DE60030271T2

DE60030271T2 - Bremsunterstützung in kraftfahrzeugbremssystemen

Info

Publication number: DE60030271T2
Application number: DE60030271T
Authority: DE
Inventors: Alan Leslie Balsall Common Harris
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1999-05-05
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2020-03-25
Also published as: EP1175320B1; AU3565100A; DE60030271D1; US20020113488A1; US6598943B2; GB9910194D0; GB2349676A; WO2000068053A1; EP1175320A1; ES2270815T3; GB2349676B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung von Bremsleistung in Fahrzeugbremssystemen, insbesondere innerhalb des Kontextes von Fahrzeugbremssystemen mit elektrohydraulischem Bremsen (EHB).
Ein typisches EHB-System für ein Fahrzeug weist ein Bremspedal, jeweilige Bremseinrichtungen, die mit den Fahrzeugrädern verbunden sind und die in Kommunikation mit elektronisch gesteuerten proportionalen Steuerventilen gebracht werden können, um Hydraulikflüssigkeit unter Druck an die Bremseinrichtungen anzulegen, eine durch einen Elektromotor angetriebene Hydraulikpumpe, und einen Hockdruck-Hydraulikdruckspeicher, der durch die Pumpe zum Bereitstellen von Hydraulikflüssigkeit unter Druck gespeist wird, die über das proportionale Steuerventil zu der Bremseinrichtung weitergeleitet werden kann, um Hydraulikflüssigkeit unter Druck an die Bremseinrichtungen in einer sogenannten "elektrischen" Bremsbetriebsart in Proportion zu der Anforderung des Fahrers anzulegen, wie sie am Bremspedal erfasst wird. Das EHB-System wird durch eine elektronische Steuerung (ECU) gesteuert.
Um Bremsen des Fahrzeugs unter Bedingungen zu ermöglichen, in denen das EHB-System aus irgendeinem Grund funktionsunfähig geworden ist, zum Beispiel aufgrund eines Hauptkomponentenausfalls, ist es in mit EHB ausgestatteten Fahrzeugen gewöhnlich, dass diese ein mechanisches Reservesystem einschließen, das einen Hauptzylinder aufweist, welcher mit dem Bremspedal verbunden ist und der eingerichtet sein kann, um hydraulisch mit jeweiligen Bremsenbetätigungseinrichtungen an den Vorderrädern verbunden zu werden, um zumindest etwas Bremsen im Fall von vollständigem EHB-Ausfall bereitzustellen. Dies ist als eine "Durchdrück-" Bremsbetriebsart bekannt. Damit sich das EHB-System wie ein konventionelles Bremssystem "anfühlt", wenn es sich nicht in der "Durchdrück-" Bremsbetriebsart befindet, ist gewöhnlich auch ein Fahrsimulator vorgesehen, der hydraulisch mit dem an das Bremspedal gekoppelten Hauptzylinder verbunden ist und der durch Erhöhen des Volumens unter Druck ermöglicht, das Bremspedal in einem Ausmaß niederzudrücken, das mit dem konventioneller Systeme vergleichbar ist.
Die Leistung eines elektrohydraulischen Bremssystems (EHB) in seiner Reserve-(Durchdrück-) Betriebsart ist jedoch dadurch nicht so gut, als wenn das EHB normal arbeitet, dass überhaupt kein Bremsen an der Hinterachse erfolgt und keine Booster-Funktion für die Tätigkeit des Hydraulikzylinders vorhanden ist.
Einige Systeme des Standes der Technik liefern 4-Rad-Durchdrücken, isolieren jedoch nicht die Flüssigkeit des strombetriebenen Kreislaufs von der in dem hydrostatischen Durchdrückkreislauf. Dies gestaltet die Durchdrückfunktion anfällig für Flüssigkeitsbelüftung.
Man könnte im Prinzip 4-Rad-Durchdrückbremsen bereitstellen, jedoch nur durch Verwenden von zwei weiteren Isolierkolben, zwei weiteren Isoliersolenoidventilen und eines größeren Hauptzylinders. Dies wäre jedoch unakzeptabel aufgrund der Kosten, Verpackung und unter Berücksichtigung von zusätzlicher Wärmeableitung und von elektrischem Stromverbrauch.
