WO2020007513A1 - Verfahren zur steuerung einer hydraulischen kraftfahrzeugbremsanlage mit trommelbremsen und leerwegkompensation, sowie entsprechende kraftfahrzeugbremsanlage - Google Patents

Verfahren zur steuerung einer hydraulischen kraftfahrzeugbremsanlage mit trommelbremsen und leerwegkompensation, sowie entsprechende kraftfahrzeugbremsanlage Download PDF

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    • B60T17/22—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices
    • B60T17/221—Procedure or apparatus for checking or keeping in a correct functioning condition of brake systems

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a hydraulic motor
  • Drum brakes have various advantages, especially compared to disc brakes, such as. B. a higher efficiency, less wear and lower
  • drum brakes don't just require a higher one
  • DE 10 2008 054 859 A1 describes a method for controlling a hydraulic vehicle brake system with disc or drum brakes, an electromechanical brake booster being provided, which, for. B. with the help of an electric motor generates an auxiliary force, which actuates the master brake cylinder together with a muscle force that is applied via a brake pedal.
  • an electromechanical brake booster being provided, which, for. B. with the help of an electric motor generates an auxiliary force, which actuates the master brake cylinder together with a muscle force that is applied via a brake pedal.
  • the invention has for its object a method for controlling a
  • the method according to the invention is characterized in that the electromechanical brake booster when starting the vehicle, i. H.
  • a pre-pressure is generated for the drum brakes based on a vehicle-specific p-V characteristic curve, which is applied to the drum brakes for free travel compensation and is maintained or maintained during the ferry operation (in which the drum brakes function as service brakes).
  • the upstream pressure compensates for the free travel on the drum brakes. If the driver or driver operates the brake pedal (or the like), the pressure generated is added to the pre-pressure held. The free travel of the drum brakes is due to the
  • the electromechanical brake booster (eBKV) used is designed so that it can build up brake pressure on the drum brakes without the driver having to press the brake pedal.
  • the electromechanical brake booster is equipped, for example, with an EBR interface (External Brake Request).
  • the motor vehicle brake system can also have control valves of a vehicle dynamics control (ESC), with which wheel brake pressures can be specifically reduced and / or built up. It is preferably provided that the admission pressure applied to the drum brakes is held by these control valves; H. practically “locked up”.
  • ESC vehicle dynamics control
  • the motor vehicle brake system has at least one pressure storage cartridge with which the admission pressure applied to the drum brakes is maintained.
  • Such an accumulator cartridge is an additional component which is arranged in the hydraulic branch leading to the drum brakes.
  • the pressure storage cartridge is preferably designed with an actuator in order to independently adjust to the required pre-pressure, for example via the vehicle bus from a control device of the electromechanical Brake booster or is read by a control unit of the vehicle dynamics control (see below).
  • the p-V characteristic curve for the drum brakes can be determined during the manufacture of the vehicle, for example during end-of-line tests, and then z. B. in the control unit of the electromechanical brake booster or in the control unit of the
  • Driving dynamics control can be stored or saved and is then available.
  • a pV characteristic curve is preferably determined and stored axially.
  • the required pre-pressure (p o ) can be determined from the pV characteristic curve, as explained in more detail below. In principle, it is conceivable that a separate pV characteristic curve is determined and stored for each drum brake.
  • the pV characteristic curve can be recalibrated or re-taught later (after vehicle manufacture), e.g. B. in a specialist workshop.
  • the motor vehicle brake system according to the invention for a motor vehicle has: several, d. H. at least two drum brakes that act as service brakes during ferry operation; an electromechanical brake booster; and a control unit or the like, this in particular the control unit of the electromechanical brake booster or the control unit
  • Driving dynamics control which controls or regulates the motor vehicle brake system in such a way that the electromechanical brake booster generates a form for the drum brakes when starting the vehicle based on a (stored) vehicle-specific p-V characteristic curve, which is applied to the drum brakes and compensated for idle travel compensation.
  • the drum brakes are preferably (only) arranged on the rear axle of the motor vehicle, whereas the front axle of the motor vehicle is preferably equipped with disc brakes.
  • the invention is explained below by way of example and in a non-restrictive manner with reference to the drawing. The features shown in the figures of the drawing and / or explained below can also be independent of specific ones
  • Fig. 1 illustrates the characteristic course of a p-V characteristic (pressure-volume diagram) for drum brakes.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of an inventive
  • drum brakes have a relatively large free travel S, in which no braking torque is generated despite actuation of a brake pedal or the like.
