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Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Radbremse, einem Bedienelement zur Betätigung der Radbremse sowie einem in einer Wirkverbindung zwischen dem Bedienelement und der Radbremse vorliegenden Vakuumbremskraftverstärker, der von einer Unterdruckquelle mit Unterdruck beaufschlagbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug.
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Die Bremsanlage dient dem Verzögern des Kraftfahrzeugs aus der Fahrt bis in den Stillstand und/oder dem Halten des Kraftfahrzeugs im Stillstand. Die Bremsanlage liegt als Betriebsbremsanlage vor, die während eines normalen Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs betätigbar ist. Mittels der Bremsanlage kann eine mithilfe des Bedienelements einstellbare Bremskraft über die Radbremse auf ein Rad des Kraftfahrzeugs aufgeprägt werden. Bevorzugt ist mehreren Rädern des Kraftfahrzeugs, insbesondere allen Rädern des Kraftfahrzeugs, jeweils eine derartige Radbremse zugeordnet. Mehrere dieser Radbremsen, bevorzugt alle der Radbremsen, sind nun mittels des Bedienelements gemeinsam und/oder gleichzeitig betätigbar.
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Das Bedienelement liegt beispielsweise in Form eines Bremspedals vor. Das Bedienelement muss mit einer Bedienkraft beaufschlagt werden, um an der Radbremse eine bestimmte Bremskraft zu erzielen. Die Wirkverbindung zwischen dem Bedienelement und der Radbremse liegt bevorzugt zumindest teilweise oder ausschließlich über eine hydraulische Verbindung vor. Zusätzlich zu der hydraulischen Verbindung kann eine mechanische Verbindung vorgesehen sein, insbesondere aus Sicherheitsgründen. Die Verbindung kann jedoch auch rein mechanisch sein.
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Um bereits bei geringer Bedienkraft eine hohe Bremskraft bereitstellen beziehungsweise erzeugen zu können, liegt in der Wirkverbindung, insbesondere in der hydraulischen Verbindung, der Vakuumbremskraftverstärker vor. Diesem wird zu seinem Betrieb von der Unterdruckquelle Unterdruck bereitgestellt. Dieser arbeitet unter Heranziehung einer Druckdifferenz zwischen dem Unterdruck und einem Umgebungsdruck, welcher in einer Außenumgebung der Bremsanlage beziehungsweise des Kraftfahrzeugs vorliegt. Unter Verwendung des Vakuumbremskraftverstärkers wird die auf das Bedienelement wirkende Bedienkraft in eine an der Radbremse anliegende beziehungsweise von dieser auf das Rad ausgeübte Bremskraft umgesetzt.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Bremsanlagen Vorteile aufweist, insbesondere einen umfangreichen Testbetrieb der Bremsanlage ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Bremsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass als Unterdruckquelle ausschließlich eine elektrische Unterdruckpumpe dient, die über eine Unterdruckleitung an den Vakuumbremskraftverstärker angeschlossen ist, wobei die Unterdruckleitung mittels eines Ventils mit einer Außenumgebung strömungsverbindbar ist.
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Die hier beschriebene Bremsanlage soll insbesondere während eines Testbetriebs der Bremsanlage beziehungsweise des Kraftfahrzeugs Verwendung finden. Sie ermöglicht einen umfangsreichen Testbetrieb, während welchem zahlreiche Fehlerfälle simulierbar sind, um das Verhalten der Bremsanlage auf diese Fehlerfälle zu beobachten beziehungsweise festzustellen. Die Bremsanlage gemäß der Erfindung stellt den zum Betrieb des Vakuumbremskraftverstärkers notwendigen Unterdruck ausschließlich mithilfe der elektrischen Unterdruckpumpe bereit. Die Unterdruckquelle in Form der Unterdruckpumpe ist zudem die einzige strömungstechnisch an den Vakuumbremskraftverstärker angeschlossene Unterdruckquelle.
