DE19725241A1 - Verfahren zum Ansteuern einer Kraftfahrzeugbremsanlage - Google Patents
Verfahren zum Ansteuern einer KraftfahrzeugbremsanlageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer
Kraftfahrzeugbremsanlage, die eine vom Fahrerwillen unab
hängige selektive Betätigung von Radbremszylindern erlaubt.
Moderne Fahrzeugregelungssysteme sind derzeit in der Lage,
eine Verbesserung der Fahrstabilität des Fahrzeugs durchzu
führen. Derartige Systeme werden beispielsweise automatische
Stabilität-Managementsysteme (ASMS-Systeme) oder Systeme mit
einem elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP-Systeme) ge
nannt. Diese Systeme zeichnen sich dadurch aus, daß die
Kraftfahrzeugbremsanlage unabhängig vom Fahrerwillen betä
tigt werden kann, wenn beispielsweise eine Schleudergefahr
in kritischen Situationen besteht. Mit einem gezielten com
putergesteuerten Abbremsen einzelner Räder kann dem Fahrer
Hilfestellung dahingehend geliefert werden, Notfälle dieser
Art besser zu meistern. Im Idealfall haben derartige Systeme
sogar das Zeug dazu, ein sich anbahnendes Malheur ganz ohne
Zutun des Fahrers abzuwenden. Die Bremskraft kann der kriti
schen Drehbewegung des Fahrzeugs entgegenwirken und stabi
lisiert das Fahrzeugverhalten. Beginnt beispielsweise das
Fahrzeug zu übersteuern, erkennt das ASMS-System dies über
Gier-Sensoren, nimmt das Gas weg und bremst das kurvenäußere
Vorderrad so lange ab, bis sich die Schleuderbewegung redu
ziert. Heftiges Untersteuern korrigiert das ASMS-System auf
die gleiche Art und Weise, bremst jetzt jedoch das kurven
innere Hinterrad ab. Durch das selektive Bremsen wird somit
eine Gegenkraft erzeugt, die das schleudernde Fahrzeug im
Rahmen der fahrphysikalischen Möglichkeiten ablenkt und wie
der in die richtige Spur bringt. Das Blockieren der Räder
wird in jeder Situation vermieden, denn wie bekannte Anti
blockiersysteme (ABS) orientieren sich auch die ASMS-Systeme
am jeweiligen Reibwert der Fahrbahnoberfläche und dosieren
den Bremsdruck an jedem einzelnen Rad exakt nach dem Straßen
zustand.
Die oben genannten Systeme müssen die Fähigkeit besitzten,
schnell zu reagieren. In der DE-44 25 578 A1 ist ein Bei
spiel eines derartigen Systems beschrieben. Beim Eintritt in
einen Fremdbremsvorgang wird während der Anlaufphase der
Pumpe der Bremsanlage der Bremskraftverstärker unabhängig
vom Fahrerwillen angesteuert, so daß die Radbremszylinder
vorgefüllt werden. Die Pumpe wird somit beim Anlaufvorgang
an ihrer Saugseite mit einem entsprechenden Vordruck ver
sorgt, so daß der erforderliche Radbremsdruck schnell und
schon während dem Anlaufvorgang der Förderpumpe an den je
weiligen Radbremsen anliegt.
