DE102022203381A1

DE102022203381A1 - Verfahren zur Kreistrennung einer hydraulischen Bremsanlage

Info

Publication number: DE102022203381A1
Application number: DE102022203381.7A
Authority: DE
Inventors: Aleksandar Stanojkovski; Eberhard Münz
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2022-04-05
Filing date: 2022-04-05
Publication date: 2023-10-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Bremsanlage aufweisend einen ersten Teilkreis mit zumindest einer ersten Radbremse (8a, 8b) und einen zweiten Teilkreis mit zumindest einer zweiten Radbremse (8c, 8d), wobei bei einer Leckage (60) in einer ersten oder zweiten Radbremse (8a, 8b, 8c, 8d) eine Kreistrennung des ersten Teilkreises und des zweiten Teilkreises vorgenommen wird, indem ein Kreistrennventil (40) zwischen dem ersten Teilkreis und dem zweiten Teilkreis geschlossen wird. Zur Sicherstellung der Kreistrennung wird eine Ventilanordnung (23, 6) in dem ersten Teilkreis angesteuert angrenzend an das Kreistrennventil (40) ein Bremsflüssigkeitsvolumen (65) einzusperren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Bremsanlage für Kraftfahrzeuge aufweisend einen ersten Teilkreis mit zumindest einer ersten Radbremse und einen zweiten Teilkreis mit zumindest einer zweiten Radbremse, wobei bei einer Leckage in einer ersten oder zweiten Radbremse eine Kreistrennung des ersten Teilkreises und des zweiten Teilkreises vorgenommen wird, indem ein Kreistrennventil zwischen dem ersten Teilkreis und dem zweiten Teilkreis geschlossen wird.
Bei klassischen hydraulischen Bremsanlagen waren die Radbremsen typischerweise dauerhaft auf zwei gesonderte Bremskreise aufgeteilt, um eine erhöhte Funktionsbereitschaft zu gewährleisten. Tritt eine Leckage auf, welche einen der Bremskreise entleert, so bleibt der zweite Bremskreis unbeteiligt und kann so eine Mindestverzögerung des Fahrzeugs sicherstellen. Bei modernen hydraulischen Bremsanlagen, die meist nach dem brake-by-wire Prinzip arbeiten, wird die Zweikreisigkeit häufig erst durch entsprechendes Ventilschalten eingestellt.
Die hierfür eingesetzten Ventile können dabei verschiedenste Fehler aufweisen, welche eine Umsetzung oder Aufrechterhaltung der Zweikreisigkeit und somit der Leckagesicherheit entgegenstehen. Insbesondere thermische Probleme der Ventile können deren Funktionalität nach einer gewissen Zeit beeinträchtigen bis hin zu einem vollständigen Funktionsausfall.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitschaft einer solchen hydraulischen Bremsanlage bei einer Leckage zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein gattungsgemäßes Verfahren bei dem zusätzlich zum Kreistrennventil eine Ventilanordnung in dem ersten Teilkreis angesteuert wird angrenzend an das Kreistrennventil ein Bremsflüssigkeitsvolumen einzusperren. Mit anderen Worten wird eine zusätzliche Ventilanordnung zwischen das Kreistrennventil und zumindest eine Drucksenke, wie eine Radbremse, eine Leckage, einen Hauptzylinder und/oder eine Bremsflüssigkeitsbehältnis geschaltet. Durch das eingesperrte Bremsflüssigkeitsvolumen mit der als Barriere wirkenden Ventilanordnung zum Einsperren des Bremsflüssigkeitsvolumens wird das Kreistrennventil entlastet, sodass die Kreistrennung sicher umgesetzt werden kann. Bevorzugt liegt der Bereich des eingesperrten Bremsflüssigkeitsvolumens innerhalb eines einzigen Gehäuseblocks gemeinsam mit dem Kreistrennventil und der Ventilanordnung. Dies ergibt einen besonders steifen hydraulischen Raum. Das eingesperrte Volumen beträgt bevorzugt zwischen 0,1 und 10 cm³, besonders bevorzugt zwischen 1,5 und 4 cm³.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Kreistrennventil als stromlos offenes Ventil ausgebildet ist. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einem Ausfall des Bordnetzes beide Bremskreise mit hydraulischem Druck, insbesondere durch einen Hauptbremszylinder, versorgt werden können. Zum Schließen wird das Ventil mit einem Schaltstrom beaufschlagt, welcher den Ventilstößel in die geschlossene Position bewegt. Zum Halten des Ventils in geschlossenem Zustand wird der Spulenstrom auf einen Haltestrom abgesenkt, der unterhalb des Schaltstroms liegt, mit dem Ziel, das Ventil thermisch weniger zu belasten. Dieser benötigte Haltestrom ist abhängig vom Differenzdruck über das Ventil. Je höher die Druckdifferenz zwischen erstem Teilkreis und zweiten Teilkreis ist, desto höher muss der Haltestrom ausfallen, um das Ventil dicht zu halten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Haltestrom des