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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme einer elektronisch schlupfregelbaren Fremdkraftbremsanlage für ein Kraftfahrzeug nach den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein elektronisches Steuergerät zur Bremsdruckregelung einer Fremdkraftbremsanlage für ein Kraftfahrzeug nach den Merkmalen des Oberbegriffs des nebengeordneten Anspruchs 7.
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Stand der Technik
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Elektronisch schlupfregelbare Fremdkraftbremsanlagen zählen zum Stand der Technik und werden in modernen Kraftfahrzeugen zu einer schlupfabhängigen Bremsdruckregelung eingesetzt. Beispielhaft zeigt dazu die
1 dieses Dokuments den Hydraulikschaltplan einer der Erfindung zugrundeliegenden und aus der
DE 10 2018 214 820 A1 bekannten Fremdkraftbremsanlage.
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Im Unterschied zu konventionellen Muskelkraftbremsanlagen ist der Fahrer bei Fremdkraftbremsanlagen im Normalbetrieb der Anlage von der eigentlichen Bremsdruckerzeugung entkoppelt. Er gibt lediglich durch eine Betätigung einer Bremswunschvorgabeeinrichtung, beispielsweise einem fußbetätigbaren Pedal oder einem handbetätigbaren Hebel, einen Bremswunsch vor, welcher dann von einem durch Fremdkraft antreibbaren Bremsdruckerzeuger bereitgestellt wird. Als Antrieb des Bremsdruckerzeugers dient ein Elektromotor, im Folgenden abgekürzt als Motor bezeichnet, der von einem elektronischen Steuergerät mit einem dem Bremswunsch entsprechenden Ansteuersignal angesteuert wird. Als Bremsdruckerzeuger wird eine Kolben-/Zylinder-Einheit mit einem Kolben eingesetzt, welcher in einem Zylinder verschiebbar aufgenommen ist und zusammen mit dem Zylinder eine volumenveränderliche Arbeitskammer begrenzt. Der Kolben wird vom Motor zu einer hin- oder hergehenden Translationsbewegung betätigt. Für einen Bremsdruckaufbau wird der Kolben dabei in eine erste Raumrichtung und für einen Bremsdruckabbau in eine dieser ersten Raumrichtung entgegengesetzte zweite Raumrichtung angetrieben.
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Bei einem Bremsdruckaufbau wird in der Arbeitskammer enthaltenes Druckmittel in einen mit dem Bremsdruckerzeuger kontaktierten Bremskreis mit wenigstens einer daran angeschlossenen Radbremse verdrängt, während bei einem Bremsdruckabbau Druckmittel aus diesem Bremskreis zurück in die Arbeitskammer strömt. Entsprechend nimmt das Volumen der Arbeitskammer aufgrund der Kolbenbewegung bei einem Bremsdruckaufbau ab und bei einem Bremsdruckabbau wieder zu.
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Über das Ansteuersignal an den Motor ist die jeweilige Kolbenbewegungsgeschwindigkeit variabel einstellbar. Eine Fremdkraftbremsanlange ist damit imstande den Gradienten, mit dem sich der Bremsdruck im Bremskreis ändert, dem Bedarf bzw. der Bremswunschvorgabe anzupassen.
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Voraussetzung für eine elektronische Bremsdruckregelung bzw. für die Bestimmung der Betätigungsrichtung und/oder der Betätigungsgeschwindigkeit des Kolbens durch das elektronische Steuergerät über das Ansteuersignal des Motors ist die Kenntnis der Kolbenposition innerhalb des Zylinders. Diese Information wird beim Stand der Technik erlangt, indem unmittelbar nach einer Inbetriebnahme der Fahrzeugbremsanlage der Kolben zu einer Referenzfahrt angetrieben wird. Dabei wird der Kolben in Druckabbaurichtung bewegt, bis er mechanisch an einem konstruktiv vorgegebenen, sogenannten inneren Endanschlag anschlägt. Am Endanschlag angekommen, wird der Position des Kolbens dem aktuelle Motordrehwinkel zugeordnet und diese Zuordnung im elektronischen Steuergerät hinterlegt. Eine Erfassung bzw. Auswertung des Motordrehwinkels erfolgt durch einen Motordrehwinkelsensor.
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Nachteilig an dieser Verfahrensweise ist, dass die Referenzfahrt unmittelbar nach der Inbetriebnahme der Fremdkraftbremsanlage einen Zeitraum in Anspruch nimmt, während dem keine Bremsdruckregelung zur Verfügung steht.
