Fahrdynamikregelung, bzw. Electronic Stability Control (ESC) oder häufig auch mit „ESP“ für Elektronisches Stabilitätsprogramm abgekürzt, wirkt dem Ausbrechen des Fahrzeuges beispielsweise durch gezieltes Abbremsen einzelner Räder entgegen. ESC ist eine Erweiterung und Verknüpfung des Antiblockiersystems (ABS), wobei die ESC- und ABS-Funktionen sowohl über die elektronische Regelung als auch über mechanische Teilsysteme der Bremsanlage zusammenarbeiten.
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Im Gegensatz zur Betriebsbremse sichert eine Feststellbremse ein abgestelltes Fahrzeug durch eine dauerhafte Blockierung der Räder von mindestens einer Achse. Elektromechanische Feststellbremsen, die gewöhnlich einen mit einer Steuervorrichtung verbundenen Schalter im Bedienfeld des Fahrers aufweisen, ersetzen nach und nach herkömmliche, rein mechanische Feststellbremsen, die auch als Handbremse oder Parkbremse bekannt sind. Die Steuervorrichtung kann über eine Hydraulik Eingriffseinheiten steuern, die die Blockierung der Räder sicherstellt und ein Auslösen der Feststellbremse mit weniger Kraft erlaubt.
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Die
DE 10 2009 053 964 A1 offenbart beispielsweise eine elektromechanische Feststellbremse, die derart angesteuert ist, dass sie einen hydraulischen Druck erzeugt, mit dem alle Räder eines Fahrzeuges feststellbar sind. Der hydraulische Druck wird aufrechterhalten, wenn das Fahrzeug abgestellt ist.
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Die
JP 2006103353 A beschreibt eine Parkbremsfunktion für ein Fahrzeug bei der ein Hydraulikzylinder der Bremse unter Druck gesetzt wird, um alle Räder des Fahrzeuges zu bremsen. Danach lässt sich der Hydraulikzylinder festsetzen und der Druck wird weiter erhöht.
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Herkömmliche, aus dem Stand der Technik bekannte Bremsanlagensysteme sind so konzipiert, dass sie beim Transport von Fahrzeugen Mikro-Radbewegungen, d.h. kleinste Drehbewegungen an den vier Rädern nicht ausschließen können. Insbesondere dann, wenn nur eine Achse des Fahrzeuges, beispielsweise die Räder der Hinterachse gegen Wegrollen mit der Feststellbremsanlage (FBA) gesichert sind. Ein bekanntes Problem bei der Überführung von Neufahrzeugen sind die Anregungen des Fahrzeuges in vertikale Richtung, die ein Ein- und Ausfedern des Fahrzeugaufbaus bewirken. Konstruktionsbedingt führt das Ein-/Ausfedern zu achskinematischen Nachlaufveränderungen, die kleinste Rollbewegungen der Räder zur Folge haben. Durch den im Fahrbetrieb gewünschten Nachlauf der Räder drehen sich die Radlager bei den ständigen Mikrobewegungen der Räder während des Transports leicht nach vorne, bzw. nach hinten. Das kann Kugelschäden sowie Innen- und/oder Außenringschäden an den Radlagereinheiten verursachen. Im ungünstigsten Fall ist das ständige Überrollen auf eine Radlagerkugel des Radlagerkäfigs und auf die dazugehörige Radlagerinnenring/- außenringposition beschränkt. Diese sehr kleinen, lokalen Stillstandmarkierungen werden Pittings genannt. Im späteren Fahrbetrieb können Pittings zu vorzeitigen Radlagerausfällen in Kundenhand führen. Insbesondere kommt es später bei rotierendem Rad zu Materialabplatzungen der vergüteten Radlagerkugeln und Materialablösung in den Laufringoberflächen sowie verstärkter Geräuschentwicklung. Das führt vermehrt zu Beanstandungen und erhöhten Gewährleistungskosten.
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Beim Versand von Fahrzeugen gibt es verschiedene Maßnahmen zur Transportsicherung. In der
DE 10 2004 013 662 A1 ist beispielweise ein Mechanismus beschrieben, der den Hauptbremszylinder während des Transports blockiert. Diese Erfindung bewirkt jedoch kein Unterbinden der oben beschriebenen Rollbewegungen der Räder.