Kreistrennventils nach dem Einsperren des Bremsflüssigkeitsvolumens reduziert. Da durch das hinterlagerte eingesperrte Volumen, das Kreistrennventil nicht mehr gegen einen druckfreien Bereich isolieren muss, sondern gegen den Druck in dem eingesperrten Bremsflüssigkeitsvolumen, reduziert sich der Differenzdruck über dem Ventil. Entsprechend kann der Haltestrom reduziert werden, wodurch sich die thermische Leistung des Ventils verringert und das Ventil somit abkühlen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in dem ersten Teilkreis ein durch ein Bremspedal betätigbarer Hauptbremszylinder vorgesehen, welcher über ein Hauptzylinderventil mit der zumindest einen ersten Radbremse verbunden ist. Dieser ermöglicht das Bereitstellen eines Bremsdrucks in der ersten Radbremse auch bei völligem Ausfall der elektronischen Druckbereitstellungseinrichtung. Alternativ ist in dem ersten Teilkreis, insbesondere für hochautomatisiertes Fahren, eine weitere elektrische Druckbereitstellungseinrichtung, insbesondere eine hydraulische Pumpe, vorgesehen, welche mit ihrer Druckseite mit den Einlassventilen der Radbremsen verbunden ist. Das Bremspedal kann in diesem Fall als E-Pedal ausgeführt sein, welches hydraulisch von dem ersten und dem zweiten Teilkreis entkoppelt oder sogar vollständig trocken ausgeführt ist und welches lediglich Daten über den Betätigungszustand an eine Steuereinheit der Bremsanlage übermittelt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in dem zweiten Teilkreis eine elektrische Druckbereitstellungseinrichtung vorgesehen, welche über ein Zuschaltventil mit der zumindest einen zweiten Radbremse verbunden ist. Durch die elektrische Druckbereitstellungseinrichtung kann in den zweiten Radbremsen ein verstärkter Druck zur Verfügung gestellt werden, der über die manuellen Fähigkeiten der durchschnittlichen Fahrer hinausgeht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei einer Verzögerungsanforderung an der zumindest einen zweiten Radbremse eine Bremskraft bereitgestellt, indem diese mit hydraulischem Druck beaufschlagt wird. Dies geschieht insbesondere durch die elektrische Druckbereitstellungseinrichtung. Durch die Kreistrennung kann die elektrische Druckbereitstellungseinrichtung unabhängig von einer möglichen Leckage in einer der ersten Radbremsen einen verstärkten Druck in den zweiten Radbremsen zur Verfügung stellen, um das Fahrzeug sicher und mit ausreichender Verzögerung in den Stillstand zu bremsen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Ventilanordnung des ersten Teilkreises zumindest ein Einlassventil und/oder ein Hautzylinderventil, wobei das Einlassventil und/oder das Hauptzylinderventil geschlossen werden, um das Bremsflüssigkeitsvolumen einzusperren. Bevorzugt handelt es sich bei dem so abgegrenzten Volumen um einen hydraulisch steifen Raum. Das heißt insbesondere, dass dieser keine Radbremsen oder Speicherelemente umfasst, welche Bremsflüssigkeitsvolumen reversibel aufnehmen und abgeben können.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Bremsflüssigkeitsvolumen eingesperrt, sobald der erste Teilkreis leergelaufen ist oder im ersten Teilkreis ein Drucksollwert nicht erreicht wird. Solange der erste Teilkreis noch Bremsflüssigkeitsvolumen aufweist, kann dieser unabhängig vom zweiten Teilkreis zum Bremsdruckaufbau genutzt werden, wodurch die Verzögerungsfähigkeit des Fahrzeugs verbessert wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Leerlaufen an einer Veränderung des Pedalweg-Hauptzylinderdruck-Verhältnis erkannt. Das Leerlaufen kann auch erkannt werden, wenn ein Bremsflüssigkeitsreservoir, welches die ersten Radbremsen versorgt, einen Füllstandgrenzwert unterschreitet. In redundanten Bremssystemen kann auch eine weitere Pumpe mit Drucksensor vorgesehen sein. Dabei kann ein Leerlaufen erkannt werden wenn im entsprechenden Teilkreis kein Druck mehr aufgebaut werden kann. Das heißt wenn ein gemessener Druckwert nicht einen erwarteten Sollwert erreicht. Das Leerlaufen kann damit besonders einfach und zuverlässig erkannt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die ersten Radbremsen an der Vorderachse eines Kraftfahrzeugs und die zweiten Radbremsen an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Kreistrennventil kurzzeitig geöffnet, um eine Druckerhöhung im eingesperrten Volumen hervorzurufen. Hierdurch kann der Differenzdruck über das Kreistrennventil bedarfsgerecht bis auf 0bar abgesenkt werden um eine benötigte Entlastung des Kreistrennventils zu erzielen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird periodisch zwischen der Ventilanordnung und dem Kreistrennventil hin und her geschaltet. SO kann die Isolationsaufgabe abwechseln von den jeweiligen Ventilen übernommen werden während die jeweils anderen Ventile abkühlen können.