Einige Fahrzeuge werden jetzt mit elektrisch betätigten Parkbremssystemen (EPB) bedient, bei denen die normalen Bremseinrichtungen zu Parkzwecken zusätzlich dazu, dass sie hydraulisch betätigt werden können, elektrisch in einen Parkbremszustand gebracht werden können. Zum Beispiel kann die Bremsenbetätigungseinrichtung einen Kolben einschließen, der durch einen reversiblen Elektromotor angetrieben werden kann, um die Bremsbacken von einer Bremsscheibe zum jeweiligen Anlegen und Aufheben von Parkbremsen anzulegen und einzuziehen.
Gemäß US-A-5 139 315 ist ein Parkbremssystem in einem Fahrzeugbremssystem bekannt, bei dem das Parkbremssystem sich automatisch an den Straßenoberflächenzustand anpasst, wenn es bei fahrendem Fahrzeug betätigt wird. Der Parkbremsdruck wird automatisch als Reaktion auf einen Fahrerbefehl gesteuert, um die Parkbremsfunktion zu initiieren, oder um als Reaktion auf einen Ausfall der hydraulischen Vorderbremsen, während das Fahrzeug fährt, Bremsschlupf bei einem gewünschten gesteuerten Schlupf zwischen jedem der gebremsten Räder und der Straßenoberfläche zu erzeugen und auf diesen zu begrenzen, um so automatisch an den Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche anzupassen.
Der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Fahrzeugbremssystem geschaffen, das ein elektrohydraulisches Bremsmittel des Typs, der normalerweise in einer elektrischen Bremsbetriebsart arbeitet, bei der Hydraulikdruck an Bremseinrichtungen an den Fahrzeugrädern in Proportion zu der Bremsanforderung des Fahrers angelegt wird, wie sie elektronisch an einem Bremspedal erfasst wird, und der, wenn die elektrische Bremsbetriebsart ausfallen sollte, in einer Durchdrückbetriebsart arbeitet, bei der Hydraulikdruck an die Bremseinrichtungen an den Fahrzeugvorderrädern mittels eines mechanisch an das Bremspedal gekoppelten Masterzylinders angelegt wird, und ein elektrisches Parkbremsmittel zum Befähigen der Bremseinrichtungen aufweist, zu Parkbremszwecken betätigt zu werden, wobei es zum Ergänzen des Durchdrückbremsens, das durch das elektrohydraulische Bremsmittel in dem Fall bereitgestellt wird, dass die elektrische Bremsbetriebsart ausgefallen ist, eingerichtet ist, dass die Betätigung des Fußpedals durch den Fahrer auch Betrieb des elektrischen Parkbremsens bewirkt.
Um dies zu erreichen, sollte eine ECU innerhalb des EPB-Systems vorzugsweise ein Signal empfangen, das den Betriebszustand des EHB-Systems anzeigt. Bei einer solchen Einrichtung würde immer, wenn das EHB korrekt arbeitet, das EPB dann das EHB-Statussignal empfangen und nur auf die normale Parkbremssteuerung reagieren. Wenn andererseits das EHB-Statussignal nicht durch die ECU des EPB empfangen wird, was anzeigt, dass das EHB nicht betriebsfähig ist, wird dann das Parkbremsen nicht nur auf die Parkbremssteuerung, sondern auch auf die Betätigung des Bremspedals reagieren dürfen. Bremsen wird dann sowohl von dem Durchdrückbetrieb als auch EPB erhalten werden.
In einigen Ausführungsformen eines solchen Systems könnte das Problem auftreten, dass Ausfall des Statussignal-Links zwischen den ECUs in dem EHB und dem EPB zum Beispiel aufgrund einer Verbinderunterbrechung dem EPB erlauben könnte, als Reaktion auf Bremspedalsignale zu Zeiten zu arbeiten, wenn das EHB tatsächlich noch betriebsfähig ist. Das aus beiden zusammenarbeitenden Systemen resultierende zusätzliche Bremsmoment könnte schwerwiegendes Überbremsen an der Hinterachse mit einer resultierenden Gefahr von Fahrzeuginstabilität verursachen.
Zum Überwinden dieses Problems ist es bevorzugt, dass elektrohydraulisches Bremsen an der Hinterachse des Fahrzeugs nur zugelassen wird, wenn eine Steuereinheit des elektrohydraulischen Bremsmittels eine Bestätigung hat, dass das elektrische Parkmittel sich in einem zufriedenstellenden Betriebszustand befindet.
