DE10324246A1

DE10324246A1 - Hydraulische Fahrzeug-Bremsanlage sowie Betriebsverfahren hierfür

Info

Publication number: DE10324246A1
Application number: DE2003124246
Authority: DE
Inventors: Gerd Pitz; Roman Kettenbach
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Fahrzeug-Bremsanlage mit einem vom Fahrer mittels eines Bremspedals betätigten Hauptbremszylinder sowie mit einer Blockierschutzeinrichtung, die eine Bremsdruckmodulationsventilanordnung mit einer Rückförderpumpe besitzt und die eine automatische Bremseinrichtung enthält, die mit der Blockierschutzeinrichtung und der Rückförderpumpe die Fahrzeugbewegung fahrerunabhängig und radindividuell abbremsen und stabilisieren kann, und wobei der Bremsdruckmodulationsventilanordnung aus einem Reservoir zusätzliches Bremsfluid zuführbar ist. Erfindungsgemäß ist die Bremsdruckmodulationsventilanordnung über ein erstes Schaltventil ohne eine eigenständige Fördervorrichtung mit dem Reservoir verbindbar und es kann über ein zweites Schaltventil eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder und dem Reservoir hergestellt werden. Bevorzugt ist am Bremspedal ein Sensor zum Erfassen des Fahrer-Bremswunsches vorgesehen und es kann über die Schaltventile die Durchflussmenge von Bremsfluid vorgegeben werden. Zumindest für einige fahrerunabhängige Bremseingriffe werden die besagten Schaltventile derart angesteuert, dass der Fahrer an seinem Bremspedal keine Auswirkung hiervon verspürt. Hingegen wird in besonderen Betriebszuständen ein mittels des Sensors erkannter Fahrer-Bremswunsch mit der automatischen Bremseinrichtung umgesetzt, wobei eine Nachgiebigkeit des Bremspedals durch Verbinden des Hauptbremszylinders mit dem Reservoir ...

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Fahrzeug-Bremsanlage mit einem vom Fahrer mittels eines Bremspedals oder dgl. betätigten Hauptbremszylinder sowie mit einer Blockierschutzeinrichtung, die eine Bremsdruckmodulationsventilanordnung mit einer Rückförderpumpe besitzt und die eine automatische Bremseinrichtung enthält, die im Zusammenwirken mit der Blockierschutzeinrichtung und deren Rückförderpumpe die Fahrzeugbewegung fahrerunabhängig und radindividuell abbremsen und/oder stabilisieren kann, und wobei der Bremsdruckmodulationsventilanordnung aus einem Bremsfluid-Reservoir zusätzliches Bremsfluid zuführbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Betriebsverfahren. Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf die DE 42 32 311 C1 verwiesen.

Hydraulische Fahrzeug-Bremsanlagen sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. In neueren Personenkraftwagen weit verbreitet sind Fahrzeug-Bremsanlagen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 der vorliegenden Anmeldung. Bekannt ist ferner die sog. elektrohydraulische Bremse („EHB"), mit der unter gesteigertem Komfort im wesentlichen die gleichen Funktionen realisiert werden können wie bei den genannten gängigen Fahrzeug-Bremsanlagen, nämlich u.a. Fahrzeug-Stabilisierungsfunktionen, die dem Fachmann unter den Bezeichnungen ESP oder DSC oder FDR (= Fahrdynamikregler) bekannt sind.

Ein wesentlicher Unterschied der elektrohydraulischen Bremse (EHB) gegenüber den gängigen DSC- oder vergleichbaren Bremsanlagen besteht in der vollständigen Entkopplung des Bremspedals bzw. allg. Bremswunschgebers des Fahrers von der eigentlichen hydraulischen Fahrzeug-Bremsanlage bzw. von der sog. Bremshydraulik, in welcher der hydraulische Bremsdruck mittels einer elektromotorisch angetriebenen Pumpe unter Zwischenschaltung eines Druckspeichers erzeugt wird. Solche elektrohydraulischen Bremsanlagen (EHB) benötigen für den Normalbetrieb (nicht Not-Betrieb) also keinen vom Fahrer mittels seines Bremspedals betätigten Hauptbremszylinder; vielmehr wird der mittels geeigneter Sensoren erfasste Bremswunsch des Fahrers allein auf elektronischem Wege in der Bremsanlage umgesetzt. Das Bremspedal oder dgl. ist dabei in Form eines sog. Simulators ausgebildet, in welchem üblicherweise nicht nur die Ermittlung des Fahrer-Bremswunsches erfolgt, sondern mit welchem dem Fahrer darüber hinaus ein entsprechendes und insbesondere analog heutigen üblichen Bremsanlagen auftretendes Pedalgefühl vermittelt wird. Bekanntlich ist es der Fahrer eines Kraftfahrzeuges gewohnt, an seinem Bremspedal bei Betätigen desselben einen von der Intensität und Art der Betätigung abhängigen Widerstand zu verspüren.