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Kreistrennventil beim periodischen Umschalten ganz oder teilweise geöffnet und geschlossen. Das heißt der Ventilstrom kann entweder zwischen einem niedrigeren und höheren Wert gewechselt werden oder der Ventilstrom kann periodisch sogar auf 0A reduziert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Einsperren des Volumens, sobald das Kreistrennventil thermische Probleme zeitigt. Eine Bestimmung der thermischen Probleme des Kreistrennventils können beispielsweise durch die Bestromungsdauer, eine Widerstandsbestimmung oder die Stromstellfähigkeit bestimmt werden.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine hydraulische Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug aufweisend einen ersten Teilkreis mit zumindest einer ersten Radbremse und einen zweiten Teilkreis mit zumindest einer zweiten Radbremse, sowie ein Kreistrennventil zwischen dem ersten Teilkreis und dem zweiten Teilkreis und eine Steuereinrichtung die dazu eingerichtet ist bei einer Leckage in einer ersten Radbremse das Kreistrennventil zu schließen, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist eine Ventilanordnung in dem ersten Teilkreis anzusteuern ein Bremsflüssigkeitsvolumen angrenzend an das Kreistrennventil einzusperren.
Bevorzugte Ausführungsformen der Bremsanlage ergeben sich durch die vorstehend für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Merkmale. Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch durch die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen. Dabei gehören alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination zum Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.

1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Bremsanlage,
2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Bremsanlage bei einer Vorderachsleckage,
3 zeigt ein beispielhaftes Überströmkennfeld des Kreistrennventils,
4 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Bremsanlage bei einer Vorderachsleckage, mit undichtem Kreistrennventil,
5 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Bremsanlage bei einer Vorderachsleckage mit erfindungsgemäß eingesperrtem Bremsflüssigkeitsvolumen;

Das in 1 dargestellte Bremssystem für ein Kraftfahrzeug umfasst vier hydraulisch betätigbare Radbremsen 8a-8d. Die Bremsanlage umfasst einen mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals 1 betätigbaren Hauptbremszylinder 2, einen mit dem Hauptbremszylinder 2 zusammenwirkenden Wegsimulator bzw. eine Simulationseinrichtung 3, einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 4, eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5, und eine Ventilanordnung umfassend radindividuelle Bremsdruckmodulationsventile, welche beispielsgemäß als Einlassventile 6a-6d und Auslassventile 7a-7d ausgeführt sind. Weiterhin umfasst das Bremssystem zumindest eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 12 zur Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten des Bremssystems.
Beispielsgemäß ist die Radbremse 8a dem linken Vorderrad (FL), die Radbremse 8b dem rechten Vorderrad (FR), die Radbremse 8c dem linken Hinterrad (RL) und die Radbremse 8d dem rechten Hinterrad (RR) zugeordnet.
Der Hauptbremszylinder 2 weist in einem Gehäuse 16 einen Hauptbremszylinderkolben 15 auf, der eine hydraulische Druckkammer 17 begrenzt, und stellt einen einkreisigen Hauptbremszylinder 2 dar. Die Druckkammer 17 nimmt eine Rückstellfeder 9 auf, die den Kolben 15 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 2 in einer Ausgangslage positioniert. Die Druckkammer 17 steht einerseits über in dem Kolben 15 ausgebildete radiale Bohrungen sowie eine entsprechende Druckausgleichsleitung 41 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 in Verbindung, wobei diese durch eine Relativbewegung des Kolbens 15 im Gehäuse 16 absperrbar sind. Die Druckkammer 17 steht andererseits mittels eines hydraulischen Leitungsabschnitts (auch als erste Zufuhrleitung bezeichnet) 22 mit einer Bremsversorgungsleitung 13 in Verbindung, an welche die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a-6d angeschlossen sind. So ist die Druckkammer 17 des Hauptbremszylinders 2 mit allen Einlassventilen 6a-6d verbunden.