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In sicherheitskritischen Fahrsituationen wird die Referenzfahrt deshalb mit erhöhter Referenzbewegungsgeschwindigkeit des Kolbens durchgeführt, um den dazu benötigten Zeitraum möglichst klein und den Zeitverzug entsprechend gering zu halten. Allerdings hat eine erhöhte Kolbengeschwindigkeit eine höhere Bewegungsenergie des Kolbens und damit eine erhöhte Belastung des Kolbenantriebs zur Folge, wenn die Kolbenbewegung am Endanschlag in den Stillstand abgebremst wird. Über die Lebensdauer einer Fremdkraftbremsanlage kann dies zu einer vorzeitigen Schädigung der Bauteile des Kolbenantriebs führen oder gar einen Totalausfall der Bremsdruckerzeugung verursachen.
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Insbesondere wenn das Fremdkraftbremssystem im Vorfeld nicht bestimmungsgemäß außer Betrieb gegangen ist, beispielsweise weil eine Spannungsversorgung des elektronischen Steuergeräts gestört war und/oder der Kolben bspw. aus mechanischen Gründen weit von seinem inneren Endanschlag entfernt zum Stillstand gekommen ist, fällt der Zeitverzug bei einer Bremsdruckregelung besonders gravierend ins Gewicht.
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Vorteile der Erfindung
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Bei dem dieser Erfindung zugrundeliegende Verfahren entfällt die Referenzfahrt des Kolbens unmittelbar nach einer Inbetriebnahme der Fremdkraftbremsanlage und die Bremsdruckregelung wird quasi ohne Zeitverzug durchgeführt, obwohl zu diesem Zeitpunkt die Positionsbestimmung des Kolbens innerhalb des Zylinders noch gar nicht erfolgen konnte.
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Erfindungsgemäß wird dazu unmittelbar im Anschluss an eine Inbetriebnahme der Fremdkraftbremsanlage eine Bremsdruckregelung anhand einer Kolbenbetätigung mit einer dynamisch anpassbaren, reduzierten Geschwindigkeit durchgeführt und die Positionsbestimmung des Kolbens innerhalb des Zylinders anhand der Referenzfahrt erfolgt zu einem späteren, geeigneteren Zeitpunkt nach der Bremsdruckregelung. Ein geeigneterer Zeitpunkt nach der Inbetriebnahme liegt beispielsweise vor, wenn keine Bremsdruckanforderung zu erwarten ist.
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Das vorgeschlagene Verfahren verzichtet auf eine Referenzfahrt des Kolbens unmittelbar nach einer Inbetriebnahme der Fremdkraftbremsanlage und schließt damit einen Zeitverzug bis zur Bereitstellung einer Bremsdruckregelung bzw. -verstärkung aus. Eine Kolbenbewegung mit erhöhter Kolbengeschwindigkeit wird damit unnötig und das oben erläuterte harte Anschlagen des Kolbens an einem seiner Endanschläge sowie die dadurch bedingte Bauteilbelastung ist ausgeschlossen. Letzteres wirkt sich nachvollziehbar positiv auf die Verfügbarkeit der Bremsdruckregelung einer Fremdkraftbremsanlage aus.
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Die Erfindung nimmt bewusst in Kauf, dass der Geschwindigkeitsbereich in dem der Kolben bis zu einer Referenzfahrt bewegt wird, gegenüber dem Geschwindigkeitsbereich in dem eine Bremsdruckregelung unter Normalbedingungen der Fremdkraftbremsanlage, also bei bekannter Position des Kolbens innerhalb des Zylinders, erfolgt, reduziert ist und dass dementsprechend bis zu einer Durchführung der Referenzfahrt des Kolbens Bremsdruckregelungen lediglich mit geringeren Druckänderungsgradienten umsetzbar sind.
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Eine Bestimmung der reduzierten Geschwindigkeit, mit welcher der Kolben unmittelbar nach der Inbetriebnahme der Fahrzeugbremsanlage bei einer gegebenen Bremswunschanforderung bewegt wird, basiert auf derjenigen Kolbenposition innerhalb des Zylinders, welche der Kolben bei der vorausgegangenen Außerbetriebnahme der Fahrzeugbremsanlage zuletzt eingenommen hatte.
