DE19743959A1

DE19743959A1 - Bremsanlage für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19743959A1
Application number: DE19743959A
Authority: DE
Inventors: Jakob Unterforsthuber; Johannes Kuehberger; Dieter Jakobi
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1997-10-04
Filing date: 1997-10-04
Publication date: 1999-04-08
Also published as: DE59810249D1; JPH11157428A; US6062656A; EP0906858B1; EP0906858A1; ES2212182T3; JP4185597B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Bremsanlage ist beispielsweise durch die DSC-Systeme von BMW, die eine Weiterentwicklung der Schlupfregelsysteme ABS und ASC darstellen, bekannt. Ein derartiges DSC-System von BMW ist beispielsweise auf den Seiten 134 ff. und 208 ff. der Automobiltechnischen Zeitschrift ATZ, 1997, beschrieben. Darüber hinaus ist eine derartige bekannte Bremsanlage in Fig. 3 dargestellt.

Teil dieser bekannten Bremsanlagen ist ein Bremskraftverstärker, bei dessen Ausfall gemäß den Zulassungsvoraussetzungen bei Typprüfungen derzeit mit einer Fußkraft von maximal 500 N eine Verzögerung von 2,9 m/s² er reicht werden muß. Diese Forderung kann durch entsprechende Auslegung des hydraulisch-mechanischen Übersetzungsverhältnisses (Pedal übersetzung, Hauptbremszylinder-Durchmesser) erfüllt werden. Jedoch er geben sich bei schweren Fahrzeugen mit dieser Auslegung des Überset zungsverhältnisses lange Pedalwege und ein unerwünscht weiches Pedal gefühl bei Normalbremsungen. Bei einem Ausfall des Bremskraftverstärkers sind die für eine Verzögerung erforderlichen Pedalkräfte so hoch, daß der Fahrer einen Totalausfall der Bremsanlage vermuten und unangemessen reagieren könnte.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Bremsanlage eingangs genannter Art derart zu verbessern, daß auch mit ausgefallenem Bremskraftverstärker eine für den Fahrer noch zufriedenstellende Verzögerung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind die Ge genstände der abhängigen Patentansprüche.

Erfindungswesentlich ist die Erkennung eines Ausfalls des Bremskraftver stärkers und die Erzeugung eines Bremsdruckes in den Radbremsen mittels der elektronisch regelbaren Bremseinheit derart, daß sich bei einer be stimmten durch den Fahrer über das Bremspedal aufgebrachten Pedalkraft eine Mindest-Verzögerung entsprechend einem vorgegebenen Mindest-Soll- Verzögerungsverlauf ergibt. Die Pedalkraft wird direkt oder aus einer Pedal betätigungsgröße, die direkt proportional zu der durch den Fahrer über das Bremspedal aufgebrachten Pedalkraft ist, ermittelt. Eine derartige Pedalbe tätigungsgröße ist vorzugsweise der am Ausgang des Hauptbremszylinders herrschende Vordruck, der üblicherweise ohnehin mittels eines Drucksen sors in der Hydraulikleitung von dem der Bremsanlage zugeordneten elek tronischen Steuergerät erfaßt wird. Alternativ ist jedoch auch die direkte Messung der Pedalkraft möglich.

Im elektronischen Steuergerät wird bei Vorliegen einer bestimmten Pedal kraft bzw. Pedalbetätigungsgröße die hierauf erzielte Ist-Verzögerung ermit telt und mit der Soll-Verzögerung entsprechend dem vorgegebenen Mindest- Sollverzögerungsverlauf verglichen. Ist die Soll-Verzögerung größer als die Ist-Verzögerung, wird durch die elektronisch regelbare Bremseinheit der Bremsdruck in den Radbremsen erhöht, bis die Soll-Verzögerung erreicht ist.

Der vorgegebene Mindest-Soll-Verzögerungsverlauf ist beispielsweise als Kennlinie im elektronischen Steuergerät abgespeichert und derart definiert, daß die Zulassungsvoraussetzungen für eine Typprüfung bei Ausfall des Bremskraftverstärkers zumindest erfüllt werden.