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Eine weitere Transportsicherungmaßnahme ist die Beölung der Radlagereinheiten vor der Überführung. Nachteilig an dieser Methode ist, dass es bei Radlagereinheiten, die eine höhere Temperatur aufweisen, zu einer Diffusion des Öls und folglich zu Fahrwerkverschmutzungen im Radlagerbereich kommt. Das führt oftmals zu Fehlbeanstandungen und Fehlausbauten der Radlager.
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Ferner beschreibt die
DE 10 2008 034 767 A1 Blockierstücke, die zur Vermeidung von Pittings vor dem Versand aufwändig zwischen Zusatzfeder und Stoßdämpferkappe manuell eingesteckt werden. Ein wesentlicher Nachteil der Blockierstücke ist, dass sie nur bedingt beim Einfedern, jedoch nicht beim Ausfedern des Fahrzeugaufbaus, wirken. Weitere Nachteile sind der aufwändige Ein- und Ausbau sowie die Rücklieferung der Blockierstücke an das Werk.
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Eine bekannte Maßnahme der Transportsicherung ist das Aktivieren eines Transportmodus bei Fahrzeugen. Der herkömmliche Transportmodus ist eine Sonderfunktion des Energiemanagements des Fahrzeuges. Im Transportmodus ist der Ruhestrombedarf der verschiedenen Systeme des Fahrzeuges minimiert, so dass der beschränkte Funktionsumfang bei längerer Standzeit bzw. Transport des Fahrzeuges die Batterie schont.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Steuervorrichtung für eine hydraulische und/oder elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass bei längeren Transportwegen von Kraftfahrzeugen die Gefahr von Radlager-Transportschäden verringert ist.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
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In bekannter Art und Weise ist eine hydraulische und/oder elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage eines Kraftfahrzeuges mit Rädern während des Betriebs des Kraftfahrzeuges über eine Steuervorrichtung ansteuerbar, um alle Räder des Kraftfahrzeuges über an den Rädern vorgesehene Eingriffseinheiten individuell zu bremsen. Die Steuervorrichtung verarbeitet eingehende Signale von verschiedenen Sensoren, beispielsweise an den Rädern angebrachte Drehzahlsensoren, und aktiviert je nach Fahrsituation einen Bremseneingriff an den einzeln angesteuerten Rädern, um so beispielsweise für mehr Stabilität in kritischen Fahrsituationen zu sorgen.
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Erfindungsgemäß ist vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung die Fahrzeugbremsanlage derart ansteuert, dass die an den Rädern vorgesehenen Eingriffseinheiten an den Rädern mindestens einer Achse eine Bremswirkung im ausgeschalteten Zustand des Fahrzeuges aufbringen, insbesondere wenn sich das Fahrzeug im Transportmodus befindet (d.h. Klemme 30 t aktiv). Die vorgeschlagene Steuervorrichtung sieht vor, dass die Hydraulikeinheit der Fahrzeugbremsanlage eines abgestellten Fahrzeuges einen Blockierdruck in die Eingriffseinheiten der Räder einspeist, um diese derart stark zu blockieren, dass eine Rollbewegung der Räder beim Transport des Fahrzeuges unterbunden wird. Die in z-Richtung auf das Fahrzeug wirkenden Kräfte, verursacht durch die Massenbeschleunigung des Kraftfahrzeuges, beispielsweise mit dem LKW-Transport auf unebener Fahrstraße, oder auf dem stoßbeaufschlagten Schienenweg, beispielsweise im Rahmen von Rangiermanövern der Bahntransportwagen, die üblicherweise ein Ein-/Ausfedern des Fahrzeugaufbaus bewirken, werden über mehrere Gummi-Metall-Lager aufgenommen. Hierdurch verteilen sie sich auf robustere Fahrwerkselemente. Der Blockierdruck in den Eingriffseinheiten hält schädigende Kräfte, die Kugelschäden sowie Innen- und/oder Außenringschäden an der Radlagereinheit verursachen, von der Radlagereinheit fern. In vorteilhafter Weise führt das zu einer Reduzierung von vorzeitigen Radlagerausfällen und einer Senkung der Gewährleistungskosten.