WO2004045934A2 - Verfahren zum betrieb einer hydraulischen fahrzeugbremsanlage - Google Patents

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WO2004045934A2
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Dieter Burkhard
Ralph Gronau
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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    • B60T8/4872—Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems in hydraulic brake systems closed systems pump-back systems

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a hydraulic vehicle brake system, in which a hydraulic pressure is controlled by means of a hydraulic booster.
  • the invention has for its object to provide a control of a hydraulic amplifier with little technical effort, which enables safe and comfortable hydraulic brake power assistance.
  • the object is accordingly achieved in that the hydraulic pressure is controlled directly into a master brake cylinder via an upstream hydraulic booster, and in that the hydraulic pressure is regulated in accordance with a variable representative of the driver's brake request by regulating the pressure in the upstream hydraulic booster at least two analog or analog valves is controlled.
  • An analog or analog valve can take all positions between "OPEN ⁇ and" CLOSED by means of an electrical or electronic external control, so that the brake pressure for. Control or comfort braking can be continuously increased or decreased.
  • the analog or analogized valve is preferably set with a current value.
  • the master brake cylinder is preferably a two-circuit system and is designed in particular as a tandem master cylinder (THZ).
  • TTZ tandem master cylinder
  • the hydraulic pressure in the upstream hydraulic booster by controlling a first analog or analogized valve, which leads the pressure fluid away from the hydraulic booster into a
  • Regulates pressure medium reservoir and is controlled by controlling a second analog or analog valve, which regulates the supply of the pressure fluid from an external pressure source in the hydraulic amplifier.
  • the pressure medium reservoir is preferably designed to be depressurized.
  • the pressure of the external pressure source is generated by controlling a motor of a motor-pump unit and is stored in a hydraulic high-pressure accumulator.
  • a hydraulic return pump or a return motor pump unit that is already present in a braking system is preferably used.
  • the analog or analogized valves are actuated for the purpose of applying a specific hydraulic pressure to an booster piston of the hydraulic booster, which is driven into the wheel brakes of the vehicle via a master brake cylinder piston that is operatively connected to the booster piston in the direction of force output.
  • the brake pressure is regulated and / or the hydraulic pressure builds up in the high-pressure accumulator by controlling electronically controllable valves.
  • a hydraulic pressure can be introduced into the brake system by the driver through a direct operative connection of the upstream hydraulic booster with a brake pedal.
  • the system can ensure an emergency braking function in the event of a failure.
  • the pedal travel of a brake pedal and / or a variable derived from the pedal travel is used for the driver brake request detection.
  • the pedal travel of the brake pedal and / or a variable derived therefrom is used as a variable that represents the driver's braking request.
  • the pressure in the upstream hydraulic booster is based a measured hydraulic pressure in the master brake cylinder is determined or estimated.
  • the pressure in the hydraulic high-pressure accumulator is monitored by a pressure sensor.
  • the charging process of the hydraulic high-pressure accumulator begins before a lower switching point of a pressure sensor on the high-pressure accumulator is reached.
  • the hydraulic high-pressure accumulator is charged in phases of increasing and / or constant engine load of the drive motor of the vehicle.
  • the charging process of the hydraulic high-pressure accumulator is interrupted when the brakes are applied and / or an engine load of the drive motor of the vehicle.
  • the hydraulic high-pressure accumulator (4) is charged when the engine load of the drive motor of the vehicle is equal to zero (0) or less than 0 ( ⁇ 0), ie when the drive motor is being towed, and / or when the vehicle is at a substantially constant speed.
  • an additional pressure increase by means of a pressure increase unit, preferably a hydraulic pump, takes place when the control point of the hydraulic amplifier is exceeded.
  • the amplifier is designed only for a relatively low amplifier output and that an additional pressure increase is then carried out by a pressure increase unit, preferably a hydraulic pump.
  • a variable representing the driver's brake request is used as the guide variable for the additional pressure increase.
  • the pedal travel of a brake pedal and / or a variable derived from the pedal travel, in particular a pedal speed or acceleration, is preferably used as a variable representing the driver's braking request.
  • a modulation point of the hydraulic booster is determined on the basis of a ratio of the pressure in the hydraulic accumulator to the pressure in the master brake cylinder and a constructive ratio of the area of a hydraulic piston in the hydraulic booster to the area of a hydraulic piston in the master brake cylinder.
  • a control of the brake pressure in the wheel brakes by switching two electronically controllable valves is provided in a closed hydraulic system in particular.
  • the figure shows a braking system according to the invention.
  • the brake pressure transmitter has a hydraulic booster (7) which is designed as an extension of the actuating unit (THZ) 11 with the container 13.
  • the booster piston 41 is guided in an booster housing, a push rod 42 of the booster piston 41 being supported in the piston 51 of the push rod circuit of the THZ 11 or being guided through a corresponding disk-like enlargement of the diameter in the THZ bore (not shown).
  • a control line 50 opens into a space 47, which lies behind the booster piston 41.
  • a push rod 46 of the brake pedal 26 penetrates the amplifier 7, which enables the THZ 11 to be actuated in an emergency if the amplifier 7 should fail. This emergency operation corresponds to the emergency operation of a vacuum brake booster.
