DE102010064035A1

DE102010064035A1 - Verfahren zur Regelung eines Radbremsdrucks einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE102010064035A1
Application number: DE102010064035A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Baumann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2012-06-28
Also published as: CN103269924B; EP2655142A1; US20130342005A1; KR20130129989A; WO2012084308A1; US9216723B2; CN103269924A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Radbremsdrücke in Radbremszylindern (3) einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage (1). Die Erfindung schlägt vor, die Radbremszylinder (3) über Radventile (10) an eine Kolbenpumpe (4) anzuschließen, deren Kolben (8) doppelt wirkend sind und die beiden Kolbenseiten durch Pumpenventile (11) verbindbar sind. Zu einer Erhöhung des Radbremsdrucks werden die Radventile (10) während eines Förderhubs der Kolbenpumpe (4) geöffnet und die Pumpenventile (11) geschlossen und während eines Saughubs die Radventile (10) geschlossen und die Pumpenventile (11) geöffnet. Zum Absenken der Radbremsdrücke werden die Ventile (10, 11) umgekehrt gesteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Radbremsdrucks in einem Radbremszylinder einer schlupfgeregelten hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Die Fahrzeugbremsanlage ist insbesondere schlupfgeregelt, d. h. sie weist eine Brems-(Blockierschutz-)Regelung, eine Antriebsschlupfregelung und/oder eine Fahrdynamikregelung auf, für die die Abkürzungen ABS, ASR, FDR, ESP gebräuchlich sind, oder die Fahrzeugbremsanlage ist eine Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage, bei der ein Bremsdruck mit einer Kolbenpumpe aufgebaut wird, wobei die Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage eine Schlupfregelung aufweisen kann. Bei einer Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage ist die Regelung des Radbremsdrucks der Normalfall, also eine Betriebsbremsung, es wird der Radbremsdruck in Abhängigkeit von einem Sollwert für die Bremskraft geregelt. Zusätzlich, abhängig von der Fahrsituation auch ausschließlich, kann eine Schlupfregelung, erfolgen. Eine Regelung im Sinne der Erfindung umfasst auch eine Steuerung. Es wird ein Radbremsdruck in einem oder vorzugsweise mehreren Radbremszylindern der Fahrzeugbremsanlage geregelt, wobei eine radindividuelle Regelung der Radbremsdrücke, eine gruppenweise Regelung von Rad bremsdrücken in mehreren Radbremszylindern gemeinsam oder auch eine Regelung des Radbremsdrucks in allen Radbremszylindern gemeinsam erfolgen kann.
Stand der Technik
Schlupfgeregelte hydraulische Fahrzeugbremsanlagen sind bekannt, beispielhaft wird verwiesen auf die Offenlegungsschrift DE 198 25 114 A1 . Die bekannte Fahrzeugbremsanlage weist einen muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylinder auf, an den über ein Trennventil je Bremskreis, beispielsweise zwei Bremskreise, angeschlossen sind. An jeden Bremskreis sind ein oder mehrere Radbremszylinder hydraulischer Radbremsen angeschlossen, wobei zu einer radindividuellen Regelung des Radbremsdrucks jeder Radbremszylinder ein Bremsdruckaufbauventil aufweist, durch das er an den Bremskreis angeschlossen ist. Des weiteren weist zu einer radindividuellen Regelung des Radbremsdrucks jeder Radbremszylinder ein Bremsdruckabsenkventil auf, durch das er an eine Saugseite einer Kolbenpumpe angeschlossen ist, wobei die Fahrzeugbremsanlage in jedem Bremskreis eine Kolbenpumpe aufweist, an den alle Radbremszylinder dieses Bremskreises über ihre Bremsdruckabsenkventile angeschlossen sind. Eine Druckseite der Kolbenpumpe ist zwischen dem Trennventil und den Bremsdruckaufbauventilen an den Bremskreis angeschlossen.