In der Druckausgleichsleitung 41 bzw. in der Verbindung zwischen der Druckkammer 17 und dem Druckmittelvorratsbehälter 4 ist beispielsgemäß kein elektrisch oder hydraulisch betätigbares Ventil, sondern lediglich ein Rückschlagventil angeordnet.
Alternativ kann in der Druckausgleichsleitung 41 bzw. zwischen dem Hauptbremszylinder 2 und dem Druckmittelvorratsbehälter 4 ein, insbesondere stromlos offenes, Diagnoseventil, bevorzugt eine Parallelschaltung eines stromlos offenen Diagnoseventils mit einem zum Druckmittelvorratsbehälter 4 hin schließenden Rückschlagventil, enthalten sein.
Die Ventilanordnung kann außerdem noch weitere hydraulische Ventile umfassen. Zwischen der an die Druckkammer 17 angeschlossenen Zufuhrleitung 22 und der Bremsversorgungsleitung 13 ist ein Trennventil 23 angeordnet bzw. Druckkammer 17 ist mit der Bremsversorgungsleitung 13 über die erste Zufuhrleitung 22 mit einem Trennventil 23 verbunden. Das Trennventil 23 ist als ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes (SO-), 2/2-Wegeventil ausgebildet. Durch das Trennventil 23 kann die hydraulische Verbindung zwischen der Druckkammer 17 und der Bremsversorgungsleitung 13 abgesperrt werden. Das Trennventil 23 wird auch als Hauptzylinderventil (Master Cylinder Valve - MCV) bezeichnet.
Eine Kolbenstange 24 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 1 infolge einer Pedalbetätigung mit der Translationsbewegung des Hauptbremszylinderkolbens 15, dessen Betätigungsweg von einem vorzugsweise redundant ausgeführten Wegsensor 25 erfasst wird. Dadurch ist das entsprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetätigungswinkel. Es repräsentiert einen Bremswunsch eines Fahrzeugführers und damit eine Verzögerungsanforderung.
Ein an die erste Zufuhrleitung 22 angeschlossener Drucksensor 20 erfasst den in der Druckkammer 17 durch ein Verschieben des Kolbens 15 aufgebauten Druck. Dieser Druckwert kann ebenso zur Charakterisierung oder Bestimmung des Bremswunschs des Fahrzeugführers ausgewertet werden. Alternativ zu einem Drucksensor 20 kann auch ein Kraftsensor 20 zur Bestimmung des Bremswunschs des Fahrzeugführers verwendet werden.
Die Simulationseinrichtung 3 ist beispielsgemäß hydraulisch ausgeführt und hydraulisch an den Hauptbremszylinder 2 angekoppelt. Die Simulationseinrichtung 3 weist beispielsweise im Wesentlichen eine Simulatorkammer 29, eine Simulatorrückkammer 30 sowie einen die beiden Kammern 29, 30 voneinander trennenden Simulatorkolben 31 auf. Der Simulatorkolben 31 stützt sich durch ein in der (beispielsgemäß trockenen) Simulatorrückkammer 30 angeordnetes elastisches Element 33 (z. B. Simulatorfeder) an einem Gehäuse ab. Die hydraulische Simulatorkammer 29 ist beispielsgemäß mittels eines vorzugsweise elektrisch betätigbaren, vorzugsweise stromlos geschlossenen Simulatorventils oder Simulatorfreigabeventils 32 mit der Druckkammer 17 des Hauptbremszylinders 2 verbunden.
Das Bremssystem bzw. die Bremsanlage umfasst je hydraulisch betätigbarer Radbremse 8a-8d ein Einlassventil 6a-6d und ein Auslassventil 7a-7d, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und an die Radbremse 8a-8d angeschlossen sind. Den Einlassventilen 6a-6d ist jeweils ein zu der Bremsversorgungsleitung 13 hin öffnendes, nicht näher bezeichnetes Rückschlagventil parallelgeschaltet. Die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 7a-7d sind über eine gemeinsame Rücklaufleitung 14 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden.
Die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung (bzw. ein einkreisiger, elektrohydraulischer Aktuator) oder Linearaktuator ausgebildet, dessen Kolben 36 von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 35 unter Zwischenschaltung eines ebenfalls schematisch dargestellten Rotations-Translationsgetriebes 39 betätigbar ist. Der Kolben 36 begrenzt den einzigen Druckraum 37 der Druckbereitstellungseinrichtung 5. Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 35 dienender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor ist mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet.
