DE102015106089A1

DE102015106089A1 - Diagnoseverfahren für ein Bremssystem

Info

Publication number: DE102015106089A1
Application number: DE102015106089.2A
Authority: DE
Inventors: Heinz Leiber; Anton van Zanten
Original assignee: Ipgate AG
Current assignee: Ipgate AG
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2016-10-27
Also published as: US10059321B2; US20160311422A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Diagnoseverfahrens zur Feststellung der Dichtheit mindestens einer Dichtung und/oder einer Ventilfunktion, bei einem Bremssystem mit mindestens zwei Bremskreisen (BK1, BK2), wobei jeder Bremskreis (BK1, BK2) eine Bremskreishydraulikleitung (HL1, HL2) aufweist, an die jeweils mindestens eine Radbremse (1, 2, 3, 4) angeschlossen ist, wobei das Bremssystems eine regelbare Druckquelle (4, 6) aufweist, welche zumindest zum Druckaufbau pauf in den Radbremsen dient, und mindestens ein Drucksensor (DG) den Druck in einem Bremskreis (BK1, BK2) ermittelt, wobei eine Steuereinrichtung die Ventile und die regelbare Druckquelle (4) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnoseverfahren von der Steuereinrichtung nach dem Beenden eines Bremsvorganges – entweder mit dem dann noch im Bremssystem, insbesondere in einem oder beiden Bremskreisen (BK1, BK2) und/oder einer Hydraulikleitung (HL3) oder einem Arbeitsraum (8a) eines Kolben-Zylindersystems (8), befindlichen bzw. eingesteuerten Druck oder einem dazu niedrigeren Druck – oder einem Druck von maximal 30 bar, besonders bevorzugt von maximal 10 bis 25 bar, durchgeführt wird.

Description

Stand der Technik
Bei sicherheitsrelevanten Systemen wird oft ein Diagnosezyklus eingeführt, um Ausfälle, auch beginnende Ausfälle, z. B. bei Undichtheit von Dichtungen zu erkennen. Man spricht hier von einem Pre Drive Check PDC.
Auch werden zusätzlich Komponenten mit Mehraufwand eingesetzt, z. B. in DE 10 2011 080 312 ein Magnetventil, um Kolben und Dichtungen zu überprüfen.
Ein großer Nachteil des PDC ist die zusätzliche Belastung der Dichtung und der Druckerzeugung mit entsprechenden Belastungszyklen, welche gegebenenfalls eine Verdoppelung darstellt. Bei einem Bremssystem rechnet man mit ca. 200.000 Betätigungen pro Jahr (entspricht 250 Stunden Betätigungszeit) mit unterschiedlichen Bremsdrücken mit 80% unter 25 bar und nur wenige Promille über 100 bar.
Ein Diagnosezyklus ist von großer Bedeutung für die Ausfallwahrscheinlichkeit AW. Würde z. B. bei oder nach jeder Bremsung die Funktion geprüft, so wäre die Ausfallrate nur (1/200.000 = 5·10^–6) × dem Jahreswert, der in der Statistik in ppm = 10^–6 erfasst wird, z. B. für eine Dichtung mit Jahreswert 1 ppm:5·10^–6 × 1·10^–6 = 5·10^–12 pro Jahr eine extrem niedrige AW. Vergleichsweise liegt ein Bremskreisausfall bei 10 ppm/Jahr.
Viele Systeme haben auch einen built in check, bei dem die Funktionen laufend auf Plausibilität geprüft werden, z. B. bei einem Bremssystem mit Messung des HZ Kolbenhubes wird das entsprechende Volumen mit dem Bremsdruck und der Druckvolumenkennlinie PV verglichen und hiermit eine Undichtheit erkannt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Diagnoseverfahren bereitzustellen, welches die Bauteile des Bremssystems nur geringfügig belastet.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Diagnoseverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Diagnoseverfahrens gemäß Anspruch 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren zeichnet sich vorteilhaft dadurch aus, dass die einzelnen Diagnoseteste, welche beim Diagnoseverfahren einzeln oder in Kombination durchgeführt werden, nur bei geringen Drücken durchgeführt werden, wodurch die Komponenten des Bremssystems nicht zusätzlich zu der bei Bremsvorgängen auftretenden Belastungen belastet werden. Das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren wird vorteilhaft am Ende eines Bremsvorganges durchgeführt, wenn nur noch ein verhältnismäßig geringer Druck in den Bremskreisen und einzelnen Komponenten des Bremssystems herrscht. Dieser geringe Druck reicht für das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren aus. Das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren mit seinen einzelnen Diagnosetests kann bei verschiedenen Bremssystemen zum Einsatz kommen.
Vorteilhaft wird ein Diagnosezyklus nach folgenden Bremsmanövern durchgeführt, bei denen das Fahrzeug bis zum Stillstand abgebremst wird:

• BED – bei Bremsende (Fahrer löst das Bremspedal)
• CSD – bei Fahrzeugstop mit Bremsbetätigung nach Fahrzeugstillstand
• PSD – bei Fahrzeugstop und Parkieren bei anschließendem Lösen der Bremse

Am Ende dieser Bremsmanöver BED, CSD und PSD beträgt der im Bremssystem bereits eingestellte Druck, z. B. bei CSD, 10–20bar. Dieser Druck reicht für die nachfolgend beschriebenen Diagnosetests A bis D völlig aus.
Bei BED wird bei Bremsende kurz vor Ende der Pedalbetätigung ein niedriger Bremsdruck von z. B. 5 bar durch entsprechende Magnetventilbetätigung über eine kleine Zeitdauer von ca. 0,2 s festgehalten und hier die Dichtheit oder Magnetventilfunktionen geprüft. Dies würde die vorgenannte erhebliche Reduzierung der Ausfallwahrscheinlichkeit ergeben. Problem ist hier der verzögerte Druckabbau Pab.
Bei CSD würde z. B. statistisch alle 6 min Bremsbetrieb (d. h. 10 mal pro Stunde Bremsbetrieb) ein Diagnosezyklus wirken. Hierbei wird zugrunde gelegt, dass ein Fahrer bis zum Fahrzeugstillstand bremst, anschließend den Bremsdruck noch einige Sekunden aufrecht erhält. Dies würde bei einem Bremsbetrieb von 200 Stunden pro Jahr 2000 CSD-Tests pro Jahr bedeuten, und eine Reduzierung der Ausfallwahrscheinlichkeit AW um den Faktor 1/2000 = 5·10^–4 ergeben oder am Beispiel der Dichtung (1·10^–6)·(5·10^–4) = 5·10^–10 pro Jahr. Auch hier wird eine erhebliche Reduzierung der Ausfallwahrscheinlichkeit erzeugt, welche dem Ausfall beider Bremskreise nach dem heutigen Stand der Technik entspricht.
Bei PSD (It. Statistik nach ca. 1 Stunde Fahrzeit) erfolgt beim Parkieren ein längerer Stillstand für erweitere Tests ohne Zeitbegrenzung. Hier wird auch zunächst der Bremsdruck wie bei CSD zur Diagnose verwendet und z. B. alle 10 Stunden Bremsbetrieb für verschiedene Funktionen ein höherer Druck eingesetzt, gegebenenfalls auch wenn aus vorherigen Diagnosen ein Ausfallverdacht entsteht. Damit ergäbe sich eine Reduzierung der Ausfallwahrscheinlichkeit AW von 10/200 = 5·10^–2 oder bei Dichtung ≃ 5·10^–8/Jahr, immerhin Faktor 20 weniger, als ohne PSD. Die Anzahl der Belastungszyklen bei 100 bar würden dann ca. um den Faktor 5 ansteigen. Hierbei müssen die Ausfallmechanismen betrachtet werden.
Eine Dichtung verschleißt mit Anzahl der Belastungszyklen und Druckbelastung. Im Normalfall bleibt eine kleine Leckage über eine längere Zyklenanzahl bestehen, bis sich Verschleiß einstellt, dann steigt die Leckage schnell an. Dies gilt für normale Kolben oder Stangendichtung. Bei Manschetten mit Nachfüllbohrung kann dieser schnelle Anstieg nach Beschädigung der Dichtlippe erfolgen. Die Undichtheit steigt mit dem Druck an, die Funktion hängt von der Art der Strömung ab.
Bei Kugelsitzventilen entsteht die Undichtheit durch eingeschwemmte Schmutzpartikel in den Ventilsitz, wobei die Maschenweite der Filter die maximale Partikelgröße bestimmt. Eine bei kleineren Drücken festgestellte Undichtheit wird bei höheren Drücken durch die höhere Dichtkraft der Kugel kleiner.
