DE102009000577B4

DE102009000577B4 - Kfz-Bremssystem mit einem verbesserten Anlaufverhalten einer Rückförderpumpe

Info

Publication number: DE102009000577B4
Application number: DE102009000577.3A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Mahlenbrey; Ulrike Mueller; Michael Kunz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-02-03
Filing date: 2009-02-03
Publication date: 2024-07-25
Anticipated expiration: 2029-02-04
Also published as: CN101797918B; CN101797918A; DE102009000577A1

Abstract

Hydraulisches Bremssystem mit einem Hauptbremszylinder (4) und einer Pumpvorrichtung (9), mittels derer ein Hydraulikfluid in Richtung des Hauptbremszylinders (4) gepumpt werden kann, sowie mit einer elektronischen Steuerung zum Aktivieren der Pumpvorrichtung (9), wobei die elektronische Steuerung so eingerichtet ist, dass sie die Pumpvorrichtung (9) automatisch einschaltet, wenn ein Bremsdruck einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert unterhalb eines Fading-Blockierdrucks liegt, aber oberhalb des Blockier-Bremsdrucks eines fadingfreien Systems.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Bremssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer Rückförderpumpe gemäß Anspruch 5.
Moderne Bremssysteme, die für eine Fahrdynamikregelung ausgelegt sind, umfassen üblicherweise eine Rückförderpumpe, mittels derer das Hydraulikfluid bei einer ABS-Regelung von den Bremsen zurück Richtung Hauptbremszylinder gefördert wird. Diese Rückförderpumpe wird bei einer Bremsung durch den vom Fahrer erzeugten Bremsdruck (Vordruck) stark belastet. Die genaueren Zusammenhänge werden im Folgenden anhand von 1 näher erläutert.
1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes hydraulisches Bremssystem 17, das zur Durchführung einer Fahrdynamikregelung ausgelegt ist. Das Bremssystem 17 umfasst zwei Bremskreise 19a,19b in X- oder II-Aufteilung, die symmetrisch ausgebildet sind. Im Folgenden wird daher nur auf den in der Figur links dargestellten Teil 19a Bezug genommen.
Das Bremssystem umfasst ein Fuß-Bremspedal 1 und einen Bremskraftverstärker 2 mit einem daran angeschlossenen Hauptbremszylinder 4, auf dem ein Bremsflüssigkeitsbehälter 3 angeordnet ist. Bei einer Betätigung des Fuß-Bremspedals 1 wird in den Hauptbremsleitungen 5a,5b ein entsprechender Bremsdruck erzeugt, der über ein Umschaltventil USV 8 (normally open) und die beiden Einlassventile EV 10a, 10b auf die Bremsbacken 11 der Räder wirkt. Der Pfad, in dem sich bei Betätigung des Fuß-Bremspedals 1 Druck aufbaut, ist durch Pfeile a gekennzeichnet. Das Umschaltventil 8 ist in diesem Zustand geöffnet und ein Hockdruckschaltventil HSV 7 geschlossen (wie gezeigt).
Bei einer ABS-Regelung wird der an den Rädern wirkende Bremsdruck mittels der Einlass- 10a, 10b und der Auslass-Ventile 13a, 13b moduliert, wobei Hydraulikfluid in einem Zwischenspeicher 14 gepuffert werden kann. Eine Pumpvorrichtung, die so genannte Rückförderpumpe 9, fördert die von den Bremsen 11 bzw. dem Zwischenspeicher 14 kommende Bremsflüssigkeit (Hydraulikfluid) entlang des Pfades b zurück in Richtung des Hauptbremszylinders 4.
Unter Normalbedingungen liegt der Bremsdruck, bei dem die Räder blockieren und das ABS einschaltet, üblicherweise zwischen 70 bar und 100 bar. Bei Fading kann sich dieser Blockier-Bremsdruck jedoch auf 200 bar und mehr erhöhen. Als Fading bezeichnet man das Nachlassen der Bremswirkung insbesondere wegen Überhitzung (Verglasen der Bremsbeläge). Wird die ABS-Regelung unter solchen Bedingungen erst sehr spät aktiv, muss die Rückförderpumpe 9 gegen einen hohen Gegendruck anlaufen. Wenn die Rückförderpumpe zu klein ausgelegt ist, besteht die Gefahr, dass sie nicht anläuft. Um dies zu verhindern, muss die Pumpe für worstcase-Bedingungen (Fading) ausgelegt sein. Eine solche Pumpe ist allerdings relativ groß, schwer und teuer.