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Im Vergleich zu ansonsten üblichen Unterdruckpumpen, die von einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs angetrieben werden, hat dies den Vorteil, dass der Unterdruck vollständig unabhängig von der Betriebsart und/oder dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine eingestellt werden kann. Selbstverständlich kann in dem Kraftfahrzeug weiterhin die mit der Brennkraftmaschine wirkverbundene Unterdruckpumpe verbaut sein. Diese ist jedoch zumindest während des Testbetriebs strömungstechnisch vollständig von dem Vakuumbremskraftverstärker getrennt. Dieser wird daher ausschließlich von der elektrischen Unterdruckpumpe mit Unterdruck versorgt. Hierzu ist die Unterdruckpumpe über die Unterdruckleitung an den Vakuumbremskraftverstärker angeschlossen.
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Die Unterdruckleitung kann mithilfe der Unterdruckpumpe evakuiert werden, sodass in dieser der Unterdruck vorliegt. Der Unterdruckleitung ist zudem das Ventil zugeordnet, beispielsweise ist das Ventil in der Unterdruckleitung angeordnet. Das Ventil dient dazu, die Unterdruckleitung wahlweise mit der Außenumgebung in Strömungsverbindung zu setzen oder strömungstechnisch von der Außenumgebung zu separieren. In einem ersten Schaltzustand des Ventils liegt die Strömungsverbindung zwischen der Unterdruckleitung und der Außenumgebung vor, sodass ein Druckausgleich zwischen diesen erfolgen kann. In einer zweiten Schaltstellung dagegen ist die Strömungsverbindung zwischen der Unterdruckleitung und der Außenumgebung unterbrochen, sodass der Druckausgleich nicht erfolgt.
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Liegt die Strömungsverbindung zwischen der Unterdruckleitung und der Außenumgebung vor, so kann Umgebungsluft in die Unterdruckleitung einströmen und entsprechend den dort vorliegenden Unterdruck reduzieren. Unter dem Unterdruck wird im Übrigen ein Druck verstanden, welcher kleiner ist als der Umgebungsdruck. Der Unterdruck kann entweder als Absolutunterdruck oder als Relativunterdruck bezogen auf den Umgebungsdruck angegeben sein. Das Ventil ist bevorzugt als Magnetventil ausgestaltet. Beispielsweise ist es ein diskret schaltendes Ventil, welches also wahlweise entweder vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen ist. Selbstverständlich kann das Ventil jedoch auch als Stetigventil ausgestaltet sein.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Ventil strömungstechnisch zwischen der Unterdruckpumpe und dem Vakuumbremskraftverstärker in der Unterdruckleitung vorliegt. Das Ventil erlaubt es also, den an dem Vakuumbremskraftverstärker anliegenden Unterdruck zu verringern, insbesondere auch während eines Betriebs der Unterdruckpumpe zum Evakuieren der Unterdruckleitung. Der Durchströmungsquerschnitt des Ventils beziehungsweise der Durchströmungsquerschnitt der mittels des Ventils herstellbaren Strömungsverbindung zwischen der Unterdruckleitung und der Außenumgebung ist also derart gewählt, dass auch bei einem Betrieb der Unterdruckpumpe, insbesondere bei Nominalleistung beziehungsweise bei maximaler Leistung, eine Reduzierung des Unterdrucks oder zumindest ein Konstanthalten des Unterdrucks in der Unterdruckleitung erfolgen kann.