Oben genannte Fakten zeigen, dass eine Diagnose bei niedrigen Drücken bei Bremssystemen ausreichend ist.
Diese Diagnosezyklen werden mit dem in 1 beschriebenen System beschrieben, können aber auch für Systeme nach DE 10 2011 080 312 oder DE 10 2014 205 431 angewandt werden. Diese Diagnosezyklen sind von großer Bedeutung wenn von Teilsystemen oder Komponenten keine Redundanz einsetzbar ist, wie z. B. bei Bremssystemen mit Hauptzylinder und Radzylinder. Hier ist im Gegensatz zu Sensoren, Motoren usw. eine Redundanz nur schwer realisierbar.
Nachfolgend wird anhand von Figuren das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren mit seinen Diagnosetests näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein mögliches Bremssystem, bei dem das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren einsetzbar ist;
2 Bremsmanöver CSD mit anschließender Diagnose des Bremskreises und des Hilfskolbenkreises mit Auswertung des Druckverlaufs;
3 Bremsmanöver CSD/PSD mit anschließender Diagnose der Bremskreise und des Hilfskolbenkreises mit Auswertung des Druck- und Pedalwegverlaufs;
4 Bremsmanöver PSD mit anschließender Ventildiagnose im höheren Druckbereich;
5 Bremsmanöver „Soft Stop” mit anschließender Druckerhöhung durch Durchdrücken des Bremspedals.
1 zeigt eine Bremsbetätigungsanlage, die weitgehend der der 3 in der DE 10 2014 111 594 entspricht, so dass diesbezüglich auch auf diese verwiesen wird. Es ist eine erste Druckquelle, in Gestalt einer Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) 2, eine zweite Druckquelle bzw. Kolben-Zylinder-Einheit 4 mit Doppelhubkolben (DHK) 6 und eine dritte Druckquelle bzw. Kolben-Zylinder-Einheit 8 mit Hilfskolben 10 vorgesehen. Auf den Hilfskolben 10 wirkt über einen Kraft-Weg-Sensor KWS (im Folgenden noch näher beschrieben) mit zwei Pedalwegsensoren 12a, 12b eine Betätigungseinrichtung, insbesondere Bremspedal 1. Die Bewegung des Hilfskolbens kann mittels eines Hilfskolbenstößels 3 auf den Kolben SK der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) 2 übertragen werden. Der Doppelhubkolben (DHK) 6 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit wird mittels eines elektromechanischen Antriebes mit Motor 14 und Kugel-Gewinde-Getriebe KGT 16 angetrieben. Der Schwimmkolben SK begrenzt mit seiner Vorderseite eine Arbeitskammer 2a, die über eine hydraulische Leitung HL2, die mit einer hydraulischen Leitung HL6 verbunden ist. Die hydraulischen Leitung HL6 ist Bestandteil des Bremskreises BK2 und mit den Radbremsen zugeordneten Einlassventilen EV verbunden. Die Einlassventile EV können zweckmäßig in einer Ventileinrichtung bzw. einem Ventilblock VBL angeordnet sein.
Eine weitere hydraulische Leitung HL1 ist Bestandteil eines weiteren Bremskreises BK1 und verbindet eine auf der Rückseite des Schwimmkolbens SK gebildete Arbeitskammer 2b mit den Einlassventilen EV des Bremskreises BK1. Der Doppelhubkolben (DHK) 6 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 4 bildet zwei getrennte Arbeitskammern 4a bzw. 4b, wobei der Kolben unterschiedlich große Kolbenwirkflächen A1 und A1–A2 aufweist und wobei die Arbeitskammern über hydraulische Leitungen HL4 bzw. HL6 mit den hydraulischen Leitungen HL1 bzw. HL2 verbunden sind. Die Kolbenstufe mit der großen Kolbenwirkfläche ist mit einer ersten Dichtung 60 versehen, welche die Arbeitskammern 4a und 4b hydraulisch voneinander trennt, während die Kolbenstufe mit der kleinen Kolbenwirkfläche mit einer zweiten Dichtung 61 versehen ist, welche die Arbeitskammer 4b nach außen hydraulisch trennt. Von den Arbeitskammern 4a, 4b des Doppelhubkolbens führen weitere hydraulische Leitungen, in die Rückschlagventile S1 bzw. S2 geschaltet sind, zu dem Vorratsbehälter 20. Die Rückschlagventile wirken als Saugventile beim Vorhub (S2) und beim Rückhub (S1) des Doppelhubkolbens. Eine erforderliche elektronische Steuer- und Regeleinheit (ECU) für den Motor und die weiteren elektrischen Komponenten ist hier nicht dargestellt.
Ein Rückschlagventil RV1, das vorteilhaft insbesondere mit einem Magnetventil ein stromlos geschlossenes kombiniertes Rückschlag-/Magnetventil MV/RV1 bildet, ist in der von der vorderen (in der Figur linken) Arbeitskammer 4a des Doppelhubkolbens ausgehenden hydraulischen Leitung HL4 angeordnet. Dieses Magnetventil ermöglicht einen Druckabbau beim Rückhub des Doppelhubkolbens. Vom Magnetventil MV/RV1 ausgehend bildet eine hydraulische Leitung 24 eine Verbindung zwischen den Arbeitsräumen 4a, 4b des Doppelhubkolbens, in die ein stromlos geschlossenes Magnetventil VF geschaltet ist. Die Verbindungsleitung mündet hierbei (aus Richtung der Arbeitsräume gesehen) hinter dem Magnetventil MV/RV1 und vor einem Rückschlagventil RV2, welches (nicht dargestellt) gleichfalls als mit einem Magnetventil kombiniert werden kann, in die entsprechenden hydraulischen Leitungen. Von der Leitung HL4 ausgehend führt eine weitere hydraulische Leitung HL7 zu einem Magnetventil ESV und von diesem über die Leitung HL3 zum Arbeitsraum 8a der Hilfskolben-Zylinder-Anordnung 8.
In einer von der Arbeitskammer 2a des Kolbens SK der Kolben-Zylinder-Anordnung (Hauptzylinder) zum Vorratsbehälter 20 führenden hydraulischen Leitung HL10 ist eine weitere Rückschlagventil-Drossel-Anordnung 32 vorgesehen. Diese ist zum Druckausgleich bei abgestelltem Fahrzeug vorgesehen. Das Rückschlagventil bewirkt bei Temperaturreduzierung den Druckausgleich, indem die Volumenreduzierung ausgeglichen wird und die Drossel bewirkt bei Volumenerhöhung den Abfluss in den Vorratsbehälter und ersetzt ein stromlos offenes Magnetventil, wie bei der DE 10 2014 111 594 der Anmelderin, auf die diesbezüglich Bezug genommen wird.
Die hydraulische Leitung HL10 ist von der Arbeitskammer 2a des Kolbens SK der Kolben-Zylinder-Anordnung (Hauptzylinder) durch eine erste Schwimmkolbendichtung 58, und von der Arbeitskammer 2b des Kolbens SK der Kolben-Zylinder-Anordnung (Hauptzylinder) durch eine zweite Schwimmkolbendichtung 59 getrennt.
Ein zusätzliches Magnetventil AV_DHK ist über eine hydraulische Leitung HL12 an der hinteren (in der Figur rechten), eine kleinere Wirkfläche A1–A2 aufweisende Arbeitskammer 4b des Doppelhubkolbens angeschlossen. Die hydraulische Leitung HL12 mündet hierbei zwischen der Arbeitskammer 4b und dem Rückschlagventil RV2 in die hydraulische Leitung HL6. Vom Magnetventil AV_DHK führt eine weitere hydraulische Leitung HL13 zum Rücklauf der Auslassventile AV eines Bremskreises BK1. Ferner zweigt von dieser hydraulischen Leitung HL13 eine hydraulische Leitung HL14 ab, die über eine Rückschlagventil-Drossel-Anordnung 34 zur Leitung HL3 bzw. zum Arbeitsraum 8a der Hilfskolben-Zylinder-Anordnung führt. Die Funktion der Drossel 57a in der Rückschlagventil-Drossel-Anordnung 34 ist vergleichbar mit der Funktion der Drossel 57c in der Rückschlagventil-Drossel-Anordnung 32. Eine weitere hydraulische Leitung HL15 zweigt von der Leitung HL13 ab und führt unter Zwischenschaltung eines Magnetventils WA zur Leitung HL3 bzw. zum Arbeitsraum 8a des Hilfskolbens 10. Bei geöffnetem Magnetventil WA wirkt die Wegsimulatorfunktion. Zur Pedalwegbegrenzung wird das Magnetventil WA geschlossen, sobald der Wegsimulator ausgesteuert ist. Ebenso wird zur Pedalwegbegrenzung das Magnetventil WA bei der ABS-Funktion geschlossen, sobald ein Druckabbau einsetzt. Damit wird ähnlich wie heute bei der Rückförderpumpe (RF-Pumpe) des ABS das Pedal arretiert, sobald der Druckabbau einsetzt. Es kann auch durch Öffnung des Magnetventils ESV, bei geschlossenem Magnetventil WA, Volumen vom Doppelhubkolben 6 in den Arbeitsraum 8a des Hilfskolbens 10 gefördert werden und eine Pedalbewegung zur Warnung des Fahrers erzeugt werden.