Die Offenlegungsschrift DE 100 26 365 A1 offenbart ein Bremssystem mit einer Pumpvorrichtung und einer elektronischen Steuerung, wobei die Steuerung derart eingerichtet ist, dass sie die Pumpvorrichtung bei Vorliegen einer eine Schwelle übersteigenden Fahrzeugverzögerung einschaltet. Durch die Pumpvorrichtung wird eine bereits hohe Fahrzeugverzögerung dann weiter gesteigert. Die Offenlegungsschrift DE 103 20 175 A1 offenbart ein Bremssystem mit einer Pumpvorrichtung, die in Abhängigkeit von einer Abweichung einer tatsächlichen Pedalkraft-Bremsdruck-Kennlinie von einer erwarteten Pedalkraft-Bremsdruck-Kennlinie eingeschaltet wird. Die Offenlegungsschrift DE 199 25 783 A1 offenbart ein Bremssystem mit einer Pumpvorrichtung, die eingeschaltet wird, wenn eine Verstärkung eines Bremsdrucks durch einen Unterdruckbremskraftverstärker nachlässt. Der Bremsdruck wird dann durch die Pumpvorrichtung verstärkt.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Bremssystem in Hinblick auf die Rückförderpumpe zu verbessern.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1 und 5 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die Pumpvorrichtung automatisch einzuschalten, wenn ein Bremsdruck einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wobei der Schwellenwert kleiner ist als der Blockier-Bremsdruck, der bei ungünstigen Bedingungen, wie z. B: Fading, im Bremssystem auftreten kann (im Folgenden „Fading-Blockierdruck“). Bei schlechtem Zustand der Bremsen läuft die Pumpe daher schon an, noch bevor die Räder blockieren bzw. das ABS einsetzt. Das frühe Einschalten der Pumpe hat den Vorteil, dass sie kleiner, leichter und damit auch billiger ausgelegt werden kann. Dies ist darin begründet, dass das Laufmoment der Pumpe, als mittleres Moment über eine Umdrehung, grundsätzlich geringer ist als das Anlaufmoment.
Der Bremsdruck wird vorzugsweise direkt am Ausgang der Pumpvorrichtung gemessen, kann aber auch in anderen Bereichen, wie z. B. am Ausgang des Hauptbremszylinders oder zwischen dem Einlassventil und den Bremsen bestimmt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Vordrucksensor zur Druckmessung genutzt, der ohnehin bereits im Fahrzeug verbaut ist.
Die erfindungsgemäße Steuerung ist vorzugsweise als Softwarealgorithmus realisiert, der z. B. in einen bestehenden Fahrdynamikregler (ESP) integriert werden kann.
Der Schwellenwert für das Einschalten der Rückförderpumpe liegt erfindungsgemäß unterhalb des Fading-Blockierdrucks, aber oberhalb des Blockier-Bremsdrucks eines fadingfreien Systems. Er kann z. B. wenigstens 10%, vorzugsweise wenigstens 30% oberhalb des Blockier-Bremsdrucks eines fadingfreien Systems gewählt werden. Dadurch wird erreicht, dass die Pumpvorrichtung im normalen Fahrbetrieb des Kfz (ohne Einsatz des ABS) nicht aktiviert wird.
Wenn die Rückförderpumpe eingeschaltet wird, noch bevor das ABS aktiv ist, wird das Hydraulikfluid vorzugsweise in einem Kreislauf gepumpt.
Die elektronische Steuerung kann neben dem Bremsdruck einen oder mehrere der folgenden Parameter für die Einschaltbedingung berücksichtigen:

a) den Bremsdruckgradienten (z.B. am Hauptbremszylinder),
b) die Bordnetzspannung,
c) die Temperatur des Bremssystems und/oder
d) eine applizierbare Triggerschwelle.