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Das der Erfindung zugrundeliegende Verfahren wird insbesondere dann eingesetzt, wenn das Fremdkraftbremssystem nach einem Auftreten eines Störungsfalls in einer Spannungsversorgung des elektronischen Steuergeräts außer Betrieb gegangen ist und/oder wenn nach einer Außerbetriebnahme der Fremdkraftbremsanlage, der Kolben seine bestimmungsgemäße Ausgangsposition nicht erreicht hat und entfernt von seinem inneren Endanschlag steht.
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Erfindungsgemäß wird das Verfahren durch ein diesbezüglich eingerichtetes elektronisches Steuergerät eines Hydraulikaggregats der Fremdkraftbremsanlage durchgeführt. Abgesehen von der Steuerelektronik des elektronischen Steuergeräts sind demnach keine weiterführenden Änderungen an den Einzelbauteilen des Hydraulikaggregats oder am bestehenden Hydraulikschaltplan einer der Erfindung zugrunde liegenden Fremdkraftbremsanlage notwendig. Folglich lässt sich die Erfindung einfach und kostengünstig in einer Großserie um- bzw. einsetzen sowie ggf. durch eine Aktualisierung der Steuergerätesoftware nachrüsten.
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Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich ggf. aus der nachfolgenden Beschreibung.
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Zeichnung
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Die Erfindung ist anhand der Zeichnung veranschaulicht und wird in der nachfolgenden Beschreibung detailliert erläutert.
- 1 zeigt dazu den Hydraulikschaltplan einer der Erfindung zugrundeliegenden und aus dem Stand der Technik bekannten Fremdkraftbremsanlage und in der
- 2 ist das der Erfindung zugrundeliegende Verfahren anhand eine Ablaufdiagramms schematisch vereinfacht dargestellt.
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Beschreibung
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1 zeigt den Hydraulikschaltplan einer der Erfindung zugrundeliegenden elektronisch schlupfregelbaren Fremdkraftbremsanlage 10. Dieser Hydraulikschaltplan zählt zum Stand der Technik und wird deshalb nachfolgend nur verkürzt erläutert.
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Die elektronisch schlupfregelbare Fremdkraftbremsanlage 10 weist zur Vorgabe eines Bremswunsches beispielhaft einen über ein Pedal 18 betätigbaren Hauptbremszylinder 16 auf. Eine der Druckkammern dieses Hauptbremszylinders 16 ist über ein Simulatorsteuerventil 22 mit einem Pedalgefühlsimulator 20 verbunden. Im Normalbetrieb ist dieses Simulatorventil 22, entgegen der Darstellung in 1, geöffnet, so dass bei einer Betätigung des Bremspedals 18 durch den Fahrer Druckmittel aus dem Hauptbremszylinder 16 in eine Simultorkammer des Pedalgefühlsimulators 20 hinein verdrängt wird. In der Simulatorkammer ist ein Simulatorkolben entgegen der rückstellenden Kraft eines Federelements verschiebbar aufgenommen und versorgt dadurch den Fahrer mit einer zur Pedalbetätigung korrelierenden haptischen Rückwirkung am Pedal 18.
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Exemplarisch sind mit dem Hauptbremszylinder 16 zwei Bremskreise A; B verbunden, welche ihrerseits wiederum mit jeweils zwei Radbremsen 12 kontaktiert sind. Die beiden Verbindungen des Hauptbremszylinders 16 mit den Bremskreisen A; B sind während des Normalbetriebs der Fremdkraftbremsanlage 10 von Ventileinrichtungen 24 unterbrochen. Damit ist der Fahrer während des Normalbetriebs von den Bremskreisen A; B entkoppelt und nimmt vom vorherrschenden Bremsdruck in diesen Bremskreisen A; B keine Notiz.
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Im Störungsfall der Fremdkraftbremsanlage 10 kann durch ein Öffnen der Ventileinrichtungen 24 eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 16 und den Radbremsen 12 geschaffen werden. Der Fahrer ist dann in der Lage durch Betätigung des Pedals 18 in diesen Radbremsen 12 einen Bremsdruck durch Muskelkraft aufzubauen und das Fahrzeug abzubremsen.
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Hauptbremszylinder 16, Bremskreise A; B und Radbremsen 12 sind durch ein Druckmittelreservoir 14 mit hydraulischem Druckmittel versorgt.