Weiterhin kann in speziellen Fällen wie zum Beispiel beim μ-Sprung von hohem zu niedrigem μ der Fahrbahn der Hilfskolben 10 über die oben genannte Steuerung zurück bewegt werden, um mehr Kolbenweg und daher Volumen zu erzeugen für die Rückfallebene, wenn nach dem μ-Sprung der Motor ausfällt und das Volumen bzw. der Druck vom Fahrerfuß erzeugt werden muss. Diese Maßnahme kann das Restvolumen in diesem Fall bis zu 40% erhöhen, so dass ausreichend Bremsdruck erzeugt wird.
Zum Druckaufbau beim Vorhub des Doppelhubkolbens (DHK) 6 wird bei geschlossenem Magnetventil VF über die große wirksame Kolbenfläche A1 Volumen in den Bremskreis BK1 gefördert. Gleichzeitig wird über den Bremskreis BK1 und den Schwimmkolben SK Volumen auch in den Bremskreis BK2 gefördert. Beim Rückhub des Doppelhubkolbens (DHK) 6 wird über die kleine wirksame Kolbenfläche A1–A2 Volumen in den Bremskreis BK2 gefördert; gleichzeitig wird über den Bremskreis BK2 und den Schwimmkolben SK Volumen in den Bremskreis BK1 gefördert. Bei geöffnetem Magnetventil VF erfolgt die Förderung des Volumens beim Vorhub über die kleine wirksame Kolbenfläche A1 – (A1–A2) = A2. Beim Rückhub des Doppelhubkolbens und geschlossenem Magnetventil VF wird Volumen über die kleine wirksame Kolbenfläche (A1–A2) in den Bremskreis BK2 gefördert. Ein Druckausgleich zwischen den Bremskreisen BK1, BK2 erfolgt bei geöffnetem Magnetventil VF, wenn der Druck im Bremskreis BK2 größer ist als im Bremskreis BK1 oder beim Rückhub, wenn der Druck im Bremskreis BK2 größer als der im Bremskreis BK1 ist. Eine Positionierung des Doppelhubkolbens 6 kann mittels Schaltung der Magnetventileinrichtungen VF, MV/RV1 und AV_DHK erfolgen. Die Positionierung kann hierbei aus dem Vorhub (über MV/RV1, VF, AV_DHK) oder dem Rückhub (über AV_DHK) des Doppelhubkolbens 6 erfolgen.
Wenn sowohl das Magnetventil VF als auch das Magnetventil MV/RV1 und das Magnetventil AV_DHK geöffnet sind und alle Einlassventile EV geschlossen sind, kann ein Positionierung des Doppelhubkolbens 6 beim Rückhub und Vorhub erfolgen, was vorteilhaft für den anschließenden Druckaufbau P_auf oder Druckabbau P_ab und für den Multiplexbetrieb (MUX) ist, da beim anschließenden Vorhub oder Rückhub Volumenförderung möglich ist.
Der Druckabbau P_ab bei Beendigung eines Bremsvorgangs kann über eines oder mehrere Auslassventile AV erfolgen. Hierbei erfolgt der Druckabbau aus dem Bremskreis BK2 direkt über Auslassventil AV in den Vorratsbehälter 20 und aus dem Bremskreis BK1 über Magnetventil VF und Rückschlagventil RV2 in den Bremskreis BK2 und entsprechend über Auslass- und Einlassventile AV und EV. Hierbei sind beide Bremskreise BK1, BK2 verbunden, so dass über den Druckausgleich auch Druck aus dem Bremskreis BK1 abgebaut werden kann, ohne dass ein Auslassventil AV vom Bremskreis BK1 geöffnet wird. Alternativ kann der Druckabbau über den Rückhub des Doppelhubkolbens (DHK) 6 bei geöffneten Magnetventilen MV/RV1 und AV_DHK erfolgen, was eine besonders geräuscharme und genaue Drucksteuerung ergibt, da die Dynamik des Doppelhubkolbens 6 steuerbar ist und keine Schaltgeräusche der Auslassventile AV entstehen, wenn der Druck in Stufen abgebaut wird.
Mit dem zusätzlichen Magnetventil AV_DHK, welches bei Rückhub des Doppelhubkolbens den hinteren Druckraum des Doppelhubkolbens mit dem Vorratsbehälter 20 verbindet, ist die große Wirkfläche A1 des Kolbens wirksam, so dass auch aus einem hohen Druckbereich durch das große Volumen der volle Druck über den Rückhub abgebaut werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die Bremskreise nicht über die Auslassventile AV der Radbremsen geöffnet werden müssen und eine zusätzliche Diagnose der Dichtheit dieser Auslassventile AV nicht notwendig ist. Diese Ventilschaltung ist auch bei Multiplexbetrieb (MUX) vorteilhaft.
Durch die große Volumenförderung bzw. Volumenaufnahme der Bremskreise für hohe Drucke, z. B. bei Fading, kann mehr Volumen im Bremskreis sein als das Volumen zum Druckabbau des Doppelhubkolbens 6 ermöglicht. Beim Druckabbau muss das Überschussvolumen über ein Auslassventil AV oder mehrere in den Vorratsbehälter 20 erfolgen. Danach kann der Druckabbau über die oben genannte Magnetventilschaltung und den Doppelhubkolben 6 erfolgen. Als Alternative kann der Doppelhubkolben 6 durch Vorhub bei geschlossenen Einlassventilen EV wie beschrieben neu positioniert werden. Beim MUX-Betrieb muss ebenfalls über Auslassventile AV Druck reduziert werden, um z. B. bei negativem μ-Sprung wieder in den Arbeitsbereich des Doppelhubkolbens für Druckaufbau und Druckabbau zu kommen.
Für manche speziellen Funktionen wie Bremsassistent, Bremskreisausfall oder „Blending” bei Rekuperation ist es vorteilhaft, die Pedalcharakteristik variabel zu gestalten, indem z. B. die Einlassventile EV geschlossen werden und die Magnetventile ESV und WA geöffnet werden. Damit kann der Pedalweg verändert werden bei zusätzlicher Pedalkraftsteuerung durch Pulsweitenmodulation(PWM)-Betrieb des Magnetventils WA oder/und ESV und Kraftsteuerung über den Kraft-Weg-Sensor KWS, wobei das Differenzwegsignal der beiden Pedalwegsensoren 12a, 12b ab einer definierten Vorspannkraft des KWS-Feders proportional zur Kraft auf den KWS-Feder ist. Auch kann durch entsprechende Magnetventilschaltung (WA geschlossen, MV/RV1 geöffnet) mit dem Doppelhubkolben und dem Druckgeber DG eine entsprechende Pedalkraft und ein entsprechender Pedalweg erzeugt werden.
Zur Änderung der im Normalfall druckproportionalen Pedalrückwirkung kann zeitweise durch Schließen der Einlassventile EV und Öffnung des Magnetventils ESV diese Pedalrückwirkung ausgeschaltet werden, so dass durch Pulsweitenmodulation der Magnetventile ESV oder WA oder beider der Staudruck in dem Arbeitsraum 8a des Hilfskolbens und in der Arbeitskammer 2b der ersten Druckquelle die Pedalrückwirkung bestimmt vom Kraft-Weg-Sensor KWS gesteuert werden kann. Alternativ können die Einlassventile EV geschlossen und das Magnetventil ESV geöffnet werden und mittels Pulsweitenmodulation des Magnetventils WA bestimmt der Doppelhubkolben (DHK) 6 über Vorhub oder Rückhub den Staudruck der vom Druckgeber DG gemessen wird; der Staudruck seinerseits bestimmt die Pedalrückwirkung.