  • booster piston 41 and THZ area in conjunction with the pressure made available by a high-pressure source, gives the THZ pressure to be achieved with reinforcement. It is envisaged to achieve a corresponding structural design of the surface conditions and / or to achieve the maximum requested pressure Design high-pressure accumulator for a corresponding maximum pressure to be stored.
  • a hydraulic high-pressure accumulator is preferably used as the high-pressure source, which supplies a pressurized brake fluid, ie “charged 1 ”, by means of a hydraulic pump.
  • a return pump already present in the system is advantageously used for charging a accumulator.
  • the store is loaded after braking, for example when the hydraulic pressure in the store reaches less than 40 to 50 bar, which corresponds to a brake pressure (modulation pressure) of 80 to 90 bar.
  • a charging time of approx. 2 to 3.5 seconds is required by the pump until an upper limit value for the hydraulic pressure in the accumulator from 50 to 70 bar, corresponding to an actuation pressure of 100 to 110 bar, is reached.
  • the hydraulic accumulator empties completely, then the pump needs approx. 30 to 40 seconds to refill the hydraulic accumulator up to a hydraulic pressure of 50 to 70 bar.
  • FIG. Shows a brake circuit (of a total of two brake circuits) connected to the actuation unit 11, which acts on two wheel brakes 30, 31.
  • the structure and function of the second brake circuit for the two other wheel brakes is identical to the brake circuit shown and therefore need not be described in more detail.
  • the brake circuits are acted upon by the master cylinder (THZ) 11, which is supplied with hydraulic fluid (hydraulic fluid) via a hydraulic reservoir 13.
  • the master cylinder 11 is actuated via the hydraulic brake booster 7 described above.
  • the pressure requested by the respective control or regulation of an electronic unit 28 is generated via the hydraulic amplifier 7 and the master cylinder 11.
  • the wheel brakes 30, 31 are supplied with pressure by normally open (SO) valves 15.1 and 15.2 directly from the THZ 11 via a line 14, an SO isolating valve 9 and subsequent lines 14.1 and 14.2, the THZ 11 via the hydraulic amplifier 7 is actuated, which can be acted upon by a pressure source 4, 19, 20 with hydraulic pressure.
  • SO normally open
  • Brake pressure is reduced via a return line 17 and normally closed (SG) valves 16.1 and 16.2, a low-pressure accumulator 18 and the pump.
  • SG normally closed
  • the charge of a high-pressure accumulator 4 is carried out by the valve 2 which is open when de-energized.
  • the pressure in the high-pressure accumulator is below one Predetermined setpoint, in particular below 50 bar to 70 bar, falls, brake fluid is sucked in from the THZ 11 via the open changeover valve 8 and by means of the pump 19 operated with the motor 20.
  • the brake fluid is pumped into the high-pressure accumulator 4 via a check valve 23 connected to the pressure side 21 of the pump 19, a damping chamber 57, via a line branch 22 and a line 24 into which the valve 2 and a pressure sensor 3 are inserted.
  • the motor 20 is controlled until a predetermined target pressure is reached.
  • the pressure is measured by a pressure sensor (pressure sensor 3).
  • valve 5 When filling the high-pressure accumulator 4 (accumulator charging), the valve 5 arranged in a line 50 between the high-pressure accumulator 4 and the amplifier 7 is closed.
  • the pressure side of the pump is also connected to the wheel brakes 30, 31 via the branch 22 and an adjoining line 25, into which a valve 1 is inserted.
  • Valve 1 is preferably closed when de-energized (SG valve) and valve 2 is open when de-energized (SO valve). Then these valves are not energized during the store charging, advantageously only the changeover valve 8 then being energized for filling.
  • valves 1 and 2 By switching valves 1 and 2 during normal brake pressure control, as in the case of ABS or ESP control, control in a closed hydraulic system is possible. Media separation is thus ensured, which brings advantages in the event of a high-pressure accumulator which may gas out.
  • the boost pressure of the high-pressure accumulator is designed depending on the design, the booster and the desired TH pressure.
  • valve 1 as an SO valve and valve 2 as an SG valve, with the switching states then having to be reversed accordingly.
  • the charging process is preferably carried out in phases in which the engine load of the drive motor or a variable representing the engine load, such as
  • Throttle valve position and / or accelerator pedal position approximately constant or with an increasing gradient.
  • a steeply decreasing gradient of the engine load interrupts the charging process.
  • no charging process is carried out or ongoing charging processes are interrupted.
  • charging processes of the high-pressure accumulator are permitted if no other control functions, e.g. a brake intervention of a higher-level control system, such as distance and follow-up control (ACC system), is engaged.
  • a brake intervention of a higher-level control system such as distance and follow-up control (ACC system)
  • the charging process of the high-pressure accumulator 4 is stopped immediately.
  • the braking detection takes place via a pedal travel sensor 60 or by means of another sensor which detects the driver's braking request. If a braking request is detected by the sensor system 60, the valve 5, which is preferably to be operated in an analog manner, is opened accordingly depending on the travel path of the push rod 46 of the brake pedal 24 and / or the actuation speed, so that brake fluid from the charged high-pressure accumulator 4 into the space behind the booster piston 47 can flow.