Eine elektrohydraulische Bremsanlage zeichnet sich wie bereits erwähnt durch gesteigerten Komfort aus, und zwar insbesondere deshalb, weil der Fahrer im bzw. am Bremspedal naturgemäß auch keine für ihn evtl. störenden Rückmeldungen aus der Fzg.-Bremsanlage bzw. Bremshydraulik erhält. So ist bspw. der bekanntermaßen Pulsationen am Bremspedal einer üblichen Bremsanlage hervorrufende Regelvorgang eines Antiblockiersystems bei einer EHB nicht mehr spürbar. Gleiches gilt für eine Vielzahl weiterer sog. Assistenzfunktionen, die in einer modernen Fahrzeug-Bremsanlage umgesetzt sein können, so bspw. für die sog. soft-stop-Funktion, die ein evtl. störendes Brems-Nicken des Fahrzeugs-Aufbaus gegen Ende eines Bremsvorganges bei nahezu stillstehendem Fahrzeug verhindert.

Nachteilig an einer elektrohydraulischen Bremsanlage (EHB) ist jedoch deren erheblicher Bau- und Funktionsaufwand, insbesondere auch im Hinblick auf eine Absicherung bei einem Funktionsausfall bzw. bei Ausfall der praktisch unverzichtbaren elektrischen Energieversorgung. Ferner ist zur Sicherstellung der Systemdynamik für aktive Bremseingriffe sowie bei niedrigen Betriebs-Temperaturen ein relativ aufwändiger Druckspeicher erforderlich.

Hiermit sollen nun Maßnahmen aufgezeigt werden, mit Hilfe derer eine im wesentlichen übliche hydraulische Bremsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (und somit keine elektrohydraulische Bremsanlage (EHB) im üblichen Sinn) auf relativ einfach Weise ähnlich komfortabel gestaltet werden kann wie eine elektrohydraulische Bremsanlage (EHB) im üblichen Sinn, d.h. dass insbesondere Auswirkungen von fahrerunabhängigen Bremseingriffen am Bremspedal oder dgl. für den Fahrer nicht spürbar gemacht werden können (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung). Unabhängig hiervon sind jedoch besondere Fälle oder Umstände möglich, in denen eine Spürbarkeit am Bremspedal, d.h. eine sog. haptische Rückmeldung über irgendwelche Bremseingriffe, bewusst gewünscht wird, so dass dann auch bei einer erfindungsgemäßen Bremsanlage Auswirkungen von Bremseingriffen des Systems am Bremspedal spürbar sein können, wie bspw. der Regelvorgang eines Antiblockiersystems.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsdruckmodulationsventilanordnung über ein erstes Schaltventil ohne eine eigenständige Fördervorrichtung mit dem Bremsfluid-Reservoir verbindbar ist und dass über ein zweites Schaltventil eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder und dem Bremsfluid-Reservoir herstellbar ist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß müssen an einer ansonsten üblichen DSC- oder vergleichbaren Bremsanlage (nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1) lediglich zwei geeignete Ventile (Schaltventile) oder dgl. vorgesehen werden, von denen über ein erstes wahlweise eine Verbindung zwischen der sog. Bremsmodulationsventilanordnung (mit der genannten Rückförderpumpe) und einem sog. Bremsfluid-Reservoir hergestellt werden kann, so dass bedarfsabhängig entweder Bremsfluid aus diesem Reservoir in die besagte Bremsmodulationsventilanordnung gelangen oder aus dieser heraus in das Reservoir abgeführt werden kann. Hiermit ist also sichergestellt, dass die besagte Bremsmodulationsventilanordnung mit ihrer Rückförderpumpe unter allen Bedingungen die jeweils erforderliche Menge von Bremsfluid zur Verfügung hat, wobei vorteilhafterweise keine zusätzliche Pumpe oder dgl. (allg. „Fördervorrichtung") für das Bremsfluid benötigt wird; vielmehr muss lediglich das erste Schaltventil geeignet angesteuert werden. Dabei kann aus der Bremsdruckmodulationsventilanordnung auch gezielt eine Teilmenge von Bremsfluid abgezogen werden, so dass der Fahrer mit seinem Bremspedal über den Hauptbremszylinder ohne zu großen Kraftaufwand wieder Bremsfluid in die Bremsdruckmodulationsventilanordnung fördern kann. Hiermit wird dann eine gewohnte, übliche Bremspedal-Betätigung ermöglicht. Diese erste Schaltventil erlaubt also eine für den Fahrer des Kraftfahrzeugs unmerkliche Volumen-Druck-Beeinflussung, währernd dieser das Bremspedal (oder dgl.) betätigt.

