DE19500545A1 - Verfahren zum Betrieb eines elektronisch regelbaren Bremsbetätigungssystems - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines elektronisch regelbaren Bremsbetätigungssystems

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DE19500545A1 DE1995100545 DE19500545A DE19500545A1 DE 19500545 A1 DE19500545 A1 DE 19500545A1 DE 1995100545 DE1995100545 DE 1995100545 DE 19500545 A DE19500545 A DE 19500545A DE 19500545 A1 DE19500545 A1 DE 19500545A1
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Ulrich Dr Neumann
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elek­ tronisch regelbaren Bremsbetätigungssystems für blockierge­ schützte Kraftfahrzeugbremsanlagen, mit einem mittels eines Betätigungspedals betätigbaren Hauptbremszylinder, mit einer Sensoreinrichtung zur Erkennung des Fahrerverzögerungswun­ sches, mit durch eine elektronische Steuereinheit ansteuerba­ ren elektromechanischen Bremsdruckgebern, sowie den Fahrzeug­ achsen zugeordneten Radbremsen, wobei die der ersten Fahrzeug­ achse zugeordneten Radbremsen einerseits über mittels minde­ stens einer Ventileinrichtung absperrbare hydraulische Verbin­ dungen mit dem Hauptbremszylinder und andererseits einzeln mit einem ersten sowie einem zweiten Bremsdruckgeber verbindbar sind, während die der zweiten Fahrzeugachse zugeordneten Rad­ bremsen getrennt vom Hauptbremszylinder von mindestens einem weiteren Bremsdruckgeber betätigbar sind.
Ein derartiges elektronisch regelbares, ausfallsicheres Bremsbetätigungssystem ist aus der DE-OS 42 29 041 A1 bekannt. Der Hauptbremszylinder als auch zwei elektrisch ansteuerbare, mit eigenem Druckmittelvorratsbehälter ausgestattete Brems­ druckgeber sind bei dem vorbekannten Bremsbetätigungssystem über ein elektromagnetisch betätigbares 3/2-Wegeventil mit den einer Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen verbindbar, wäh­ rend die der anderen Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen von einem dritten Bremsdruckgeber getrennt vom Hauptbremszylinder betätigbar sind. In einer ersten Schaltstellung des 3/2- Wegeventils besteht eine hydraulische Verbindung zwischen dem jeweiligen Druckgeber und der daran angeschlossenen Radbremse, während die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder und der Radbremse abgesperrt ist. In einer zweiten Schaltstellung stellt das 3/2-Wegeventil eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder und der Radbremse her, während die Verbindung zwischen dem Druckgeber und der Radbremse abgesperrt wird. Durch die genannten Maßnahmen wird der Fahrer bei intaktem System von der Radbremse getrennt und spürt ein hartes Pedal. Ein anderer Nachteil wird in der schlechten Dosierbarkeit der Bremskraft gesehen. Außerdem tritt bei einem Stromausfall während einer Bremsung eine schlagartige Pedalwegverlängerung auf, die beim Fahrer des Fahrzeuges zu einem Schock führen kann.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Bremsbetätigungssystems vorzuschlagen, das eine wesentliche Verbesserung des Komfortverhaltens eines damit ausgestatteten Fahrzeuges ermöglicht. Insbesondere soll ein Bremsverhalten erreicht werden, bei dem bereits in der Anfangsphase der Betätigung eine leichte Verzögerung bemerkbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Einleiten eines Bremsvorgangs der bzw. die der zweiten Fahrzeugachse zugeordnete(n) Bremsdruckgeber im Sinne einer sprunghaften Druckerhöhung in den daran angeschlossenen Radbremsen angesteuert wird (werden).
Nach einem weiteren vorteilhaften Erfindungsmerkmal wird der Betätigungsweg des Betätigungspedals ermittelt und einer zeitlich differenzierenden Verarbeitung unterworfen. Durch diese Maßnahme wird ein die Betätigungsgeschwindigkeit repräsentierendes Signal erhalten.
Eine Erhöhung der Funktionssicherheit wird nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch erreicht, daß bei Überschreiten eines vorher bestimmten Grenzwertes der Betätigungsgeschwindigkeit sämtliche Bremsdruckgeber voll ausgesteuert werden, um den daran angeschlossenen Radbremsen den maximal erreichbaren Druck zur Verfügung zu stellen.
Weitere vorteilhafte Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 4 bis 8 aufgeführt.