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Bremswirkung über die Eingriffseinheiten an den jeweiligen Rädern einer Vorderachse des Kraftfahrzeuges vorgesehen. Die Hydraulikeinheit speist einen Blockierdruck in die Bremssättel der Vorderachse ein. Die harte Blockierung der Vorderräder verhindert deren Rollbewegung beim Ein-/Ausfedern des Fahrzeugaufbaus. Die auf das Kraftfahrzeug wirkenden Kräfte werden über Gummi-Metall-Lager, beispielsweise über Querlenkerlager, Stoßdämpferlager, Hilfsrahmenlager und/oder Stabilisatorlager in robustere Fahrwerkselemente eingeleitet. Dadurch ist es möglich Frühausfälle von Radlagern zu reduzieren. Diese Bauteilschäden zeigen sich erfahrungsgemäß vorzugsweise an den Radlagereinheiten der Vorderachse, die konstruktionsbedingt in den meisten Fällen eine höhere Achslast hat und folglich einer höheren Bauteilbeanspruchung in der Form von Radaufstandskräften mit überlagerten Antriebskräften, beispielsweise bei frontangetriebenen Kraftfahrzeugen, unterliegt. Die Blockierung der Vorderräder erhöht in vorteilhafter Weise die Dauerhaltbarkeit und Langzeitqualität der Radlagerung.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Bremswirkung über die Eingriffseinheiten an den Rädern der Vorderachse sowie der Hinterachse des Kraftfahrzeuges vorgesehen. Die Hydraulikeinheit speist in alle Bremssättel der Räder des Kraftfahrzeuges einen Blockierdruck, der die Rollbewegung der Räder unterbindet. Hierdurch sind Kräfte und Momente über mehrere Gummi-Metall-Lager des Fahrwerkes eingeleitet und verteilen sich in robustere Fahrwerkselemente. In vorteilhafter Weise sind schädigende Kräfte von den Radlagereinheiten ferngehalten, wodurch Transportschäden der Radlager verringert sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung der Fahrzeugbremsanlage zum Empfang von Befehlssignalen aus einem BUS-System vorgesehen. Das BUS-System ermöglicht eine erweiterte Kommunikationsfähigkeit der Steuervorrichtung mit der Fahrzeugperipherie. Durch die Vernetzung mehrerer Steuereinheiten können diese miteinander Informationen austauschen und gegenseitige Signale verarbeiten.
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Vorzugsweise enthalten die Befehlssignale ein Stellsignal aus einer Steuereinheit. Basierend auf der Stellung des Stellsignals kann die Steuervorrichtung über die Bremshydraulik die an den Rädern angeordneten Eingriffseinheiten des abgestellten Fahrzeuges steuern und eine Blockierung der Räder herbeiführen.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Steuereinheit eine Schnittstelle zur Zentralverriegelung auf. In vorteilhafter Weise erfolgt die Druckbeaufschlagung der Bremssättel durch eine zusätzliche Zentralverriegelungsoption. Die zeitliche Ansteuerung der Bremssättel mittels einer erweiterten Zentralverriegelungsfunktion ermöglicht, dass das Fahrzeug beispielsweise nach der Verladung auf einen LKW / Bahnwaggon in einen Transportmodus gebracht wird, der die Räder blockiert. Durch das Aktivieren des Transportmodus wird ein Blockierdruck in die Eingriffseinheiten der Räder eingespeist. Hierdurch ist die Mikro-Rollbewegung der Räder während der Überführung unterbunden und Radlager-Transportschäden sind weitestgehend vermieden.
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Ferner ist es möglich, die eingeleitete Druckbeaufschlagung der Eingriffseinheiten der Räder als Diebstahlschutz zu verwenden. Dabei dienen die blockierten Räder als eine Wegfahrsperre, die in vorteilhafter Weise über die Zentralverriegelung aktiviert/deaktiviert ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit als ein Werkstattdiagnosetool ausgebildet. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass verschiedene Fahrzeugsysteme zentral über ein Werkstattdiagnosetool in einen Transportmodus, bei dem das elektrische System des Fahrzeuges begrenzte Funktionalität aufweist, versetzbar sind. Das ist z. B. vor längerer Standzeit bzw. Transport des Fahrzeuges sinnvoll oder notwendig, um die Batterie zu schonen. Die Ansteuerung der Eingriffseinheiten erfolgt erfindungsgemäß im Rahmen eines Werkstattdiagnosetools über eine Erweiterungsoption des herkömmlichen Transportmodus, wobei die Räder des abgestellten Fahrzeuges hart blockiert sind, um kleinste Rollbewegungen, die Radlagerschäden zur Folge haben, zu unterbinden.