  • the build-up of the pressure in the amplifier 7 is monitored by the pressure in the THZ using a pressure sensor 10. This means that a certain path is assigned and regulated to a certain pressure in the THZ.
  • the booster piston 41 moves in front of the push rod 46 of the brake pedal 26, which is increasingly penetrating into the booster chamber, without any contact being made or having to be made. It is preferably provided to provide an elastic means, in particular a spring, between the push rod 46 and the booster piston 41 in order to achieve an elastic coupling.
  • valve 6 which is also preferably to be operated analogously, is opened in a line 12 between the high-pressure accumulator 4 and the container 13, corresponding to the withdrawal of the driver's request, and the Brake fluid can flow back into the reservoir 13.
  • the valve 6 By preferably designing the valve 6 as an SO valve, it is possible to actuate the amplifier in the event of a system failure, without negative pressure being generated in the amplifier 4 (or in the amplifier chamber 47), because volume compensation takes place via the valve 6.
  • the driver only has to overcome the additional force which is generated by the pressure already set in the booster 7. This Additional force is only dependent on the surface of the push rod 46 that penetrates into the amplifier 7.
  • the method according to the invention and the combination of the hydraulic booster and the auxiliary pressure source with high-pressure accumulator 4 can be designed such that the entire required brake pressure is generated by the booster. However, this increases the required storage pressure in the high-pressure accumulator 4.
  • Control pressure to provide (similar to a vacuum brake booster). This already covers a large area of all braking operations, e.g. all "normal braking” in a range from a maximum of up to 60 to 80 bar resulting brake pressure, from the braking, which is a brake pressure above this control point
  • the modulation point is determined by the ratio of accumulator pressure to THZ pressure and the ratio of booster piston area to THZ piston area.
  • the described method is advantageously suitable for electronic brake control systems, such as ABS (anti-lock braking system), EDS (electronic differential lock, traction control), ESP (electronic stability program), or HDC (hill descent control, downhill regulation). It can also be used for systems with distance and follow-up control (ACC, Adaptive Cruise Control), since the THZ automatically balances the pressure in the circuits.
  • ABS anti-lock braking system
  • EDS electronic differential lock, traction control
  • ESP electronic stability program
  • HDC hill descent control, downhill regulation
  • ACC Adaptive Cruise Control

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage ist es vorgesehen, dass ein hydraulischer Druck über einen vorgeschalteten hydraulischen Verstärker (7) direkt in einen Hauptbremszylinder (11) eingesteuert wird, und bei dem der hydraulische Druck nach Massgabe einer den Fahrerbremswunsch repräsentierenden Grösse geregelt wird, in dem der Druck in dem vorgeschalteten hydraulischen Verstärker (7) durch Ansteuerung von mindestens zwei analogen bzw. analogisierten Ventils (6) geregelt wird.

Description

Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Fahrzeugbremsanläge, bei dem ein hydraulischer Druck mittels eines hydraulischen Verstärkers eingesteuert wird.
Im Zuge neuer Motorentechnik, wie z.B. Diesel oder Benzin- Direkteinspritzer, ist eine hinreichende Unterdruckversorgung zur Bremskraftunterstützung immer seltener gegeben. Dies erfordert Bremsanlagen mit einer aktiven hydraulischen Bremskraftunterstützung oder mit einer zusätzlichen Vakuumpumpe zum Betrieb eines Vakuumbremskraftverstärkers .
Systeme mit einem Vakuumbremskraftverstärker (Booster) und mit zusätzlicher, aktiver hydraulischer Bremskraftunterstützung, die den Fahrer mittels einer ansteuerbaren Hydraulikpumpe, z.B. der ABS-Rückförderpumpe, bei der Bremspedal-Betätigung zusätzlich unterstützen, sind bekannt. Diese Systeme erhöhen den A sSteuerpunkt eines Vakuumbremskraftverstärker, ohne ihn zu ersetzen. Sie können aber im Komfortbereich zu Nachteilen führen. In manchen Situationen kann sich ein Pedalgefühl einstellen, welches negativ von einer „gewohnten'" Vakuumbremskraftverstärker-Unterstützung abweicht.
Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen ein Bremsdruck durch elektronische Ansteuerung einer Fremdruckquelle erzeugt wird, wobei das Bremspedal von dem hydraulischen Bremssystem im Normalbremsfall entkoppelt ist (Brake-by- wire-Systeme) . Diese System benötigen einen hohen technischen Aufwand, damit auch in einem Fehlerfall eine hinreichende Bremsleistung realisiert werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelung eines hydraulischen Verstärkers mit geringem technischen Aufwand zu schaffen, die eine sichere und komfortable hydraulische Bremskraftunterstützung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird demnach dadurch gelöst, dass der hydraulische Druck über einen vorgeschalteten hydraulischen Verstärker direkt in einen Hauptbremszylinder eingesteuert wird, und dass der hydraulische Druck nach Maßgabe einer den Fahrerbremswunsch repräsentierenden Größe geregelt wird, in dem der Druck in dem vorgeschalteten hydraulischen Verstärker durch Ansteuerung von mindestens zwei analogen bzw. analogisierten Ventilen geregelt wird. Ein analoges bzw. analogisiertes Ventil kann mittels einer elektrischen bzw. elektronischen Fremdansteuerung alle Stellungen zwischen „AUFλ und ,,ZU einnehmen, so dass der Bremsdruck für. Regel- oder Komfortbremsungen stufenlos erhöht oder vermindert werden kann. Bevorzugt wird das analoge bzw. analogisierte Ventil mit einem Stromwert eingestellt.
