DE19919973C1 - Verfahren zur bedarfsabhängigen Einstellung der Rückförderpumpen-Förderleistung bei fahrstabilitätsregelnden Bremseneingriffen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur bedarfsabhängigen Einstellung der Förderleistung einer Rückförderpumpe bei einem Fahrzeug unter Verwendung von geregelten Bremseneingriffen mit variablem Regelbremsdruck durch eine Bremsanlage, die ein fahrerbetätigbares Bremsbetätigungselement zur Bereitstellung eines Hauptbremsdrucks sowie eine Rückförderpumpe beinhaltet. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Förderleistung der Rückförderpumpe für einen jeweiligen fahrstabilitätsregelnden Bremseneingriff in Abhängigkeit von Druckunterschied des einzustellenden Regelbremsdrucks zum bereitgestellten Hauptbremsdruck variabel derart eingestellt, daß sie bei Regelbremsdrücken unterhalb des Hauptbremsdrucks auf Werten unterhalb eines Förderleistungs-Maximalwertes gehalten und bei Regelbremsdrücken über dem Hauptbremsdruck mit wachsender Druckdifferenz von Regelbremsdruck zu Hauptbremsdruck bis zum maximalen Förderleistungswert gesteigert wird. DOLLAR A Verwendung z. B. in Automobilen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur bedarfsabhängi­ gen Einstellung der Förderleistung einer Rückförderpumpe zur Hilfsdruckversorgung einer mit einem fahrerbetätigbaren Bremsbe­ tätigungselement zur Bereitstellung eines Hauptbremsdruckes aus­ gestatteten Fahrzeugbremsanlage bei einem fahrstabilitätsregeln­ den Bremseneingriff.

Fahrstabilitätsregelverfahren sind beispielsweise aus Fahrzeugen der Anmelderin unter der Bezeichnung ESP (elektronisches Stabi­ litätsprogramm) bekannt. Zur Durchführung des Fahrstabilitäts­ regelverfahrens eignen sich herkömmlich aufgebaute Bremsanlagen mit radindividueller Bremsdruckeinstellung, wie Bremsanlagen von Antiblockiersystemen (ABS) und/oder Antriebsschlupfregelungen (ASR). Solche Bremsanlagen beinhalten unter anderem ein fahrer­ betätigbares Bremsbetätigungselement, meist in Form eines Brems­ pedals, mit dem über einen Hauptbremszylinder der Hauptbrems­ druck vom Fahrer bereitgestellt wird. Des weiteren ist eine Rückförderpumpe vorgesehen, um in die Radbremsen geleitete Bremsflüssigkeit, gegebenenfalls unter Zwischenspeicherung in einem Druckspeicher, wieder in den Abschnitt des Bremsflüssig­ keitskreislaufs stromaufwärts der Einlaßventile zurückzufördern, mit denen die Zuführung von Bremsflüssigkeit zu den Radbremsen gesteuert wird.

Bei Regeleingriffen des herkömmlichen ESP-Systems wird für die Rückförderpumpe stets die maximale Pumpendrehzahl angefordert, um eine ausreichende Druckdynamik zu erzielen, d. h. die gefor­ derte Bremsdruckeinstellung am jeweiligen Rad mit maximalem Gra­ dient und damit möglichst schnell vorzunehmen. Dies kann zu Rückwirkungen auf das Bremspedal führen, die den Pedalkomfort beeinträchtigen.

Bei Antiblockiersystemen, wie sie beispielsweise in Fahrzeugen der Anmelderin verwendet werden, ist es bekannt, während ABS- Bremseneingriffen die Rückförderpumpe mit reduzierter Pumpen­ drehzahl, d. h. Förderleistung, anzusteuern, wobei die Tatsache ausgenutzt wird, daß im ABS-Fall stets eine weitgehende Bremspe­ dalbetätigung durch den Fahrer gegeben ist und daher ein ent­ sprechend hoher, über dem an der ABS-geregelten Radbremse anlie­ genden Regelbremsdruck liegender Hauptbremsdruck ansteht, mit dem die Eintrittsseite der Rückförderpumpe beaufschlagt werden kann. Dies ermöglicht auch bei reduzierter Pumpendrehzahl eine ausreichende Druckdynamik. Bei fahrstabilitätsregelnden Bremsen­ eingriffen liegt hingegen auch häufig der Fall vor, daß der Hauptbremsdruck niedriger als der benötigte Regelbremsdruck ist, weshalb herkömmlicherweise, wie gesagt, die Rückförderpumpe wäh­ rend Fahrstabilitätsregelphasen stets auf maximale Drehzahl ge­ steuert wird. Die fahrstabilitätsregelnden Bremseneingriffe ha­ ben Vorrang vor andersartigen geregelten Bremseneingriffen, d. h. ABS- und ASR-Funktionen bleiben in diesen Zeiträumen inaktiv.