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Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In der Zeichnung bedeutet:
- 1 eine schematische Darstellung einer Rollbewegung eines Rades, verursacht durch die kinematischen Achsveränderungen am Beispiel einer MacPherson Vorderachse, beim Ein-/Ausfedern des Fahrzeugaufbaus;
- 2 eine schematische Darstellung einer MacPherson Vorderachse; und
- 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für eine hydraulische und/oder elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage eines Kraftfahrzeuges.
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In 1 ist links eine schematische Darstellung eines ausgefederten Rades 12 eines abgestellten Fahrzeuges 13 gezeigt. Ein senkrechter Durchmesser 14 des Rades 12 korrespondiert mit einer Markierung 16 am Radlauf. In der rechten Darstellung ist gezeigt, dass das Einfedern des Fahrzeugaufbaus von der z-Koordinate des Ausgangszustandes eine Rollbewegung 18 am Rad 12 verursacht. Radlastschwankungen durch Fahrzeugaufbaubeschleunigung, beispielsweise beim Fahrzeugtransport, führen zu kinematischen und elastokinematischen Veränderungen und damit zu Mikro-Rollbewegungen am Rad. Konstruktionsbedingt führen geringe Ein-/Ausfederbewegungen des Fahrzeugaufbaus während des Transports zu Achskinematikveränderungen. Durch den gewollten Nachlauf der Räder 12 verursachen die Achskinematikveränderungen eine leichte Drehung des Rades 12 nach vorne, bzw. nach hinten. Diese kleinen Rollbewegungen 18 in Umfangsrichtung des Rades 12 führen am Radlager zu Stillstandmarkierungen (auch Pittings genannt), die durch Mikro-Eindrückungen von Radlagerbauteilen verursacht sind. Im ungünstigsten Fall beschränken sich die Rollbewegungen 18 ausschließlich auf eine Radlagerkugel des Radlagerkäfigs und auf die dazugehörende Radlagerinnenring-/Radlageraußenring-Position. Im späteren Fahrbetrieb führt das ständige Überfahren der Stillstandsmarkierungen zu einer Geräuschentwicklung des Radlagers im Fahrbetrieb beim rechts/links Lenken und zu Materialabplatzungen der vergüteten Radlagerkugeln sowie in den Laufringoberflächen.
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In 2 ist eine Radaufhängung 40 mit einem MacPherson-Federbein 42 dargestellt, das über eine Schraubverbindung 44 mit der Karosserie 46 des Fahrzeugs 13 verbunden ist. Konstruktionsbedingt kommt es insbesondere bei dieser Ausführungsform zu Achskinematikveränderungen bei geringen Ein-/Ausfederbewegungen des Fahrzeugaufbaus während des Transports. Die Federbeinachse 48 ist unten in Fahrtrichtung FR nach vorne geneigt, so dass zwischen der Federbeinachse 48 und einer Senkrechten 50 zur Fahrbahnfläche 52 ein Winkel α (auch Nachlaufwinkel genannt) entsteht. Der Radaufstandspunkt 54 liegt senkrecht unter der Radmitte 56 auf der Fahrbahnfläche 52, wobei er üblicherweise in Fahrtrichtung FR hinter dem Nachlaufpunkt 58 (d.h. der Durchstoßpunkt der Federbeinachse 48 durch die Fahrbahnfläche 52) liegt. Der Abstand zwischen dem Radaufstandspunkt 54 und dem Nachlaufpunkt 58 ist als Nachlaufstrecke 60 bezeichnet, die vom Nachlaufwinkel α sowie von der kinematischen und/oder elastokinematischen Veränderung der Radachse abhängig ist. Das Rad 12 läuft der Federbeinachse 48 also nach. Fahrzeugaufbaubeschleunigungen entlang der Wirklinien 62, beispielsweise beim Fahrzeugtransport, führen zu kinematischen und elastokinematischen Veränderungen, insbesondere zu Schwingungen der Tragfeder 64. Dadurch wird das Rad 12 über die Nachlaufstrecke 60 hinterhergezogen. Hierdurch kommt es zu Mikro-Rollbewegungen am Rad 12 und zu Beschädigungen, insbesondere die o.g. Pittings, an den Radlagerbauteilen.