Grundvoraussetzung für die erfindungsgemäße Bremsanlage ist eine elek tronisch regelbare Bremseinheit, wie z. B. die DSC-Hydraulik, durch die un abhängig von der durch den Fahrer über das Bremspedal aufgebrachten Pedalkraft bzw. unabhängig von dem am Ausgang des Hauptbremszylinders herrschenden Vordruck der Bremsdruck in den Radbremsen einstellbar ist.

Der Ausfall des Bremskraftverstärkers wird vorzugsweise auf zwei verschie dene Arten erkannt:

1. Ein Ausfall des Bremskraftverstärkers liegt beispielsweise vor, wenn sich im Bremskraftverstärker kein Vakuum befindet. Dies wird durch einen Diffe renzdrucksensor am Bremskraftverstärker erfaßt, der den Druck im Brems kraftverstärker, beispielsweise in dessen Vakuumkammer, mit dem Atmo sphärendruck vergleicht, und ein Signal abgibt, wenn keine Differenz vor liegt. Wenn durch den Differenzdrucksensor, der auch nur als Schalter aus gebildet sein kann, das Vorliegen von Atmosphärendruck im Bremskraftver stärker angezeigt wird, und gleichzeitig jedoch durch die Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer im Hauptbremszylinder Druck aufgebaut wird, so schließt das elektronische Steuergerät daraus auf einen Ausfall des Bremskraftverstärkers. Durch diese Methode wird die häufigste Ausfallursa che erkannt, die z. B. durch eine defekte Vakuumversorgung auftritt.
2. Ein Ausfall des Bremskraftverstärkers liegt auch dann vor, wenn sich zwar im Bremskraftverstärker Vakuum befindet, das Ansaugen von atmosphärischer Luft dagegen behindert ist. In diesem Fall kann in der Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers ein etwas niedrigerer Druck bzw. ein etwas höherer Unterdruck als in der Vakuumkammer des Bremskraftverstärkers entstehen, wenn der Fahrer das Bremspedal betätigt. Höchstens entsteht in der Ar beitskammer der gleiche Druck bzw. Unterdruck als in der Vakuumkammer. Bei einer intakten Anlage ist jedoch der Druck in der Arbeitskammer übli cherweise bei Betätigung des Bremspedals immer höher als in der Vakuum kammer. Die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Arbeitskammer und dem Druck in der Vakuumkammer kann mittels eines Differenzdrucksensors zwischen der Arbeitskammer und der Vakuumkammer detektiert werden.

Bei einer Ausfallerkennung des Bremskraftverstärkers kann zusätzlich zur Bremsdruckerzeugung durch die elektronisch regelbare Bremseinheit auch eine Warnung des Fahrers vorgenommen werden.

Durch die erfindungsgemäße Bremsanlage kann der Fahrer bei einem Aus fall des Bremskraftverstärkers noch mit zumutbaren Pedalkräften bremsen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Bremskraftverstärker, der zur Erkennung des Ausfalls des Bremskraftverstärkers mit Differenzdrucksensoren verse hen ist,

Fig. 2 Beispiele für einen Mindest-Soll-Verzögerungsverlauf und

Fig. 3 eine mögliche bekannte Bremsanlage, durch die die Erfindung realisiert werden kann.

Fig. 3 zeigt eine bekannte Bremsanlage, wie sie beispielsweise auf der Seite 212 der bereits genannten Druckschrift "ATZ", 1997, teilweise dargestellt ist. Bei dieser Bremsanlage sind ein Bremspedal 1 mit einem Bremskraftverstär ker 2, ein Bremskraftverstärker 2 mit einem Hauptbremszylinder 5 und ein Hauptbremszylinder 5 mit einer elektronisch regelbaren Bremseinheit, hier eine Hydraulikeinheit, verbunden. Durch die elektronisch regelbare Brems einheit im Form einer Hydraulikeinheit 3 ist unabhängig von dem am Aus gang des Hauptbremszylinders 5 herrschenden Vordruck der Bremsdruck in den Radbremsen HL, HR, VL und VR einstellbar. Mittels eines Vordrucksen sors 4 ist der am Ausgang des Hauptbremszylinders 5 herrschende Vordruck (Pvor) von einem der Bremsanlage zugeordneten elektronischen Steuerge rät 6 erfaßbar. Dieser Vordruck ist eine Pedalbetätigungsgröße, die direkt proportional zu der durch den Fahrer über das Bremspedal aufgebrachten Pedalkraft F ist.