Aus der Offenlegungsschrift DE 196 22 754 A1 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem der Pumpenmotor der Rückförderpumpe bei fahrstabilitätsregelnden Bremseneingriffen und auch bei anderen geregelten Bremseneingriffen, insbesondere ABS- und ASR-Bremseneingriffen, bedarfsabhängig bei einem Be­ triebspunkt betrieben wird, bei dem die Rückförderpumpe bei ei­ nem vorgegebenen Gegendruck gerade noch eine geforderte Förder­ menge erbringt. Dabei wird der Pumpenmotor abhängig von externen Einflussgrößen wie Bordnetzspannung, Temperatur, Alterungseffek­ ten, Komponentenstreuungen und fahrdynamischen Betriebszuständen angesteuert.

In der Offenlegungsschrift DE 38 18 260 A1 ist eine Schaltungs­ anordnung zur Steuerung der Hilfsenergieversorgung, insbesondere der Hilfsbremsdruckversorgung durch eine Hydraulikpumpe, einer Bremsanlage mit ABS und/oder ASR offenbart, das die Bildung ei­ nes Volumenmodells durch Messen und Auswerten von den Bedarf an Hilfsenergie bzw. Hilfsdruckmittelfluss bestimmenden Größen be­ inhaltet. Dieses Volumenmodell gibt näherungsweise den Druckmit­ telabfluss aus einem Hauptzylinder der Bremsanlage und den Druckmittelbedarf wieder und wird zur Steuerung der Hilfsener­ gieversorgung ausgewertet. Zu seiner Bildung kann der sogenannte Pedalkraftüberschuss näherungsweise ermittelt werden, der zu ei­ nem Energie- und Drucküberschuss im Hauptzylinder im Vergleich zu dem Energie- und Druckbedarf in der Radbremse des geregelten Rades führt.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens der eingangs genannten Art zugrunde, mit dem sich ein hoher Bremspedalkomfort unter Beibehaltung einer aus­ reichenden Bremsdruckdynamik für die fahrstabilitätsregelnden Bremseneingriffe erzielen läßt.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei diesem Verfah­ ren wird die Förderleistung, d. h. beispielsweise die Drehzahl, der Rückförderpumpe für einen jeweiligen fahrstabilitätsregeln­ den Bremseneingriff in Abhängigkeit vom Unterschied des am zu regelnden Rad einzustellenden Regelbremsdrucks zum über das Bremsbetätigungselement bereitgestellten Hauptbremsdruck varia­ bel in spezieller Weise eingestellt. Diese variable Förderleis­ tungseinstellung erfolgt so, daß die Förderleistung bei Regel­ bremsdrücken unterhalb des Hauptbremsdrucks reduziert bleibt, d. h. auf Werten unterhalb eines Maximalwertes gehalten wird. Von diesem Bereich reduzierter Förderleistungs­ werte wird dann die Förderleistung bei Regelbremsdrücken über dem Hauptbremsdruck mit wachsender Differenz des Regel­ bremsdrucks zum Hauptbremsdruck bis zum Erreichen des maximalen Förderleistungswertes gesteigert.