Üblicherweise ist die Pumpe als Kolbenpumpe ausgeführt und
erzeugt im Betrieb entsprechende Druckpulsationen. Wird nun
beispielsweise über einen aktiven Bremskraftverstärker ein
entsprechender Vordruck über die Hochdruckleitung angelegt
und öffnet das entsprechende Schaltventil, entsteht eine
hydraulische Kopplung von der Pumpe bis zu dem Hauptbrems
zylinder. Vom Hauptbremszylinder werden diese Druckpulsa
tionen durch Körperschall und Luftschall in den Fahrzeug
innenraum übertragen und führen zu einer unerwünschten Ge
räuschentwicklung im Fahrzeuginnenraum. Diese Geräusche
können je nach Fahrzeugtyp und eingesetzter Bremskraftanlage
bis zu 70 dB betragen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Ansteuern
einer Kraftfahrzeugbremsanlage zu schaffen, das bei einem
Fremdbremsvorgang eine starke Reduzierung von Ansaug-Druck
pulsationen ermöglicht und kostengünstig realisiert werden
kann.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs gelöst. Die abhängigen Patentansprüche
zeigen vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklun
gen der Erfindung auf.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Ansteuern einer
Kraftfahrzeugbremsanlage geschaffen, welches zunächst die
Systemdynamik der Bremsanlage erkennt. Abhängig von der
erfaßten bzw. ermittelten Systemdynamik der Bremsanlage
werden dann die Ansaug-Druckpulsationen vermindert.
Wird etwa ein vorbestimmter Schwellwert der Systemdynamik
unterschritten, so kann ein Schaltventil derart angesteuert
werden, daß ein erster Strömungsquerschnitt eingestellt
wird. Wird jedoch der vorbestimmte Schwellwert der System
dynamik überschritten, so kann das Schaltventil derart
angesteuert werden, daß ein zweiter Strömungsquerschnitt
eingestellt wird, wobei der erste Strömungsquerschnitt klei
ner als der zweite Strömungsquerschnitt ist.
Das Schaltventil kann somit auf einen großen und einen klei
nen Strömungsquerschnitt eingestellt werden. Liegt der klei
ne Strömungsquerschnitt an, so kann eine effektive Dämpfung
der Ansaug-Druckpulsationen erzielt werden, da die Druckpul
sationen nicht mehr ungehindert von der Pumpe zum Haupt
bremszylinder übertragen werden können. Durch den Einsatz
eines kleineren Ventilsitzes wird jedoch naturbedingt der
Raddruckaufbau langsamer. Insbesondere bei tiefen Tempera
turen würde sich durch die erhöhte Viskosität des Druck
fluids eine größere Verschlechterung des Raddruckaufbaus
ergeben, so daß in diesem Betriebszustand keine Verringerung
des Strömungsquerschnitts des Schaltventils gewünscht ist.
In diesem Fall wird ein großer Strömungsquerschnitt einge
stellt.
Die Erfassung der Systemdynamik der Bremsanlage kann ohne
einen zusätzlichen Temperatursensor dadurch erfolgen, daß
Ausgangssignale eines Drucksensors ausgewertet werden. Wenn
der Bremsassistent für die ASMS-Vorladung aktiviert wird,
baut sich ein entsprechender Druck auf. Dieser Druck wird
über den entsprechenden Drucksensor erfaßt, wobei ermittelt
werden kann, wieviele Millisekunden bis zum Erreichen eines
bestimmten Druckschwellwerts verstrichen sind. Daraus können
Rückschlüsse auf die Systemdynamik erfolgen (und damit auf
die Viskosität der Bremsflüssigkeit und auf die Außentempe
ratur).
Eine andere Möglichkeit wäre, einen Booster-Wegsensor zu
verwenden, wobei eine Kolbenbewegung des Hauptbremszylinders
erfaßt wird. Abhängig von der erfaßten Kolbenbewegung
während einer vorbestimmten Zeitdauer können Rückschlüsse
auf die Systemdynamik gezogen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann natürlich auch für Sy
steme verwendet werden, bei denen eine sogenannte Vorlade
pumpe eingesetzt wird. Anstatt des aktiven Boosters wird
somit zur Vordruckerzeugung eine Pumpe eingesetzt, die den
entsprechenden Vordruck an die Saugseite der Pumpe anlegt,
um, wie oben erwähnt, den Druckgradienten des Bremsdruck
aufbaus am Radbremszylinder zu vergrößern.