Die Fehlersicherheit des Hilfskolbenkreises, insbesondere der Dichtungen des Hilfskolbens 56 und 56a, ist von großer Bedeutung, wie auch die des Magnetventils WA und des Rückschlagventils der Rückschlagventil-Drossel-Anordnung 34. Bei Undichtheit fällt in der Rückfallebene bei Ausfall des Motors zugleich der Bremskreis BK1 aus. Die Dichtung 55 des Hilfskolbens ist hierbei unkritisch, da in der Rückfallebene der Hilfskolbenkreis gleich dem Bremskreis BK1 ist. Im Normalbetrieb wirkt ein starkes Leck der Dichtung 55 auf die Pedalkraft infolge des Staudruckes vor dem offenen Magnetventil WA. Dieser kann vermieden werden, durch eine lange Führung des Hilfskolbenstößels 3 mit enger Passung einer sogenannten Stangendichtung. Beim Hilfskolben wird zur Fehlersicherheit eine zweite Dichtung 56a eingesetzt. Zwischen beiden Dichtungen ist ein Leckflusskanal 62 mit einer Drossel 57 vorgesehen. Ist die Dichtung 56 undicht, so ist der Leckfluss über die Drossel begrenzt; durch Feststellung des Leckflusses kann in einem speziellen Diagnosezyklus Undichtheit der Dichtung 56 erfasst werden, in dem bei einem bestimmten niedrigen Druck im Druckraum 8a des Hilfskolbens 10 der Druckabfall bei Leck gemessen wird.
Dieser Leckflusskanal 62 kann auch ohne Drossel ausgeführt werden mit einer Nachfüllbohrung im Kolben 10. Alternativ zu zwei Dichtungen kann auch nur eine Dichtung 56b ohne Leckflusskanal 62 eingesetzt werden (siehe untere Hälfte des Hilfskolbens 10) und Nachfüllkanal 63 mit Drossel 57a parallel zu Rückschlagventil 34. Ein im Ventilaufwand vereinfachtes System ist in DE 10 2014 111 594.5 1 beschrieben.
Es kann auch ein System nach DE 10 2011 080 312 mit z. B. CSD und PSD geprüft werden.
Während einer Bremsung ist das Magnetventil WA (s. 1) offen. Leckage an diesem Magnetventil stört den normalen Bremsbetrieb deshalb nicht und kann damit aus dem Verhalten des Systems während der Bremsung nicht entdeckt werden. Da bei geöffnetem Magnetventil WA der Hilfskolbenkreis annähernd drucklos ist, ändern Undichtheiten an der Dichtung 56 und in dem Rückschlagventil der Rückschlagventil-Drossel-Anordnung 34 das Verhalten des Systems auch nicht. Für die Rückfallebene, z. B. bei Motorausfall, ist die Dichtheit dieser Ventile und der Dichtung 56 von großer Bedeutung um genügend Volumen für hohe Bremsdrücke zur Verfügung zu haben.
Bei ABS-Betrieb wird für die Druckmodulation der Radzylinder durch Öffnung der Auslassventile AV immer wieder Volumen aus den Bremskreisen BK1 und BK2 zum Vorratsbehälter abgeführt. Geringer zusätzlicher Volumenverlust durch Leckagen in den Dichtungen 58 und 59 des Schwimmkolbens, in der Dichtung 55 und in dem Magnetventil ESV fällt dann nicht auf. Auch hier gilt, dass für die Rückfallebene, z. B. bei Motorausfall, die Dichtheit dieser Dichtungen 58 und 59 des Schwimmkolbens von großer Bedeutung ist um genügend Volumen für hohe Bremsdrücke in den Bremskreisen BK1 und BK2 zur Verfügung zu haben.
Mit dem Diagnosezyklus CSD kann auf solche Leckagen und Undichtheiten geprüft werden. 2 zeigt den Ablauf des Diagnosezyklus CSD. Mit diesem Test kann die Dichtheit der Bremskreise BK1 und BK2 geprüft werden. Weiterhin ist eine Prüfung des Hilfskolbenkreises möglich. Der Test wird erst bei Fahrzeugstillstand durchgeführt, so dass Änderungen im Bremsdruck in den Kreisen BK1 und BK2, die durch die Diagnose hervorgerufen werden, sich nicht in der Fahrzeugverzögerung bemerkbar machen.
In 2 ist der Zeitablauf am Ende einer Bremsung, mit der Zeit auf der Abszisse, bis zum Fahrzeugstillstand dargestellt mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit V, die durch die Bremsung zu 0 m/s reduziert wird. Der Druck in den Radzylindern ist als durchgezogene Kurve P dargestellt, so wie von dem Druckgeber DG gemessen. Bis zum Fahrzeugstillstand wird der Druck in den Radzylindern P vom System entsprechend des Pedalwegsensorsignals Master eingestellt und ergibt die Pedalkraft F. Bei dieser Einstellung wird bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten, z. B. kleiner als 10 km/h, darauf geachtet, dass der Druck P nicht unterhalb eines bestimmten Niveaus reduziert wird (z. B. 5 bar), welches für den Diagnosezyklus erforderlich ist. Nachdem das Fahrzeug zum Zeitpunkt t₁ zum Stillstand gekommen ist, bleibt das Bremspedal normalerweise noch eine kurze Zeit betätigt, so dass während dieser Zeit, der Diagnosezyklus durchgeführt werden kann. Während dem Diagnosezyklus wird die Druckregelung unterbrochen. Auch werden die Magnetventile MV/RV1, VF und AV_DHK während dem Diagnosezyklus nicht angesteuert, so dass sie geschlossen sind.
Während dem Zeitabschnitt t_A läuft der Test A und findet eine Überprüfung der Bremskreise BK1 und BK2 auf Undichtheit statt. Dabei bleibt das Magnetventil ESV geschlossen und das Magnetventil WA offen. Bleibt bei konstantem Pedalwegsensorsignal Master s_M das Drucksensorsignal des Druckgebers DG konstant auf den Wert p_t1 am Anfang des Tests, dann sind beide Kreise BK1 und BK2 dicht und intakt und am Ende des Tests A ist das Drucksensorsignal p_t2 des Druckgebers DG gleich dem Drucksensorsignal p_t1 des Druckgebers DG. Das bedeutet, dass die Dichtungen 58 und 59 des Schwimmkolbens SK, die Dichtung am Hilfskolbenstößel 55 und das Magnetventil ESV dicht sind. Auch sind dann alle Auslassventile AV dicht. Fällt das Drucksensorsignal des Druckgebers DG während dem Test A jedoch ab, wie angedeutet durch die strichpunktierte Kurve, dann ist am Ende des Tests A das Drucksensorsignal p_t2 des Druckgebers DG um den Betrag Δp_BK kleiner als das Drucksensorsignal des Druckgebers DG am Anfang des Tests A, p_t1, und es besteht eine Undichtheit in Bremskreis BK1 und/oder in Bremskreis BK2.
Nach erfolgreichem Abschluss der Prüfung A der Bremskreise BK1 und BK2 erfolgt die Prüfung B in Zeitabschnitt t_B des Hilfskolbenkreises. Dabei wird das Magnetventil WA geschlossen und das Magnetventil ESV geöffnet. Durch diese Magnetventilansteuerung erhöht sich der Druck im Hilfskolbenkreis. Der Druck im Bremskreis BK1 wird durch diese Magnetventilansteuerung um einen sehr kleinen Betrag, Δp_x, reduziert da der Hilfskolbenkreis eine kleine Elastizität aufweist, und Volumen aus dem Bremskreis BK1 über die Hydraulikleitungen HL7 und HL3 in den Arbeitsraum 8a des Hilfskolbens 10 verschoben wird. Nun entspricht das Drucksensorsignal des Drucksensors DG in Bremskreis BK1 auch dem Druck im Hilfskolbenkreis. Reduziert sich nach dieser Volumenverschiebung von Bremskreis BK1 in den Hilfskolbenkreis das Drucksensorsignal des Druckgebers DG in Bremskreis BK1 nur sehr langsam, dann ist der Hilfskolbenkreis dicht und intakt. Eine sehr kleine Reduzierung des Drucksensorsignals des Druckgebers DG in Bremskreis BK1 während dem Test B als Folge des Volumenflusses aus dem Arbeitsraum 8a des Hilfskolbens 10 durch die Hydraulikleitung HL3 und durch die Drossel der Rückschlagventil-Drossel-Anordnung 34 und über die Hydraulikleitung HL14 und Rücklaufleitung R in den Vorratsbehälter 20, ΔP_BL, muss dabei berücksichtigt werden. Das bedeutet, dass die Dichtung 56 des Hilfskolbens, das Magnetventil WA und das Rückschlagventil der Rückschlagventil/Drossel-Anordnung 34 dicht sind. Damit sind auch die Funktionen der Magnetventile ESV und WA geprüft. Das Drucksensorsignal des Druckgebers DG am Ende des Tests ist dann p_t3 = p_t2 – Δp_x – Δp_BL. Fällt das Drucksensorsignal des Druckgebers DG während dem Test B jedoch schneller ab, wie angedeutet durch die strich-punktierte Kurve, dann ist am Ende des Tests B zum Zeitpunkt t₃ das Drucksensorsignal des Druckgebers DG um einen Betrag entsprechend Δp_HiKo kleiner als p_t2 – Δp_x – ΔP_BL und es besteht eine Undichtheit im Hilfskolbenkreis. Nach dem Diagnosezyklus wird die Druckregelung wieder fortgesetzt und der Druck P entsprechend dem Fahrerwunsch eingesteuert.