Mit dieser Vorgehensweise wird während Fahrstabilitätsregelpha­ sen das Anstehen von Hauptbremsdruck an der Eingangsseite der Rückförderpumpe dazu genutzt, letztere gegebenenfalls mit redu­ zierter Förderleistung anzusteuern. Bei Anstehen eines merkli­ chen Hauptbremsdrucks an der Eingangsseite der Rückförderpumpe wird trotz reduzierter Förderleistung derselben eine ausreichen­ de Druckdynamik für den fahrstabilisierenden Bremseneingriff er­ zielt. Für Situationen mit über dem vorhandenen Hauptbremsdruck liegendem, für den fahrstabilitätsregelnden Bremseneingriff be­ nötigtem Regelbremsdruck wird dann gestuft oder stufenlos die Förderleistung der Rückförderpumpe mit zunehmendem Regelbrems­ druck gesteigert. Das allmähliche Anheben der Pumpendrehzahl ist in diesem Bereich möglich, weil noch immer ein gewisser Haupt­ bremsdruck ansteht, der einen ausreichenden Füllgrad der Rück­ förderpumpe gewährleistet. Die stufenlose oder stufenweise För­ derleistungs- bzw. Drehzahlsteigerung der Rückförderpumpe mit steigendem Regelbremsdruck verbessert auch in diesem Regelbrems­ druckbereich oberhalb des bereitgestellten Hauptbremsdrucks den Betätigungskomfort für das Bremsbetätigungselement.

In Weiterbildung der Erfindung wird gemäß Anspruch 2 die Anhe­ bung der Förderleistung der Rückförderpumpe mit steigendem Re­ gelbremsdruck so gewählt, daß der maximale Förderleistungswert bei einem Regelbremsdruck erreicht wird, der um einen gewissen Druckabstand über dem Hauptbremsdruck liegt. Dieser Druckab­ standswert kann fest oder auch fahrsituationsabhängig variabel vorgegeben werden. Diese weiterbildende Maßnahme begünstigt eine im Rahmen der benötigten Druckdynamik möglichst weitgehende För­ derleistungsreduktion der Rückförderpumpe für diejenigen Fahr­ stabilitätsregelphasen, bei denen der einzustellende Regel­ bremsdruck nicht zu weit über dem vom Fahrer bereitgestellten Hauptbremsdruck liegt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Hier­ bei zeigen:

Fig. 1 einen Hydraulikschaltplan einer Fahrzeugbremsanlage, die sich zur Durchführung eines Fahrstabilitätsregelverfah­ rens mit komforterhöhender Rückförderpumpen-Drehzahl­ reduktion eignet, und

Fig. 2 ein Diagramm der für eine in der Bremsanlage von Fig. 1 verwendete Rückförderpumpe während fahrstabilitätsregeln­ der Bremseneingriffe eingestellten Drehzahl in Abhängig­ keit vom geforderten Regelbremsdruck im Bereich von über dem Hauptbremsdruck liegenden Regelbremsdrücken.

Fig. 1 zeigt in einem Hydraulikschaltplan eine Bremsanlage her­ kömmlicher Bauart, die sich zur Durchführung von fahrstabili­ tätsregelnden Bremseneingriffen eignet. Darüber hinaus eignet sie sich auch zur Durchführung von ABS- und ASR-Bremsenein­ griffen, was vorliegend nicht weiter interessiert. Dazu sind die einzelnen, gezeigten Komponenten der Bremsanlage jeweils geeig­ net durch nicht gezeigte Steuerungskomponenten ansteuerbar, die in ihrem Aufbau und ihrer Verschaltung ebenfalls herkömmlicher Natur und daher nicht explizit gezeigt sind. Soweit vorliegend relevant, ist lediglich die für fahrstabilitätsregelnde Bremsen­ eingriffe verantwortliche Steuereinheit so auszulegen, daß sie diese gemäß der unten genauer beschriebenen Vorgehensweise aus­ führt. Die Implementierung eines solchen Steuerungsalgorithmus in die Steuereinheit ist dem Fachmann bei Kenntnis des Steue­ rungsalgorithmus ohne weiteres möglich, worauf hier nicht näher eingegangen werden braucht.