Die Hauptbremszylinder ist bevorzugt zweikreisig und insbesondere als Tandem-Hauptzylinder (THZ) ausgebildet.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der hydraulische Druck in dem vorgeschalteten hydraulischen Verstärker durch Ansteuerung eines ersten analogen bzw. analogisierten Ventils, welches das Wegführen einer Druckflüssigkeit vom hydraulischen Verstärker in einen
Druckmittelvorratsbehälter regelt, und durch Ansteuerung eines zweiten analogen bzw. analogisierten Ventil, welches das Zuführen der Druckflüssigkeit von einer Fremddruckquelle in den hydraulischen Verstärker regelt, geregelt wird.
Der Druckmittelvorratsbehälter ist bevorzugt drucklos ausgebildet.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Druck der Fremddruckquelle durch Ansteuerung eines Motors eines Motor-Pumpen-Aggregats erzeugt wird und in einem hydraulischen Hochdruckspeicher gespeichert wird.
Vorzugsweise wird eine schon in einem Bremssystem vorhandene hydraulische Rückförderpumpe bzw. ein Rückförder-Motor-Pumpen-Aggregat eingesetz .
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass die analogen bzw. analogisierten Ventile angesteuert werden, zwecks Beaufschlagung eines Verstärkerkolbens des hydraulischen Verstärkers mit einem bestimmten hydraulischen Druck, der über einen mit dem Verstärkerkolben in Kraftabgaberichtung wirkverbundenen Hauptbremszylinderkolben in die Radbremsen des Fahrzeugs eingesteuert wird.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass eine Regelung des Bremsdrucks und/oder der Aufbau eines hydraulischen Drucks in dem Hochdruckspeicher durch Ansteuerung von elektronisch ansteuerbaren Ventilen erfolgt.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass durch den Fahrer ein hydraulischer Druck durch eine direkte Wirkverbindung des vorgeschalteten hydraulischen Verstärkers mit einem Bremspedal in die Bremsanlage einbringbar ist.
So kann das System bei einem Ausfall eine Notbremsfunktion sicherstellen.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Pedalweg eines Bremspedals und/oder eine vom Pedalweg abgeleitete Größe, insbesondere eine Pedalgeschwindigkeit oder - bechleunigung, zur Fahrerbremswunscherkennung verwendet wird. Das bedeutet, es wird der Pedalweg des Bremspedals und/oder eine davon abgeleitete Größe als eine den Fahrerbremswunsch repräsentierende Größe verwendet.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Druck in dem vorgeschalteten hydraulischen Verstärker auf Grundlage eines gemessenen hydraulischen Drucks in dem Hauptbremszylinder ermittelt oder abgeschätzt wird.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Druck in dem hydraulischen Hochdruckspeicher durch einen Drucksensor überwacht wird.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass zum Laden des hydraulischen Hochdruckspeichers nur ein hydraulisches Ventil geschaltet wird.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Ladevorgang des hydraulischen Hochdruckspeichers beginnt, bevor ein unterer Schaltpunkt eines Drucksensors am Hochdruckspeicher erreicht wird.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Ladevorgang des hydraulischen Hochdruckspeichers in Phasen ansteigender und/oder konstanter Motorlast des Antriebsmotors des Fahrzeugs erfolgt.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Ladevorgang des hydraulischen Hochdruckspeichers bei Bremsenbetätigung und/oder einer Motorlast des Antriebsmotors des Fahrzeugs abgebrochen wird.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der Ladevorgang des hydraulischen Hochdruckspeichers (4) dann erfolgt, wenn die Motorlast des Antriebsmotors des Fahrzeugs gleich Null (0) oder kleiner 0 (<0) , d.h. bei einem Antriebsmotor- Schleppbetrieb, ist und/oder wenn eine im wesentlichen konstante Geschwindigkeit des Fahrzeugs vorliegt.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass eine zusätzliche Druckerhöhung durch eine Druckerhöhungseinheit, vorzugsweise eine hydraulische Pumpe, dann erfolgt, wenn der Aussteuerpunkt des hydraulischen Verstärkers überschritten wird.
Es ist ferner für bestimmte Anwendungen vorgesehen, dass der Verstärker nur auf eine relativ geringe Verstärkerleistung ausgelegt wird und dass dann eine zusätzliche Druckerhöhung durch eine Druckerhöhungseinheit, vorzugsweise eine hydraulische Pumpe, erfolgt.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass als Leitgröße für die zusätzliche Druckerhöhung eine den Fahrerbremswunsch repräsentierende Größe verwendet wird.