Durch eine Verlängerung des Tests A können auch die Magnetventile MV/RV1, VF und AV_DHK auf Dichtheit geprüft werden. Ebenso können die Rückschlagventile RV2, S1 und S2 auf Dichtheit geprüft werden. Auch können die Dichtungen 60 und 61 des Doppelhubkolben (DHK) 6 auf Dichtheit geprüft werden.
Dies wird nun kurz erklärt. Nachdem der Test A ergeben hat, dass die Bremskreise BK1 und BK2 dicht sind, wird nur das Magnetventil AV_DHK geöffnet. Fällt das Drucksensorsignal des Druckgebers DG danach nicht ab, dann sind die Magnetventile MV/RV1 und VF und das Rückschlagventil RV2 dicht. Wird nach bestätigter Dichtheit der Magnetventile MV/RV1 und VF und des Rückschlagventils RV2 die Ansteuerung der Magnetventile zurückgenommen, so dass beide schließen, und nur das Magnetventil VF angesteuert, und fällt danach das Drucksensorsignal des Druckgebers DG nicht ab, so sind das Magnetventil AV_DHK, das Rückschlagventil 1 S2 und die Dichtung 61 des Doppelhubkolbens (DHK) 6 auch dicht. Auch die Dichtung 60 des Doppelhubkolbens (DHK) 6 ist dann dicht, denn andernfalls wird der Doppelhubkolben (DHK) 6 durch den Druckausgleich zwischen den Arbeitskammern 4a und 4b über die erste Doppelhubkolbendichtung 60 wegen dem Unterschied zwischen den Kolbenwirkflächen A1 und (A1–A2) zurückgeschoben und Volumen würde über die ersten Doppelhubkolbendichtung 60 aus dem Bremskreis BK1 in die Arbeitskammer 4a fließen und durch diese Volumenreduzierung würde der Druck in dem Bremskreis BK1 fallen, und damit würde auch das Drucksensorsignal des Druckgebers DG fallen. Auch das Rückschlagventil S1 ist dann dicht, denn andernfalls würde Volumen aus der Arbeitskammer 4a über das Rückschlagventil S1 und über die Rücklaufleitung R in den Vorratsbehälter 20 fließen und der Druck in Arbeitskammer 4a wäre Null bar und würde der Doppelhubkolben (DHK) 6 durch den Druck in der Arbeitskammer 4b vorgeschoben und Volumen würde über die Hydraulikleitung HL7 und hydraulische Leitung 24 aus dem Bremskreis BK1 in die Arbeitskammer 4b fließen. Durch diese Volumenreduzierung des Bremskreises BK1 würde der Druck in dem Bremskreis BK1 fallen, und damit würde auch das Drucksensorsignal des Druckgebers DG fallen.
Somit gibt es bei dem Diagnosetest CSD eine lückenlose Dichtheitsprüfung aller Ventile und Dichtungen, mit Ausnahme der Rückschlagventil/Drosselkombination 32 und der Hilfskolbendichtung 56a. Diese können mit dem Diagnosetest PSD zusätzlich geprüft werden.
In 3 ist ein Diagnosezyklus für ein System dargestellt, bei dem zwischen den beiden Dichtungen 56 und 56a des Hilfskolbens 10 ein Leckflusskanal 62 ohne eine Drossel 57 vorgesehen ist, und wobei der Hilfskolben 10 ohne Nachfüllbohrung ausgeführt ist, der sowohl während der Bremsung beim Fahrzeugstillstand (CSD) als auch beim Parkieren des Fahrzeugs (PSD) durchgeführt werden kann. Alternativ enthält der Hilfskolben 10 nur eine einzelne Dichtung 56b.
In 3 sind auch die Signale des Pedalwegsensor Master 12a, s_M, und des Pedalwegsensors Slave 12b, s_SL, eingezeichnet. Der Test A läuft ab, wie bereits beschrieben anhand der 2 für den Diagnosetest CSD. Für den Test C, bei dem der Hilfskolbenkreis auf Dichtheit geprüft wird, bleibt das Magnetventil ESV geschlossen. Das Magnetventil WA wird zum Zeitpunkt t₂ nicht länger angesteuert und schließt. Nun werden die Einlassventile der Radzylinder der Bremskreise BK1 und BK2 geschlossen, und die Magnetventile VF und AV_DHK angesteuert und geöffnet, wodurch etwas Volumen aus dem Bremskreis BK1 durch die Hydraulikleitungen HL7, HL4, HL12 und HL13 zum Vorratsbehälter 20 fließt. Der Druck P in den Bremskreise BK1 und BK2 und das Drucksensorsignal des Druckgebers DG fallen dann auf Null bar ab und damit fällt die Gegenkraft auf den Hilfskolbenstößel 3 auch ab. Dadurch schiebt der Hilfskolben 10 unter Einfluss der Pedalkraft F_P geringfügig vor und es entsteht nach sehr kurzer Zeit zum Zeitpunkt t₃ ein Druck p_Hiko(t₃) im Arbeitsraum 8a, der von der Pedalkraft F_P abhängt, und das Pedalwegsensorsignal Slave 12b nimmt den Wert s_SL(t₃) an. Wenn sich die Pedalkraft F_P ändert, verschiebt sich der Hilfskolben 10 nur unwesentlich, weil der Hilfskolbenkreis hydraulisch sehr steif ist. Bleibt das Pedalwegsensorsignal Slave 12b s_SL annähernd konstant, dann ist der Hilfskolbenkreis dicht. Die Magnetventile ESV, WA, das Rückschlagventil 34, die Dichtungen 55 und 56 und 56a bzw. 56b sind dann dicht. Zusätzlich wird die korrekte Öffnungsfunktion der Magnetventile VF und AV_DHK bestätigt. Dabei soll eine sehr kleine Erhöhung des Pedalwegsensorsignals Slave 12b während dem Test C als Folge des Volumenflusses aus dem Arbeitsraum 8a, über die Hydraulikleitung HL3, durch die Drossel 57a der Rückschlagventil-Drossel-Anordnung 34 und die Hydraulikleitung HL14 und über und Rücklaufleitung R in den Vorratsbehälter 20, Δs_BL, berücksichtigt werden. Am Ende des Tests C zum Zeitpunkt t₄ ist das Pedalwegsensorsignal Slave 12b s_SL(t₄) = s_SL(t₃) + Δs_BL. Nimmt das Pedalwegsensorsignal Slave 12b s_SL während dem Test B jedoch schneller zu, wie angedeutet durch die strich-punktierte Kurve des Pedalwegsensorsignals Slave 12b s_SL, dann ist am Ende des Tests B zum Zeitpunkt t₄ das Pedalwegsensorsignal Slave 12b um den Betrag Δs_HiKo größer als s_SL(t₃) + Δs_BL und es besteht eine Undichtheit im Hilfskolbenkreis. Nach Ablauf des Diagnosezyklusses zum Zeitpunkt t₄ wird das Magnetventil AV_DHK geschlossen und die Einlassventile EV der Radzylinder in beiden Bremskreise BK1 und BK2 werden geöffnet. Dadurch steigt der Druck in den Bremskreisen BK1 und BK2 wieder an. Durch Öffnung des Magnetventils ESV fließt Volumen aus dem Bremskreis BK1 über die Hydraulikleitung HL3 in den Arbeitsraum 8a des Hilfskolbens 10. Durch Öffnung des Magnetventils WA fließt Volumen aus dem Arbeitsraum 8a über die Hydraulikleitung HL15 und über die Rücklaufleitung R in den Vorratsbehälter 20 wobei der Staudruck an dem Magnetventil WA den Druck im Arbeitsraum 8a p_Hiko zum Zeitpunkt t₅ auf den Wert x ansteigen lässt, wobei der Druck P in den Bremskreisen BK1 und BK2 auf den Wert x abfällt. Zum Zeitpunkt t₆ ist der Druck P in den Bremskreisen BK1 und BK2 und in dem Arbeitsraum 8a des Hilfskolbens 10 und die Pedalkraft F_P abgefallen.