Über ein zweites Ventil (Schaltventil) ist wahlweise eine Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder und dem Bremsfluid-Reservoir herstellbar, so dass aus dem Hauptbremszylinder insbesondere bei Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer zumindest ein geringer Teil von Bremsfluid in das Reservoir gelangen kann, wodurch unter gewissen Randbedingungen abermals für den Fahrer am Bremspedal ein für ihn übliches bzw. ein von ihm erwartetes Pedalgefühl eingestellt werden kann. Auch hierdurch kann nämlich eine gewisse Nachgiebigkeit am Bremspedal erzeugt bzw. das Bremspedal zeitweise bzw. kurzeitig von der Bremsdruckmodulationsventilanordnung entkoppelt werden. Dieses zweite Ventil ermöglicht somit eine Simulation der Bremsbetätigung im Hinblick auf eine Rückmeldung am Bremspedal ohne Auswirkung auf den Systemdruck in der eigentlichen hydraulischen Bremsanlage.

Insbesondere kann mit den vorgeschlagenen Maßnahmen ein Betriebsverfahren umgesetzt werden, bei dem zumindest für einige fahrerunabhängige Bremseingriffe die Schaltventile derart angesteuert werden, dass der Fahrer an seinem Bremspedal oder dgl. keine Auswirkung hiervon verspürt. Auch zur Erzielung dieses Effektes ist es nur erforderlich, das genannten zweite Schaltventil geeignet anzusteuern.

In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, das zweite und/oder erste besagte Schaltventil nicht als digitales, sondern als analogisiertes Ventil (mit einstellbarer Durchflussrate) auszubilden, da hiermit ausreichend große Freiheiten vorliegen, die es erlauben, praktisch jede gewünschte Charakteristik bzw. jedes gewünschte Verhalten in der Bremshydraulik zu erzeugen. Hierfür muss am jeweiligen und insbesondere am zweiten erfindungsgemäßen Ventil nur die hierfür jeweils erforderliche Durchflussrate eingestellt werden.

Was das besagte Bremsfluid-Reservoir betrifft, so kann es sich hierbei bevorzugt um den am Hauptbremszylinder üblicherweise ohnehin bereits vorhandenen Bremsfluid-Vorratsbehälter handeln, so dass hierfür (ebenfalls) kein eigenständiges Bauteil benötigt wird.

Ferner wird vorgeschlagen, am Bremspedal oder dgl. einen Sensor zum Erfassen des Fahrer-Bremswunsches vorzusehen, da dann auch dem Fahrerwunsch entsprechende Bremsaktionen teilweise oder im wesentlichen unabhängig vom Druckaufbau im Hauptbremszylinder umgesetzt werden können, wenn durch eine elektronische Steuereinheit geeignet angesteuert die automatische Bremseinrichtung, nämlich die genannte Bremsdruckmodulationsventilanordnung mit der Rückförderpumpe, den entsprechenden Bremsdruck geeignet aufbaut. Ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Fzg.-Bremsanlage ist dann dadurch gekennzeichnet, dass in besonderen Betriebszuständen ein Fahrer-Bremswunsch mittels eines geeigneten Sensors erkannt und mittels der automatischen Bremseinrichtung umgesetzt wird, wobei eine gewisse Nachgiebigkeit des Bremspedals oder dgl. durch geeignetes Verbinden des Hauptbremszylinders mit dem Bremsfluid-Reservoir über das zweite Schaltventil hergestellt wird.