Vorzugsweise wird dabei der Pedalweg eines Bremspedals und/oder eine vom Pedalweg abgeleitete Größe, insbesondere eine Pedalgeschwindigkeit oder -beschleunigung, als eine den Fahrerbremswunsch repräsentierende Größe verwendet.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass ein Aussteuerpunkt des hydraulischen Verstärkers ermittelt wird auf Grundlage eines Verhältnisses des Drucks in dem hydraulischen Speicher zum Druck im Hauptbremszylinder und eines konstruktiven Verhältnisses der Fläche eines hydraulischen Kolbens im hydraulischen Verstärker zur Fläche eines hydraulischen Kolbens im Hauptbremszylinder.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Regelung des Bremsdrucks in den Radbremsen durch Schalten von zwei elektronisch ansteuerbaren Ventilen in einem insbesondere geschlossenen hydraulischem System vorgesehen ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung (Fig.) beispielhaft näher beschrieben.
Die Fig. zeigt ein Bremssystem nach der Erfindung.
Der Bremsdruckgeber weist einen hydraulischen Verstärker (7) auf, der als eine Verlängerung der Betätigungseinheit (THZ) 11 mit Behälter 13 ausgebildet ist. Der Verstärkerkolben 41 wird in einem Verstärkergehäuse geführt, wobei sich eine Druckstange 42 des Verstärkerkolbens 41 im Kolben 51 des Druckstangenkreises des THZ 11 abstützt bzw. durch eine entsprechende scheibenartige Vergrößerung des Durchmessers in der THZ- Bohrung geführt wird (nicht dargestellt) . Hinter dem in Ruhelage befindlichen Verstärkerkolben 41 mündet eine Regelleitung 50 in einen Raum 47, der hinter dem Verstärkerkolben 41 liegt. Eine Druckstange 46 des Bremspedals 26 dringt in den Verstärker 7 ein, wodurch eine Notbetätigung des THZ 11 ermöglicht wird, wenn der Verstärker 7 ausfallen sollte. Diese Notbetätigung entspricht der Notbetätigung eines Vakuum- Bremskraf verstärkers .
Das Flächenverhältnis von Verstärkerkolben 41 und THZ- Fläche, ergibt in Verbindung mit dem, von einer Hochdruckquelle zur Verfügung gestellten Druck, den mit Verstärkung zu erreichenden THZ-Druck. Dabei ist es vorgesehen, zur Erreichung des maximal angeforderten Drucks eine entsprechende konstruktive Ausgestaltung der Flächenverhältnisse vorzunehmen und/oder den Hochdruckspeicher für einen entsprechenden maximal zu speichernden Druck auszulegen.
Vorzugsweise wird als Hochdruckquelle ein hydraulischer Hochdruckspeicher eingesetzt, der durch eine hydraulische Pumpe mit unter Druck stehender Bremsflüssigkeit versorgt, d.h. „geladen1". Hierzu wird eine bereits im System vorhandene Rückförderpumpe zum Laden eines Speichers vorteilhaft genutzt.
Das Laden des Speichers nach einer Bremsung erfolgt zum Beispiel bei Erreichen eines hydraulischen Drucks in dem Speicher von kleiner 40 bis 50 bar, was einem Bremsdruck (Aussteuerdruck) von 80 bis 90 bar entspricht. Bis zum Erreichen eines oberen Grenzwerts für den hydraulischen Druck im Speicher von 50 bis 70 bar, entsprechend einem AusSteuerdruck von 100 bis 110 bar, wird eine Ladezeit durch die Pumpe von ca. 2 bis 3,5 sec. benötigt. Wird durch mehrmalige Bremsungen, z.B. einer Anzahl von ca. 15 Bremsungen, der hydraulische Speicher vollständig entleert, dann benötigt die Pumpe ca. 30 bis 40 sec. zum Neubefüllen des hydraulischen Speichers bis auf einen hydraulischen Druck von 50 bis 70 bar. Durch diese Auslegung kann eine hinreichende Versorgung des hydraulischen Bremskraftverstärkers und damit eine Unterstützung der Fahrerfußkraft durch Hilfsenergie gewährleistet werden.
Ferner zeigt die Fig. einen an die Betätigungseinheit 11 angeschlossener Bremskreis (von insgesamt zwei Bremskreisen), der auf zwei Radbremsen 30,31 einwirkt. Der zweite Bremskreis für die beiden anderen Radbremsen ist in Aufbau und Funktion mit dem gezeigten Bremskreis identisch und muss daher nicht näher beschrieben werden.
Die Bremskreise werden von dem Hauptzylinder (THZ) 11 beaufschlagt, der über einen Hydraulikvorrat eines Behälters 13 mit Hydraulikflüssigkeit (Druckflüssigkeit) versorgt wird. Der Hauptzylinder 11 wird über den vorstehend beschriebenen hydraulischen Bremskraftverstärker 7 betätigt. Der von der jeweiligen Steuerung bzw. Regelung einer elektronischen Einheit 28 angeforderte Druck wird über den hydraulischen Verstärker 7 und den Hauptzylinder 11 erzeugt.
Durch ein Betätigungselement (Druckstange, 46) kann der Fahrer aber im Fall einer Störung oder eines Ausfalls des hydraulischen Drucks auf den Kolben 41, diesen auch direkt, d.h. auf mechanischem Weg, betätigen. Somit gewährleistet das System eine Fail-Safe-Funktion mittels direktem hydraulisch-mechanischen Durchgriff .