An den Druckraum 37 der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist ein Leitungsabschnitt (auch als zweite Zufuhrleitung bezeichnet) 38 angeschlossen. Die Zufuhrleitung 38 ist über ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise stromlos geschlossenes, Zuschaltventil 26 als Teil der Ventilanordnung mit der Bremsversorgungsleitung 13 verbunden. Durch das Zuschaltventil 26 kann die hydraulische Verbindung zwischen dem Druckraum 37 der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5 und der Bremsversorgungsleitung 13 (und damit den Eingangsanschlüssen der Einlassventile 6a-6d) gesteuert geöffnet und abgesperrt werden.
Der durch die Kraftwirkung des Kolbens 36 auf das im Druckraum 37 eingeschlossene Druckmittel erzeugte Aktuatordruck wird in die zweite Zufuhrleitung 38 eingespeist.
Bei einem Druckabbau durch Zurückfahren des Kolbens 36 strömt das vorher aus dem Druckraum 37 der Druckbereitstellungseinrichtung 5 in die Radbremsen 8a-8d verschobene Druckmittel auf dem gleichen Wege wieder in den Druckraum 37 zurück.
Alternativ können radindividuell unterschiedliche Radbremsdrücke einfach mittels der Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d eingestellt werden. Bei einem entsprechenden Druckabbau strömt der über die Auslassventile 7a-7d abgelassene Druckmittelanteil über die Rücklaufleitung 14 in den Druckmittelvorratsbehälter 4.
Ein Nachsaugen von Druckmittel in den Druckraum 37 ist durch ein Zurückfahren des Kolbens 36 bei geschlossenem Zuschaltventil 26 möglich, indem Druckmittel aus dem Behälter 4 über die Leitung 42 mit einem in Strömungsrichtung zum Aktuator 5 öffnenden Rückschlagventil 53 in den Aktuatordruckraum bzw. Druckraum 37 strömen kann. Beispielsgemäß ist Druckraum 37 außerdem in einem unbetätigten Zustand des Kolbens 36 über ein oder mehrere Schnüffellöcher mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden. Diese Verbindung zwischen Druckraum 37 und Druckmittelvorratsbehälter 4 wird bei einer (ausreichenden) Betätigung des Kolbens 36 in Betätigungsrichtung 27 getrennt.
In der Bremsversorgungsleitung 13 ist ein elektrisch betätigbares, stromlos offenes Kreistrennventil 40 angeordnet, durch welches das Bremssystem in zwei hydraulische Teilkreise aufgeteilt werden kann. Die Bremsversorgungsleitung 13 ist aufgeteilt in einen ersten Leitungsabschnitt 13a in dem ersten Teilkreis, welcher (über das Trennventil 23) mit dem Hauptbremszylinder 2 verbunden ist, und einen zweiten Leitungsabschnitt 13b im zweiten hydraulischen Teilkreis, welcher (über das Zuschaltventil 26) mit der Druckbereitstellungseinrichtung 5 verbunden ist. Der erste Leitungsabschnitt 13a ist mit den Einlassventilen 6a, 6b der Radbremsen 8a, 8b verbunden und der zweite Leitungsabschnitt 13b ist mit den Einlassventilen 6c, 6d der Radbremsen 8c, 8d verbunden.
Bei geöffnetem Kreistrennventil 40 ist die Bremsanlage einkreisig ausgeführt. Durch Schließen des Kreistrennventils 40 kann die Bremsanlage, insbesondere situationsgerecht gesteuert, in zwei hydraulische Teilkreise, die Bremskreise I und II aufgetrennt oder aufgeteilt werden. Dabei ist im ersten Bremskreis I der Hauptbremszylinder 2 (über das Trennventil 23) mit nur noch den Einlassventilen 6a, 6b der Radbremsen 8a, 8b der Vorderachse VA verbunden, und im zweiten Bremskreis II die Druckbereitstellungseinrichtung 5 (bei geöffnetem Zuschaltventil 26) mit nur noch den Radbremsen 8c und 8d der Hinterachse HA verbunden. Diese Betriebsart wird als Halbmodus, Half-by-wire, oder Active Circuit Separation bezeichnet.
Die Eingangsanschlüsse aller Einlassventile 6a-6d können bei offenem Kreistrennventil 40 mittels der Bremsversorgungsleitung 13 mit einem Druck versorgt werden, der in einer Brake-by-Wire-Betriebsart dem Bremsdruck entspricht, der von der Druckbereitstellungseinrichtung 5 bereitgestellt wird. Die Bremsversorgungsleitung 13 kann in einer stromlosen Rückfallbetriebsart mit dem Druck der Druckkammer 17 des Hauptbremszylinders 2 beaufschlagt werden.
Vorteilhafterweise umfasst die Bremsanlage eine Pegelmesseinrichtung 50 zur Bestimmung eines Druckmittelpegels/-standes in dem Druckmittelvorratsbehälter4.