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Eine zweite Ventileinrichtung aus jeweils einem Paar ansteuerbarer Ventile 42; 44 ist einer jeden Radbremse 12 zugeordnet und ermöglicht bei Bedarf eine radindividuelle Regelung der Bremsdrücke in den zugeordneten Rädern 12.
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Ein Bremsdruck in den Bremskreisen A; B wird durch eine Kolben-/Zylinder-Einheit 32 bereitgestellt, welche parallel zum Hauptbremszylinder 16 an diese Bremskreise A; B angeschlossen ist. Diese Kolben/Zylinder-Einheit 32 umfasst einen beweglich in einem Zylinder 40 aufgenommenen Kolben 38, der zusammen mit dem Zylinder 40 einen Arbeitsraum begrenzt. Der Kolben 38 ist von einem elektronisch ansteuerbaren Motor 30 über ein nachgeschaltetes Getriebe 36 zu einer Translationsbewegung in eine Druckaufbau- oder dazu entgegengesetzt in eine Druckabbaurichtung antreibbar. In Druckaufbaurichtung verkleinert sich das Volumen des Arbeitsraums der Kolben/Zylinder-Einheit 32 und in Druckabbaurichtung nimmt es demgegenüber zu.
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Eine vorgesehene dritte Ventileinrichtung 34 der Fremdkraftbremsanlage 10 ermöglicht bei Bedarf eine Abkoppelung der Kolben/Zylinder-Einheit 32 von den Bremskreisen A; B. Im abgekoppelten Zustand vermag die Kolben/Zylinder-Einheit 32 mit einer Betätigung des Kobens 38 in Druckabbaurichtung Druckmittel aus dem Druckmittelreservoir 14 durch einen Versorgungskanal 41 hindurch in den Arbeitsraum nachzuladen.
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Die Fremdkraftbremsanlage 10 ist schließlich mit einem elektronischen Steuergerät 28 ausgestattet. Dieses Steuergerät 28 erfasst Signale von Sensoren 26, 27, 29, 48, 50 zur Erfassung von Pedalweg, Motordrehwinkel, Motorstrom, Raddrehzahl und Druck und steuert signalabhängig die erwähnten Ventileinrichtungen 24, 34, 42, 44 sowie den Motor 30 zur Betätigung der Kolben/Zylinder-Einheit 32 zur Bremsdruckregelung, bspw. zu einer bedarfsgerechten Anpassung des Bremsdrucks an die vorherrschenden Schlupfverhältnisse an den Rädern des Fahrzeugs. Bremsdruckregelvorgänge können dabei selbsttätig, also unabhängig von einem bestehenden Fahrerwunsch, oder fahrerwunschabhängig, also in Abhängigkeit einer Betätigung des Hauptbremszylinders 16 vorgenommen werden.
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In 1 sind die elektronisch ansteuerbaren Komponenten jeweils in ihrer nicht betätigten Grundstellung gezeichnet.
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2 veranschaulicht anhand eines Diagramms, den Ablauf des der Erfindung zugrundeliegenden Verfahrens.
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Dieses Verfahren beginnt mit der Inbetriebnahme der Fahrzeugbremsanlage 10 durch ein Einschalten der Spannungsversorgung eines Kraftfahrzeugs bspw. durch eine Entriegelung oder Öffnung eines Fahrzeugzugangs durch einen Fahrer bzw. Beifahrer oder durch die Betätigung einer entsprechenden Betätigungseinrichtung (Schritt 60).
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Mit der Inbetriebnahme wird das elektronische Steuergerät 28 der Fremdkraftbremsanlage 10 in Bereitschaft versetzt, eine vorliegende Bremsdruckanforderung durch entsprechende Ansteuerung des der Kolben-/Zylinder-Einheit 32 zugeordneten Motors 30 umzusetzen.
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Ergibt eine dementsprechende Abfrage 62, dass eine solche Bremsdruckanforderung vorliegt, wird vom elektronischen Steuergerät 28 in Schritt 64 ein Ansteuersignal an den Motor 30 abgesetzt. Jenes Ansteuersignal ist derart gewählt, dass der Kolben 38 mit einer Kolbengeschwindigkeit bewegt wird, die innerhalb eines Geschwindigkeitsbereichs liegt, welcher geringer ist als der Kolbengeschwindigkeitsbereich während einer Translationsbewegung dieses Kolbens 38 zu einer Bremsdruckeinstellung unter Normalbedingungen der Fremdkraftbremsanlage 10, also wenn die Position des Kolbens 38 innerhalb des Zylinders 40 bereits feststeht bzw. die Position des Kolbens 38 dem Motordrehwinkel zugeordnet ist.