Die Radbremsen 30, 31 werden durch stromlos offene (SO) Ventile 15.1 und 15.2 direkt aus dem THZ 11 über eine Leitung 14, ein SO-Trennventil 9 und anschließende Leitungen 14.1 und 14.2 mit Druck versorgt, wobei der THZ 11 über den hydraulischen Verstärker 7 betätigt wird, der durch eine Druckquelle 4,19,20 mit hydraulischem Druck beaufschlagbar ist.
Abbau von Bremsdruck wird über eine Rücklaufleitung 17 und stromlos geschlossene (SG) Ventile 16.1 und 16.2, einen Niederdruckspeicher 18 und die Pumpe vorgenommen.
In der Regel wird die Ladung eines Hochdruckspeichers 4 durch das stromlos offene Ventil 2 vollzogen. Dabei wird, wenn der Druck in dem Hochdruckspeicher unter einen vorgegebenen Sollwert, insbesondere unter 50 bar bis 70 bar, fällt, Bremsflüssigkeit vom THZ 11 über das offene Umschaltventil 8 und mittels der mit dem Motor 20 betriebenen Pumpe 19 angesaugt. Über ein an der Druckseite 21 der Pumpe 19 anschließendes Rückschlagventil 23, eine Dämpfungskammer 57, über eine Leitungsverzweigung 22 und eine Leitung 24, in die das Ventil 2 und ein Drucksensor 3 eingefügt sind, wird die Bremsflüssigkeit in den Hochdruckspeicher 4 gepumpt. Der Motor 20 wird dabei solange angesteuert, bis ein vorgegebener Solldruck erreicht wird. Der Druck wird durch einen Druckaufnehmer (Drucksensor 3) gemessen. Beim Befüllen des Hochdruckspeichers 4 (Speicherladen) ist das in einer Leitung 50 zwischen Hochdruckspeicher 4 und Verstärker 7 angeordnete Ventil 5 geschlossen. Die Druckseite der Pumpe ist auch über die Verzeigung 22 und eine daran anschließende Leitung 25, in die ein Ventil 1 eingefügt ist, mit den Radbremsen 30,31 verbunden. Vorzugsweise ist das Ventil 1 stromlos geschlossen (SG-Ventil) und das Ventil 2 stromlos offen (SO-Ventil) . Dann sind diese Ventile während des Speicherladens nicht bestromt, wobei vorteilhaft dann nur das Umschaltventil 8 zur Befüllung bestromt werden uss.
Durch das Schalten der Ventile 1 und 2 während einer normalen Bremsdruckregelung, wie im Fall einer ABS- oder ESP-Regelung, ist eine Regelung in einem geschlossenen hydraulischen System möglich. Medientrennung ist damit gewährleistet, was Vorteile bei einem ggf. ausgasendem Hochdruckspeicher bringt. Der Ladedruck des Hochruckspeichers wird in Abhängigkeit der konstruktiven Auslegung, des Verstärkers und des angestrebten TH-Drucks ausgelegt.
Es ist ebenfalls möglich, das Ventil 1 als SO-Ventil und das Ventil 2 als SG-Ventil auszubilden, wobei dann die Schaltzustände entsprechend umzukehren sind.
Bei hohen Regelfrequenzen mit geringem Volumenbedarf in der Radbremse kann das Ganze oder Teile des abgebauten Volumens zum Laden des Hochdruckspeichers 4 genutzt werden.
Der Ladevorgang wird bevorzugt in Phasen vorgenommen, in denen die Motorlast des Antriebsmotors oder eine die Motorlast repräsentierende Größe, wie die
Drosselklappenstellung und/oder Gaspedalstellung, annähernd konstant oder mit einem ansteigenden Gradienten vorliegt. Ein stark abfallender Gradient der Motorlast unterbricht den Ladevorgang. In Phasen von keiner Motorlast (Motorlast = 0) und/oder Bremsenbetätigung wird kein Ladevorgang vorgenommen, bzw. laufende Ladevorgänge werden abgebrochen. In Phasen, in denen ein Motorschleppmoment vorliegt (Motorlast < 0) und/oder eine konstante Fahrzeuggeschwindigkeit detektiert wird, werden Ladevorgänge des Hochdruckspeichers dann zugelassen, wenn keine anderen Regelfunktionen, z.B. ein Bremseneingriff eines übergeordneten Regelsystems, wie Abstands- und Folgeregelung (ACC-System) , im Eingriff sind.
