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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem von einem Benutzer betätigbaren Bremspedal, das mit einem Hauptbremszylinder der Bremsanlage mechanisch gekoppelt ist, um eine Hydraulikflüssigkeit in der Bremsanlage zu fördern, und mit zumindest einem ansteuerbaren Bremskrafterzeuger, wobei der Bremskrafterzeuger zum Fördern der Hydraulikflüssigkeit in der Bremsanlage angesteuert wird, um einen hydraulischen Bremsdruck in der Bremsanlage zu erzeugen und zumindest einer Radbremseinrichtung der Bremsanlage zuzuführen.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Bremsanlage, mit einem von einem Benutzer betätigbaren Bremspedal, das mit einem Hauptbremszylinder der Bremsanlage mechanisch gekoppelt ist, um eine Hydraulikflüssigkeit in der Bremsanlage zu fördern, und mit zumindest einem ansteuerbaren Bremskrafterzeuger. Schließlich betrifft die Erfindung noch ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Bremsanlage.
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Stand der Technik
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Verfahren, Bremsanlagen und Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Es sind beispielsweise Bremsanlagen bekannt, die einen Bremskraftverstärker und ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) aufweisen, wobei das ESP dazu ausgebildet ist, autonome Bremsungen durchzuführen, ohne dass ein Benutzer ein Bremspedal betätigt. Üblicherweise werden bei Verwendung einer entsprechenden Fahrzeugfunktion, beispielsweise eines Abstandsregeltempomats, Bremsvorgänge ohne weiteres Zutun des Fahrers durch einen hydraulischen Druckaufbau durch das ESP und den Bremskraftverstärker realisiert. Kommt es während einer durch das ESP ausgeführten autonomen Bremsung zu einer Pedalbetätigung des Fahrers, so spürt der Fahrer ein verändertes Pedalgefühl. Der Fahrer kann durch das ungewohnte Pedalgefühls dazu verleitet werden, das Bremspedal weiter als nötig zu betätigen, sodass ein kurzzeitiges Überbremsen erfolgt, und, wenn der Fahrer das Überbremsen erkennt, anschließend versucht ist, das Überbremsen durch Lösen des Bremspedals zu kompensieren. Üblicherweise werden autonome Bremsungen bei Pedalbetätigungen durch den Fahrer beendet, sodass es bei dem kompletten Lösen des Pedal zwar zu einem Reset des Pedalgefühls, gleichzeitig aber auch zu einem kurzzeitigen Unterbremsen kommt, weil weder Fahrer noch ESP bremsen. Dies kann nun von dem Fahrer kompensiert werden, wenn er die Bremsung mit dem normalen Pedalgefühl fortsetzt. Es kommt also durch die autonome Bremsung des ESP und dem Eingriff des Fahrers insbesondere in kurzer Folge zum Überbremsen und Unterbremsen. Von dem Fahrer wird dies üblicherweise als eine Komforteinschränkung wahrgenommen, wenn er die Bremsung nachregelt, wie vorstehend beschrieben.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich dadurch aus, dass der von dem Bremskrafterzeuger erzeugte Bremsdruck erfasst wird, dass ein Betätigungsweg des Bremspedals erfasst wird, und dass in Abhängigkeit von dem erfassten Bremsdruck und dem Betätigungsweg ein erstes Teilvolumen der durch das Bremspedal geförderten Hydraulikflüssigkeit durch zumindest ein Ventil einer Speicherkammer der Bremsanlage zugeführt wird. Dadurch ist eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zum Kompensieren der eingangs beschriebenen Effekte bei Bremsvorgängen und zum Erhöhen des Komforts für den Fahrer geschaffen. Insbesondere wird das Pedalgefühl für den Fahrer normalisiert, sodass der Fahrer nicht zum Lösen des Pedals verleitet, und ein bereits initiierter Bremsvorgang abgebrochen wird. Dies wird durch das Zuführen des ersten Teilvolumens in die Speicherkammer erreicht. Der Bremsvorgang muss dabei nicht notwendigerweise, wie eingangs beschrieben, ein rein autonomer Bremsvorgang ohne vorherige Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer sein. Es kann sich auch um einen von dem Fahrer initiierten Bremsvorgang handeln, bei dem der Fahrer lediglich durch den Bremskrafterzeuger unterstützt wird, beispielsweise wenn durch ein Fahrassistenzsystem der Bremskrafterzeuger zu einer teilautonomen Notbremsung angesteuert wird. Der Betätigungsweg des Bremspedals wird vorzugsweise direkt durch einen dem Bremspedal zugeordneten Wegsensor erfasst. Alternativ wird der Betätigungsweg in Abhängigkeit von einem hydraulischen Druck in einem mit dem Bremspedal mechanisch gekoppelten Hauptbremszylinder der Bremsanlage erfasst.