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Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Unterdruckleitung ein Differenzdrucksensor zur Messung einer Druckdifferenz zwischen dem Unterdruck in der Unterdruckleitung und dem Umgebungsdruck angeordnet ist. Vorstehend wurde bereits erläutert, dass der Unterdruck als Relativunterdruck angegeben sein kann. Dies erfolgt in Form der Druckdifferenz zwischen dem Unterdruck und dem Umgebungsdruck in der Außenumgebung. Der Differenzdrucksensor liegt bevorzugt strömungstechnisch zwischen dem Ventil und dem Vakuumbremskraftverstärker vor. Alternativ kann er selbstverständlich strömungstechnisch zwischen der Unterdruckpumpe und dem Ventil vorliegen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Unterdruckpumpe, das Ventil und der Differenzdrucksensor an ein gemeinsames Steuergerät, insbesondere an einen Druckregler des Steuergeräts, angeschlossen sind. Das Steuergerät ist bevorzugt von einem Bremsanlagensteuergerät der Bremsanlage verschieden und liegt insbesondere zusätzlich zu diesem vor. Das Bremsanlagensteuergerät dient beispielsweise der Umsetzung von Fahrerassistenzeinrichtungen, insbesondere zur Durchführung eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) und/oder eines Bremsassistents. Bevorzugt dient das Steuergerät ausschließlich dem Betreiben der Unterdruckpumpe, des Ventils und des Differenzdrucksensors, beispielsweise also dem Entgegennehmen von Messsignalen des Differenzdrucksensors und einem Ansteuern der Unterdruckpumpe und des Ventils.
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Das Steuergerät weist bevorzugt den Druckregler auf, welcher dem regelnden Einstellen eines bestimmten Unterdrucks in der Unterdruckleitung dient. Eine Eingangsgröße des Druckreglers ist beispielsweise eine Differenz zwischen der Druckdifferenz und einer Solldruckdifferenz beziehungsweise einer Differenz zwischen dem in der Unterdruckleitung vorliegenden Unterdruck und einem Sollunterdruck. Aufgrund dieser Regelgröße erzeugt das Steuergerät Stellgrößen für die Unterdruckpumpe und das Ventil, stellt diese also zur Reduzierung der genannten Differenz ein.
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Schließlich kann sich die Bremsanlage im Rahmen einer weiteren Ausführungsform auszeichnen durch ein weiteres Bedienelement zur Ansteuerung der Unterdruckpumpe und/oder des Ventils, insbesondere zum Aktivieren und/oder Deaktivieren der Unterdruckpumpe und/oder zum Vorgeben eines bestimmten Unterdrucks in der Unterdruckleitung und/oder durch eine Anzeige zum Anzeigen des Unterdrucks in der Unterdruckleitung und/oder der Druckdifferenz. Das weitere Bedienelement dient der gezielten Ansteuerung der Unterdruckpumpe beziehungsweise des Ventils durch einen Benutzer, beispielsweise durch einen Insassen des Kraftfahrzeugs.
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Mithilfe des weiteren Bedienelements kann zum Beispiel die Unterdruckpumpe aktiviert und/oder deaktiviert werden. Alternativ kann das weitere Bedienelement zum Vorgeben des bestimmten Unterdrucks in der Unterdruckleitung vorgesehen sein, also zum Vorgeben des Sollunterdrucks beziehungsweise der Solldruckdifferenz. Das weitere Bedienelement ist von dem vorstehend erwähnten Bedienelement verschieden. Das weitere Bedienelement kann beispielsweise in Form eines Knopfs, eines Schalters oder dergleichen vorliegen.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Anzeige vorliegen, die dem Anzeigen des Unterdrucks in der Unterdruckleitung und/oder der Druckdifferenz dient. Die Anzeige ist beispielsweise im Blickfeld des Fahrers beziehungsweise von Insassen des Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Anzeige liegt bevorzugt in Form einer Bildschirmanzeige oder dergleichen vor.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einer Bremsanlage gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Bremsanlage wenigstens eine Radbremse, ein Bedienelement zur Betätigung der Radbremse sowie einen in einer Wirkverbindung zwischen dem Bedienelement und der Radbremse vorliegenden Vakuumbremskraftverstärker aufweist, der von einer Unterdruckquelle mit Unterdruck beaufschlagt werden kann. Dabei ist vorgesehen, dass als Unterdruckquelle ausschließlich eine elektrische Unterdruckpumpe verwendet wird, die über eine Unterdruckleitung an den Vakuumbremskraftverstärker angeschlossen ist, wobei die Unterdruckleitungen mittels eines Ventils mit einer Außenumgebung strömungsverbunden werden kann.