Zum Absenken des Radbremsdrucks in einem oder mehreren Radbremszylindern während einer Schlupfregelung wird das jeweilige Bremsdruckaufbauventil geschlossen und das Bremsdruckabsenkventil geöffnet, so dass Bremsflüssigkeit aus dem Radbremszylinder ausströmt. Ein Aufbau oder eine Erhöhung des Radbremsdrucks erfolgt mit der Kolbenpumpe durch das geöffnete Bremsdruckaufbauventil, das Bremsdruckabsenkventil ist beim Druckaufbau oder der Druckerhöhung geschlossen. Durch das Trennventil lässt sich mit der Kolbenpumpe Bremsflüssigkeit zurück zum Hauptbremszylinder fördern.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist mindestens einen Radbremszylinder und eine Kolbenpumpe auf, an die der Radbremszylinder über ein Radventil angeschlossen ist. Die Bezeichnung des Ventils als „Radventil” dient der eindeutigen Bezeichnung des Ventils und soll dessen Zuordnung zum Radbremszylinder der Radbremse eines Fahrzeugrads andeuten. Es können auch mehrere Radbremszylinder gemeinsam an ein Radventil angeschlossen sein. Während der Regelung des Radbremsdrucks wird die Kolbenpumpe angetrieben. Die Regelung des oder der Radbremsdrücke erfolgt zur Schlupfregelung und/oder bei einer Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage während einer Betriebsbremsung. Die Aufzählung der Regelungen der Radbremsdrücke ist nicht abschließend.
Zur Erhöhung des Radbremsdrucks während einer Regelung des Radbremsdrucks wird beim erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 das Radventil während eines Förderhubs der Kolbenpumpe geöffnet und während eines Saughubs geschlossen. Die Erhöhung des Radbremsdrucks umfasst auch einen Aufbau des Radbremsdrucks von Null. Zum Absenken des Radbremsdrucks wird gemäß Anspruch 2 das Radventil umgekehrt gesteuert, d. h. es wird während des Förderhubs der Kolbenpumpe geschlossen und während des Saughubs geöffnet. Zu einer geringeren Erhöhung oder Absenkung des Radbremsdrucks kann das Radventil nur während eines Teils des jeweiligen Hubs der Kolbenpumpe bzw. geschlossen werden vergleichbar einer Phasenanschnittsteuerung. Das Radventil kann auch getaktet mit einer Pulsweiten-Modulation geöffnet werden. Bei Verwendung eines Proportionalventils ist ein teilweises Öffnen des Radventils möglich. Zu einer radindividuellen Regelung weist die Fahrzeugbremsanlage für jeden Radbremszylinder eine Kolbenpumpe bzw. eine Mehrkolbenpumpe mit einem Pumpenelement für jeden Radbremszylinder auf. Werden die Radbremsdrücke in Gruppen von Radbremszylindern oder in allen Radbremszylindern gemeinsam geregelt, genügt für jede Gruppe bzw. für alle Radbremszylinder eine Kolbenpumpe bzw. ein Pumpenelement.
Im Unterschied zum Stand der Technik bleibt bei der Erfindung das Radventil während eines Druckauf- oder -abbaus nicht durchgehend geöffnet, sondern es wird jeweils während eines Hubs der Kolbenpumpe geöffnet und ist beim entgegengesetzten Hub geschlossen.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie nur ein Ventil pro Radbremszylinder benötigt, nämlich das hier als Radventil bezeichnete Ventil. Hydrospeicher und Rückschlagventile sind entbehrlich und es genügt ein Ventiltyp, vorzugsweise ein in der stromlosen Grundstellung offenes Ventil. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Möglichkeit der Umkehrung der Förderrichtung der Kolbenpumpe weg vom Radbremszylinder in Richtung beispielsweise eines Hauptsbremszylinders. Des weiteren lassen sich ein Energieverbrauch und eine mechanisch-hydraulische Belastung der Kolbenpumpe verringern, wenn das Radventil oder die Radventile bei einer geringen Erhöhung des Radbremsdrucks nur während eines Teils des Förderhubs geöffnet werden.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegeben Erfindung zum Gegenstand.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die beiden Figuren zeigen hydraulische Schaltpläne zweier Ausführungsformen der Erfindung. Die Figuren sind als vereinfachte und schematisierte Darstellung zum Verständnis und zur Erläuterung der Erfindung zu verstehen.