Das System kann elektronische Steuereinheiten zum Steuern von elektrohydraulischem Bremsen bzw. elektrischem Parkbremsen einschließen, welche so miteinander verbunden sind, dass elektrohydraulisches Bremsen an der Hinterachse des Fahrzeugs nur zugelassen wird, wenn die Steuereinheit für elektrohydraulisches Bremsen eine Bestätigung von der Steuereinheit für das elektrische Parkbremsen hat, dass das elektrische Parkmittel sich in dem zufriedenstellenden Betriebszustand befindet.
Vorteilhaft ist die Steuereinheit für elektrohydraulisches Bremsen eingerichtet, um ein erstes Statussignal an die Steuereinheit für elektrisches Parkbremsen zu liefern, wodurch immer dann, wenn durch die Steuereinheit für elektrisches Parkbremsen ein Statussignal empfangen wird, das anzeigt, dass sich das elektrohydraulische Bremsmittel in einem zufriedenstellenden Betriebszustand befindet, das elektrische Bremsmittel nur auf Parkbremssteuerung reagiert.
Weiter ist die Steuereinheit für elektrisches Parkbremsen vorteilhaft eingerichtet, um ein zweites Statussignal zu der Steuereinheit für elektrohydraulisches Bremsen zum Bereitstellen der Bestätigung zu leiten, dass das elektrische Parkbremsmittel sich in dem zufriedenstellenden Betriebszustand befindet.
Vorzugsweise werden das erste und zweite Statussignal zwischen den Steuereinheiten über einen gemeinsamen Link übertragen, wodurch, wenn der Link selbst ausfällt, keines der Statussignale zwischen den beiden Steuereinheiten übertragen wird.
Die Erfindung ist im Folgenden weiter nur als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines elektrohydraulischen Bremssystems ist, auf das die vorliegende Erfindung angewendet werden kann; und
2a und 2b Sequenzablaufdiagramme sind, die eine mögliche Routine für den Betrieb einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen.
Zuerst bezugnehmend auf 1 weist das dargestellte EHB-System ein Bremspedal 10 mit einem zugehörigen Sensor 12 für die Erfassung einer Bremsanforderung des Fahrers auf. Die Anforderung des Fahrers wird zu einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 13 übertragen, dort bewertet und als die Quelle für die Erzeugung elektrischer Steuersignale für proportionale Solenoidsteuerventile 14a, 14b, 14c, 14d, eine Hydraulikpumpe 16, Radbremsen 18a, 18b einer Achse, die mit Hydraulikflüssigkeit durch elektrisch betätigte Bremskanäle 20a, 20b versorgt werden, und Radbremsen 18c, 18d der anderen Achse verwendet, die durch elektrisch betätigte Kanäle 20e, 20d versorgt werden. Hydraulikflüssigkeit für das System wird in einem Behälter 21 gespeichert.
Unter normalen Bremsbedingungen wird Bremsdruckmodulation in den elektrisch betätigten Bremskanälen 20a, 20b, 20c, 20d in einer bekannten Weise mittels der proportionalen Solenoidsteuerventile 14a, 14b, 14c und 14d bewirkt, wobei der Bremsdruck durch einen Druckspeicher/Behälter 22 geliefert wird, dessen Druck durch die Pumpe 16 aufrechterhalten wird, die durch einen Elektromotor 18 betätigt wird.
Drucksensoren 24a uns 24b überwachen den Hydraulikdruck an den Radbremsen 18a, 18b der Vorderachse, und Drucksensoren 24c und 24d überwachen den Hydraulikdruck an den Radbremsen 18c, 18d der Hinterachse. Weitere Drucksensoren 26, 28 überwachen den Druck innerhalb von Durchdrückschaltungen 27a, 27b für die rechten und linken Vorderradbremsen, und ein Drucksensor 30 überwacht den Eingangsdruck in dem Speicher/Behälter 22. Jeweilige Solenoide 29 und 21 ermöglichen Kopplung der Bremskanäle 20a, 20b und 20c, 20d miteinander.
Die Durchdrückschaltungen 27a, 27b schließen jeweilige solenoidgesteuerte Ventile 32a, 32b ein, um Schließen dieser Schaltungen (offener Stromkreis) während normalem elektrischen Bremsbetrieb zu ermöglichen.
Die Durchdrückanordnung schließt einen Hauptzylinder 34 gekoppelt an das Bremspedal 10 und an die Schaltungen 27a, 27b ein, wobei der Hauptzylinder manuelle Betätigung der Vorderbremsen in dem Fall von Ausfall des elektrischen Systems ermöglicht. An den Hauptzylinder 34 ist über eine ein solenoidbetätigtes Ventil 36 enthaltende Hydraulikleitung 27c ein Fahrsimulator 38 gekoppelt, der hydraulisch durch Hauptzylinderdruck aktiviert wird, um dem Fahrer ein "Gefühl" während EHB-Betrieb der Bremsen zu vermitteln. Die Verbindung zwischen dem Hauptzylinder 34 und dem Fahrsimulator 38 ist durch die elektrisch betätigten Ventile 36 steuerbar, so dass unnötige Pedalbewegung während manueller Betätigung durch Schließen dieses Ventils verhindert werden kann.