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Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Bremsanlage wurde bereits eingegangen. Sowohl das Verfahren als auch die Bremsanlage können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird. Vorstehend wurde bereits erläutert, dass das Betreiben der Bremsanlage vorzugsweise im Rahme eines Testbetriebs erfolgt. Das Verfahren dient insoweit dem Betreiben der Bremsanlage zum Testen oder anders ausgedrückt dem Durchführen eines Testbetriebs der Bremsanlage.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mittels der Unterdruckpumpe ein bestimmter Unterdruck in der Unterdruckleitung eingestellt wird. Zunächst wird also die Unterdruckpumpe derart betrieben, dass sich der bestimmte Unterdruck einstellt. Beispielsweise kann hierzu das Steuergerät die Unterdruckpumpe entsprechend ansteuern, insbesondere unter Verwendung des Differenzdrucksensors.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Unterdruckpumpe nach dem Einstellen bis zur Betätigung eines Bedienelements deaktiviert oder zum Konstanthalten des Unterdrucks gesteuert und/oder geregelt betrieben wird, und/oder dass nach dem Einstellen der Unterdruck mittels des Ventils reduziert wird. Sobald der bestimmte Unterdruck in der Unterdruckleitung erreicht ist, kann die Unterdruckpumpe in verschiedenen Betriebsarten betrieben werden. Eine Möglichkeit dabei ist es, die Unterdruckpumpe vollständig zu deaktivieren, sodass die Unterdruckleitung nicht weiter evakuiert wird. Idealerweise bleibt der Unterdruck in der Unterdruckleitung auch bei deaktivierter Unterdruckpumpe konstant oder zumindest nahezu konstant, zumindest wenn gleichzeitig das Ventil geschlossen ist und/oder das Bedienelement nicht betätigt wird.
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Zu einer Reduzierung des Unterdrucks, mithin also zu einer Erhöhung des Drucks in der Unterdruckleitung, kann es jedoch kommen, wenn das Bedienelement betätigt wird, also mittels der Radbremse eine Bremskraft erzeugt werden soll. Bleibt die Unterdruckpumpe trotz einer solchen Reduzierung des Unterdrucks deaktiviert, so kann beispielsweise ein Defekt des Vakuumbremskraftverstärkers simuliert werden. Alternativ kann es selbstverständlich vorgesehen sein, dass nach dem Einstellen des Unterdrucks die Unterdruckpumpe zum Konstanthalten des Unterdrucks betrieben wird. Dies kann unter Verwendung des Differenzdrucksensors erfolgen. Beispielsweise bleibt die Unterdruckpumpe bis zur Betätigung des weiteren Bedienelements deaktiviert oder wird zum Konstanthalten des Unterdrucks betrieben.
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Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass nach dem Einstellen des bestimmten Unterdrucks der Unterdruck in der Unterdruckleitung reduziert wird, indem das Ventil zur Herstellung einer Strömungsverbindung zwischen der Unterdruckleitung und der Außenumgebung geöffnet wird. Auf diese Art und Weise kann beispielsweise eine Leckage der Unterdruckleitung simuliert werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Unterdruckpumpe nach dem Einstellen deaktiviert und erst nach einer Reduzierung des Unterdrucks in der Unterdruckleitung um eine bestimmte Unterdruckdifferenz erneut zum Einstellen des bestimmten Unterdrucks betrieben wird. Die Unterdruckpumpe wird nach dem Einstellen des bestimmten Unterdrucks also nicht unmittelbar zum Konstanthalten des Unterdrucks betrieben. Vielmehr wird sie zunächst deaktiviert. Fällt anschließend der Unterdruck um die bestimmte Unterdruckdifferenz ab, also auf einen Unterdruck, der unter dem bestimmten Unterdruck liegt, so kann die Unterdruckpumpe erneut in Betrieb genommen werden. Dabei wird die Unterdruckpumpe derart betrieben, dass erneut der bestimmte Unterdruck eingestellt wird. Insoweit sind ein intervallartiger Betrieb der Unterdruckpumpe und ein hystereseartiges Verhalten des Unterdrucks in der Unterdruckleitung realisiert.