In 4 ist der Diagnosezyklus PSD dargestellt. Nachdem das Fahrzeug zum Zeitpunkt t₁ zum Stillstand gekommen ist, werden die Einlassventile der Radzylinder von Bremskreis BK1 geschlossen und die Auslassventile der Radzylinder von Bremskreis BK2 geöffnet. Volumen fließt dann aus den Radzylindern von Bremskreis BK2 durch die Auslassventile und über die Rücklaufleitung R in den Vorratsbehälter 20 und der Druck in Bremskreis BK2, PBK2, fällt dann ab. Volumen fließt dann aus der Arbeitskammer 2a der Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) 2, über die Hydraulikleitung HL2, durch die Einlassventile der Radzylinder von Bremskreis BK2, und durch die Auslassventile und über die Rücklaufleitung R in den Vorratsbehälter 20 und der Druck in der Arbeitskammer 2a der Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) 2 fällt dann ab. Durch den Druckunterschied zwischen der Arbeitskammer 2a und Arbeitskammer 2b wird der Schwimmkolben SK vorgeschoben, bis der Schwimmkolben SK den Anschlag der Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) 2 erreicht und der Druck in Bremskreis BK2 den Wert Null bar erreicht. Durch einen Vorhub des Doppelhubkolbens 6, s_DHK, nimmt der Bremsdruck in Bremskreis BK1, P_BK1, zu, und hat zum Zeitpunkt t₂ den Wert X erreicht. Ab dem Zeitpunkt t₂, zu dem der Schwimmkolben SK den Anschlag der Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) 2 erreicht nimmt der Druck P_BK1 in Bremskreis BK1 mit dem Vorhub des Doppelhubkolbens 6 wegen der durch die geschlossenen Einlassventile geringen Elastizität des Bremskreises BK1 sprungartig zu und kann ohne große Zunahme der Doppelhubkolbenwegs s_DHK auf hohe Werte gebracht werden. Kurze Zeit nachdem der Schwimmkolben SK den Anschlag der Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) 2 erreicht hat beginnt zum Zeitpunkt t₃ der Test D. Bleibt das Drucksensorsignal des Druckgebers DG in Bremskreis BK1 bei unbeweglichem Doppelhubkolben 6 während der Testdauer t_d konstant, dann ist der Bremskreis BK1 dicht und das Volumen im Bremskreis BK1 konstant. Die Dichtheit der Einlassventile der Radzylinder in Bremskreis BK1, der zweiten Schwimmkolbendichtung 59, der Hilfskolbenstößeldichtung 55, des Magnetventils VF (weil sonst Volumen durch das Rückschlagventil RV2, über die Hydraulikleitung HL6, über die Einlass- und Auslassventile der Radzylinder in Bremskreis 2 und über die Rücklaufleitung R in den Vorratsbehälter fließt) und des Rückschlagventils S1 unter hoher Druckbelastung ist damit bestätigt. Dabei ist es unerheblich, ob der Fahrer das Bremspedal betätigt (gestrichelte Kurve F_P) oder nicht (strichpunktierte Kurve F_P). Wenn nach Ablauf der Testdauer t_c ein Vorhub des Doppelhubkolbens ΔS_DHK erforderlich war um den Druck in Bremskreis BK1 konstant zu halten, dann ist der Bremskreis BK1 bei hoher Druckbelastung undicht. Nach Ablauf der Testdauer t_d werden die Auslassventile der Radzylinder in Bremskreis BK2 geschlossen, die Einlassventile der Radbremszylinder in Bremskreis BK1 geöffnet, und das Magnetventil VF geöffnet. Dabei findet ein Druckausgleich zwischen Bremskreis BK1 und Bremskreis BK2 über die Hydraulikleitungen HL7, HL4, über das geöffnete Magnetventil VF, über die hydraulische Leitung 24, über das Rückschlagventil RV2 und über die Hydraulikleitung HL6 statt, der zum Zeitpunkt t₈ abgeschlossen ist. Zum Zeitpunkt t₈ werden die Magnetventile MV/RV1 und AV_DHK geöffnet und das Magnetventil VF geschlossen und über den Rückhub des Doppelhubkolbens 6 fließt Volumen aus dem Bremskreis BK1 über die Hydraulikleitungen HL7 und HL4, und über das Magnetventil MV/RV1 in die Arbeitskammer 4a des Doppelhubkolbens (DHK) 6 wodurch der Druck in Bremskreis BK1 reduziert wird. Durch die Verbindung des BK1 mit der Arbeitskammer 2b der Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) 2 über die Hydraulikleitung HL1 fällt damit auch der Druck in Arbeitskammer 2b. Durch den Druckunterschied zwischen der Arbeitskammer 2a und Arbeitskammer 2b wird der Schwimmkolben SK zurückgeschoben. Damit fließt Volumen aus Bremskreis BK2 in die Arbeitskammer 2b der Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) 2, wodurch der Druck in Bremskreis 2 auch abnimmt. Zum Zeitpunkt t₉ ist der Vorgang abgeschlossen.
Dieser Diagnosezyklus PSD findet auch kleine Leckagen in Bremskreis BK1, was wichtig ist für die Rückfallebene bei Ausfall des Bremskreises BK2. Die Prüfung auf Dichtheit der Bremskreisen BK1 und BK2 bei kleinen Drücken ist bereits bei 2 beschrieben.
Auch die Funktion des Magnetventils VF kann durch die Diagnose PSD, mit einer alternativen Ansteuerung der Magnetventile VF, EV und AV, nachgewiesen werden. Werden zum Zeitpunkt t₆ die Auslassventile der Radzylinder in Bremskreis BK2 geschlossen, die Einlassventile der Radzylinder in Bremskreis BK1 geöffnet und wird das Magnetventil VF geöffnet (siehe punktiertes VF-Magnetventilsignal), dann findet ein Druckausgleich zwischen Bremskreis BK1 und Bremskreis BK2, wie oben beschrieben, statt (punktierte Kurven P_BK1 und P_BK2). Dies ist ersichtlich in einen Abwärts-Sprung in dem Drucksensorsignal des Druckgebers DG in Bremskreis BK1.
Der Diagnosezyklus PSD läuft prinzipiell gleich auch bei der vereinfachte Ventilschaltung nach DE 10 2014 111 594.5 2.
5 veranschaulicht das oft beobachtete Bremsverhalten bei einem sanften Bremsvorgang, welcher auch als „soft Stop” bezeichnet wird, bei dem das Fahrzeug kurz vor dem Stillstand mit kleiner Verzögerung bis zum Fahrzeugstillstand (v = 0) bei t₁ abgebremst wird. Beim Erreichen des Fahrzeugstillstandes bei t₁ beträgt der Bremsdruck p_soft meist nur noch 5 bis 10 bar. Oft wird vom Fahrer danach der Bremsdruck p mittels Durchtreten des Bremspedals 1 erhöht. Bei t₂ hat der Bremsdruck seinen endgültigen Wert p_eng erreicht, welcher in der Regel nicht größer als 30 bar ist. Zwischen t₁ und t₂ vergeht meist nicht mehr als ein halbe bis eine Sekunde. Da der Bremsdruck p_soft meist nur noch 5 bis 10 bar beträgt und dieser Druck zu gering für die vorbeschriebenen Diagnosetests ist, ist es im Sinne der Erfindung, dass der Druckanstieg auf p_eng oder eine gewisse Zeitspanne Δt abgewartet wird, bevor die Diagnosetests gestartet werden.