Der Bremsdruckgradient am Hauptbremszylinder bezeichnet die Geschwindigkeit des Druckanstiegs am Hauptbremszylinder. Ein steiler Anstieg des Bremsdruckgradienten ist ein Hinweis darauf, dass kurze Zeit später ein Aktivieren des ABS nötig werden könnte.
Die vorliegende Bordnetzspannung bestimmt das maximal mögliche Drehmoment des Pumpenantriebsmotors, so dass bei einer kleineren Spannung die Pumpvorrichtung bereits früher aktiviert werden muss. In diesem Fall wird der Aktivierungszeitpunkt zu geringeren Bremsdrücken verschoben.
Die Temperatur des Bremssystems hat Einfluss auf viele Eigenschaften des Systems, wie z. B. das Anlaufverhalten der Rückförderpumpe, die Viskosität der Bremsflüssigkeit oder die Bremswirkung der Bremsen. Durch Berücksichtigung der Temperatur kann somit die Aktivierungsschwelle der Pumpe an die gegebenen Bedingungen angepasst werden.
Eine variable Triggerschwelle ist vorteilhaft, wenn ein Fahrzeugregler (wie z. B. ABS oder ESP) vorgesehen ist, der vom Fahrer nach Wunsch eingestellt werden kann und der Fahrer z.B. zwischen einer konservativen oder sportlicheren Fahrweise wählen kann. In diesem Fall sind für die Aktivierung der Rückförderpumpe vorzugsweise ebenfalls unterschiedliche Schwellenwerte vorgesehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Aktivierungsschwelle jedoch ein fester Druckwert. Da der Bremsdruck der wesentlichste Einflussfaktor ist, führt bereits diese einfache Steuerung zu guten Ergebnissen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes hydraulisches Bremssystem, das für eine Fahrdynamikregelung ausgelegt ist und das vom schematischen Aufbau dem erfindungsgemäßem Bremssystem entspricht; und
2 die Motorkennlinien einer bekannten und einer erfindungsgemäßen Rückförderpumpe mit entsprechender Steuerung.