  • the free travel S is characterized by an essentially horizontal course of the pressure-volume characteristic (K). If the free travel S is overcome while the brake pedal is pressed further, the brake pressure p increases and a braking torque is generated.
  • the invention provides that a pre-pressure p o is applied to the drum brakes of a motor vehicle brake system in order to compensate for free travel and the drum brakes are thus preactivated to a certain extent.
  • the required admission pressure or contact pressure p o can be determined or derived from the vehicle-specific pV characteristic curve (K) for the drum brakes and is just large enough that the brake pads do not yet rub against the drums (dragging brake pads would cause heating and subsequently to
  • FIG. 2 schematically shows a motor vehicle brake system 100 with two hydraulically actuated disc brakes 110 on the front axle VA of the motor vehicle and two hydraulically actuated drum brakes 120 on the rear axle HA.
  • the drum brakes 120 have the Characteristic illustrated in Fig. 1.
  • the motor vehicle brake system 100 also has a brake pedal 130, an electromechanical coupled to the brake pedal 130
  • the pre-pressure p 0 determined from a stored vehicle-specific pV diagram for the drum brakes 120 is applied to the drum brakes 120 by the electromechanical one
  • Brake booster 140 pumps the corresponding brake fluid volume (application volume) V 0 into the hydraulic branch leading to the drum brakes 120 (without this
  • Brake pedal 130 is operated). To this end, the control valves 155 are open and then closed, so that the admission pressure p o is maintained during the following ferry operation.
  • the electromechanical brake booster 140 therefore approaches the point p o / Vo on the stored pV characteristic curve (K) and the pressure p o is then locked in on the rear axle HA via the ESC valves 155.
  • the free travel S on the drum brakes 120 has already been overcome, that is to say the drum brakes 120 are preactivated, so to speak, and the brake linings are, so to speak, in positions or positions overcome by free travel.
  • the valves 155 open as soon as the pressure generated via the brake pedal 130 exceeds the pressure locked up at the rear axle HA or the pre-pressure p 0 and the pressure generated by the driver is added to the locked pressure or Form p 0 .
  • the result is a short pedal travel with a comparatively hard pressure point, as with disc brakes. So-called pedal sagging cannot occur.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Kraftfahrzeugbremsanlage (100) mit Trommelbremsen (120), die während des Fahrbetriebs als Betriebsbremsen fungieren, und einem elektromechanischen Bremskraftverstärker (140). Der elektromechanische Bremskraftverstärker (140) erzeugt beim Fahrzeugstart anhand einer fahrzeugspezifischen p-V-Kennlinie für die Trommelbremsen (120) einen Vordruck (p0), der zur Leerwegkompensation an die Trommelbremsen (120) angelegt und während des Fahrbetriebs aufrecht erhalten wird. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Kraftfahrzeugbremsanlage (100).

Description

Beschreibung
Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Kraftfahrzeugbremsanlage mit Trommelbremsen und Leerwegkompensation, sowie entsprechende
Kraftfahrzeugbremsanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen
Kraftfahrzeugbremsanlage mit Trommelbremsen, die während des Fährbetriebs als
Betriebsbremsen fungieren, und mit einem elektromechanischen Bremskraftverstärker. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Kraftfahrzeugbremsanlage für ein Kraftfahrzeug. Trommelbremsen haben insbesondere im Vergleich zu Scheibenbremsen diverse Vorteile, wie z. B. einen höheren Wirkungsgrad, einen geringeren Verschleiß und niedrigere
Bremsstaubemissionen. Trommelbremsen erfordern jedoch nicht nur einen höheren
Anlegedruck, sondern weisen aufgrund des größeren Lüftspiels auch einen längeren Leerweg, in welchem kein Bremsmoment erzeugt wird, auf. Dies hat einen längeren Bremspedalweg bis zum Druckpunkt, an dem sich die Bremsbeläge an die Trommel anlegen, zur Folge. Bislang wird versucht, diese Nachteile durch mechanische Maßnahmen, wie z. B. Anpassung der Federpakete oder des Nachstellmechanismus, zu kompensieren.