Bezugszeichenliste

1: Betätigungseinrichtung bzw. Bremspedal
2: erste Druckquelle bzw. Kolben-Zylinder-Einheit
2a: Arbeitskammer
2b: Arbeitskammer
3: Hilfskolbenstößel
4: zweite Druckquelle bzw. Kolben-Zylinder-Einheit
4a: Arbeitskammer
4b: Arbeitskammer
6: Doppelhubkolben (DHK)
8: dritte Druckquelle bzw. (Hilfs-)Kolben-Zylinder-Einheit
8a: Arbeitsraum
10: Hilfskolben
12a: Pedalwegsensor Master
12b: Pedalwegsensor Slave
14: Motor
16: Kugel-Gewinde-Getriebe (KGT)
20: Vorratsbehälter
24: hydraulische Leitung
32: Rückschlagventil-Drossel-Anordnung mit Drossel 57c
34: Rückschlagventil-Drossel-Anordnung mit Drossel 75a
55: Stangendichtung
56: erste Dichtung
56a: zweite Dichtung
56b: alternative Hilfskolbendichtung
57: Drossel in Leckflusskanal 62 zum Vorratsbehälter
57a: Drossel in Rückschlagventil-Drossel-Anordnung 34
57c: Drossel in Rückschlagventil-Drossel-Anordnung 32
58: erste Schwimmkolbendichtung
59: zweite Schwimmkolbendichtung
60: erste Hoppelhubkolendichtung
61: zweite Doppelhubkolbendichtung
62: Leckflusskanal
63: Nachfüllkanal
A1: Kolbenwirkfläche (groß)
A1–A2: Kolbenwirkfläche (klein)
AV: Auslassventil (stromlos geschlossen)
AV_DHK: Magnetventil (stromlos geschlossen)
BK1: Bremskreis 1
BK2: Bremskreis 2
DG: Druckgeber
ECU: elektronische Steuer- und Regeleinheit
ESV: Magnetventil (stromlos offen)
EV: Einlassventil (stromlos offen)
HL1: hydraulische Leitung
HL2: hydraulische Leitung
HL3: hydraulische Leitung
HL4: hydraulische Leitung
HL6: hydraulische Leitung
HL7: hydraulische Leitung
HL8: hydraulische Leitung
HL10: hydraulische Leitung
HL12: hydraulische Leitung
HL13: hydraulische Leitung
HL14: hydraulische Leitung
HL15: hydraulische Leitung
KWS: Kraft-Weg-Sensor
MV/RV1: kombiniertes Rückschlag-/Magnetventil (stromlos geschlossen)
R: Rücklaufleitung
RV2: Rückschlagventil
S1: Rückschlagventil
S2: Rückschlagventil
SK: Schwimmkolben
VBL: Ventilblock
VF: Magnetventil (stromlos geschlossen)
WA: Magnetventil (stromlos geschlossen)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011080312 [0002, 0017, 0041]
DE 102014205431 [0017]
DE 102014111594 [0025, 0028, 0040, 0056]

Claims

Diagnoseverfahrens zur Feststellung der Dichtheit mindestens einer Dichtung und/oder einer Ventilfunktion, bei einem Bremssystem mit mindestens zwei Bremskreisen (BK1, BK2), wobei jeder Bremskreis (BK1, BK2) eine Bremskreishydraulikleitung (HL₁, HL₂) aufweist, an die jeweils mindestens eine Radbremse (1, 2, 3, 4) angeschlossen ist, wobei das Bremssystems eine regelbare Druckquelle (4, 6) aufweist, welche zumindest zum Druckaufbau p_auf in den Radbremsen dient, und mindestens ein Drucksensor (DG) den Druck in einem Bremskreis (BK1, BK2) ermittelt, wobei eine Steuereinrichtung die Ventile und die regelbare Druckquelle (4) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnoseverfahren von der Steuereinrichtung nach dem Beenden eines Bremsvorganges – entweder mit dem dann noch im Bremssystem, insbesondere in einem oder beiden Bremskreisen (BK1, BK2) und/oder einer Hydraulikleitung (HL3) oder einem Arbeitsraum (8a) eines Kolben-Zylindersystems (8), befindlichen bzw. eingesteuerten Druck oder einem dazu niedrigeren Druck – oder einem Druck von maximal 30 bar, besonders bevorzugt von maximal 10 bis 25 bar, durchgeführt wird.
Diagnoseverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnoseverfahren nach dem Abbremsen auf die Fahrzeuggeschwindigkeit Null, insbesondere bei einem kurzeitigen Fahrzeugstillstand (Car Stop – CSD) oder längeren Fahrzeugstillstand (Park Stop – PSD), durchgeführt wird.
Diagnoseverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnoseverfahren noch während der Betätigung der Betätigungseinrichtung (1) seitens der bremsenden Person durchgeführt wird, wobei mittels eines Sensors (12a, 12b) die Stellung und/oder Verstellung der Betätigungseinrichtung (1) oder eines mechanisch mit der Betätigungseinrichtung (1) gekoppelten Teils des Bremssystems, insbesondere ein Hilfskolben (10), von der Steuereinrichtung überwacht wird.
Diagnoseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des Diagnoseverfahrens die regelbare Druckquelle (4, 6) keine Druckänderung in einem oder beiden Bremskreisen (BK1, BK2) verursacht bzw. bewirkt.
Diagnoseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem zusätzlich eine Verbindungsleitung (HL₄) aufweist, die die beiden Bremskreishydraulikleitungen (HL₁, HL₂) der Bremskreise (BK1, BK2) miteinander verbindet, und in der Verbindungsleitung (HL₄) zumindest ein schaltbares Ventil (VF) zum wahlweise Verschließen oder Öffnen der Verbindungsleitung (HL₄) angeordnet ist, und dass das Bremssystem eine Kolbenzylinderanordnung (8, 10) mit einem Arbeitsraum (8a) aufweist, der von einem mittels einer Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Bremspedal (1), verstellbaren Hilfskolben (10) begrenzt ist, wobei das Diagnoseverfahren mindestens einen, insbesondere ersten, Diagnosetest (Test A) aufweist, welcher zur Prüfung der Dichtheit bzw. Funktion – mindestens einer Dichtung (58, 59) eines Kolbens (SK), insbesondere Schwimmkolbens, sowie einer weiteren Dichtung (55) eines Kolbenzylindersystems (2) des Bremssystems und – aller während des Diagnosetests (Test A) geschlossenen Auslassventile (AV) sowie – ggfs. eines weiteren, während des Diagnosetests (Test A) geschlossenen Ventils (ESV), welches einen Bremskreis (BK1, BK2) von einer Hydraulikleitung (HL3) mit einem geringeren Druck trennt, dient, wobei mittels des mindestens einen Drucksensors (DG) der Druck (pt₁, pt₂) zumindest zu Beginn (t₁) und am Ende (t₂) des Diagnosetests (Test A) ermittelt wird, und während der Zeitspanne (t_A = t₂ – t₁) die regelbare Druckquelle (4, 6) keine Druckänderung in den Bremskreisen (BK1, BK2) verursacht bzw. bewirkt, und dass eine Druckdifferenz (Δp_BK = pt₁ – pt₂) größer als ein vorbestimmter Maximalwert (Δp_BK,max) als vorhandene Undichtigkeit bzw. Funktionsfehler gewertet wird, sofern die Betätigungseinrichtung (1) nicht oder nicht über ein erlaubtes Maß während der Zeitspanne (t_A = t₂ – t₁) bewegt worden ist.
Diagnoseverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn (t₁) des Diagnosetests (Test A) eine den Arbeitsraum (8a) mit einem Vorratsbehälter (20) verbindende Hydraulikleitung (HL15) mittels eines Ventils (WA) geöffnet wird.
Diagnoseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem zusätzlich eine Verbindungsleitung (HL₄) aufweist, die die beiden Bremskreishydraulikleitungen (HL₁, HL₂) der Bremskreise (BK1, BK2) miteinander verbindet, und in der Verbindungsleitung (HL₄) zumindest ein schaltbares Ventil (VF) zum wahlweise Verschließen oder Öffnen der Verbindungsleitung (HL₄) angeordnet ist, und dass das Bremssystem eine Kolbenzylinderanordnung (8, 10) mit einem Arbeitsraum (8a) aufweist, der von einem mittels einer Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Bremspedal (1), verstellbaren Hilfskolben (10) begrenzt ist, wobei das Diagnoseverfahren einen, insbesondere zweiten, Diagnosetest (Test B) aufweist, welcher zur Prüfung der Dichtheit bzw. Funktion – mindestens einer Dichtung der Kolbenzylinderanordnung (8, 10), insbesondere der Kolbendichtungen (56, 56a), – und mindestens eines geschlossenen Ventils (WA), welches den Arbeitsraum (8a) mit einer Hydraulikleitung (HL13), in der ein niedriger Druck als im Arbeitsraum (8a) herrscht, trennt, dient, wobei mittels des mindestens einen Drucksensors (DG) der Druck (pt₂, pt₃) zumindest zu Beginn (t₂) und am Ende (t₃) des Diagnosetests (Test B) ermittelt wird, und während der Zeitspanne (t_B = t₃ – t₂) die regelbare Druckquelle (4, 6) keine Druckänderung in den Bremskreisen (BK1, BK2) verursacht bzw. bewirkt, und dass eine Druckdifferenz (Δp_BL = pt₂ – pt₃) größer als ein vorbestimmter Maximalwert (Δp_BL,max) als vorhandene Undichtigkeit bzw. Funktionsfehler gewertet wird, sofern die Betätigungseinrichtung (1) nicht oder nicht über ein erlaubtes Maß während der Zeitspanne (t_B = t₃ – t₂) bewegt worden ist.
Diagnoseverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Diagnosetest (Test B) an den Diagnosetest (Test A) anschließt.
Diagnoseverfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn (t₂) des Diagnosetests (Test B) der Arbeitsraum (8a) durch Öffnen des Ventils (ESV) mit einem der Bremskreise (BK1, BK2) verbunden wird, und dass, sofern vorhanden, eine den Arbeitsraum (8a) mit einem Vorratsbehälter (20) verbindende Hydraulikleitung (HL15) mittels eines Ventils (WA) verschlossen wird bzw. verschlossen bliebt.
Diagnoseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnoseverfahren einen, insbesondere dritten, Diagnosetest (Test C) aufweist, welcher zur Prüfung der Dichtheit bzw. Funktion – mindestens einer Dichtung der Kolbenzylinderanordnung (8, 10), insbesondere der Kolbendichtungen (56, 56a) sowie der, insbesondere als Stößeldichtung, ausgebildete Dichtung (55), – sowie der den Hilfskolbenkreis abdichtenden Ventile (ESV, WA, 34, VF, AV_DHK), dient, wobei mittels des mindestens einen Wegsensors (12b) die Position (s_SL(t₃), s_SL(t₄)) zumindest zu Beginn (t₃) und am Ende (t₄) des Diagnosetests (Test C) ermittelt wird, und während der Zeitspanne (t_C = t₄ – t₃) die Bremskreise (BK1, BK2) drucklost sind, und dass eine Wegverstellung (Δs_HiKo = s_SL(t₄) – s_SL(t₃)) des Hilfskolbens (10) bzw. der Betätigungseinrichtung (1) größer als ein vorbestimmter Maximalwert (Δs_Hiko,max) als vorhandene Undichtigkeit bzw. Funktionsfehler gewertet wird, wobei zu Beginn oder vor dem Diagnosetest (Test C) der Hilfskolbenkreis durch Verschließen der Ventile (ESV, WA) von den Bremskreisen (BK1, BK2) getrennt und danach der Druck in den Bremskreisen (BK1, BK2) durch Öffnen von Ventilen drucklos geschaltet wird.
Diagnoseverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wegverstellung (Δs_HIKO = Δs_BL), welche aufgrund eines Abflusses von Hydraulikmedium während des Diagnosetests (Test C) über eine Drossel (57c) in einen Bremskreis (BK1, BK2) bzw. in den Vorratsbehälter (20) erfolgt, berücksichtigt und insbesondere nicht als Undichtigkeit bzw. Funktionsfehler gewertet wird.
Diagnoseverfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an den Diagnosetest (Test C), insbesondere zum Zeitpunkt (t₄) das Ventil (AV_DHK) sowie die Einlassventile (EV_i) geschlossen werden und hierdurch der Druck in den Bremskreisen (BK1, BK2) steigt und gleichzeitig oder danach die Magnetventile (ESV, WA) geöffnet werden und der Druck (p) in den Bremskreisen (BK1, BK2) sowie im Arbeitsraum (8a) abfällt.
Diagnoseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem zusätzlich eine Verbindungsleitung (HL₄) aufweist, die die beiden Bremskreishydraulikleitungen (HL₁, HL₂) der Bremskreise (BK1, BK2) miteinander verbindet, und in der Verbindungsleitung (HL₄) zumindest ein schaltbares Ventil (VF) zum wahlweise Verschließen oder Öffnen der Verbindungsleitung (HL₄) angeordnet ist, und dass das Bremssystem eine Kolbenzylinderanordnung (8, 10) mit einem Arbeitsraum (8a) aufweist, der von einem mittels einer Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Bremspedal (1), verstellbaren Hilfskolben (10) begrenzt ist, wobei das Diagnoseverfahren mindestens einen, insbesondere vierten, Diagnosetest (Test D) aufweist, welcher zur Prüfung der Dichtheit bzw. Funktion der Einlassventile (EV) eines, insbesondere des ersten Bremskreises (BK1), der zweiten Schwimmkolbendichtung (59), der Hilfskolbenstößeldichtung (55), des Magnetventils (VF) sowie des Rückschlagventils (S1) dient, wobei nach Erreichen des Stillstandes des Fahrzeugs (V = 0) zunächst die Einlassventile (EV) des ersten Bremskreises (BK1) geschlossen und die Auslassventile (AV) des zweiten Bremskrieses (BK2) geöffnet werden, wodurch der Druck im zweiten Bremskreis (BK2) und dem Arbeitsraum (2a) der Kolben-Zylinder-Einheit (2) abfällt, wodurch es zu einer Verkleinerung des Arbeitsraumes (2a) kommt, bis der Kolben (SK) in seine Endposition gelangt, wonach der Druck im ersten Bremskreis (BK1) durch Verstellen des Kolbens (6) der Druckquelle bis zum Zeitpunkt (t₃) ansteigt, ab dem Zeitpunkt (t₃) wird der Kolben (6) für eine Zeitdauer (t_d = t₇ – t₃) nicht weiter verstellt, sofern der Druck (P_BK1) während der Diagnosetestphase (Test D) nicht konstant bleibt bzw. die Druckdifferenz (ΔP_BK1 = P_BK1(t₇) – P_BK1(t₃)) einen Referenzwert überschreitet, so wird dies Undichtigkeit bzw. Funktionsstörung gewertet.
Diagnoseverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung während des Diagnosetest (Test D) die Stellung eines Kolbens, insbesondere eines Doppelhubkolbens (DHK), überwacht und bei Verstellung des Kolbens, insbesondere des Doppelhubkolbens, dies als Undichtigkeit des ersten Bremskreises (BK1) wertet.
Diagnoseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Diagnosetest (Test A) in zeitlich kürzeren Abständen oder häufiger als die Diagnosetests (Test B, Test C, Test D) durchgeführt wird.
Diagnoseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zeitlichen, insbesondere vorgegebenen, Abständen der Diagnosetest (Test B, Test C, Test D) oder der jeweils n-te Diagnosetest (Test B, Test C, Test D) bei einem höheren Druck durchgeführt wird, als die dazwischenliegenden Diagnosetests (Test B, Test C, Test D), wobei n >= 10, n >= 100, n >= 200, n >= 300 oder n >= 1000 betragen kann.
Diagnoseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Diagnosetest (Test B, Test C, Test D) modifiziert, insbesondere bei einem Druck von größer 100 bar durchgeführt wird, sofern mittels eines vorhergehenden Diagnosetests (Test A, Test B, Test C, Test D) eine, insbesondere beginnende, Undichtigkeit, Fehlfunktion oder Ausfall festgestellt worden ist.
Diagnoseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Diagnosetest (Test A, Test D) erst nach einer Zeitdauer von 0,1 bis 1 sec., bevorzugt einer Zeitdauer von 0,5 sec., nach Erreichen des Fahrzeugstillstandes oder nach einem nach Fahrzeugstillstand erfolgten Druckanstieg, welcher durch die bremsende Person bedingt ist, gestartet wird bzw. beginnt.
Diagnoseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem „soft Stop”, bei dem das Fahrzeug langsam bis zum Fahrzeugstillstand abgebremst wird, die Steuereinrichtung den Bremsdruck P in mindestens einem Bremskreis (BK1, BK2) derart einregelt, dass dieser einen minimalen Druck (P_min) von z. B. P_min = 5 bar bis zum Fahrzeugstillstand nicht unterschreitet.
Diagnoseverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem anstelle der blende 57 ein stromlos offenes 2/2-Wege-Magnetventil zur Diagnose und Druckabbau aufweist.