Wenn ein Einbremsen durch den Fahrer erkannt wird, wird der Ladevorgang des Hochdruckspeichers 4 sofort abgebrochen. Die Einbremserkennung erfolgt über einen Pedalwegsensor 60 oder mittels eines anderen, den Bremswunsch des Fahrers erfassenden Sensors. Wird ein Bremswunsch durch die Sensorik 60 detektiert, wird das vorzugsweise analog zu betreibende Ventil 5 in Abhängigkeit von Verfahrweg der Druckstange 46 des Bremspedals 24 und/oder der Betätigungsgeschwindigkeit entsprechend geöffnet, so dass Bremsflüssigkeit von dem geladenen Hochdruckspeicher 4 in den hinter dem Verstärkerkolben liegenden Raum 47 strömen kann. Der Aufbau des Druckes im Verstärker 7 wird hierbei über den sich einstellenden Druck im THZ mit einem Drucksensor 10 überwacht. Das heißt, ein bestimmter Weg wird einem bestimmten Druck im THZ zugeordnet und eingeregelt. Dabei fährt der Verstärkerkolben 41 vor der zunehmend in den Verstärkerraum vordringenden Druckstange 46 des Bremspedals 26 her, ohne das ein Kontakt entsteht bzw. entstehen muss. Vorzugsweise ist es vorgesehen, zwischen der Druckstange 46 und dem Verstärkerkolben 41 ein elastisches Mittel, insbesondere eine Feder vorzusehen, um eine elastische Ankopplung zu erreichen.
Nimmt der Fahrer das Bremspedal zurück, d.h. wird der Weg wieder kleiner, wird das Ventil 5 geschlossen und ein ebenfalls vorzugsweise analog zu betreibende Ventil 6 in einer Leitung 12 zwischen dem Hochdruckspeicher 4 und dem Behälter 13, entsprechend der Rücknahme des Fahrerwunsches analog geöffnet und die Bremsflüssigkeit kann wieder in den Vorratsbehälter 13 zurückströmen. Durch die vorzugsweise Auslegung des Ventils 6 als SO-Ventil, ist es möglich, bei einem Systemausfall den Verstärker zu betätigen, ohne dass Unterdruck im Verstärker 4 (bzw. im Verstärkerraum 47) entsteht, denn es erfolgt ein Volumenausgleich über das Ventil 6. Der Fahrer muss bei dieser Einbremserkennung nur die Zusatzkraft überwinden, die durch den schon in dem Verstärker 7 eingestellten Druck erzeugt wird. Diese Zusatzkraft ist nur abhängig von der Fläche der Druckstange 46 die in den Verstärker 7 eindringt.
Die erfindungsgemäße Verfahren und die Kombination des hydraulischen Verstärkers und der Hilfsdruckquelle mit Hochdruckspeicher 4 kann so ausgelegt werden, dass der gesamte benötigte Bremsdruck durch den Verstärker erzeugt wird. Dies erhöht aber den benötigten Speicherdruck im Hochdruckspeicher 4.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, nur einen reduzierten maximalen Bremsdruck des Verstärkers
(Aussteuerdruck) zur Verfügung zu stellen (ähnlich einem Vakuum-Bremskraftverstärker) . Dieser deckt dann bereits einen großen Bereich aller Bremsungen ab, z.B. alle „Normalbremsungen" in einem Bereich von maximal bis zu 60 bis 80 bar resultierendem Bremsdruck, ab. Die Bremsungen, die einen über diesen Aussteuerpunkt liegenden Bremsdruck
(ca. 60-80 bar) benötigten Bereich liegen, werden dann durch zusätzlichen Druckaufbau mittels der hydraulischen Pumpe 19 aufgebaut. Dies kann ein „Wegziehen"" des THZ- Kolbens bedingen. Dann wird über die Leitung 50 und Ventil 5 Druckmittel in den Verstärkerraum 47 geleitet und so der Kolben 41 nachgeführt. Diese Ausführungsform ist bevorzugt, da so der Bauraum weiter reduziert wird. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass dann nur relativ geringe Volumenströme an Bremsflüssigkeit zu bewegen sind, wodurch die Systemdynamik erhöht wird. Dies verringert auch die Ladezeiten des Hochdruckspeichers 4. Durch die zusätzliche hydraulische Unterstützung mittels Pumpe 19 kann das Volumen des Hochdruckspeichers 4 auch auf eine geringere Wiederholhäufigkeit an Bremsungen ausgelegt werden. Das bedeutet es kann die Anzahl möglicher Bremsungen ohne zwischenzeitliche Aufladung des Hochdruckspeichers verringert werden auf z. B. 2 mal 60 bar bis 90 bar, vorzugsweise ca. 80 bar, THZ-Druck. In den seltenen Fällen einer darüber hinausgehenden Druckanforderung kann dann mittels Pumpe 19 ein entsprechender Bremsdruck erzeugt werden .
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird für die Leitgröße für die zusätzliche Verstärkung nicht mehr der THZ, sondern bevorzugt der Pedalweg und/oder dessen Ableitung zur Fahrerwunscherkennung eingesetzt. Um den Aussteuerpunkt bzw. dessen Erreichen festzustellen, ist es vorgesehen, dass der Aussteuerpunkt durch das Verhältnis von Speicherdruck zu THZ-Druck und dem Verhältnis von Verstärkerkolbenfläche zu THZ-Kolbenfläche ermittelt wird.