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Das elektronische Steuergerät 28 legt im Zustand, solange o.g. Zuordnung noch nicht erfolgen konnte, der Ermittlung eines Ansteuersignals an den Motor 30 diejenige Position des Kolbens 38 innerhalb des Zylinders 40 zugrunde, welche zuletzt bekannt war, als die Fremdkraftbremsanlage 10 außer Betrieb gegangen ist.
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Auf diese Art und Weise wird eine Überbeanspruchung der Bauteile des Kolbenantriebs (Motor 30; Getriebe 36) vermieden, falls im Rahmen der Bremsdruckerzeugung der Kolben 38 an einem seiner Endanschläge anschlagen sollte. Letzteres lässt sich aufgrund einer zu diesem Zeitpunkt mangelnden Kenntnis der genauen Position des Kolbens 38 innerhalb des Zylinders 40 nicht mit Sicherheit ausschließen.
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Nach Erfüllung der Bremsdruckanforderung und wenn keine weitere Bremsdruckanforderung vorliegt, erfolgt in Schritt 66 die Referenzfahrt des Kolbens 38. Der Kolben 38 wird dabei ebenfalls mit einer gegenüber der Translationsbewegungsgeschwindigkeit reduzierter Kolbengeschwindigkeit (=Referenzbewegungsgeschwindigkeit) angetrieben. Die Referenzfahrt erfolgt im Übrigen auch dann, wenn bei der Abfrage 62 keine bestehende Bremsdruckanforderung festgestellt worden ist.
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Bei der Referenzfahrt wird der Kolben 38 der Kolben/Zylinder-Einheit 32 vom Motor 30 so lange in Druckabbaurichtung betätigt, bis er am sogenannten inneren Endanschlag mechanisch anschlägt. Die Referenzbewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 38 liegt dabei in einem Geschwindigkeitsbereich, der wie erwähnt, unterhalb des Geschwindigkeitsbereichs einer Translationsbewegung des Kolbens 38 während einer Bremsdruckregelung im Normalbetrieb der Fremdkraftbremsanlage 10 liegt.
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Mit einem Anschlagen des Kolbens 38 am inneren Endanschlag wird die Position des Kolbens 38 innerhalb des Zylinders 40 dem aktuellen Motordrehwinkel zugeordnet und im elektronischen Steuergerät 28 hinterlegt. Folglich ist das elektronische Steuergerät 28 nunmehr in die Lage, im Falle einer nachfolgenden Bremsdruckanforderung bzw. Bremsdruckregelung den Kolben 38 mit einer Geschwindigkeit innerhalb eines Geschwindigkeitsbereichs einer Translationsbewegung anzutreiben, ohne eine mechanische Überbeanspruchung des Kolbenantriebs (30; 36) zu riskieren. Der Geschwindigkeitsbereich von Translationsbewegungen des Kolbens 38 liegt bestimmungsgemäß oberhalb des Geschwindigkeitsbereichs, in dem die Referenzbewegungen des Kolbens 38 stattfinden.
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Ergibt demnach eine zweite Abfrage 68, dass eine neuerliche Bremsdruckanforderung vorliegt, wird bei 70 ein Ansteuersignal vom elektronischen Steuergerät 28 an den Kolben 38 abgesetzt, mit dem dieser Kolben 38 nunmehr mit Translationsbewegungsgeschwindigkeit angetrieben wird, um die Bremsdruckanforderung zu erfüllen. Die Abfrage 68 wird kontinuierlich wiederholt, bis eine solche Bremsdruckanforderung feststellbar ist.
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Selbstverständlich sind über diese Beschreibung hinausgehende Änderungen oder Ergänzungen denkbar, ohne über den in den unabhängigen Ansprüchen beanspruchten Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
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Abschließend sei nochmals explizit darauf hingewiesen, dass die Geschwindigkeit des Kolbens sowohl bei Translationsbewegungen als auch bei Referenzbewegungen dynamisch an die jeweils vorliegende Bremsdruckanforderung anpassbar ist und dass der Geschwindigkeitsbereich in dem Translationsbewegungen stattfinden oberhalb des Geschwindigkeitsbereichs von ablaufenden Referenzbewegungen liegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10 2018 214 820 A1 [0002]