Die DE 10 2008 054 859 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mit Scheiben- oder Trommelbremsen, wobei ein elektromechanischer Bremskraftverstärker vorgesehen ist, der z. B. mit Hilfe eines Elektromotors eine Hilfskraft erzeugt, die zusammen mit einer Muskelkraft, die über ein Bremspedal aufgebracht wird, den Hauptbremszylinder betätigt. Auf die zuvor erläuterte Leerwegproblematik bei Trommelbremsen wird nicht eingegangen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer
Kraftfahrzeugbremsanlage mit Trommelbremsen anzugeben, das wenigstens einen mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteil nicht oder zumindest nur vermindert aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf eine entsprechende Kraftfahrzeugbremsanlage. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, aus der folgenden Erfindungsbeschreibung und auch aus der Zeichnung.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Bremskraftverstärker beim Fahrzeugstart, d. h. beim Herstellen der Fahrbereitschaft des Kraftfahrzeugs, anhand einer fahrzeugspezifischen p-V-Kennlinie für die Trommelbremsen einen Vordruck erzeugt, der zur Leerwegkompensation an die Trommelbremsen angelegt und während des Fährbetriebs (in dem die Trommelbremsen als Betriebsbremsen fungieren) gehalten bzw. aufrechterhalten wird.
Der Vordruck bewirkt eine Kompensation des Leerwegs an den Trommelbremsen. Betätigt der Fahrer bzw. Fahrzeugführer das Bremspedal (oder dergleichen), addiert sich der erzeugte Druck zum gehaltenen Vordruck. Der Leerweg der Trommelbremsen ist aufgrund des
Vordrucks bzw. der dadurch bewirkten Vorspannung bereits überwunden und es ergibt sich ein kurzer Pedalweg mit vergleichsweise hartem Druckpunkt (Trommelbremsen sind in der Regel durch einen weichen Druckpunkte gekennzeichnet). Somit ergibt sich subjektiv ein gutes Pedalgefühl.
Der verwendete elektromechanische Bremskraftverstärker (eBKV) ist so beschaffen, dass dieser an den Trommelbremsen einen Bremsdruck aufbauen kann, ohne dass der Fahrer das Bremspedal betätigen muss. Der elektromechanische Bremskraftverstärker ist hierzu bspw. mit einer EBR-Schnittstelle (External Brake Request) ausgestattet.
Die Kraftfahrzeugbremsanlage kann ferner Steuerventile einer Fahrdynamikregelung (ESC), aufweisen, mit denen Radbremsdrücke gezielt abgesenkt und/oder aufgebaut werden können. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der an den Trommelbremsen anliegende Vordruck durch diese Steuerventile gehalten, d. h. quasi„eingesperrt“, wird.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Kraftfahrzeugbremsanlage wenigstens eine Druckspeicher-Patrone aufweist, mit welcher der an den Trommelbremsen anliegende Vordruck gehalten wird. Eine solche Druckspeicher-Patrone ist ein zusätzliches Bauteil, das in dem zu den Trommelbremsen führenden Hydraulikzweig angeordnet ist. Die Druckspeicher-Patrone ist bevorzugt mit einem Aktuator ausgebildet, um sich selbstständig auf den benötigten Vordruck, der bspw. über den Fahrzeugbus von einem Steuergerät des elektromechanischen Bremskraftverstärkers oder von einem Steuergerät der Fahrdynamikregelung (siehe unten) gelesen wird, adaptieren zu können.
Die p-V-Kennlinie bildet einen funktionalen Zusammenhang ab, zwischen dem an den
Trommelbremsen anliegenden hydraulischen Druck p (Bremsdruck) und dem dafür
erforderlichen hydraulischen Volumen V (Volumenaufnahme bzw. verschobenes
Flüssigkeitsvolumen). Die p-V-Kennlinie ist aufgrund von Fertigungstoleranzen
fahrzeugspezifisch bzw. fahrzeugindividuell. Die p-V-Kennlinie für die Trommelbremsen kann bei der Herstellung des Fahrzeugs, bspw. bei Bandende-Prüfungen, ermittelt und dann z. B. im Steuergerät des elektromechanischen Bremskraftverstärkers oder im Steuergerät der
Fahrdynamikregelung hinterlegt bzw. abgespeichert werden und steht dann zur Verfügung. Bevorzugt wird achsweise eine p-V-Kennlinie ermittelt und hinterlegt. Aus der p-V-Kennlinie kann der benötigte Vordruck (po) bestimmt werden, wie nachfolgend noch näher erläutert. Prinzipiell ist denkbar, dass für jede Trommelbremse eine eigene p-V-Kennlinie ermittelt und hinterlegt wird. Die p-V-Kennlinie kann später (nach der Fahrzeugherstellung) nachkalibriert bzw. neu angelernt werden, z. B. in einer Fachwerkstatt.
Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugbremsanlage für ein Kraftfahrzeug weist auf: mehrere, d. h. wenigstens zwei, Trommelbremsen, die während des Fährbetriebs als Betriebsbremsen fungieren; einen elektromechanischen Bremskraftverstärker; und ein Steuergerät oder dergleichen, wobei dies insbesondere das Steuergerät des elektromechanischen Bremskraftverstärkers oder das Steuergerät einer
Fahrdynamikregelung ist, welches die Kraftfahrzeugbremsanlage derart steuert bzw. regelt, dass der elektromechanische Bremskraftverstärker beim Fahrzeugstart anhand einer (hinterlegten) fahrzeugspezifischen p-V-Kennlinie für die Trommelbremsen einen Vordruck erzeugt, der zur Leerwegkompensation an die Trommelbremsen angelegt und gehalten bzw. aufrechterhalten wird.
Bevorzugt sind die Trommelbremsen (nur) an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs angeordnet, wohingegen die Vorderachse des Kraftfahrzeugs bevorzugt mit Scheibenbremsen ausgestattet ist. Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender weise mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die in den Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von konkreten
Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.
Fig. 1 veranschaulicht den charakteristischen Verlauf einer p-V-Kennlinie (Druck-Volumen- Diagramm) für Trommelbremsen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeugbremsanlage.
Trommelbremsen weisen, wie aus Fig. 1 ersichtlich, einen relativ großen Leerweg S auf, in welchem trotz Betätigung eines Bremspedals oder dergleichen kein Bremsmoment erzeugt wird. Der Leerweg S ist durch einen im Wesentlichen waagrechten Verlauf der Druck-Volumen- Kennlinie (K) gekennzeichnet. Wird bei fortgesetzter Bremspedalbetätigung der Leerweg S überwunden, steigt der Bremsdruck p an und ein Bremsmoment wird erzeugt.
Die Erfindung sieht vor, dass zur Leerwegkompensation an den Trommelbremsen einer Kraftfahrzeugbremsanlage ein Vordruck po angelegt wird und dadurch die Trommelbremsen gewissermaßen vorbetätigt sind. Der notwendige Vordruck bzw. Anlegedruck po ist anhand der fahrzeugspezifischen p-V-Kennlinie (K) für die Trommelbremsen bestimmbar bzw. daraus ableitbar und ist gerade so groß, dass die Bremsbeläge noch nicht an den Trommeln schleifen (durch schleifende Bremsbeläge würde es zur Erwärmung und in der Folge zur
Selbstverstärkung, dem sogenannten Selbstbremsen, kommen). Der ideale Wert für den Vordruck p0 ergibt sich am Endpunkt des waagrechten Abschnitts der fahrzeugspezifischen p- V-Kennlinie (K) und kann grafisch und/oder mathematisch bestimmt werden. Diesem Druckwert Po (Vor- bzw. Anlegedruck) ist ein Volumenwert Vo (Anlegevolumen) zugeordnet.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Kraftfahrzeugbremsanlage 100, mit zwei hydraulisch betätigten Scheibenbremsen 1 10 an der Vorderachse VA des Kraftfahrzeugs und zwei hydraulisch betätigten Trommelbremsen 120 an der Hinterachse HA. Die Trommelbremsen 120 haben die in Fig. 1 veranschaulichte Charakteristik. Die Kraftfahrzeugbremsanlage 100 weist ferner ein Bremspedal 130, einen mit dem Bremspedal 130 gekoppelten elektromechanischen
Bremskraftverstärker 140 sowie ein ESC-Modul 150 zur Fahrdynamikregelung mit Steuer- bzw. ESC-Ventilen 155 auf.
Beim Fahrzeugstart, d. h. beim Herstellen der Fahrbereitschaft des Kraftfahrzeugs, wird an den Trommelbremsen 120 der aus einem hinterlegten fahrzeugspezifischen p-V-Diagramm für die Trommelbremsen 120 ermittelte Vordruck p0 angelegt, indem der elektromechanische
Bremskraftverstärker 140 das entsprechende Bremsflüssigkeitsvolumen (Anlegevolumen) V0 in den zu den Trommelbremsen 120 führenden Hydraulikzweig pumpt (ohne dass das
Bremspedal 130 betätigt wird). Die Steuerventile 155 sind hierzu geöffnet und werden sodann geschlossen, sodass der Vordruck po während des folgenden Fährbetriebs aufrecht erhalten wird. Beim Starten des Kraftfahrzeugs fährt der elektromechanische Bremskraftverstärker 140 also den Punkt po/Vo auf der abgelegten p-V-Kennlinie (K) an und über die ESC-Ventile 155 wird der Druck po dann an der Hinterachse HA eingesperrt.