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Teilvolumen proportional zu dem Betätigungsweg und/oder dem Bremsdruck ist. Durch die Proportionalität von dem erstem Teilvolumen zu dem Betätigungsweg und/oder dem Bremsdruck ist vorteilhaft sichergestellt, dass das Pedalgefühl für den Fahrer bei gleichen Betätigungswegen oder Bremsdrücken erwartbar gleichbleibend ist. Der eingangs beschriebenen Effekt des veränderten Pedalgefühls wird also durch eine Füllung der Speicherkammer proportional zu einer Bewegung des Bremspedals kompensiert.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass ein zweites Teilvolumen der durch das Bremspedal geförderten Hydraulikflüssigkeit durch zumindest ein Ventil der oder den Radbremseinrichtungen zugeführt wird. Durch das Zuführen des zweiten Teilvolumens zu den Radbremseinrichtungen ergibt sich der Vorteil, dass eine Beeinflussung des Bremsvorgangs durch den Fahrer stets gewährleistet ist, weil der Fahrer beispielsweise stärker abbremsen will, als dies beispielsweise im Rahmen einer autonomen oder teilautonomen Bremsung vorgesehen ist oder nötig wäre.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die durch das Bremspedal geförderte Hydraulikflüssigkeit derart in das erste und das zweite Teilvolumen aufgeteilt wird, dass eine für das Bremspedal vorgegebene Bremsdruck-Betätigungsweg-Kennlinie erreicht ist. Durch eine derartige Aufteilung der Hydraulikflüssigkeit ist vorteilhaft sichergestellt, dass das ursprüngliche Pedalgefühl oder zumindest ein sehr ähnliches Pedalgefühl wiederhergestellt ist. So weisen Bremspedale üblicherweise eine Bremsdruck-Betätigungsweg-Kennlinie auf, bei der die Gegenkraft des Bremspedals, die sich aus dem hydraulischen Bremsdruck in der Bremsanlage ergibt, abhängig von dem Betätigungsweg des Bremspedals ist. Bei üblichen Kennlinien ist das Pedal zu Beginn des Betätigungswegs weich und wird dann zunehmend härter. Im vorliegenden Fall einer autonomen oder teilautonomen Bremsung, bei der Bremsflüssigkeit Radbremseinrichtungen von Rädern des Kraftfahrzeugs zugeführt wird, verändert sich die Kennlinie. Betätigt der Fahrer das Pedal, ist es härter als gewöhnlich an dieser Position. Dem Fahrer fällt es möglicherweise schwer, die Bremsung richtig zu dosieren, wie eingangs beschrieben. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, wird beim Betätigen des Bremspedals durch den Fahrer ein Teil des vom Fahrer verschobenen Bremsflüssigkeitsvolumens in die Speicherkammer geführt. Dies führt dazu, dass das Pedal wieder weicher ist, und der Fahrer sein gewohntes Pedalgefühl erlebt.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Gradient einer momentanen Bremsdruck-Betätigungsweg-Kennlinie ermittelt und mit einem Gradienten der vorgegebenen Bremsdruck-Betätigungsweg-Kennlinie verglichen wird, und dass die Hydraulikflüssigkeit in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis aufgeteilt wird. Durch das Vergleichen der Gradienten und Aufteilen der Hydraulikflüssigkeit in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis ergibt sich der Vorteil, dass das Pedalgefühl besonders zielgenau dem ursprünglichen Pedalgefühl entspricht oder diesem zumindest angenähert ist. Der Fahrer spürt dann wieder den Gradienten der normalen, ursprünglichen vorgegebenen Kennlinie. So bestimmt der Gradient der Kennlinie die Krafterhöhung, die der Fahrer beim Eintreten in das Bremspedal spürt. Eine hohe Steigung steht für eine hohe Erhöhung der Gegenkraft des Bremspedals, die sich aus dem hydraulischen Bremsdruck in der Bremsanlage ergibt, und damit für ein hartes Pedal. Entsprechend steht eine geringe Steigung für ein weiches Pedal, wie vorstehend beschrieben.