Erfindungsgemäß kann der Strömungsquerschnitt des Schalt
ventils über eine Blendenbuchse eingestellt werden, wobei
zwei vorbestimmte Strömungsquerschnitte anwählbar sind und
das Schaltventil als Servoventil ausgebildet sein kann.
Erfindungsgemäß kann somit in vorteilhafter Weise ein elek
tromagnetisches Umschaltventil zur Geräuschverminderung
verwendet werden, das bei ASMS-Systemen ohnehin Verwendung
findet, um gegen den erhöhten Vordruck zu öffnen.
Es sind somit zur erfindungsgemäßen Geräuschreduzierung
keine zusätzlichen Bauteile für die Bremsanlage notwendig.
Das Verfahren läßt sich daher kostengünstig realisieren und
führt zudem zu einer starken Geräuschreduzierung. An dieser
Stelle sei zudem angemerkt, daß sich die Kraftfahrzeugbrems
anlage in den meisten Fällen auf einer Temperatur befindet,
welche eine ausreichende Systemdynamik zur Folge hat. Nur in
sehr wenigen Betriebssituationen, beispielsweise nach einer
kalten Winternacht, wird durch die Systemdynamikerfassung
eventuell kurzzeitig ein größerer Strömungsquerschnitt des
Schaltventils angewählt, um den Raddruckaufbau nicht zu
verzögern. Nach einer kurzen Fahrzeit steigen jedoch die
Temperaturen im Motorraum relativ schnell an, so daß das
erfindungsgemäße Verfahren nach einer kurzen Betriebszeit
vorteilhaft eingesetzt werden kann.
An dieser Stelle sei angemerkt, daß eventuell auch Schalt
ventile eingesetzt werden können, die ein stufenloses
und/oder mehrstufiges Einstellen des Strömungsquerschnitts
erlauben. Dadurch kann es eventuell möglich sein, tempera
turabhängig mehrere Strömungsquerschnitte anzuwählen, um
immer einen optimalen Raddruckaufbau zu ermöglichen; ange
paßt an die jeweilige Systemdynamik.
Erfindungsgemäß kann das Schaltventil mit einem Initialtakt
in der Vorladedruck-Aufbauphase auf den kleinen Strömungs
querschnitt eingestellt werden.
Es ist jedoch auch möglich, das Schaltventil zu takten, wo
bei nach dem ersten Öffnen des Schaltventils der kleine
Strömungsquerschnitt vorliegt (d. h. vom zweiten Öffnen des
Schaltventils an).
Die oben genannten beiden Varianten der Ansteuerung des
Schaltventils ergeben, daß keine zusätzlichen Steuerleitun
gen für das Schaltventil notwendig sind. Es ist erfindungs
gemäß möglich, lediglich durch eine Änderung der zeitdiskre
ten Ansteuerung des Schaltventils den entsprechenden Strö
mungsquerschnitt einzustellen.
Erfindungsgemäß kann beim getakteten Ansteuern des Schalt
ventils die Öffnungszeit des Schaltventils kleiner als die
Zeit eingestellt werden, die die Pumpe benötigt, um das
Druckfluid an der Saugseite der Pumpe und somit stromab des
Schaltventils abzusaugen. Dadurch kann die maximale Öff
nungszeit des Schaltventils optimiert werden.
Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Kraftfahrzeugbremsanlage
vorgesehen, die ein oben geschildertes Verfahren zur Ge
räuschreduzierung anwendet.
An dieser Stelle sei angemerkt, daß das Anwendungsgebiet der
oben genannten Erkennung der Systemdynamik über ein
Druck-/Zeit-Verhalten bzw. das Weg-/Zeit-Verhalten nicht nur die
oben erwähnte Pulsations- und Geräuschreduzierung ist, son
dern daß die Systemdynamikerkennung auch für alle Steuer
prozesse verwendet werden kann, die von der jeweiligen Sy
stemdynamik abhängig sind.
Weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand
von schematischen Zeichnungen beispielhaft näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kraftfahrzeug
bremsanlage;
Fig. 2 ein Schaltdiagramm des Schaltventils für eine Be
schaltung mit einem Initialtakt und
Fig. 3 ein Schaltdiagramm des Schaltventils, wenn ein
Durchtakten verwendet wird.
In der Fig. 1 sind nur die Funktionselemente dargestellt,
die zum Verständnis des Erfindungsgedankens beitragen.
Ein Hauptbremszylinder 1 ist an einen Vorratsbehälter 2 an
geschlossen und durch ein Bremspedal 3 betätigbar. Vom
Hauptbremszylinder gehen zwei Bremsleitungen 4 und 5 aus.
Sie führen zu einer hydraulischen Steuereinheit 6, an die
vier Radbremszylinder 7 bis 10 angeschlossen sind. Ein
Bremskraftverstärker 11 ist derart ausgebildet, daß er fremd
angesteuert werden kann und einen entsprechenden Vordruck in
den Bremsleitungen 4 und 5 erzeugen kann.
Die Bremsleitung 5 verläuft über ein Trennventil 15 zu Ein
laßventilen 16 und 17 der Radbremszylinder 9 und 10. Über
den Radbremszylindern 9 und 10 zugeordnete Auslaßventile 18
und 19 ist eine Rücklaufleitung 20 an die Radbremszylinder 9
und 10 angeschlossen. Die Rücklaufleitung 20 führt zu einem
Niederdruckspeicher 21, der mit einer Saugseite einer Pumpe
22 verbunden ist. An die Verbindung zwischen dem Nieder
druckspeicher 21 und der Pumpe 22 knüpft eine Saugleitung 23
an, die über ein Schaltventil 24 zur Bremsleitung 5 führt.
Die Druckseite der Pumpe 22 ist an die Bremsleitung 5 zwi
schen dem Trennventil 15 und den Einlaßventilen 16 und 17
angeschlossen. Das Schaltventil 24 ist ein stromlos ge
schlossenes Servo-Ventil, das durch eine entsprechende An
steuerung in der Lage ist, zwei unterschiedliche Strömungs
durchmesser im geöffneten Zustand einzustellen.
Weiterhin sind für die beiden Bremskreise zwei Drucksensoren
26 und 27 vorgesehen, die jeweils mit den Bremsleitungen 4
und 5 in Verbindung stehen.
Wenn nun von einer externen Steuereinheit (beispielsweise
einer ASMS-Steuereinheit) der Befehl zu einer automatischen
bzw. vom Fahrerwillen unabhängigen Betätigung der Radbrems
zylinder 7 bis 10 gegeben wird, so wird das Schaltventil 24
geöffnet und das Trennventil 15 geschlossen. Weiterhin wird
der Pumpe 22 ein Signal zum Anlaufen gegeben.
Da beim Anlaufen der Pumpe 22 noch ein Druckaufbau erfolgt,
wird zusätzlich dem Bremskraftverstärker 11 ein Ansteuer
signal zum Druckaufbau erteilt. Dadurch wird die Pumpe 22
mit einem Vordruck versehen, der den Druckgradienten des
Raddruckaufbaus in dem jeweiligen Radbremszylinder 7-10
erhöht.
Dadurch ergibt sich jedoch ein vorgespanntes System über
beispielsweise die Bremsleitung 5, so daß Druckpulsationen
der Pumpe 22, die beim Ansaugen entstehen, über die Brems
leitung 5 zum Hauptbremszylinder 1 übertragen werden. Durch
Körperschall und Luftschall werden diese Druckpulsationen
dann in den Fahrzeuginnenraum übertragen und führen dort zu
unerwünschten, unter Umständen starken Geräuschen. Um dies
zu vermeiden, ist das oben genannte Schaltventil 24 vorgese
hen, welches in einer Ausführungsform zwei unterschiedliche
Strömungsdurchmesser einstellen kann. Durch das Einstellen
eines kleinen Strömungsquerschnitts können die sich bis zum
Hauptbremszylinder 1 fortpflanzenden Druckpulsationen
reduziert werden, so daß eine starke Geräuschminderung
erzielt werden kann.