Im einzelnen beinhaltet die Bremsanlage ein fahrerbetätigbares Bremspedal 1 mit angekoppeltem Hauptbremszylinder 2, über den bei Bremspedalbetätigung vom Fahrer ein entsprechender Haupt­ bremsdruck bereitgestellt wird. An den Hauptbremszylinder 2 ist ein sogenannter Booster oder Druckvorlader 3 angekoppelt. Die Bremsanlage ist zweikreisig mit einem ersten Bremskreis für die beiden Vorderräder 4, 5 und einem dazu symmetrisch aufgebauten, zweiten Bremskreis für die beiden Hinterräder 6, 7 aufgebaut, wobei jeder Bremskreis über eine zugehörige Verbindungsleitung mit angekoppeltem Hauptbremsdrucksensor 8, 9 und Druckpulsati­ onsdämpfer 10, 11 an den Hauptbremszylinder 2 angeschlossen ist. In jedem Bremskreis ist der Hauptbremszylinder 2 über ein Trenn­ ventil 12, 13 mit integrierter Druckbegrenzung mit der Eingangs­ seite je eines Einlaßventils 14, 15, 16, 17 für die einzelnen Radbremsen verbindbar. Zum Druckabbau kann Bremsflüssigkeit aus den Radbremsen über je ein zugehöriges Auslaßventil 18, 19, 20, 21 in je eine Rückführleitung für jeden Bremskreis abgeführt werden, an die jeweils ein Niederdruckspeicher 22, 23 angekop­ pelt ist.

Die Rückführleitungen sind über Rückschlagventile 24, 25 zur Eintrittsseite je einer Pumpeneinheit einer über einen Motor 26 drehzahlgesteuert betreibbaren Rückförderpumpe 27 geführt. Die Rückförderpumpe 27 fördert Bremsflüssigkeit von den Rückführlei­ tungen über eine jeweilige Dämpfungskammer 28, 29 mit nachge­ schalteter Drossel zur Eintrittsseite der Einlaßventile 14 bis 17. Über je ein elektrisch ansteuerbares Wechselventil 30, 31 ist der Hauptbremszylinder 2 mit der Rückführleitung des jewei­ ligen Bremskreises und dadurch mit der Eintrittsseite der Rück­ förderpumpe 27 verbindbar, so daß der durch Betätigung des Bremspedals 1 über den Hauptbremszylinder 2 bereitgestellte Hauptbremsdruck an der Eintrittsseite der Rückförderpumpe 27 an­ steht.

Wenn ein reiner ABS-Fall vorliegt, d. h. ein oder mehrere der Fahrzeugräder 4 bis 7 aufgrund starker Bremspedalbetätigung durch den Fahrer eine Blockierneigung zeigen, erfolgt in her­ kömmlicher Weise ein ABS-Regeleingriff, bei dem der Bremsdruck im jeweils blockierenden Rad geeignet auf einen reduzierten Wert abgebaut wird, für den die maximale Bremskraft erzielbar ist. Typischerweise regelt das ABS hierzu auf einem Bremsdruckniveau für die Radbremsen in der Größenordnung von 20 bar, während der vom Fahrer über das Bremspedal 1 und den Hauptbremszylinder 2 bereitgestellte Hauptbremsdruck in der Größenordnung von 50 bar liegt. Durch eine entsprechende adaptive Ansteuerung wird die Rückförderpumpe mit reduzierter, d. h. unterhalb der maximal mög­ lichen Drehzahl liegender Pumpendrehzahl angesteuert, z. B. durch eine getaktete Ansteuerung.