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bremskrafterzeuger einem Fahrassistenzsystem zugeordnet ist, und zum Durchführen eines autonomen oder teilautonomen Bremsmanövers angesteuert wird. Bei einer derartigen Zuordnung und Ansteuerung des Bremskrafterzeugers sind die vorstehend beschriebenen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders stark ausgeprägt.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Fahrassistenzsystem ein elektronisches Stabilitätsprogramm oder ein Abstandsregeltempomat ist. Bei einer derartigen Ausbildung des Fahrassistenzsystems sind die vorstehend beschriebenen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls besonders stark ausgeprägt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Speicherkammer einem Antiblockiersystem oder einem elektronischen Stabilitätsprogramm zugeordnet ist. Dadurch ist eine besonders vorteilhafte, kostengünstige Möglichkeit zum Durchführen des Verfahrens geschaffen, weil keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden, sondern eine üblicherweise ohnehin bereits vorhandene Speicherkammer verwendet wird.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Speicherkammer automatisch geleert wird, nachdem erkannt wurde, dass das Bremspedal nicht mehr betätigt wird. Durch das automatische Leeren der Speicherkammer ergibt sich der Vorteil, dass das erfindungsgemäße Verfahren nach Beenden des Bremsvorgangs sofort wieder erneut durchführbar ist.
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Die erfindungsgemäße Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich durch eine Steuereinrichtung aus, die speziell dazu hergerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile.
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Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 11 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Bremsanlage aus. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile.
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Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigen
- 1 eine schematische Darstellung einer Bremsanlage,
- 2 ein Verfahren zum Betreiben der Bremsanlage, und
- 3 eine Betätigungsweg-Bremsdruck-Kennlinie eines Bremspedals der Bremsanlage.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Bremsanlage 1 eines Kraftfahrzeugs 2. Die Bremsanlage 1 weist ein Bremspedal 3 und einen Bremskrafterzeuger 4 auf. Das Bremspedal 3 und der Bremskrafterzeuger 4 sind jeweils mechanisch mit einem Kolben 5 eines Hauptbremszylinders 6 der Bremsanlage 1 gekoppelt. Der Kolben 5 ist in dem Hauptbremszylinder 6 verschiebbar gelagert, wie durch einen Doppelpfeil 7 angedeutet. In der Bremsanlage 1, insbesondere in dem Hauptbremszylinder 6 und in davon ausgehenden Leitungen, befindet sich eine Hydraulikflüssigkeit 8.
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Die Bremsanlage weist darüber hinaus vier Radbremseinrichtungen 9 auf, die jeweils einem Rad 10 des Kraftfahrzeugs 2 zugeordnet sind. Jede der Radbremseinrichtungen 9 weist einen nicht dargestellten Nehmerzylinder auf, der fluidtechnisch mit dem Hauptbremszylinder 6 verbunden ist. Zur Ansteuerung des Bremskrafterzeugers 4 weist die Bremsanlage außerdem eine Steuereinrichtung 11 auf, die mit dem Bremskrafterzeuger 4 kommunikationstechnisch verbunden ist.
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Die Steuereinrichtung 11 ist dazu ausgebildet, eine nicht dargestellte Betätigungseinrichtung des Bremskrafterzeugers 4 zum Verlagern des Kolbens 5 anzusteuern. Der Bremskrafterzeuger 4 ist dabei insbesondere als elektromechanischer Bremskraftverstärker ausgebildet. Bei der Betätigungseinrichtung handelt es sich dann um einen Elektromotor, der beispielsweise über ein Getriebe derart mit dem Kolben 5 mechanisch gekoppelt ist, dass der Kolben 5 bei der Ansteuerung des Elektromotors verschoben wird.