Das elektronische Steuergerät 6 weist weitere Ein- und Ausgänge für weitere Ein- und Ausgangssignale auf; insbesondere sind Steuerleitungen vom Steuergerät 6 zur Ansteuerung der Aktuatoren der Bremseinheit 3 vorgese hen.

In Fig. 1 ist eine mögliche Ausgestaltung des in Fig. 3 dargestellten Brems kraftverstärkers 2 gezeigt. Bekannte Bremskraftverstärker weisen beispiels weise folgende Komponenten auf:

Eine Feder 1, einen Reaktionskolben 2, einen Dichtbalg 3, einen Gehäuse boden 4, einen Membranteller 5, einen Gehäusedeckel 6, eine Membran 7, ein Ventilgehäuse 8, eine Reaktionsscheibe 9, einen Zugbolzen 10, einen Fühlkolben 11, ein Steuerventil 12, eine Betätigungsstange 13, einen Luftfil ter 14, einen Zugbolzen 15, einen Riegel 16, eine Fühlscheibe 17 und einen Vakuumanschluß 18.

Zur Erklärung der Funktionsweise bekannter Bremskraftverstärker wird ins besondere auf die Veröffentlichung (Nr. XFB 113(D)) der Firma Lucas zu Bremsbetätigungseinrichtungen, 1994, Seite 2.13 bis 2.20, verwiesen.

Wesentlich für die Erfindung ist die Erweiterung eines bekannten Brems kraftverstärkers 2 (Fig. 3) vom Vakuumtyp gemäß Fig. 1 um einen Differenz drucksensor 20 zwischen der Vakuumkammer 21 des Bremskraftverstärkers und der Atmosphäre sowie um einen Differenzdrucksensor 19 zwischen der Vakuumkammer 21 und der Arbeitskammer 22 des Bremskraftverstärkers. Die Drucksensoren 19 und 20 können lediglich als Schalter ausgestaltet sein, deren erster Schaltzustand bei Vorliegen eines Differenzdruckes und deren zweiter Schaltzustand bei Nichtvorliegen eines Differenzdruckes ein gestellt werden.

Die Signale der Differenzdrucksensoren 19 und 20 werden vom Steuergerät 6 erfaßt und ausgewertet. Wird mittels des Differenzdrucksensors 20 (Fig. 1) erkannt, daß zwischen dem Druck in der Vakuumkammer 21 und dem Atmo sphärendruck keine Differenz vorliegt und wird mittels des Vordrucksensors 4 (Fig. 3) erkannt, daß der Druck am Ausgang des Hauptbremszylinders 5 ansteigt oder eine vorgegebene Schwelle überschritten hat, schließt das Steuergerät 6 daraus auf den Ausfall des Bremskraftverstärkers. In diesem Fall befindet sich im Bremskraftverstärker kein Vakuum.

Zusätzlich oder alternativ schließt das Steuergerät 6 auf den Ausfall des Bremskraftverstärkers, wenn mittels des Differenzdrucksensors 19 erkannt wird, daß der Druck in der Arbeitskammer 22 höchstens gleich dem Druck in der Vakuumkammer 21 ist, und wenn gleichzeitig mittels des Vordrucksen sors 4 (Fig. 3) erkannt wird, daß der Druck am Ausgang des Hauptbremszy linders 5 ansteigt oder eine vorgegebene Schwelle überschritten hat. Ist mittels des Differenzdrucksensors 19 eindeutig meßbar, daß der Druck in der Arbeitskammer 22 kleiner als der Druck in der Vakuumkammer 21 ist bzw. daß der Unterdruck in der Arbeitskammer 22 größer als der Unterdruck in der Vakuumkammer 21 ist, kann bereits auf den Ausfall des Bremskraftver stärkers geschlossen werden, bevor mittels des Vordrucksensors 4 (Fig. 3) erkannt wird, daß der Druck am Ausgang des Hauptbremszylinders 5 an steigt oder eine vorgegebene Schwelle überschritten hat. In diesen Fällen ist das Ansaugen atmosphärischer Luft in die Arbeitskammer 22 behindert.