Bezüglich der Erläuterung der 1 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
Neben einem Hauptbremszylinder 4 können auch mehrere Hauptbremszylinder verwendet werden. Die Pumpvorrichtung 9 ist vorzugsweise eine Hubkolbenpumpe, insbesondere mit mehreren, wie z. B. zwei oder drei Kolben.
2 zeigt eine Motorkennlinie 10 des elektrischen Motors einer Rückförderpumpe 9 in einem konventionellen Bremssystem, sowie eine Motorkennlinie 20 einer erfindungsgemäßen Rückförderpumpe 9. In 2 ist die Motordrehzahl n über dem Motordrehmoment T dargestellt, wobei das Motordrehmoment T proportional zum hydraulischen Druck ist. Wie zu erkennen ist, sinkt die Motordrehzahl n mit steigendem Drehmoment T bzw. Druck etwa linear.
Wenn der vom Fahrer ausgeübte Bremsdruck über eine bestimmte Schwelle 12 steigt, ist der Gegendruck auf die Pumpe 9 so hoch, dass deren Drehmoment nicht mehr ausreicht, um anzulaufen. Die Linie 12 trennt hier schematisch einen für den Motoranlauf unkritischen Druckbereich (links der Linie 12) von einem kritischen Bereich (rechts der Linie 12).
Bei bestimmen Zuständen der Bremsen, wie z. B. bei Überhitzung, kann Fading auftreten. Wegen der schlechteren Reibverhältnisse kann der Fading-Blockierdruck, bei dem die Räder blockieren, auf Werte von über 200 bar steigen. Die Pumpe 9 eines herkömmlichen Bremssystems ist daher auf entsprechend hohe Drücke ausgelegt (siehe Kennlinie 10).
Im Vergleich dazu kann die Pumpe 9 gemäß der Erfindung (Kennlinie 20) für wesentlich geringere Maximal-Drücke ausgelegt werden, da sie bereits vor Erreichen des Fading-Blockierdrucks aktiviert wird. Sie kann somit kleiner, leichter und kostengünstiger ausgelegt werden.
Die Linie 22 trennt wiederum einen unkritischen Druckbereich (links der Linie 22) von einem kritischen Bereich (rechts der Linie 22), in dem die Pumpe 9 möglicherweise nicht mehr anläuft. Die Schwelle, bei der die Rückförderpumpe 9 automatisch eingeschaltet wird, ist nun so gesetzt, dass sie kleiner oder gleich dem kritischen Druck 22 bzw. dem entsprechenden Drehmoment T ist. Damit wird sichergestellt, dass die Pumpe 9 in jedem Fall anläuft. Der Schwellenwert ist aber vorzugsweise größer als der Blockier-Bremsdruck eines fadingfreien Systems (unter Normalbedingungen). Dadurch wird verhindert, dass die Rückförderpumpe unter Normalbedingungen einschaltet, noch bevor das ABS aktiv geworden ist.
2 zeigt ferner das maximale mittlere Drehmoment T während einer Umdrehung der Pumpe 9, das durch eine Linie 24 angedeutet ist. Die Rückförderpumpe 9 ist im Grunde nur noch so auszulegen, dass das maximale mittlere Drehmoment T (Linie 24) größer ist als der im Bremssystem vorherrschende mittlere Bremsdruck bei einer Bremsung. In diesem Fall läuft die Pumpe 9 im Dauerbetrieb und bleibt nicht stehen.

Claims

Hydraulisches Bremssystem mit einem Hauptbremszylinder (4) und einer Pumpvorrichtung (9), mittels derer ein Hydraulikfluid in Richtung des Hauptbremszylinders (4) gepumpt werden kann, sowie mit einer elektronischen Steuerung zum Aktivieren der Pumpvorrichtung (9), wobei die elektronische Steuerung so eingerichtet ist, dass sie die Pumpvorrichtung (9) automatisch einschaltet, wenn ein Bremsdruck einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert unterhalb eines Fading-Blockierdrucks liegt, aber oberhalb des Blockier-Bremsdrucks eines fadingfreien Systems.
Hydraulisches Bremssystem gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerung so eingerichtet ist, dass sie die Pumpvorrichtung (9) unter Fading-Bedingungen aktiviert, wenn noch kein Rad blockiert.
Hydraulisches Bremssystem gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerung die Pumpvorrichtung (9) bei Vorliegen einer Bedingung aktiviert, die neben dem Bremsdruck einen oder mehrere der folgenden Parameter berücksichtigt: a) einen Bremsdruckgradienten, b) die Bordnetzspannung, c) die Temperatur des Bremssystems oder d) eine variable Triggerschwelle.
Hydraulisches Bremssystem gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert ein fest vorgegebener Druckwert ist.
Verfahren zum Betreiben einer Pumpvorrichtung (9) eines hydraulischen Bremssystems, wobei die Pumpvorrichtung (9) automatisch eingeschaltet wird, wenn ein Bremsdruck einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert unterhalb eines Fading-Blockierdrucks liegt, aber oberhalb des Blockier-Bremsdrucks eines fadingfreien Systems.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der Schwellenwert ein Druckwert ist, der mit dem aktuell gemessenen Bremsdruck verglichen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Schwellenwert anhand eines Algorithmus ermittelt wird, der neben dem Bremsdruck wenigstens eine weitere Größe berücksichtigt.