Ferner ist in 1 schematisch eine elektronische Parkbrems- (EPB) Steueranordnung mit einer EPB, ECU 40 und einer Parkbremsbetätigungseinrichtung/Steuerung 42 gezeigt, durch die zumindest einige der Bremsenbetätigungseinrichtungen 18 elektrisch betätigt werden können, zum Beispiel mittels jeweiliger Elektromotoren, um die Grundbremsen zu Fahrzeugparkzwecken anzulegen.
Das soweit beschriebene System ist bereits bekannt.
In der dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein erster Link zwischen dem EHB und dem EPB vorgesehen, der zum Tragen eines Statussignals von dem EHB zum EPB eingerichtet ist, welches den Zustand des EHB zeigt und insbesondere dem EPB anzeigt, wenn das EHB nicht korrekt funktioniert. Immer wenn das EHB korrekt funktioniert, wird das EPB dann dementsprechend über den Link 44a informiert und ist eingerichtet, um nur auf die Parkbremssteuerung zu reagieren. Wenn das EHB-Statussignal jedoch nicht durch die EPB-ECU über den Link 44a empfangen wird, dann wird zugelassen, dass die Parkbremse sowohl auf Bremspedalbetrieb als auch auf Parkbremssteuerung reagiert.
Zusätzlich zu dem Link 44a schließt die dargestellte Ausführungsform einen zweiten Link 44b ein, der ein zweites Statussignal trägt, diesmal von dem EPB zu dem EHB. In der Praxis würden die Links 44a, 44b durch das gleiche Kabel/den gleichen Bus in verschiedenen Zeitschlitzen in Übereinstimmung mit konventionellen Techniken getragen werden. Das EHB ist so programmiert, dass EHB-Bremsen der Hinterachse nur zugelassen wird, wenn das EPB-Statussignal anzeigt, dass das Parkbremssystem korrekt ist.
Wenn der die Statussignale tragende Link 44a/44b intakt ist, und wenn das Statussignal durch das EPB empfangen wird und zeigt, dass das EHB korrekt arbeitet, wird das EPB somit nur als Reaktion auf Parkbrems- (EPB) Steuerung arbeiten und es ist nicht möglich, dass Überbremsen durch gemeinsame Betätigung des EHB und EPB erfolgt. Außerdem wird das EHB normal arbeiten, wobei Bremsen an den Bremsbetätigungseinrichtungen sowohl der Vorder- als auch der Hinterachsen stattfinden wird.
Wenn der Link 44a/44b jedoch aus irgendeinem Grund ausfällt, zum Beispiel aufgrund einer Schaltungsunterbrechung, dann empfängt das EHB, ebenso wie das EPB, das kein Statussignal von dem EHB empfängt, kein Statussignal von dem EPB und wird deshalb darauf beschränkt, nur an den Vorderbremsen zu arbeiten (wobei Bremsen der Hinterräder wie oben beschrieben deaktiviert ist).
Wenn der Grund, aus dem das EPB kein Statussignal von dem EHB empfängt, darin besteht, dass der Link 44a fehlerhaft ist, anstatt darin, dass das EHB selbst nicht funktionsfähig ist, dann arbeitet das EHB, obwohl es funktionsfähig bleibt, somit nur an den Vorderbremsen und es ist unwahrscheinlich, dass schwerwiegendes Überbremsen resultieren würde.
Da das EPB jedoch nicht für die Anlegung genau bekannter Bremsmomente konfiguriert ist, besteht weiterhin ein gewisses Risiko, dass das EPB Instabilität durch Blockieren der Hinterräder verursachen kann. Dieses Problem kann durch solches Anordnen des Systemlayouts aufgegriffen werden, dass Radgeschwindigkeitsdaten der EPB-ECU selbst zu solchen Zeiten zur Verfügung stehen, wenn das EHB nicht arbeitet (siehe 1). Es ist dann möglich, die Technik von EBA (Electronic Brake Apportioning, elektronische Bremszuteilung) zu verwenden, so dass, wenn die Räder zum Blockieren neigen, die Bremse gelöst und dann wieder auf einer niedrigeren Momenthöhe angelegt wird.