Ausführungsform der Erfindung
Die in 1 dargestellte, erfindungsgemäße hydraulische Fahrzeugbremsanlage 1 weist einen Tandem-Hauptbremszylinder 2 auf, an den zwei Bremskreise I, II angeschlossen sind. Im Ausführungsbeispiel weist die Fahrzeugbremsanlage 1 vier Radbremsen mit Radbremszylindern 3 auf, die paarweise den beiden Bremskreisen I, II zugeordnet sind. Die Anzahl von vier Radbremsen und deren Zuordnung zu den Bremskreisen I, II ist nicht zwingend für die Erfindung. Die Fahrzeugbremsanlage 1 weist eine Kolbenpumpe 4 mit vier Pumpenelementen 5, d. h. für jeden Radbremszylinder 3 einem Pumpenelement 5, auf. Die Pumpenelemente 5 können auch als einzelne Kolbenpumpen aufgefasst werden. Im Ausführungsbeispiel sind die Pumpenelemente 5 sternförmig und mit einem Winkelversatz von jeweils 90° um einen Exzenter 6 herum angeordnet, der um eine Exzenterwelle 7 drehend antreibbar ist. Kolben 8 der Pumpenelemente 5 liegen mit Stirnflächen an einem Umfang des Exzenters 6 an und werden von Kolbenfedern 9 in Anlage am Umfang des Exzenters 6 gehalten. Ein Drehantrieb des Exzenters 6 treibt die Kolben 8 in an sich bekannter Weise zu einer hin- und hergehenden Hubbewegung an.
Die Kolben 5 sind doppelt wirkend, ihre einen Seiten sind an den Hauptbremszylinder 2 angeschlossen und an ihre andere Seiten sind über je ein Radventil 10 die Radbremszylinder 3 angeschlossen. Jedes Pumpenelement 5 weist ein Pumpenventil 11 auf, durch das die beiden Seiten seines Kolbens 8 verbindbar sind. Die Radventile 10 und die Pumpenventile 11 sind in ihrer stromlosen Grundstellung offene 2/2-Wege-Magnetventile.
Zu einer Regelung der Radbremsdrücke in den Radbremszylindern 3 wird die Kolbenpumpe 4 angetrieben. Zum Aufbau oder zum Erhöhen des Radbremsdrucks werden die Radventile 10 während eines Förderhubs des jeweils zugeordneten Kolbens 8 geöffnet und während eines Saughubs geschlossen. Die Radventile 10 öffen und schließen also nicht gleichzeitig, sondern entsprechend des Phasenversatz der Pumpenelemente 5 nacheinander. Das gilt entsprechend auch für die Pumpenventile 11. Die Pumpenventile 11 werden gegensynchron zu den Radventilen 10 gesteuert, d. h. sie werden während des Förderhubs des zugeordneten Kolbens 8 geschlossen und während des Saughubs geöffnet. Als Förderhub wird der Hub eines der Kolben 8 bezeichnet, während dem der Kolben 8 Bremsflüssigkeit in Richtung der Radbremszylinder 3 verdrängt. Im Ausführungsbeispiel bewegt sich der Kolben 8 während des Förderhubs vom Exzenter 6 weg nach außen. Um die Stellung der Kolben 8 feststellen und die Ventile 10, 11 in Abhängigkeit von den Hüben der Kolben 8 steuern zu können weist die Fahrzeugbremsanlage 1 einen Pumpenstellungssensor 12 auf. Im Ausführungsbeispiel ist der Pumpenstellungssensor 12 ein Drehwinkelsensor, der einen Drehwinkel des Exzenters 6 misst.
Während des Förderhubs saugen die Pumpenkolben 8 auf ihren dem Exzenter 6 zugewandten Seiten Bremsflüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder 2 an. Beim Saughub, während dem die Radventile 10 geschlossen sind, strömt Bremsflüssigkeit durch die dann offenen Pumpenventile 11 von der Exzenterseite zur exzenterabgewandten Seite der Kolben 8 über, so dass sie beim darauffolgenden Förderhub bei geschlossenem Pumpenventil 11 durch das dann offene Radventil 10 in den jeweiligen Radbremszylinder 3 verdrängt wird.