Beispielsgemäß sind die hydraulischen Komponenten, nämlich der Hauptbremszylinder 2, die Simulationseinrichtung 3, die Druckbereitstellungseinrichtung 5, die Ventilanordnung mit den hydraulischen Ventilen 6a-6d, 7a-7d, 23, 26, 40 und 32 sowie die hydraulischen Verbindungen inklusive der Bremsversorgungsleitung 13, zusammen in einer hydraulischen Steuer- und Regeleinheit 60 (HCU) angeordnet. Der hydraulischen Steuer- und Regeleinheit 60 ist die elektronische Steuer- und Regeleinheit (ECU) 12 zugeordnet. Bevorzugt sind hydraulische und elektronische Steuer- und Regeleinheit 60, 12 als eine Einheit (HECU) ausgeführt. Die elektronische Steuer- und Regeleinheit (ECU) 12 kann auch mehrteilig ausgeführt sein.
Das Bremssystem umfasst einen Drucksensor 19 bzw. Systemdrucksensor zur Erfassung des von der Druckbereitstellungseinrichtung 5 bereitgestellten Druckes. Der Drucksensor 19 ist hierbei von der Druckkammer 37 der Druckbereitstellungseinrichtung 5 gesehen hinter dem Zuschaltventil 26 angeordnet.
Die beiden Hinterradbremsen 8c, 8d sind zusätzlich zu der hydraulischen Aktuation mit je einer integrierten Parkbremse 48c, 48d ausgestattet, welche als elektromechanische Parkbremsen ausgeführt sind.
In einem normalen Betriebsmodus, einer „Brake-by-Wire“-Betriebsart, ist das Trennventil 23 geschlossen und das Zuschaltventil 26 und das Kreistrennventil 40 geöffnet, sodass der hydraulische Druck in allen Radbremsen 8a bis 8d durch den Linearaktuator 5 gestellt wird. In der „Brake-by-Wire“-Betriebsart, insbesondere in einem fehlerfreien Zustand der Bremsanlage, ist die Zufuhrleitung 38 somit über das Zuschaltventil 26 strömungsoffen mit der Bremsversorgungsleitung 13 verbunden. Auf diesem Weg erfolgt bei einer Normalbremsung ein Radbremsdruckauf- und -abbau für alle Radbremsen 8a-8d durch Vor- und Zurückfahren der Kolbens 36. Das Simulatorventil 32 ist in dieser Betriebsart geöffnet, sodass mit normalen Pedalkräften von 0 bis 500N ein Verschieben von Bremsflüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder erfolgen kann und somit der Fahrer ein komfortables Pedalgefühl hat.
In 2 ist nun die Bremsanlage der 1 im Falle einer Leckage 60 an der Vorderachs-Radbremse 8b dargestellt. Sobald die Steuereinheit 12 feststellt, dass eine Leckage 60 vorliegt, wird das Kreistrennventil 40 geschlossen. Durch die Leckage 60 läuft daher nur der erste Teilkreis mit den beiden Radbremsen 8a, 8b leer. Dies umfasst außerdem die Bremsflüssigkeit in den Leitungen 13a, 22 und einen kleinen Teil des Bremsflüssigkeitsvolumens im Hauptbremszylinder 2. Auch der für diesen Teilkreis vorgesehene Teilbereich 61 des Bremsflüssigkeitsreservoirs 4 läuft vollständig leer. Der zweite Teilkreis ist hingegen vollkommen entkoppelt und bleibt daher weiterhin einsatzfähig, solange das Kreistrennventil 40 die Kreistrennung aufrechterhalten kann.
In 3 ist nun ein Überström- Kennfeld 62 des Kreistrennventils 40 dargestellt. Dieses gibt die nötigen Halteströme an, die bei einem bestimmten Differenzdruck über dem Kreistrennventil 40 benötigt werden, um dieses in einem bestimmten Rahmen dicht zu halten. Eine Haltestromkennlinie 63, gibt den Strom für ein vollständig dichtes Kreistrennventil 40 an. Die weiteren Kurven 64, geben die entsprechenden Werte für Leckströme von 1 bis 12 cm³ pro Sekunde an. Für eine ausreichende Bremsung des Kraftfahrzeugs mit einer Fahrzeugverzögerung von 2,44m/s², nur durch die bei Leckagen noch zur Verfügung stehende Hinterachse, werden im zugehörigen zweiten Teilkreis sehr hohe Drücke und somit Differenzdrücke über dem Kreistrennventil 40 benötigt. Außerdem werden auch im Stillstand durch den Linearaktuator an der Hinterachse bis zu 120bar gestellt und gehalten, um auch in einem „worst case“ Szenario das Fahrzeug sicher im Stillstand halten zu können. Diesem Diagramm lässt sich entnehmen, dass dazu sehr hohe elektrische Ströme im Kreistrennventil 40 bereitgestellt werden müssen. Diese hohen Ströme führen zu einer starken Belastung des Kreistrennventils 40. Insbesondere ist der Temperaturanstieg durch die eingebrachte Leistung problematisch und kann zu Undichtigkeiten bis hin zu einer völligen Zerstörung des Kreisventils 40 führen.