Alternativ kann das EPB in einer Weise ähnlich zu ABS gesteuert werden – d. h. um die Parkbremsen als Reaktion auf Radgeschwindigkeitsdaten zyklisch anzulegen und zu lösen.
Vereinfachte selbsterklärende Ablaufdiagramme, die den vorgenannten Betrieb des EHB- und EPB-Systems zeigen, sind in den 2a und 2b gezeigt. Die in diesen Diagrammen angezeigten Ablaufschritte sind wie folgt:

50: Start
52: Ist EPB Zustand OK?
54: Normale EHB-Funktion
56: Hinteres EHB-Bremsen sperren
58: Ende
60: Start
62: Ist EHB-Zustand OK?
64: Normale EPB-Funktion (keine Reaktion auf Pedalbewegung)
66: EPB darf auf Pedalbewegung reagieren
68: Ende

Claims

Fahrzeugbremssystem, das ein elektrohydraulisches Bremsmittel des Typs, der normalerweise in einer elektrischen Bremsbetriebsart arbeitet, bei der Hydraulikdruck an Bremseinrichtungen (18a, 18b, 18c, 18d) an den Fahrzeugrädern in Proportion zu der Bremsanforderung des Fahrers angelegt wird, wie sie elektronisch an einem Bremspedal (10) erfasst wird, und der, wenn die elektrische Bremsbetriebsart ausfallen sollte, in einer Durchdrückbetriebsart arbeitet, bei der Hydraulikdruck an die Bremseinrichtungen (18a, 18b, 18c, 18d) an den Fahrzeugvorderrädern mittels eines mechanisch an das Bremspedal (10) gekoppelten Masterzylinders (34) angelegt wird, und ein elektrisches Parkbremsmittel zum Befähigen der Bremseinrichtungen aufweist, zu Parkbremszwecken betätigt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass es zum Ergänzen des Durchdrückbremsens, das durch das elektrohydraulische Bremsmittel in dem Fall bereitgestellt wird, dass die elektrische Bremsbetriebsart ausgefallen ist, eingerichtet ist, dass die Betätigung des Fußpedals (10) durch den Fahrer auch Betrieb des elektrischen Parkbremsens bewirkt.
Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 1, bei dem es eingerichtet ist, dass elektrohydraulisches Bremsen an der Hinterachse des Fahrzeugs nur zugelassen wird, wenn eine Steuereinheit (EHB) des elektrohydraulischen Bremsmittels eine Bestätigung hat, dass das elektrische Parkmittel sich in einem zufriedenstellenden Betriebszustand befindet.
Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 2, welches elektronische Steuereinheiten (EHB, EPB) zum Steuern von elektrohydraulischem Bremsen bzw. elektrischem Parkbremsen einschließt, welche so miteinander verbunden sind, dass elektrohydraulisches Bremsen an der Hinterachse des Fahrzeugs nur zugelassen wird, wenn die Steuereinheit für elektrohydraulisches Bremsen eine Bestätigung von der Steuereinheit für elektrisches Parkbremsen hat, dass das elektrische Parkmittel sich in dem zufriedenstellenden Betriebszustand befindet.
Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 3, bei dem die Steuereinheit (EHB) für elektrohydraulisches Bremsen eingerichtet ist, um ein erstes Statussignal an die Steuereinheit (EPB) für elektrisches Parkbremsen zu liefern, wodurch immer dann, wenn durch die Steuereinheit (EPB) für elektrisches Parkbremsen ein Statussignal empfangen wird, dass anzeigt, dass sich das elektrohydraulische Bremsmittel in einem zufriedenstellenden Betriebszustand befindet, das elektrische Parkbremsmittel nur auf Parkbremssteuerung reagiert.
Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 4, bei dem die Steuereinheit (EPB) für elektrisches Parkbremsen eingerichtet ist, um ein zweites Statussignal zu der Steuereinheit (EHB) für elektrohydraulisches Bremsen zum Bereitstellen der Bestätigung zu leiten, dass sich das elektrische Parkbremsmittel in dem zufriedenstellenden Betriebszustand befindet.
Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 5, bei dem das erste und zweite Statussignal zwischen den Steuereinheiten (EHB, EPB) über einen gemeinsamen Link (44a, 44b) übertragen werden, wodurch, wenn der Link selbst ausfällt, keines der Statussignale zwischen den beiden Steuereinheiten übertragen wird.