Fig. 2 zeigt diesen Zustand: bei unbetätigtem Bremspedal 130 liegt an den Scheibenbremsen 110 der Vorderachse VA der Druck p = 0 bar an und an den Trommelbremsen 120 der
Hinterachse HA liegt der Druck p = po an. Durch diese im Wesentlichen hydraulischen
Maßnahmen (ohne zusätzliche Bauteile) ist der Leerweg S an den Trommelbremsen 120 bereits überwunden, d. h., die Trommelbremsen 120 sind sozusagen vorbetätigt und die Bremsbeläge befinden sich sozusagen in leerwegüberwundenen Positionen bzw. Stellungen. Tritt der Fahrer im folgenden Fährbetrieb das Bremspedal 130, öffnen sich die Ventile 155, sobald der über das Bremspedal 130 erzeugte Druck den an der Hinterachse HA eingesperrten Druck bzw. den Vordruck p0 übersteigt und der vom Fahrer erzeugte Druck addiert sich zum eingesperrten Druck bzw. Vordruck p0. Es ergibt sich ein kurzer Pedalweg mit vergleichsweise hartem Druckpunkt, wie bei Scheibenbremsen. Sogenannte Pedaldurchsacker können nicht auftreten. Beim Lösen des Bremspedals 130 stellt sich an den Trommelbremsen 120 der Hinterachse HA wieder der Vordruck p0 ein und die Bremsbacken werden entsprechend zurückgestellt, sodass sich die Bremsbeläge wieder in ihren leerwegüberwundenen Positionen befinden ohne an den Trommeln zu schleifen. Bezugszeichenliste
100 Kraftfahrzeugbremsanlage (Bremssystem)
110 Scheibenbremse(n)
120 Trommelbremse(n)
130 Bremspedal
140 elektromechanischer Bremskraftverstärker
150 Fahrdynamikregelungsmodul
155 Ventil(e)
HA Hinterachse
VA Vorderachse
K Kennlinie
S Leerweg
p Bremsdruck
Po Vordruck (Anlegedruck)
V Volumen
Vo Anlegevolumen

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Kraftfahrzeugbremsanlage (100) mit Trommelbremsen (120), die während des Fährbetriebs als Betriebsbremsen fungieren, und einem elektromechanischen Bremskraftverstärker (140), dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Bremskraftverstärker (140) beim Fahrzeugstart anhand einer fahrzeugspezifischen p-V-Kennlinie (K) für die Trommelbremsen (120) einen Vordruck (po) erzeugt, der zur Leerwegkompensation an die Trommelbremsen (120) angelegt und während des Fährbetriebs aufrecht erhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur
Kraftfahrzeugbremsanlage (100) auch Steuerventile (155) einer Fahrdynamikregelung (150) gehören, wobei der an den Trommelbremsen (120) anliegende Vordruck (po) durch diese Steuerventile (155) gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Kraftfahrzeugbremsanlage (100) wenigstens eine Druckspeicher-Patrone aufweist, mit der der an den Trommelbremsen (120) anliegende Vordruck (po) gehalten wird.
4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrzeugspezifische p-V-Kennlinie (K) in einem Steuergerät des
elektromechanischen Bremskraftverstärkers (140) oder in einem Steuergerät der Fahrdynamikregelung (150) hinterlegt ist.
5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass eine bei der Fahrzeugherstellung ermittelte p-V-Kennlinie (K) verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass eine nach der Fahrzeugherstellung angelernte p-V-Kennlinie (K) verwendet wird.
7. Kraftfahrzeugbremsanlage (100) für ein Kraftfahrzeug, mit:
- mehreren Trommelbremsen (120), die während des Fährbetriebs als Betriebsbremsen fungieren;
- einem elektromechanischen Bremskraftverstärker (140); und
- einem Steuergerät, welches die Kraftfahrzeugbremsanlage (100) derart steuert, dass der elektromechanische Bremskraftverstärker (140) beim Fahrzeugstart anhand einer fahrzeugspezifischen p-V-Kennlinie (K) für die Trommelbremsen (120) einen Vordruck (po) erzeugt, der zur Leerwegkompensation an die Trommelbremsen (120) angelegt und während des Fährbetriebs aufrecht erhalten wird.
8. Kraftfahrzeugbremsanlage (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Steuergerät um das Steuergerät des elektromechanischen
Bremskraftverstärkers (140) oder um das Steuergerät einer Fahrdynamikregelung (150) handelt.
9. Kraftfahrzeugbremsanlage (100) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommelbremsen (120) an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs angeordnet sind.
PCT/EP2019/058639 2018-07-04 2019-04-05 Verfahren zur steuerung einer hydraulischen kraftfahrzeugbremsanlage mit trommelbremsen und leerwegkompensation, sowie entsprechende kraftfahrzeugbremsanlage WO2020007513A1 (de)

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