In den Fig. 2 und 3 werden nachfolgend zwei mögliche
Varianten der Ansteuerung des Schaltventils 24 erläutert.
Gemäß der Variante 1 in Fig. 2 wird das Schaltventil bei
spielsweise zunächst für 20 ms geöffnet, dann kurz geschlos
sen und anschließend wieder geöffnet. Dadurch steht eine
maximale Zeitspanne als Öffnungszeit des Schaltventils 24
zur Verfügung.
Die aus der Darstellung in der Fig. 2 ersichtlich ist,
ergibt sich beim großen Strömungsquerschnitt, daß Druck
pulsationen auf einem Hauptbremszylinderdruck 29 übertragen
werden. Weiterhin ist ein Radbremszylinderdruck 28 darge
stellt.
Nach dem Öffnen des Schaltventils 24 wird zunächst der große
Ventilsitz nachgeführt, so daß der große Strömungsquer
schnitt am Schaltventil 24 vorliegt. Nach einem
anschließenden Schließen des Schaltventils 24 und einem
darauffolgenden Öffnen des Schaltventils 24 verbleibt nun
der große Ventilsitz unten und der kleine Ventilsitz öffnet
sich, da inzwischen die Pumpe 22 angelaufen ist, wodurch
sich über den Ventilsitz des Schaltventils 24 eine
Druckdifferenz ergibt, die größer ist als der Gegendruck
einer nicht dargestellten Druckfeder des Schaltventils 24.
Bei statischen Verhältnissen wird der große Sitz nachgeführt
(wie oben beschrieben - Anfangszustand).
Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Variante 1 kann es nun
aber vorkommen, daß der große Ventilsitz nach einer gewissen
Zeit aufschwimmt, wenn kein Pulsationsdämpfer stromab des
Schaltventils 24 vorgesehen ist. Sofern ohnehin ein
Pulsationsdämpfer im Bremssystem aufgrund anderer Anfor
derungen vorgesehen ist, kann die Variante 1 als optimale
Geräuschdämpfung bei einem optimalen Raddruckaufbau ange
sehen werden, da eine maximale Öffnungszeit des Schaltven
tils 24 vorliegt.
Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Variante 2 wird das
Schaltventil 24 getaktet. Natürlich ergibt sich dadurch ein
größerer Schließanteil des Schaltventils 24, wodurch die
Menge des durch die Pumpe 22 angesaugten Druckfluids re
duziert wird. Infolgedessen sollte die Schließzeit minimiert
werden, so daß eine relativ höhere Öffnungszeit des Schalt
ventils 24 erreicht werden kann. Die Öffnungszeit des
Schaltventils 24 sollte hierbei kleiner sein als die Zeit,
die die Pumpe 22 benötigt, um das Druckfluid an der Saug
seite der Pumpe 22 und somit stromab des Schaltventils 24
abzusaugen. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, daß die
Frequenz des Durchtaktens, wie in der Fig. 3 dargestellt
ist, größer oder gleich der Pumpenfrequenz der Pumpe 22 ist.
Durch das dargestellte Takten, d. h. durch das kurzzeitige
Schließen und Wiederöffnen des Schaltventils 24 wird vermie
den, daß der große Ventilsitz des Schaltventils 24 auf
schwimmt, so daß dadurch die durch die Pumpe 22 erzeugten,
zum Hauptbremszylinder 1 übertragenen Druckpulsationen
reduziert werden. Auf diese Weise kann ebenso der oben
genannte zusätzliche Pulsationsdämpfer eingespart werden.
Es soll angemerkt werden, daß das vorgenannte Verfahren und
die vorgenannte Vorrichtung natürlich auch andere Anwen
dungsgebiete umfassen können. Insbesondere kann die geschil
derte und beanspruchte Erfassung der Systemdynamik der
Bremsanlage natürlich auch für andere Systeme verwendet
werden, die systemdynamikabhängig sind.