Wird beispielsweise auf die vorbeschriebene Art und Weise der Ausfall des Bremskraftverstärkers erkannt, wird mittels des elektronischen Steuergeräts 6 und mittels der elektronisch regelbaren Bremseinheit 3 der Bremsdruck p in den Radbremsen HL, HR, VL und VR derart erzeugt, daß sich ein vorge gebener Mindest-Soll-Verzögerungsverlauf B oder C (Fig. 2) in Abhängigkeit von der Pedalkraft F bzw. einer ihr proportionalen Pedalbetätigungsgröße ergibt.

In Fig. 2 ist auf der X-Achse die Pedalkraft F in Newton und auf der Y-Achse der Bremsdruck p in den Radbremsen, der direkt proportional zur Verzöge rung des Fahrzeuges ist, aufgetragen. Der dünne Verzögerungsverlauf A stellt einen normalen Verzögerungsverlauf bei intaktem Bremskraftverstärker dar, dessen Gradient im Aussteuerungspunkt abnimmt. Der Gradient des Verzögerungsverlaufs A nach dem Aussteuerpunkt entspricht dem Gradien ten des Verzögerungsverlaufes D, der bei Ausfall des Bremskraftverstärkers nur noch erreicht werden würde. Wird jedoch beispielsweise als Zulassungs voraussetzung für eine Typprüfung vorgeschrieben, daß bei Ausfall des Bremskraftverstärkers mit einer Fußkraft von 500 N eine Verzögerung -a von 2,9 m/s² erreicht werden muß, wird in einem Fall 1. der Verzögerungsverlauf B als Mindest-Soll-Verzögerungsverlauf vorgegeben. Alternativ kann jedoch auch in einem Fall 2. ein Mindest-Soll-Verzögerungsverlauf C vorgegeben werden, der zu einer stärkeren Verzögerung im Vergleich zu den Zulas sungsvoraussetzungen führt. Durch den Verzögerungsverlauf C soll jedoch die Charakteristik des Bremsverhaltens von der eines Bremsverhaltens mit intaktem Bremskraftverstärker noch abweichen, um den Fahrer haptisch auf eine Anomalie aufmerksam zu machen.

Wird also im Steuergerät 6 der Ausfall des Bremskraftverstärkers erkannt, wird der Bremsdruck p in den Radbremsen derart erzeugt, daß sich in Ab hängigkeit von der Pedalkraft F der Mindest-Soll-Verzögerungsverlauf B oder C ergibt.

Durch dieses erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel wird einerseits der Fahrer auf das Vorliegen einer Anomalie aufmerksam gemacht, andererseits wird jedoch noch eine zufriedenstellende Verzögerung zur Verfügung ge stellt.

Claims

1. Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem Bremspedal, mit einem Brems kraftverstärker, mit einem Hauptbremszylinder und mit einer elektronisch regelbaren Bremseinheit, die zwischen dem Hauptbremszylinder und den Radbremsen angeordnet ist und durch die mittels eines elektronischen Steuergeräts der Bremsdruck in den Radbremsen unabhängig von dem am Ausgang des Hauptbremszylinders herrschenden Vordruck einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall des Bremskraftverstärkers (2) mittels des elektronischen Steuergeräts (6) und mittels der elektronisch regelbaren Bremseinheit (3) der Bremsdruck (p) in den Radbremsen (HL, HR, VL, VR) derart erzeugt wird, daß sich ein vorgegebener Mindest-Soll- Verzögerungsverlauf (B; C) in Abhängigkeit von einer Pedalbetätigungs größe (F), die direkt proportional zu der durch den Fahrer über das Bremspedal (1) aufgebrachten Pedalkraft ist, ergibt.

2. Bremsanlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfall des Bremskraftverstärkers (2) erkannt wird, wenn zwischen dem Druck in der Vakuumkammer (21) und dem Atmosphärendruck keine Dif ferenz gemessen wird, der Druck am Ausgang des Hauptbremszylinders (5) jedoch ansteigt oder eine vorgegebene Schwelle überschreitet.

3. Bremsanlage nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfall des Bremskraftverstärkers (2) erkannt wird, wenn der Druck in der Arbeitskammer (22) höchstens gleich dem Druck in der Va kuumkammer (21) ist, der Druck am Ausgang des Hauptbremszylinders (5) jedoch ansteigt oder eine vorgegebene Schwelle überschreitet.