Die Erfindung wird im nachfolgenden Text an einem Ausführungs­ beispiel im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine Ausführung einer blockier­ geschützten Kraftfahrzeugbremsanlage zeigt, mit der das erfin­ dungsgemäße Verfahren realisiert werden kann.
Das in der Zeichnung dargestellte, elektronisch regelbare Bremsbetätigungssystem besteht aus einem mittels eines Betätigungspedals 1 betätigbaren einkreisigen Hauptbremszylinder 2, dessen Kolben 30 durch einen mit dem Betätigungspedal 1 über eine Kolbenstange 29 in kraftübertragender Verbindung stehenden, entgegen der Betätigungsrichtung durch eine erste Rückstellfeder 48 vorgespannten ersten Kolbenteil 31 kleineren Durchmessers sowie einen unter der Wirkung einer zweiten Rückstellfeder 49 an einem Anschlag 51 anliegenden zweiten Kolbenteils 32 größeren Durchmessers gebildet ist. Beide Kolbenteile 31, 32 begrenzen im Gehäuse des Hauptbremszylinders 2 hydraulische Räume 37, 38, die über eine im zweiten Kolbenteil 32 vorgesehene Bohrung 39 miteinander verbunden sind und mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter 27 in Verbindung stehen.
An den vom zweiten Kolbenteil 32 begrenzten Raum 38 sind mit­ tels einer hydraulischen Leitung 11 einerseits der ersten Fahrzeugachse, beispielsweise der angetriebenen Vorderachse, zugeordnete Radbremsen 7, 8 und andererseits zwei, den Radbremsen 7, 8 einzeln zugeordnete, elektrisch ansteuerbare Bremsdruckgeber 4, 5 angeschlossen. In der Leitung 11 ist dabei vorzugsweise ein elektromagnetisch betätigbares Trennventil 13 eingefügt, während in der Verbindungsleitung 33 zwischen den zu den Radbremsen 7, 8 führenden Ausgängen der Bremsdruckgeber 4, 5 ein zweites elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wegeventil 14 geschaltet ist, das bei Normalbremsungen einen Druckausgleich zwischen den Radbremsen 7, 8 ermöglicht.
Der anderen Fahrzeugachse, ggf. der nicht angetriebenen Hinterachse, zugeordnete Radbremsen 9, 10 sind mittels weiterer hydraulischer Leitungen 12, 15 an mit einem eigenen Druckmittelvorratsbehälter 28 versehene Bremsdruckgeber 6, 16 angeschlossen, die ihre Betätigung unabhängig vom Hauptbremszylinder 2 bzw. eine radindividuelle Modulation des darin angesteuerten Druckes ermöglichen. Eine andere Möglichkeit, in den Radbremsen 9, 10 eingesteuerten Drücke radindividuell einstellen zu können, besteht darin, den Radbremsen 9, 10 einen einzigen gemeinsamen Bremsdruckgeber zuzuordnen und elektromagnetisch schaltbare Multiplexventile vorzuschalten.
Alle vier Bremsdruckgeber 4, 5, 6, 16 sind von ihrem Aufbau her gleich und bestehen aus je einem einfachen Hydraulikzylinder 24, 25, 26, 40 in dem je ein Kolben 34, 35, 36, 41 verschiebbar geführt ist, der durch je einen vorzugsweise reversierbaren Gleichstrommotor 44, 45, 46, 47 antreibbar ist.
Der gemeinsamen Ansteuerung der Gleichstrommotoren 44, 45, 46, 47 sowie der Elektromagnetventile 13 und 14 dient eine elektronische Steuereinheit 3, der als Eingangssignale die Ausgangssignale eines den Betätigungsweg des Betätigungspedals 1 sensierenden Wegsensors 20, eines an den Druckraum 37 + 38 des Hauptbremszylinders 2 angeschlossenen ersten Drucksensors 17, an die Leitungen 12 und 15 angeschlossener Drucksensoren 19, 52 sowie eines an den zu den Radbremsen 7, 8 führenden Leitungsabschnitt angeschlossenen weiteren Drucksensors 18 zugeführt werden. Als weitere Eingangssignale können der Steuereinheit 3 Informationen über den Betätigungsweg der Bremsdruckgeberkolben 34, 35, 36, 41 zugeführt werden, die von schematisch angedeuteten Weg- bzw. Lagesensoren 21, 22, 23, 53 zur Verfügung gestellt werden. Außerdem sind den einzelnen, nicht gezeigten Rädern Radsensoren zugeordnet, deren der jeweiligen Radgeschwindigkeit entsprechende Ausgangssignale als weitere Eingangsgrößen der elektronischen Steuereinheit 3 zugeführt werden.