Claims (11)
1. Verfahren zum Ansteuern einer Kraftfahrzeugbremsanlage,
die eine vom Fahrerwillen unabhängige selektive Betäti
gung von Radbremszylindern (7-10) erlaubt, einem Druck
sensor (26, 27) zur Erfassung eines Fluiddrucks in einem
Hauptbremszylinder (1) aufweist, und mit einer Pumpe
(22) versehen ist, die die Radbremszylinder (7-10) wäh
rend eines Fremdbremsvorgangs mit Druck beaufschlagt,
wobei an die Saugseite der Pumpe (22) zumindest zu Be
ginn des Fremdbremsvorgangs über ein Schaltventil (24)
ein Vorladedruck angelegt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine temperaturabhängige Systemdynamik der Bremsanlage ermittelt wird,
beim Unterschreiten eines vorbestimmten Schwellwerts der Systemdynamik das Schaltventil (24) derart angesteuert wird, daß ein erster Strömungsquerschnitt eingestellt wird und
beim Überschreiten des vorbestimmten Schwellwerts der Systemdynamik das Schaltventil derart angesteuert wird, daß ein zweiter Strömungsquerschnitt eingestellt wird, wobei der erste Strömungsquerschnitt kleiner als der zweite Strömungsquerschnitt ist.
eine temperaturabhängige Systemdynamik der Bremsanlage ermittelt wird,
beim Unterschreiten eines vorbestimmten Schwellwerts der Systemdynamik das Schaltventil (24) derart angesteuert wird, daß ein erster Strömungsquerschnitt eingestellt wird und
beim Überschreiten des vorbestimmten Schwellwerts der Systemdynamik das Schaltventil derart angesteuert wird, daß ein zweiter Strömungsquerschnitt eingestellt wird, wobei der erste Strömungsquerschnitt kleiner als der zweite Strömungsquerschnitt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
Ausgangssignale des Drucksensors (26, 27) zur
Ermittlung der Systemdynamik ausgewertet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Vorladedruck durch einen aktiven Bremskraftverstär
ker (11) erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
Ausgangssignale eines Wegsensors des Hauptbremszylinders
(1) zur Ermittlung der Systemdynamik ausgewertet werden.
5. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
über die Systemdynamik auf eine Temperatur des Systems
geschlossen wird, wobei eine hohe Systemdynamik einer
hohen Temperatur und eine niedrige Systemdynamik einer
niedrigen Temperatur entspricht.
6. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Strömungsquerschnitt des Schaltventils (24) über
eine Blendenbuchse eingestellt wird, wobei zwei vorbe
stimmte Strömungsquerschnitte anwählbar sind und das
Schaltventil (24) als Servo-Ventil ausgebildet ist.
7. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Schaltventil (24) in einem Initialtakt geöffnet,
dann kurz geschlossen und anschließend wieder geöffnet
wird, wobei während des Initialtakts der zweite Strö
mungsquerschnitt und nach dem erneuten Öffnen des
Schaltventils (24) der erste Strömungsquerschnitt
vorliegt.
8. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Schaltventil beim Überschreiten des vorbestimmten
Schwellwerts getaktet wird, wobei nach dem ersten öffnen
des Schaltventils (24) der erste Strömungsquerschnitt
vorliegt.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Öffnungszeit des Schaltventils (24) kleiner ist als
die Zeit, die die Pumpe (22) benötigt, um das Druckfluid
an der Saugseite der Pumpe (22) und somit stromab des
Schaltventils (24) abzusaugen.
10. Kraftfahrzeugbremsanlage, die ein Verfahren nach zumin
dest einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführt.
11. Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Anlage über ein automatisches Stabilität-Management-System
angesteuert wird.
Priority Applications (2)
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ID=7832514
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG, 60488 FRANKFURT, D |
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