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Schließlich kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass mittels der Unterdruckpumpe und/oder des Ventils ein vorgegebener Unterdruckverlauf über der Zeit in der Unterdruckleitung eingestellt wird. Der Unterdruckverlauf ist beispielsweise in dem Steuergerät hinterlegt. Der Unterdruckverlauf weist für mehrere Zeitpunkte jeweils einen Vorgabeunterdruck auf. Beim Erreichen des jeweiligen Zeitpunkts wird der in der Unterdruckleitung vorliegende Unterdruck unter Verwendung der Unterdruckpumpe und/oder des Ventils auf diesen Vorgabeunterdruck eingestellt. Vorzugsweise ist der Unterdruckverlauf kontinuierlich. Es kann jedoch auch ein diskreter Unterdruckverlauf, insbesondere mit abrupten beziehungsweise sprungartigen Veränderungen des Vorgabeunterdrucks vorgesehen sein. Auf diese Art und Weise kann beispielswiese ein plötzliches Leck in der Unterdruckleitung simuliert werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug.
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Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer Bremsanlage 1 für ein Kraftfahrzeug. Die Bremsanlage 1 weist neben wenigstens einer Radbremse sowie einem Bedienelement zur Betätigung der Radbremse, welche beide nicht dargestellt sind, einen Vakuumbremskraftverstärker 2 auf. Dieser liegt in der Wirkverbindung zwischen dem Bedienelement und der Radbremse vor, um eine auf das Bedienelement wirkende Bedienkraft in eine größere an der Radbremse vorliegende Bremskraft umsetzt. Zu diesem Zweck wird dem Vakuumbremskraftverstärker 2 über eine Unterdruckleitung 3 Unterdruck von einer Unterdruckquelle 4 bereitgestellt, welche als elektrische Unterdruckpumpe ausgestaltet ist. Der Vakuumbremskraftverstärker 2 wird dabei ausschließlich von dieser Unterdruckquelle 4 mit Unterdruck beaufschlagt.
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Der Unterdruckleitung 3 ist zudem ein Ventil 5 zugeordnet, mittels welchem die Unterdruckleitung 3 mit einer Außerumgebung strömungsverbindbar ist. Das Ventil 5 ist beispielsweise als Magnetventil ausgestaltet. Sowohl die Unterdruckquelle 4, also die Unterdruckpumpe, als auch das Ventil 5 sind an ein Steuergerät 6 angeschlossen. Beide können insoweit von dem Steuergerät 6 angesteuert werden. Weiterhin ist ein Differenzdrucksensor 7 an das Steuergerät 6 angeschlossen. Der Differenzdrucksensor 7 dient dem Messen einer Druckdifferenz zwischen dem Unterdruck in der Unterdruckleitung 3 und dem Umgebungsdruck in der Außenumgebung.
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Mithilfe des hier beschriebenen Aufbaus der Bremsanlage 1 ist ein umfassender Testbetrieb der Bremsanlage 1 durchführbar. Insbesondere kann mithilfe der Unterdruckquelle 4 und des Ventils 5 ein vorgegebener Unterdruckverlauf über der Zeit in der Unterdruckleitung 3 eingestellt werden und so beliebige Szenarien zum Testen der Bremsanlage 1 realisiert werden.