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3 zeigt eine graphische Darstellung einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 10 für eine insgesamt mit der Bezugsziffer 20 bezeichneten hydraulischen und/oder elektrohydraulischen Bremsanlage eines Fahrzeuges 13. Eine Hydraulikvorrichtung 22 weist vier Hydraulikkanäle 24 zur mechanischen Steuerung von jeweils einer Eingriffseinheit 26 auf. An jedem Rad 12 des Fahrzeugs 13 ist eine Eingriffseinheit 26 angeordnet, die zum Blockieren des jeweiligen Rades 12 vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist die Steuervorrichtung 10 dazu vorgesehen, die Räder 12 eines abgestellten Fahrzeuges 13 über die jeweiligen Eingriffseinheiten 26 hart zu blockieren.
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Die Steuervorrichtung 10 ist zum Empfang von Befehlssignalen aus einem BUS-System 28, insbesondere einem CAN-BUS, vorgesehen. Die Befehlssignale können ein Stellsignal aus einer Steuereinheit 30 enthalten. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuereinheit 30 beispielsweise als ein Werkstattdiagnosetool 30 ausgebildet über das ein Transportmodus des Fahrzeuges 13 aktivierbar ist. Eine Erweiterungsoption des herkömmlichen Transportmodus, bei dem das elektrische System des Fahrzeuges 13 zur Schonung der Batterie nur begrenzt funktioniert, ist zur Ansteuerung der Eingriffseinheiten 26 der Räder 12 des abgestellten Fahrzeuges 13 vorgesehen. Dabei werden die Räder 12 des abgestellten Fahrzeuges 13 hart blockiert, indem die Hydraulikvorrichtung 22 einen Blockierdruck in die Hydraulikleitungen 24 einspeist. Hierdurch sind kleinste Rollbewegungen 18, die Radlagerschäden zur Folge haben, unterbunden. Es ist denkbar, dass ausschließlich die Räder 12 der Vorderachse 32 blockiert sind. Alternativ ist es möglich, dass die Räder 12 der Vorderachse 32 sowie die Räder 12 der Hinterachse 33 blockiert sind.
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Die Steuervorrichtung 10 kann über das BUS-System 28 auch Befehlssignale von einer Steuereinheit 34 verarbeiten, die eine Schnittstelle zur Zentralverriegelung aufweist. Durch eine zusätzliche Option der Zentralverriegelung erfolgt eine Druckbeaufschlagung der Eingriffseinheiten 26, indem das Steuergerät 34 die Hydraulikvorrichtung ansteuert. Eine Ansteuerung der Eingriffseinheiten 26 mittels Zentralverriegelung ermöglicht beispielsweise, einen Transportmodus des Fahrzeugs nach der Verladung auf einen LKW / Bahnwaggon zu aktivieren, über den ein Blockierdruck in die Eingriffseinheiten 26 der Räder 12 eingespeist wird. Dieser Transportmodus, der über das mit der Zentralverriegelung kommunizierende Steuergerät 34 einleitbar ist, unterbindet die Mikro-Rollbewegung 18 der Räder 12 während der Überführung. Hierdurch sind Transportschäden der Radlager weitestgehend vermieden.
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Ferner ist es möglich, die eingeleitete Druckbeaufschlagung der Eingriffseinheiten 26 der Räder 12 als Diebstahlschutz für ein abgestelltes Fahrzeug 13 zu verwenden. Dabei dienen die blockierten Räder 12 als eine Wegfahrsperre, die auf einfache Weise über die zusätzliche Zentralverriegelungsoption, die oben beschrieben ist, eingeleitet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009053964 A1 [0005]
- JP 2006103353 A [0006]
- DE 102004013662 A1 [0008]
- DE 102008034767 A1 [0010]