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Alternativ ist der Bremskrafterzeuger 4 als Vakuum-Bremskrafterzeuger ausgebildet und weist eine Vakuumpumpe als Betätigungseinrichtung auf. Durch geeignete Ansteuerung der Vakuumpumpe ist der Unterdruck zwischen zwei Membranen des Vakuum-Bremskrafterzeugers derart anpassbar, dass der Kolben 5, der mit einer der Membranen mechanisch gekoppelt ist, verschoben wird.
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Wird der Kolben 5 nun verschoben beziehungsweise verlagert, sodass das Volumen in dem Hauptbremszylinder 6 verkleinert wird, so wird dadurch die Hydraulikflüssigkeit 8 aus dem Hauptbremszylinder 6 in die Nehmerzylinder der Radbremseinrichtungen 9 gefördert. Es wirkt also ein Hydraulikdruck in der Bremsanlage 1 über die Nehmerzylinder auf die Radbremseinrichtungen 9, sodass diese betätigt werden. Vorzugsweise wird die Hydraulikflüssigkeit 8 durch nicht näher dargestellte Ventile oder Ventilanordnungen zwischen den Radbremseinrichtungen 9 verteilt.
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Im Regelfall wird der Kolben 5 durch die Betätigungseinrichtung in Abhängigkeit von der Betätigung des Bremspedals 3 durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 2 verlagert. Der Fahrer muss zur Betätigung des Bremspedals 3 eine Bremspedalkraft auf das Bremspedal 3 aufbringen, um eine Bremspedalgegenkraft zu überwinden, die insbesondere abhängig von dem Hydraulikdruck in der Bremsanlage 1 ist. Unter der Bremspedalkraft ist also insbesondere die Kraft zu verstehen, die benötigt wird, um die Hydraulikflüssigkeit 8 aus dem Hauptbremszylinder 6 in die Nehmerzylinder zu fördern.
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Der Kolben 5 ist durch die Betätigungseinrichtung jedoch auch unabhängig von der Betätigung des Bremspedals verlagerbar. Aufgrund der mechanischen Kopplung des Kolbens 5 mit dem Bremskrafterzeuger 4 und mit dem Bremspedal 3 wird bei gleichem Betätigungsweg des Bremspedals 3 die Bremspedalgegenkraft verringert. Die dazu korrespondierende Bremspedalkraft wird ebenfalls entsprechend verringert.
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Um sicherzustellen, dass das Bremspedal 3, nachdem der Fahrer keine Bremspedalkraft mehr auf das Bremspedal 3 aufbringt, wieder in eine nicht betätigte Ausgangsposition zurückkehrt, ist dem Bremspedal 3 insbesondere eine nicht dargestellte Rückstelleinrichtung zugeordnet, die das Bremspedal 3 durch eine Federkraft in die Ausgangsposition drängt. Die Federkraft ist dann Teil der Bremspedalgegenkraft, die der Fahrer bei der Betätigung des Bremspedals 3 überwinden muss.
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Dem Hauptbremszylinder 6 ist außerdem eine Speicherkammer 12 zugeordnet, die mit dem Hauptbremszylinder 6 durch ein nicht näher dargestelltes Ventil 13 oder eine Ventilanordnung fluidtechnisch verbindbar oder verbunden ist, sodass Hydraulikflüssigkeit 8 bedarfsweise der Speicherkammer 12 zugeführt wird.
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Im Folgenden wird mit Bezug auf 2 ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben der Bremsanlage 1 des Kraftfahrzeugs 2 beschrieben. Hierzu zeigt die 2 das Verfahren anhand eines Flussdiagramms. Insbesondere wird durch das Verfahren gewährleistet, dass ein Komfort für den Fahrer bei einem autonomen oder teilautonomen Bremsvorgang vorteilhaft erhöht ist.
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In einem Schritt S1 beginnt das Verfahren damit, dass der Bremskrafterzeuger 4 zum Fördern der Hydraulikflüssigkeit 8 in der Bremsanlage 1 angesteuert wird, sodass ein hydraulischer Bremsdruck in der Bremsanlage 1 erzeugt und zumindest einer der Radbremseinrichtungen 9 der Bremsanlage 1 zugeführt wird. Zur Durchführung des Verfahrens wird insbesondere die dem Bremskrafterzeuger 4 zugeordnete Steuereinrichtung 11 verwendet.