In 4 ist nun verdeutlicht, was bei einer solchen Undichtigkeit oder Zerstörung des Kreisventils 40 geschieht. Das durch den Linearaktuators 5 geförderte Volumen wird durch das Zuschaltventil 26, das Kreistrennventil 40 und das Einlassventil 6b hin zur Leckage 60 der Radbremse 8b gefördert, sodass der Linearaktuators 5 langsam entleert wird. Über das Rückschlagventil 53 wird außerdem der Behälter 4 vollständig hin zur Leckage 60 entleert. Sobald der Linearaktuator seine vordere Endposition erreicht hat, saugt dieser über das Rückschlagventil 53 Bremsflüssigkeit aus dem Reservoir 4 nach. Die Bremsanlage verliert somit nach kurzer Zeit vollständig ihre Funktionsfähigkeit.
In 5 ist nun dargestellt, wie die hydraulische Bremsanlage auf das erfindungsgemäße Verfahren umschaltet. Zusätzlich zum Kreistrennventil 40 wird das Trennventil oder Hauptzylinderventil 23 und die Einlassventile 6a und 6b der Radbremsen 8a und 8b der Vorderachse geschlossen. Um ein hartes Bremspedal zu vermeiden kann hierbei das Simulatorventil 32 geöffnet werden. Das Trennventil 23 und die Einlassventil 6a, 6b bilden somit eine zusätzliche Barriere, die neben dem Kreistrennventil 40 eine Abgrenzung zwischen dem zweiten Teilkreis und der Leckage 60 bildet. Durch das Trennventil 23 und die Einlassventil 6a, 6b wird somit ein Bremsflüssigkeitsvolumen 65 angrenzend an das Kreistrennventil 40 eingesperrt. Durch dieses Bremsflüssigkeitsvolumen 65 wird das Kreistrennventil 40 entlastet. Bereits geringe Leckströme über das Kreistrennventil 40 in das eingesperrt Volumen 65 führen dort zu einem starken Druckanstieg, da es sich bei dem eingesperrten Volumen 65 um einen hydraulisch sehr steifen Raum handelt, da dieser keiner Speicherelemente, wie eine Radbremse oder einen Niederdruckspeicher umfasst. Durch die Druckerhöhung im eingesperrt Volumen 65 sinkt die Druckdifferenz über das Kreistrennventil 40 wodurch bei einem gegebenen elektrischen Strom durch dessen Spule der Leckagestrom über das Kreistrennventil 40 stark abnimmt. Das bedeutet ebenfalls, dass der benötigte Haltestrom, um das Kreistrennventil 40 in vollständig abgedichtetem Zustand zu halten, sinkt. Es kann vorgesehen sein, das Kreistrennventil 40 kurzzeitig zu öffnen, um einen gewünschten hydraulischen Druck in dem eingesperrten Volumen 65 und damit einen gewünschten Differenzdruck über das Kreistrennventil 40 einzustellen. Alternativ kann die Regelung derart erfolgen, dass ein Haltestrom am Kreistrennventil 40 eingestellt wird, welcher durch das Kreistrennventil 40 dauerhaft gestellt werden kann, ohne dass dieses überhitzt oder andere Probleme auftreten. Insbesondere kann der Haltestrom auf einen Dauerstromwert des Ventils gestellt werden, der je nach Umgebungstemperatur zwischen 0,5A und 2A liegen kann. Ein sich dadurch anfänglich einstellender Leckagestrom nimmt aufgrund des eingesperrten und hinterlagerten Volumens 65 allmählich bis auf 0 ab. Somit wird sichergestellt, dass eine Abtrennung des noch funktionsfähigen zweiten Teilkreises zu der Leckage 60 dauerhaft gewährleistet werden kann. So lässt sich sicherstellen, dass das Fahrzeug bei Auftreten einer Leckage durch die Kreistrennung mindestens zehn Stunden betrieben werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Bremspedal
2: Hauptbremszylinder
3: Simulationseinrichtung
4: Druckmittelvorratsbehälter
5: Druckbereitstellungseinrichtung
6 a bis d: Einlassventile
7 a bis d: Auslassventile
8 a bis d: Radbremse
9: Rückstellfeder
12: Steuersystem
13: Bremsversorgungsleitung
14: Rücklaufleitung
16: Gehäuse
17: Druckkammer
19: Systemdrucksensor
20: Hauptzylinderdrucksensor
22: erste Zufuhrleitung
23: Trennventil/Hauptzylinderventil
24: Kolbenstange
25: Wegsensor
26: Zuschaltventil
29: Simulatorkammer
30: Simulatorrückkammer
31: Simulatorkolben
32: Simulatorfreigabeventils
33: Elastisches Element
35: Elektromotor
36: Kolben
37: Druckraum
38: Zufuhrleitung
39: Rotations-Translationsgetriebe
40: Kreistrennventil
41: Druckausgleichsleitung
42: Leitung
44: Rotorlagensensor
50: Füllstandssensor