Zum Absenken der Radbremsdrücke in den Radbremszylindern 3 werden die Radventile 10 und die Pumpenventile 11 umgekehrt wie zum Erhöhen der Radbremsdrücke gesteuert, d. h. die Radventile 10 werden während des vom Exzenter 6 weg nach außen gerichteten Förderhubs geschlossen und während des nach innen zum Exzenter 6 gerichteten Saughubs geöffnet, so dass die Kolben 8 während des Saughubs Bremsflüssigkeit durch die offenen Radventile 10 aus den Radbremszylindern 3 saugen. Die Pumpenventile 11 werden während des Förderhubs geöffnet, so dass die Kolben 8 die zuvor aus den Radbremszylindern 3 angesaugte Bremsflüssigkeit auf die anderen, exzenterseitigen Kolbenseiten verdrängt wird und von dort zum Hauptbremszylinder 2 strömt. Während des zum Exzenter 6 gerichteten Saughubs der Kolben 8 sind die Pumpenventile 11 geschlossen, so dass die exzenterseitigen Seiten der Kolben 8 Bremsflüssigkeit in den Hauptbremszylinder 2 verdrängen.
Um die Radbremsdrücke in den Radbremszylindern 3 nur wenig zu erhöhen oder abzusenken werden die Radventile 10 und die Pumpenventile 11 nicht während des gesamten Hubs geöffnet, sondern vergleichbar einer Phasenanschnittsteuerung nur während eines Teils des Hubs des jeweiligen Kolbens 8.
Die Radventile 10 und die Pumpenventile 11 sind wie bereits gesagt in ihren stromlosen Grundstellungen offen, so dass die Radbremszylinder 3 durch die Radventile 10 und die Pumpenventile 11 mit dem Hauptbremszylinder 2 kommunizieren und die Fahrzeugbremsanlage 1 zu einer Betriebsbremsung oder zu einer Hilfsbremsung bei einer Störung per Muskelkraft mit dem Hauptbremszylinder 2 betätigbar ist. Zu einer Hilfskraftbremsung kann der Hauptbremszylinder 2 einen an sich bekannten, nicht gezeichneten Bremskraftverstärker aufweisen. In oben beschriebener Weise ist eine Fremdkraft-Bremsung mit der Kolbenpumpe 4 möglich. Ebenfalls ist eine an sich bekannte, radindividuelle Schlupfregelung möglich.
Für eine Fremdkraftbremsung weist der Hauptbremszylinder 2 einen Pedalwegsimulator 13 mit einem ringförmigen Simulatorkolben 14 auf, der gegen eine Simulatorfeder 15 arbeitet. Durch Schließen eines Simulatorventils 16 zwischen einem Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 17 und dem Hauptbremszylinder 2 wird ein Bremsflüssigkeitsvolumen im Pedalwegsimulator 13 eingeschlossen, so dass sich der Simulatorkolben 14 bei einer Muskelkraftbetätigung des Hauptbremszylinders 2 mittels eines Bremspedals 18 verschiebt. Die Simulatorfeder 15 bewirkt in diesem Fall eine Pedalkraft am Bremspedal 18. Eine Kammer des Hauptbremszylinders 2 wird im Falle einer Fremdkraftbremsung durch Öffnen eines Entkopplungsventils 18, das diese Kammer des Hauptbremszylinders 2 mit dem Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 17 verbindet, drucklos geschaltet. Ein Bremsdruckaufbau erfolgt wie oben beschrieben mit der Kolbenpumpe 4.