Das beigefügte Prinzip-Schaltbild zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen Fahrzeug-Bremsanlage in Zweikreis-Ausführung, wobei eine im wesentlichen übliche Bremsanlage bzw. das mit der Bezugsziffer 1 versehene sog. Hydroaggregat einer PKW-Bremsanlage mit DSC- oder ESP-Funktion mit den bereits geschilderten zusätzlichen Elementen versehen ist.
Mit der Bezugsziffer 1 ist ein übliches Hydroaggregat einer Zweikreis-Fahrzeugbremsanlage mit ESP-Funktion oder DSC-Funktion gekennzeichnet, wobei der Block 1a dieses Hydroaggregats 1 den beiden Radbremszylindern VL und VR der Fahrzeug-Vorderachse VA zugeordnet ist und den ersten Bremskreis bildet, während der Block 1b des Hydroaggregats 1 den beiden Radbremszylindern HL und HR der Hinterachse HA zugeordnet ist und den zweiten Bremskreis bildet. Der Buchstabe L kennzeichnet dabei die linke Fahrzeugseite und der Buchstabe R die rechte Fahrzeugseite. Den einzelnen Radbremszylindern VL, VR, HL, HR zugeordnete Einlassventile EV, über welche Bremsfluid gesteuert in die Radbremszylinder gelangen kann, sind dieser (üblichen) Nomenklatur folgend mit EVVL, EVVR, EVHL, EVHR bezeichnet. Gleiches gilt für zugeordnete Auslassventile AV, über die Bremsfluid gesteuert aus den einzelnen Radbremszylindern VL, VR, HL, HR abgeführt werden kann.
In jedem Block 1a bzw. 1b des Hydroaggregats 1 sind neben einem Regelventil RV sowie einem Wegeventil WV insbesondere eine Rückförderpumpe RFP vorgesehen sowie weitere bekannte Elemente wie Rückschlagventile, Drosseln, Speicher und Drucksensoren. All diese genannten und in der Anordnung vollkommen üblichen Elemente bilden jeweils (d.h. je Bremskreis) eine Blockierschutzeinrichtung mit einer sog. Bremsdruckmodulationsventilanordnung BMVA und können in Zusammenwirken mit einem figürlich nicht dargestellten geeigneten elektronischen Steuergerät eine automatische Bremseinrichtung bilden, die unter Zuhilfenahme der Rückförderpumpe(n) RFP die Fahrzeugbewegung fahrerunabhängig und radindividuell abbremsen und/oder stabilisieren kann.
Mit der Bezugziffer 2 ist die ebenfalls übliche Bremsen-Betätigungseinheit für den Fahrer des Fahrzeugs in ihrer Gesamtheit bezeichnet, bestehend aus einem Bremspedal 2a, mit dem unter Zwischenschaltung eines Bremskraftverstärkers 2b ein zweikreisiger Hauptbremszylinder 2c betätigt wird, der aus einem Bremsfluid-Reservoir 2d gespeist wird.
In Abweichung von der soweit üblichen Gestaltung zweigt vom Bremsfluid-Reservoir 2d eine sich auf die beiden Bremskreise bzw. Blöcke 1a, 1b des Hydroaggregats 1 aufteilende Zusatz-Hydraulikleitung 4 ab, die einerseits über ein erstes Schaltventil 5 mit dem sog. Rückführzweig 10 der Bremsdruckmodulationsventilanordnung BMVA verbunden ist und andererseits über ein zweites Schaltventil 6 mit der die Bremsdruckmodulationsventilanordnung BMVA mit dem Hauptbremszylinder 2c verbindenden Standard-Hydraulikleitung 11. Die beiden Schaltventile 5 und 6 sind dabei vorzugsweise sog. analogisierte Ventile, deren Durchflussrate gezielt einstellbar ist.
Ebenfalls in Abweichung von der soweit üblichen Gestaltung einer DSC- bzw. ESP-Bremsanlage oder dgl. ist am Bremspedal 2a ein Aufnehmer oder Sensor 7 oder dgl. zum Erfassen des Fahrer-Bremswunsches vorgesehen. Hierbei kann es sich um einen Wegsensor und/oder einen Kraftsensor handeln. Abweichend von diesem Ausführungsbeispiel kann der Sensor 7 jedoch bspw. auch im/am Bremskraftverstärker 2b oder am/im Hauptbremszylinder 2c integriert oder vorgesehen sein.
Ein figürlich nicht dargestelltes elektronisches Steuergerät steuert die stromlos offenen Einlassventile EV, die stromlos geschlossenen Auslassventile AV sowie die Rückförderpumpe(n) RFP im Bedarfsfall, d.h. zur Erzielung einer Blockierschutzfunktion sowie zur Fahrzeugstabilisierung in bekannter Weise geeignet an. Dieses oder ein anderes elektronisches Steuergerät kann nun auch die erfindungsgemäß vorgesehenen Schaltventile 5 und 6 bedarfsweise geeignet ansteuern, so wie dies vor der Beschreibung dieses Schaltbildes bereits erläutert wurde. Auch verarbeitet dieses Steuergerät die Signale des Sensors 7 und kann somit die Bremsdruckmodulationsventilanordnung(en) BMVA, die Rückförderpumpe(n) RFP, sowie die Schaltventile 5 und 6 jeweils geeignet derart ansteuern, dass der Bremswunsch des Fahrers in optimaler Weise umgesetzt wird.
Insbesondere ist es hierbei möglich, dass durch Herstellen einer Verbindung zwischen der Bremsmodulationsventilanordnung BMVA (mit der Rückförderpumpe RFP) und dem Bremsfluid-Reservoir 2d bedarfsabhängig entweder zusätzliches Bremsfluid aus diesem Reservoir 2d in die Bremsmodulationsventilanordnung BMVA gelangen oder aus dieser heraus in das Reservoir 2d abgeführt werden kann. Hiermit ist also sichergestellt, dass die Bremsdruckmodulationsventilanordnung BMVA mit ihrer Rückförderpumpe RFP unter allen Bedingungen die jeweils erforderliche Menge von Bremsfluid zur Verfügung hat, wobei vorteilhafterweise keine zusätzliche Pumpe oder dgl. für das Bremsfluid benötigt wird; vielmehr muss lediglich das erste Schaltventil 5 geeignet angesteuert werden.
Über das zweite Schaltventil 6 ist wahlweise eine Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 2c und dem Bremsfluid-Reservoir 2d herstellbar, so dass aus dem Hauptbremszylinder 2c bei Betätigung des Bremspedals 2a durch den Fahrer quasi in einem hydraulischen Kurzschluss zumindest ein geringer Teil von Bremsfluid in das Reservoir 2d gelangen kann, wodurch für den Fahrer am Bremspedal 2a ein für ihn übliches bzw. ein von ihm erwartetes Pedalgefühl eingestellt werden kann. Insbesondere kann hiermit ein Betriebsverfahren umgesetzt werden, bei dem zumindest für einige fahrerunabhängige Bremseingriffe die Schaltventile 5, 6 derart angesteuert werden, dass der Fahrer an seinem Bremspedal 2a oder dgl. keine Auswirkung hiervon verspürt. Auch zur Erzielung dieses Effektes ist es nur erforderlich, das genannte zweite Schaltventil 6 geeignet anzusteuern.
Mit einer erfindungsgemäßen Erweiterung gegenüber den bisherigen DSC- oder ESP-Bremsanlagen, die keine elektrohydraulische Bremse (EHB) im üblichen Sinn sind, erhält man eine einer elektrohydraulischen Bremse (EHB) funktional vergleichbare Bremsanlage zu wesentlich geringeren Kosten bei kaum gesteigerten Aufwand und ohne dass zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen erforderlich sind, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Ausführungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims

Hydraulische Fahrzeug-Bremsanlage mit einem vom Fahrer mittels eines Bremspedals (2a) oder dgl. betätigten Hauptbremszylinder (2c) sowie mit einer Blockierschutzeinrichtung, die eine Bremsdruckmodulationsventilanordnung (BMVA) mit einer Rückförderpumpe (RFP) besitzt und die eine automatische Bremseinrichtung enthält, die im Zusammenwirken mit der Blockierschutzeinrichtung und deren Rückförderpumpe (RFP) die Fahrzeugbewegung fahrerunabhängig und radindividuell abbremsen und/oder stabilisieren kann, und wobei der Bremsdruckmodulationsventilanordnung (BMVA) aus einem Bremsfluid-Reservoir (2d) zusätzliches Bremsfluid zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsdruckmodulationsventilanordnung (BMVA) über ein erstes Schaltventil (5) ohne eine eigenständige Fördervorrichtung mit dem Bremsfluid-Reservoir (2d) verbindbar ist und dass über ein zweites Schaltventil (6) eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder (2c) und dem Bremsfluid-Reservoir (2d) herstellbar ist.
Hydraulische Fahrzeug-Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Bremspedal (2a) oder dgl. ein Sensor (7) zum Erfassen des Fahrer-Bremswunsches vorgesehen ist.
Hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über die Schaltventile (5, 6) die Durchflussmenge von Bremsfluid je Zeiteinheit vorgebbar ist.
Verfahren zum Betrieb einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest für einige fahrerunabhängige Bremseingriffe die Schaltventile (5, 6) derart angesteuert werden, dass der Fahrer an seinem Bremspedal (2a) oder dgl. keine Auswirkung hiervon verspürt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in besonderen Betriebszuständen ein Fahrer-Bremswunsch mittels eines geeigneten Sensors (7) erkannt und mittels der automatischen Bremseinrichtung umgesetzt wird, wobei eine gewisse Nachgiebigkeit des Bremspedals (2a) oder dgl. durch geeignetes Verbinden des Hauptbremszylinders (2c) mit dem Bremsfluid-Reservoir (2d) über das zweite Schaltventil (6) hergestellt wird.