53: Rückschlagventil
60: Leckage
61: VA Teilbereich Reservoir
62: Überströmkennfeld Kreistrennventil
63: Schaltkennlinie
64: Überströmkurve
65: Eingesperrter Bereich

Claims

Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Bremsanlage aufweisend einen ersten Teilkreis mit zumindest einer ersten Radbremse (8a, 8b) und einen zweiten Teilkreis mit zumindest einer zweiten Radbremse (8c, 8d), wobei bei einer Leckage (60) in einer ersten oder zweiten Radbremse (8a, 8b, 8c, 8d) eine Kreistrennung des ersten Teilkreises und des zweiten Teilkreises vorgenommen wird, indem ein Kreistrennventil (40) zwischen dem ersten Teilkreis und dem zweiten Teilkreis geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventilanordnung (23, 6) in dem ersten Teilkreis angesteuert wird angrenzend an das Kreistrennventil (40) ein Bremsflüssigkeitsvolumen (65) einzusperren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreistrennventil (40) als stromlos offenes Ventil ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltestrom des Kreistrennventils (40) nach dem Einsperren des Bremsflüssigkeitsvolumens (65) reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Teilkreis ein durch ein Bremspedal (1) betätigbarer Hauptbremszylinder (2) vorgesehen ist, welcher über ein Hauptzylinderventil (23) mit der zumindest einen ersten Radbremse (8a, 8b) verbunden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Teilkreis eine elektrische Druckbereitstellungseinrichtung (5) vorgesehen ist, welche über ein Zuschaltventil (26) mit der zumindest einen zweiten Radbremse (8c, 8d) verbunden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verzögerungsanforderung an der zumindest einen zweiten Radbremse (8c, 8d) eine Bremskraft bereitgestellt wird, indem diese mit hydraulischem Druck beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (23, 6) des ersten Teilkreises zumindest ein Einlassventil (6) und/oder ein Hautzylinderventil (23) umfasst, wobei Einlassventil (6) und/oder Hautzylinderventil (23) geschlossen werden, um das Bremsflüssigkeitsvolumen (65) einzusperren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsflüssigkeitsvolumen (65) eingesperrt wird, sobald der erste Teilkreis leergelaufen ist oder im ersten Teilkreis ein Drucksollwert nicht erreicht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leerlaufen erkannt wird an einer Veränderung des Pedalweg-Hauptzylinderdruck-Verhältnis und/oder ein Bremsflüssigkeitsreservoir (4), welches die ersten Radbremsen versorgt einen Füllstandsgrenzwert unterschreitet und/oder wenn ein mittels Drucksensor gemessener Systemdruck einen geringeren Druck als erwartet anzeigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Radbremsen (8a, 8b) an der Vorderachse eines Kraftfahrzeugs und die zweiten Radbremsen (8c, 8d) an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreistrennventil (40) kurzzeitig geöffnet wird, um eine Druckerhöhung im eingesperrten Volumen hervorzurufen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das periodisch zwischen der Ventilanordnung und dem Kreistrennventil (40) hin und her geschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreistrennventil (40) beim periodischen Umschalten ganz oder teilweise geöffnet und geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsperren erfolgt, sobald das Kreistrennventil (40) thermische Probleme zeitigt.
Hydraulische Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug aufweisend einen ersten Teilkreis mit zumindest einer ersten Radbremse (8a, 8b) und einen zweiten Teilkreis mit zumindest einer zweiten Radbremse (8c, 8d), sowie ein Kreistrennventil (40) zwischen dem ersten Teilkreis und dem zweiten Teilkreis und eine Steuereinrichtung (12) die dazu eingerichtet ist bei einer Leckage (60) in einer ersten Radbremse das Kreistrennventil (40) zu schließen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (12) dazu eingerichtet ist eine Ventilanordnung (23, 6) in dem ersten Teilkreis anzusteuern ein Bremsflüssigkeitsvolumen (65) angrenzend an das Kreistrennventil (40) einzusperren.