Wenn in einer solchen ABS-Situation die Aktivierungsbedingungen für einen fahrstabilitätsregelnden Bremseneingriff, wie für ei­ nen ESP-Regeleingriff, erfüllt werden, erhält die Fahrstabili­ tätsregelung für die Steuerung der Bremsanlage Vorrang, d. h. die individuelle Bremsdruckeinstellung für die verschiedenen Fahr­ zeugräder 4 bis 7 erfolgt allein nach vorgegebenen Fahrstabili­ tätsregelkriterien. Erfindungsgemäß wird nun in dieser Situation die Rückförderpumpe 27 nicht zwangsweise auf maximale Drehzahl und damit Förderleistung gesteuert, sondern weiterhin mit redu­ zierter Pumpendrehzahl betrieben, solange der für die Fahrstabi­ litätsregelung am jeweiligen Rad 4 bis 7 benötigte Regelbrems­ druck nicht zu weit über dem vorliegenden Hauptbremsdruck liegt. So liegt im Fall des oben genannten Zahlenbeispiels von 50 bar Hauptbremsdruck und 20 bar ABS-Regelbremsdruck zum Zeitpunkt der Umschaltung auf den fahrstabilitätsregelnden Bremseneingriff der Regelbremsdruck der Radbremse um ca. 30 bar unter dem Hauptbrems­ druck. Durch diese Druckdifferenz wird auch bei reduzierter Drehzahl der Rückförderpumpe 27 eine ausreichende Druckdynamik für den fahrstabilitätsregelnden Bremseneingriff erzielt. Erst wenn letzterer Regelbremsdrücke erfordert, die höher als der Hauptbremsdruck sind, wird die Drehzahl der Rückförderpumpe 27 gesteigert, um die gewünschte Druckdynamik sicherzustellen. Die­ se Pumpendrehzahlanhebung kann stufenlos oder in Stufen abhängig davon erfolgen, wie weit der nötige Regelbremsdruck über dem Hauptbremsdruck liegt. Dabei ist ein relativ langsames Anheben der Pumpendrehzahl möglich, weil durch den vom Fahrer bereitge­ stellten Hauptbremsdruck stets ein guter Füllgrad der Rückför­ derpumpe 27 gewährleistet ist.

Die geschilderte Maßnahme, die Rückförderpumpe 27 bei einem ein­ setzenden fahrstabilitätsregelnden Bremseneingriff nicht sofort auf maximale Drehzahl zu steuern, sondern in Abhängigkeit des erforderlichen Regelbremsdrucks verglichen mit dem anstehenden Hauptbremsdruck gegebenenfalls eine reduzierte Pumpendrehzahl beizubehalten bzw. die Pumpendrehzahl nur relativ langsam anzu­ heben, bewirkt eine entsprechende Unterdrückung oder jedenfalls Abschwächung von dadurch bedingten Rückwirkungen des Förderpum­ penbetriebs 27 auf das Bremspedal 1, wie sie in herkömmlichen Systemen mit sofortigem Umschalten der Rückförderpumpe 27 auf maximale Drehzahl bei Auslösung des fahrstabilitätsregelnden Bremseneingriffs auftreten. Die vorliegende Vorgehensweise führt somit zu einer deutlichen Verbesserung des Pedalkomforts für das Bremspedal 1.

In Fig. 2 ist beispielhaft eine mögliche Realisierung für die Eintellung der Drehzahl der Rückförderpumpe 27 in Abhängigkeit vom geforderten fahrstabilisierenden Regelbremsdruck in Dia­ grammform veranschaulicht. Das Diagramm von Fig. 2 zeigt quali­ tativ als Kennlinie den Verlauf der Rückförderpumpendrehzahl Pd in Abhängigkeit von der Differenz Δp zwischen Regelbremsdruck und Hauptbremsdruck, wobei nur der Bereich positiver Druckdiffe­ renzen gezeigt ist, in welchem der Regelbremsdruck höher als der Hauptbremsdruck ist. Im Bereich negativer Druckdifferenzen, d. h. in den Situationen, in denen der geforderte fahrstabilisierende Regelbremsdruck noch unterhalb des vom Fahrer bereitgestellten Hauptbremsdrucks liegt, erfolgt die Ansteuerung der Rückförder­ pumpe 27 entsprechend der für den reinen ABS-Fall geläufigen, adaptiven Pumpensteuerung, wie sie oben erwähnt wurde.