Das der Zeichnung dargestellte Bremsbetätigungssystem funktioniert wie folgt:
Wird ein Bremsvorgang durch Niederdrücken des Bremsbetätigungspedals 1 bzw. Verschieben des ersten Kolbenteils 31 eingeleitet, so wird ein verhältnismäßig geringes Druckmittelvolumen über das offene Sperrventil 13 den Radbremsen 7, 8 zugeführt. Der zweite Kolbenteil 32 größeren Durchmessers bleibt stehen. Gleichzeitig werden beide der zweiten Fahrzeugachse zugeordneten Bremsdruckgeber 6, 16 von der elektronischen Steuereinheit 3 derart angesteuert, daß in den daran angeschlossenen Radbremsen 9, 10 ein begrenzter sprunghafter Druckanstieg (ein sog. Springereffekt) stattfindet. Der Fahrerverzögerungswunsch wird vom Wegsensor 20 erkannt und zusammen mit dem vom Drucksensor 17 ermittelten Druckwert der elektronischen Steuereinheit 3 mitgeteilt, deren Steuersignale nach Maßgabe des Wegsensorsignals eine weitere Ansteuerung der Bremsdruckgeber 4, 5 und 6 bewirken. Das Ansteuersignal des Wegsensors 20 wird in der elektronischen Steuereinheit 3 einer zeitlich differenzierenden Verarbeitung unterworfen, so daß ein Signal gewonnen wird, das die aktuelle Betätigungsgeschwindigkeit repräsentiert. Die Ansteuerung der der Hinterachse zugeordneten Bremsdruckgeber 6, 16 erfolgt dabei so, daß die durch die Drucksensoren 17, 19 und 52 ermittelten Druckwerte in einem vorher festgelegten Verhältnis zueinander stehen, wobei die elektronische Steuereinheit 3 mit der darin installierten Bremskraftverteilung die gewünschten Bremsmomente an den Fahrzeugachsen errechnet. Ein Bremsdruck­ aufbau an der Hinterachse kann demnach ausschließlich durch Betätigung der zugeordneten Bremsdruckgeber 6, 16 erreicht werden. Die Ansteuerung der den Vorderachsbremsen 7, 8 zugeordneten Bremsdruckgeber 4, 5 erfolgt in einem vorher bestimmten Verhältnis der vom Hauptbremszylinder 2 und den Bremsdruckgebern 4, 5 aufzubringenden Druckmittelvolumina.
Während des Betriebs eines mit dem beschriebenen Bremsbetätigungssystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs können kritische Fahrsituationen auftreten, in denen der vom Fahrzeugfahrer angesteuerte Druck durch einen automatisch eingeleiteten Bremsvorgang erhöht wird. Um in einer solchen Fahrsituation möglichst schnell eine optimale Bremswirkung zu erreichen wird das vorhin erwähnte, die Betätigungsge­ schwindigkeit des Bremspedals 1 repräsentierende Signal mit einem in der elektronischen Steuereinheit 3 abgespeicherten Grenz- bzw. Schwellenwert verglichen, bei dessen Überschreiten alle Bremsdruckgeber 4, 5, 6, 16 voll ausgesteuert werden. Hierbei kann ein schneller Aufbau der Gegen- bzw. Reaktionskraft am Betätigungspedal 1 als Komfortminderung in Kauf genommen werden.
Ein Druckabbau erfolgt durch Zurückfahren der Kolben 34, 35, 36, 41. Wird in einem ABS-Regelfall beispielsweise ein Blockieren der Vorderräder erkannt, so erzeugt die elektronische Steuereinheit 3 Steuersignale, die ein Schließen des Trennventils 13 bewirken. Die vom Fahrer gewünschte Verzögerung wird als ein Druckwert vom Drucksensor 17 erfaßt. Ein Druckabbau in der Regelung erfolgt durch aktive Drehrichtungsumkehr der Gleichstrommotoren 44, 45. Eine Aufnahme des aus dem Hauptbremszylinder 2 verdrängten Druckmittelvolumens wird durch einen über die Ruhestellung der Bremsdruckgeberkolben 34, 35 hinausgehenden Rückhub "a" ermöglicht.
Eine Bremsdruckregelung an der Hinterachse wird durch Betäti­ gung des Gleichstrommotoren 46,47 in beiden Drehrichtungen realisiert.
Eine ABS-Regelung wird demnach radindividuell im Regelmodus mit den nicht gezeigten Raddrehzahlsensoren durchgeführt, wobei die Bremsdruckmodulation an der Hinterachse beispielsweise nach dem "Select-Low-Prinzip" erfolgen kann.