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In einem Schritt S2 werden der von dem Bremskrafterzeuger 4 erzeugte Bremsdruck und ein Betätigungsweg des Bremspedals 3 erfasst. Optional wird in einem Schritt S3 ein Gradient einer momentanen Bremsdruck-Betätigungsweg-Kennlinie ermittelt und mit einem Gradienten einer vorgegebenen Bremsdruck-Betätigungsweg-Kennlinie verglichen.
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In einem Schritt S4 wird nun in Abhängigkeit von dem erfassten Bremsdruck und der Betätigungsweg ein erstes Teilvolumen der durch das Bremspedal 3 geförderten Hydraulikflüssigkeit 8 durch zumindest ein Ventil 13 einer Speicherkammer 12 der Bremsanlage ein zugeführt. Besonders bevorzugt ist das erste Teilvolumen proportional zu dem Betätigungsweg und oder dem Bremsdruck. Weiter bevorzugt wird ein zweites Teilvolumen der durch das Bremspedal 3 geförderten Hydraulikflüssigkeit 8 ebenfalls zumindest einer der Radbremseinrichtungen 9 der Bremsanlage 1 zugeführt.
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Wurden in dem Schritt S3 die beiden Kennlinien miteinander verglichen, so wird die durch das Bremspedal 3 geförderte Hydraulikflüssigkeit 8 hierbei in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis derart in das erste und das zweite Teilvolumen aufgeteilt, dass die ursprünglich vorgegebene Kennlinie erreicht ist.
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In einem optionalen Schritt S5 wird die Speicherkammer 12 automatisch geleert, nachdem erkannt wurde, dass das Bremspedal 3 nicht mehr betätigt wird. Alternativ wird die Speicherkammer 12 nach einer vorgegebenen Zeit geleert. Das Verfahren endet mit einem Schritt S6 und kann erneut durchgeführt werden.
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Mit Bezug auf 3 soll noch eine beispielhafte Betätigungsweg-Bremsdruck-Kennlinie des Bremspedals 3 beschrieben werden. Dabei ist die Kennlinie über einen Betätigungsweg s des Bremspedals 3 und einen Bremsdruck p dargestellt. Bis zu einem Betätigungsweg s0 verändert sich der Bremsdruck p nicht, weil erst dann eine Schnüffelbohrung, die den Hauptbremszylinder 6 mit einem Ausgleichsbehälter der Bremsanlage 1 verbindet, geschlossen ist. Der Bremsdruck p steigt nun mit erhöhtem Betätigungsweg s an.
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Bei einem Betätigungsweg s1 weist die Kennlinie eine erste Steigung mit einem ersten Gradienten G1 auf. Hier ändert sich der Bremsdruck p bei einer Erhöhung des Betätigungswegs s nur moderat, was der Fahrer bei einer Betätigung des Bremspedals 3 als ein weiches Pedalgefühl erlebt. Bei einem Betätigungsweg s2 weist die Kennlinie eine zweite Steigung mit einem zweiten Gradienten G2 auf, der deutlich höher ist als der erste Gradient G1. Hier ändert sich der Bremsdruck p bei einer Erhöhung des Betätigungswegs s deutlich stärker, was der Fahrer bei einer Betätigung des Bremspedals 3 als ein hartes Pedalgefühl erlebt.
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Wird nun eine autonome oder teilautonome Bremsung durch die Bremsanlage 1 durchgeführt, so ist die Kennlinie nach rechts verschoben, sodass der Fahrer bei gleichbleibendem Betätigungsweg ein härteres Pedalgefühl erlebt. Hier setzt das erfindungsgemäße Verfahren an, wie vorstehend beschrieben. Indem das erste Teilvolumen der durch das Bremspedal 3 geförderten Hydraulikflüssigkeit durch das Ventil 13 der Speicherkammer 12 zugeführt wird, normalisiert sich das Pedalgefühl, weil die Kennlinie auf ihre Ursprungsposition verschoben wird.