Wenn der zur Fahrstabilitätsregelung erforderliche Regelbrems­ druck über dem Hauptbremsdruck liegt, wird die Rückförderpumpen­ drehzahl stufenweise mit wachsender Differenz Δp = p_r - p_h zwischen Regelbremsdruck p_r und Hauptbremsdruck p_h im Beispiel von Fig. 2 gestuft wie folgt angehoben. In einem ersten Bereich von Druck­ differenzwerten Δp zwischen 0 bar und 30 bar, in welchem folglich der fahrstabilisierende Regelbremsdruck noch nicht so sehr weit über dem Hauptbremsdruck von z. B. 50 bar liegt, wird die Rückför­ derpumpe 27 auf einer ersten Drehzahlstufe Pd₁ gehalten. Diese reduzierte Drehzahl Pd₁ reicht zur Erzielung der gewünschten Druckdynamik in dieser Situation noch aus, in welcher von der Rückförderpumpe ausgangsseitig ein um höchstens 30 bar höherer Druck als auf ihrer Eingangsseite geliefert werden muß. In einem anschließenden Bereich mit Druckdifferenzen Δp zwischen 30 bar und 50 bar wird die Rückförderpumpendrehzahl von der ersten Stufe Pd₁ auf eine höhere zweite Stufe Pd₂ angehoben, die jedoch eben­ falls noch unter der Stufe maximaler Drehzahl Pd_m liegt, z. B. bei etwa der halben maximalen Pumpendrehzahl. Erst wenn dann der ge­ forderte fahrstabilisierende Regelbremsdruck um mehr als ein Druckabstand von 50 bar über dem Hauptbremsdruck liegt, wird die Rückförderpumpe 27 auf maximale Förderleistung bzw. Pumpendreh­ zahl Pd_m eingestellt, wobei je nach Bremsanlage und/oder Fahrsi­ tuation dieser Druckabstand auch einen anderen Wert haben kann.

Im übrigen erfolgt der jeweilige fahrstabilisierende Bremsenein­ griff in herkömmlicher Weise, was hier keiner weiteren Erläute­ rung bedarf. Es versteht sich, daß der Kennlinienverlauf der Rückförderpumpendrehzahl in Abhängigkeit von der Differenz zwi­ schen gefordertem fahrstabilisierendem Regelbremsdruck und vom Fahrer bereitgestelltem Hauptbremsdruck gegenüber dem oben be­ schriebenen Beispiel je nach Anwendungsfall geeignet modifiziert werden kann. In jedem Fall wird durch das erfindungsgemäße Fahr­ stabilitätsregelverfahren aufgrund der Wahl einer gegenüber dem maximalen Drehzahlwert reduzierten Rückförderpumpendrehzahl für Fahrstabilitätsregelphasen mit nicht zu weit über dem Haupt­ bremsdruck liegendem Regelbremsdruck eine deutliche Erhöhung des Betätigungskomforts für das Bremsbetätigungselement bewirkt. Die durch Mitnutzung des Hauptbremsdrucks ohne Druckdynamikverlust ermöglichte Pumpendrehzahlreduktion für nicht zu hohe fahrstabi­ lisierende Regelbremsdrücke führt zu einer deutlichen Verringe­ rung des Rückwirkungseffektes auf das Bremsbetätigungselement, so daß z. B. im Fall eines Bremspedals das dadurch verursachte, meist recht laute Klappern der Pedalanlage nicht mehr oder je­ denfalls kaum noch hörbar ist.

Claims (2)

1. Verfahren zur bedarfsabhängigen Einstellung der Förderleis­ tung einer Rückförderpumpe (27) zur Hilfsdruckversorgung einer mit einem fahrerbetätigbaren Bremsbetätigungselement (1) zur Be­ reitstellung eines Hauptbremsdruckes ausgestatteten Fahrzeug­ bremsanlage bei einem fahrstabilitätsregelnden Bremseneingriff, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Rückförderpumpe (27) für einen jeweiligen fahrstabilitätsregelnden Bremseneingriff in Abhängigkeit vom Druckunterschied (Δp) des einzustellenden Regelbremsdrucks zum bereitgestellten Hauptbremsdruck variabel derart eingestellt wird, daß sie bei Regelbremsdrücken unterhalb des Hauptbrems­ drucks auf Werten unterhalb eines Förderleistungs-Maximalwertes (Pd_m) gehalten und bei Regelbremsdrücken über dem Hauptbremsdruck mit wachsender Druckdifferenz (Δp) von Regelbremsdruck zu Haupt­ bremsdruck bis zum maximalen Förderleistungswert (Pd_m) gesteigert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Förderleistungswert (Pd_m) bei einem Regelbremsdruck erreicht wird, der um einen vorgebbaren Druckabstand über dem Hauptbremsdruck liegt.