In 2 weisen die Pumpenelemente 5 der Kolbenpumpe 4 einfach wirkende Kolben 8 auf. Radbremszylinder 3 sind wie in 1 über Radventile 10 an die Pumpenelemente 5 angeschlossen. Die Pumpenelemente 5 sind auf derselben Seite ihrer Kolben 8 wie die Radbremszylinder 3 über Pumpenventile 11 an den Hauptbremszylinder 2 angeschlossen. Ein Aufbau oder eine Erhöhung von Radbremsdrücken in den Radbremszylindern 3 erfolgt wie zu 1 beschrieben, indem die Radventile 10 während des Förderhubs des zugeordneten Kolbens 8 geöffnet und die Pumpenventile 11 geschlossen und während des Saughubs umgekehrt die Radventile 10 geschlossen und die Pumpenventile 11 geöffnet werden. Während des Förderhubs verdrängt der jeweilige Kolben 8 Bremsflüssigkeit durch das während des Förderhubs offene Radventil 10 in den angeschlossenen Radbremszylinder 3, wobei er die Bremsflüssigkeit im vorangegangenen Saughub bei geschlossenem Radventil 10 durch das geöffnete Pumpenventil 11 angesaugt hat. Ein Absenken der Radbremsdrücke in den Radbremszylindern 3 erfolgt durch umgekehrtes Steuern der Ventile 10, 11, es werden die Radventile 10 während des Förderhubs geschlossen und die Pumpenventile 11 geöffnet, so dass die Kolben 8 Bremsflüssigkeit durch die offenen Pumpenventile 11 in den Hauptbremszylinder 2 verdrängen. Während des Saughubs werden zum Absenken der Radbremsdrücke die Radventile 10 geöffnet und die Pumpenventile 11 geschlossen, so dass die Kolben 8 Bremsflüssigkeit aus den Radbremszylindern 3 ansaugen.
Mit Ausnahme der erläuterten Unterschiede ist die hydraulische Fahrzeugbremsanlage 1 aus 2 gleich aufgebaut und funktioniert in gleicher Weise wie die Fahrzeugbremsanlage aus 1. Zur Vermeidung, von Wiederholungen wird zur Erläuterung der 2 ergänzend auf die Erläuterungen der 1 verwiesen. Gleiche Bauteile haben in beiden Figuren gleiche Bezugszahlen. Wie zu 1 gesagt kann zu einer Muskelkraftbremsung ein herkömmlicher Tandem-Hauptbremszylinder 2 ohne Pedalwegsimulator 13 Verwendung finden, zu einer Hilfskraftbremsung kann der Hauptbremszylinder 2 einen Bremskraftverstärker aufweisen (nicht dargestellt).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19825114 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Regelung eines Radbremsdrucks in einem Radbremszylinder (3) einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage (1), wobei die Fahrzeugbremsanlage (1) mindestens einen Radbremszylinder (3), eine Kolbenpumpe (4), die während der Regelung des Radbremsdrucks angetrieben wird, und ein Radventil (10) aufweist, über das der mindestens eine Radbremszylinder (3) an die Kolbenpumpe (4) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung des Radbremsdrucks während einer Regelung des Radbremsdrucks das Radventil (10) während eines Förderhubs der Kolbenpumpe (4) geöffnet und während eines Saughubs geschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem Absenken des Radbremsdrucks während einer Regelung des Radbremsdrucks das Radventil (10) während eines Förderhubs der Kolbenpumpe (4) geschlossen und während des Saughubs geöffnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Radbremszylinder (3) ausschließlich über das Radventil (10) an die Kolbenpumpe (4) angeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (4) einen Pumpenstellungssensor (12) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbremsanlage (1) einen Hauptbremszylinder (2) aufweist, an den die Kolbenpumpe (4) angeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (4) doppelt wirkende Kolben (8) aufweist, dass der mindestens eine Radbremszylinder (3) über das Radventil (10) an eine Seite des Kolbens (8) und die andere Seite des Kolbens (8) an den Hauptbremszylinder (2) angeschlossen ist, und dass die beiden Seiten des Kolbens (8) der Kolbenpumpe (4) durch ein Pumpenventil (11) miteinander verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenventil (11) gegensynchron zum Radventil (10) betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Radventil (10) und das Pumpenventil (11) geöffnet sind, wenn kein Radbremsdruck geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (4) über ein Pumpenventil (11) an den Hauptbremszylinder (2) angeschlossen ist, das zur Regelung des Radbremsdrucks gegensynchron zum Radventil (10) betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Radventil (10) und das Pumpenventil (11) geöffnet sind, wenn kein Radbremsdruck geregelt wird.