Bei einem Ausfall der Elektronik/Fahrzeugelektrik bleiben alle Ventile in der in Fig. 1 gezeigten stromlosen Schaltstellung. Dabei werden beide der Vorderachse zugeordneten Radbremsen 7, 8 über das stromlos offene Sperrventil 13 mit dem Hauptbremszylinder 2 verbunden, so daß die gesetzlich geforderten Bestimmungen bei Ausfall der Elektronik erfüllt werden. Der zweite Kolbenteil 32 erfüllt dabei eine Notbremsfunktion, indem er bei gleichzeitiger Schließung der Bohrung 39 durch Anlage des ersten Kolbenteiles 31 von diesem mitgenommen wird, und über seine größere aktive Fläche einen Druckaufbau in den an den Druckraum 38 angeschlossenen Radbremsen 7, 8 ermöglicht.
Bezugszeichenliste
1 Betätigungspedal
2 Hauptbremszylinder
3 Steuereinheit
4 Bremsdruckgeber
5 Bremsdruckgeber
6 Bremsdruckgeber
7 Radbremse
8 Radbremse
9 Radbremse
10 Radbremse
11 Leitung
12 Leitung
13 Trennventil
14 2/2-Wegeventil
15 Leitung
16 Bremsdruckgeber
17 Drucksensor
18 Drucksensor
19 Drucksensor
20 Wegsensor
21 Weg- bzw. Lagesensor
22 Weg- bzw. Lagesensor
23 Weg- bzw. Lagesensor
24 Hydraulikzylinder
25 Hydraulikzylinder
26 Hydraulikzylinder
27 Druckmittelvorratsbehälter
28 Druckmittelvorratsbehälter
29 Kolbenstange
30 Kolben
31 Kolbenteil
32 Kolbenteil
33 Abschnitt
34 Kolben
35 Kolben
36 Kolben
37 Raum
38 Raum
39 Bohrung
40 Hydraulikzylinder
41 Kolben
42
43
44 Gleichstrommotor
45 Gleichstrommotor
46 Gleichstrommotor
47 Gleichstrommotor
48 Rückstellfeder
49 Rückstellfeder
50 Hauptbremszylinder
51 Anschlag
52 Drucksensor
53 Weg- bzw. Lagesensor

Claims (8)

1. Verfahren zum Betrieb eines elektronisch regelbaren Bremsbetätigungssystems für blockiergeschützte Kraftfahrzeugbremsanlagen, mit einem mittels eines Betätigungspedals betätigbaren Hauptbremszylinder, mit einer Sensoreinrichtung zur Erkennung des Fahrerverzögerungswunsches, mit durch eine elektronische Steuereinheit ansteuerbaren elektromechanischen Bremsdruckgebern, sowie den Fahrzeugachsen zugeordneten Radbremsen, wobei die der ersten Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen einerseits über mittels mindestens einer Ventileinrichtung absperrbare hydraulische Verbindungen mit dem Hauptbremszylinder und andererseits einzeln mit einem ersten sowie einem zweiten Bremsdruckgeber verbindbar sind, während die der zweiten Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen getrennt vom Hauptbremszylinder von mindestens einem weiteren Bremsdruckgeber betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einleiten eines Bremsvorgangs der bzw. die der zweiten Fahrzeugachse zugeordnete(n) Bremsdruckgeber (6, 16) im Sinne einer sprunghaften Druckerhöhung in den daran angeschlossenen Radbremsen (9, 10) angesteuert wird (werden).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsweg des Betätigungspedals (1) ermittelt und einer zeitlich differenzierenden Verarbeitung unterworfen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten eines vorher bestimmten Grenzwertes der Betätigungsgeschwindigkeit sämtliche Bremsdruckgeber (4, 5, 6, 16) voll ausgesteuert werden, um den daran ange­ schlossenen Radbremsen (7, 8, 9, 10) den maximal erreichba­ ren Druck zur Verfügung zu stellen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3 ,dadurch gekennzeich­ net, daß der in den Radbremsen (7, 8, 9, 10) angesteuerte Druck sensiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Position der Druckgeberkolben (34, 35, 36, 41) ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der in den der zweiten Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen (9, 10) angesteuerte Druck radin­ dividuell regelbar ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die radindividuelle Druckregelung an der zweiten Fahrzeugachse mittels elektromagnetisch betätigbarer Ventileinrichtungen erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die der zweiten Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen (9, 10) einzeln an je einen Druckgeber (6, 16) angeschlossen sind.
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