Das beschriebene Verfahren ist vorteilhaft tauglich für elektronische Bremsenregelungssysteme, wie ABS (Antiblockiersystem) , EDS (Elektronische Differential Sperre, Antriebsschlupfsregelung) , ESP (Elektronisches Stabilitäts- Programm) , oder HDC (Hill Descent Control, Bergabfahrtsregelung) . Darüber hinaus ist auch ein Einsatz für Systeme mit einer Abstands- und Folgeregelung (ACC, Adaptive Cruise Control) möglich, da ein automatischer Druckausgleich der Kreise durch den THZ erfolgt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage, bei dem ein hydraulischer Druck mittels eines hydraulischen Verstärkers eingesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Druck über einen vorgeschalteten hydraulischen Verstärker (7) direkt in einen Hauptbremszylinder (11) eingesteuert wird, und dass der hydraulische Druck nach Maßgabe einer den Fahrerbremswünsch repräsentierenden Größe geregelt wird, in dem der Druck in dem vorgeschalteten hydraulischen Verstärker (7) durch Ansteuerung von mindestens zwei analogen bzw. analogisierten Ventilen (6) geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Druck in dem vorgeschalteten hydraulischen Verstärker (7) durch Ansteuerung eines ersten analogen bzw. analogisierten Ventils (6) , welches das Wegführen einer Druckflüssigkeit vom hydraulischen Verstärker (7) in einen Druckmittelvorratsbehälter (13) regelt, und durch Ansteuerung eines zweiten analogen bzw. analogisierten Ventil (5) , welches das Zuführen der Druckflüssigkeit von einer Fremddruckquelle (4, 19, 20) in den hydraulischen Verstärker (7) regelt, geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der Fremddruckquelle (4, 19, 20) durch Ansteuerung eines Motors eines Motor-Pumpen-Aggregats (19, 20) erzeugt wird und in einem hydraulischen Hochdruckspeicher (4) gespeichert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die analogen bzw. analogisierten Ventile (5, 6) angesteuert werden, zwecks Beaufschlagung eines Verstärkerkolbens (41) des hydraulischen Verstärkers (7) mit einem bestimmten hydraulischen Druck, der über einen mit dem Verstärkerkolben (41) in Kraftabgaberichtung wirkverbundenen Hauptbremszylinderkolben in die Radbremsen des Fahrzeugs eingesteuert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung des Bremsdrucks und/oder der Aufbau eines hydraulischen Drucks in dem Hochdruckspeicher (4) durch Ansteuerung von elektronisch ansteuerbaren Ventilen (1, 2) erfolgt,
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Fahrer ein hydraulischer Druck durch eine direkte Wirkverbindung des vorgeschalteten hydraulischen Verstärkers (7)mit einem Bremspedal in die Bremsanlage einbringbar ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalweg eines Bremspedals und/oder eine vom Pedalweg abgeleitete Größe, insbesondere eine Pedalgeschwindigkeit oder - beschleunigung, zur Fahrerbremswunscherkennung verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in dem vorgeschalteten hydraulischen Verstärker (7) auf Grundlage eines gemessenen hydraulischen Drucks in dem Hauptbremszylinder ermittelt oder abgeschätzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in dem hydraulischen Hochdruckspeicher (4) durch einen Drucksensor überwacht wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Laden des hydraulischen Hochdruckspeichers (4) nur ein Ventil 55 geschaltet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladevorgang des hydraulischen Hochdruckspeichers (4) beginnt, bevor ein unterer Schaltpunkt eines Drucksensors am Hochdruckspeicher erreicht wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladevorgang des hydraulischen Hochdruckspeichers (4) in Phasen ansteigender und/oder konstanter Motorlast des Antriebsmotors des Fahrzeugs erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladevorgang des hydraulischen Hochdruckspeichers (4) bei Bremsenbetätigung und/oder einer Motorlast des Antriebsmotors des Fahrzeugs abgebrochen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladevorgang des hydraulischen Hochdruckspeichers (4) dann erfolgt, wenn die Motorlast des Antriebsmotors des Fahrzeugs gleich Null (0) oder kleiner O (<0) (Schleppbetrieb) ist und/oder wenn eine im wesentlichen konstante Geschwindigkeit des Fahrzeugs vorliegt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Druckerhöhung durch eine Druckerhöhungseinheit, vorzugsweise eine hydraulische Pumpe, dann erfolgt, wenn der Aussteuerpunkt des hydraulischen Verstärkers überschritten wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker auf eine relativ geringe Verstärkerleistung ausgelegt ist und dass eine zusätzliche Druckerhöhung durch eine Druckerhöhungseinheit, vorzugsweise eine hydraulische Pumpe, erfolgt.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Leitgröße für die zusätzliche Druckerhöhung eine den Fahrerbremswunsch repräsentierende Größe verwendet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als eine den Fahrerbremswunsch repräsentierenden Größe ein Pedalweg eines Bremspedals und/oder eine vom Pedalweg abgeleitete Größe, insbesondere eine
Pedalgeschwindigkeit oder -beschleunigung, verwendet wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aussteuerpunkt des hydraulischen Verstärker ermittelt wird auf Grundlage eines Verhältnisses des Drucks in dem hydraulischen Speicher zum Druck im Hauptbremszylinder und eines konstruktiven Verhältnis der Fläche eines hydraulischen Kolbens im hydraulischen Verstärker zur Fläche eines hydraulischen Kolben im Hauptbremszylinder.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung des Bremsdrucks in den Radbremsen durch Schalten von zwei elektronisch ansteuerbaren Ventilen in einem geschlossenen hydraulischem System vorgesehen ist.
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