DE60003310T2 - Aushilfs-/back-up-bremssystem in einem elektrohydraulischen bremssystem - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Verbesserung der Bremsleistung im Kontext elektrohydraulischer Bremssysteme (EHB) während des Sicherheitsbremsens im Durchdrückumodus.
  • Ein typisches EHB-System für ein Fahrzeug umfasst ein Bremspedal, entsprechende Bremsvorrichtuungen, die mit den Fahrzeugrädern verbunden und in der Lage sind, in Kommunikation mit elektronisch gesteuerten Proportionalsteuerventilen gebracht zu werden, um Hydraulikfluid unter Druck auf die Bremsvorrichtungen anzuwenden, eine Hydraulikpumpe, die von einem Elektromotor angetrieben wird, und einen Hydraulikhochdruckspeicher, der von der Pumpe versorgt wird, um Hydraulikfluid unter Druck bereitzustellen, das über die Proportionalsteuerventile zu den Bremsvorrichtungen geleitet werden kann, um beim sogenannten „drahtgesteuerten Bremsvorgang" Hydraulikfluid unter Druck auf die Bremsvorrichtungen anzuwenden, das mehr im Verhältnis zum Bremsbefehl des Fahrers steht, als dies am Bremspedal erfasst wird. Das EHB-System wird von einem elektronischen Steuergerät (ECU) gesteuert.
  • Um zu ermöglichen, dass das Fahrzeug unter Bedingungen gebremst wird, unter denen das EHB-System aus irgendeinem Grund nicht mehr arbeitet, beispielsweise aufgrund eines größeren Komponentenausfalls, ist in Fahrzeugen, die mit EHB ausgerüstet sind, gewöhnlich ein mechanisches Sicherheitssystem enthalten, das einen Hauptzylinder umfasst, der mit dem Bremspedal verbunden ist und so angeordnet werden kann, dass er hydraulisch mit entsprechenden Bremsstellgliedern an den Vorderrädern verbunden ist, um im Fall eines Totalausfalls des EHB zumindest eine gewisse Bremswirkung bereitzustellen. Dies ist als „Durchdrückbremsmodus" bekannt. Ein Beispiel eines solchen EHB-Systems ist in unserem früheren U.S.-Patent US-A-5979999 beschrieben. Damit sich das EHB-System im „Durchdrückbremsmodus" wie ein herkömmliches Bremssystem „anfühlt", ist gewöhnlich ebenfalls ein Reisesimulator bereitgestellt, der hydraulisch mit dem mit dem Bremspedal verbundenen Hauptzylinder verbunden ist und durch Vergrößern des Volumens unter Druck ermöglicht, dass das Bremspedal bis zu einem Ausmaß heruntergedrückt werden kann, das mit dem herkömmlicher Systeme vergleichbar ist.
  • Die Leistung eines elektrohydraulischen Bremssystems (EHB-Systems) ist in seinem Sicherheits-(Durchdrück-)Betriebsmodus jedoch dahingehend nicht so gut wie wenn das EHB normal arbeitet, dass überhaupt kein Bremsen an der Hinterachse stattfindet und keine Zusatzfunktion für die Wirkung des Hydraulikzylinders vorhanden ist.
  • Einige Systeme des Stands der Technik stellen ein Durchdrücken an 4 Rädern bereit, isolieren jedoch das Leistungskreisfluid nicht von dem in dem hydrostatischen Durchdrückkreis. Dies macht die Durchdrückfunktion anfällig für eine Fluidbelüftung.
  • Im Prinzip könnte man ein Durchdrückbremsen an 4 Rädern bereitstellen, jedoch nur durch Verwendung von zwei weiteren isolierenden Kolben, zwei weiteren isolierenden Magnetventilen und einem größeren Hauptzylinder. Jedoch wäre dies aufgrund der Kosten, Unterbringung in festen Baugruppen und Erwägungen bezüglich zusätzlicher Wärmedissipation und elektrischen Energieverbrauchs nicht akzeptabel.
  • Einige Fahrzeuge sind nun mit elektrisch betriebenen Feststellbremssystemen ausgerüstet, bei denen die normalen Bremsvorrichtungen für Parkzwecke zusätzlich zum hydraulischen Betrieb auf elektrische Weise in einen Bremszustand gebracht werden können. Zum Beispiel kann das Bremsstellglied einen Kolben umfassen, der von einem umkehrbaren Elektromotor angetrieben werden kann, um die Bremsschuhe gegen eine Bremsscheibe zu drücken und davon zurückzuziehen, um jeweils einen Feststellbremsvorgang anzuwenden und aufzuheben.
  • Bei Fahrzeugen, die sowohl mit EHB (elektrohydraulischem Bremsen) als auch mit EPB (elektrischem Feststellbremsen) ausgerüstet sind, könnte eine Möglichkeit darin bestehen, die Feststellbremse immer dann anzuwenden, wenn das EHB-System nicht funktioniert, beispielsweise unter Verwendung des Signals von dem Bremslichtschalter (BLS) oder unter Verwendung des ersten Pedalwegsignals.
  • Um dies zu erreichen, müsste die ECU des EPB-Systems ein Signal empfangen, das den Betriebszustand des EHB-Systems anzeigt. Bei einer derartigen Anordnung würde das EPB, wenn das EHB korrekt funktioniert, das EHB-Statussignal empfangen und nur auf die normale Feststellbremssteuerung reagieren. Wenn das EHB-Statussignal andererseits nicht von der ECU des EPB empfangen wird, wodurch angezeigt wird, dass das EHB nicht in Betrieb ist, so wird der Feststellbremse nicht nur die Reaktion auf die Feststellbremssteuerung, sondern auch auf den Betrieb des Bremspedals ermöglicht. Der Bremsvorgang wird dann sowohl durch den Durchdrückbetrieb als auch durch das EPB erreicht.
  • Jedoch weist ein derartiges System das potenzielle Problem auf, dass ein Ausfall der Statussignalverbindung zwischen den ECUs in dem EHB und dem EPB, beispielsweise aufgrund eines Leerlaufanschlussdefekts, dem EPB ermöglichen würde, zu Zeitpunkten, zu denen das EHB tatsächlich noch in Betrieb wäre, als Reaktion auf Bremspedalsignale zu arbeiten. Das zusätzliche Bremsdrehmoment, das daraus resultieren würde, dass beide Systeme zusammenarbeiten, könnte ein starkes Überbremsen an der Hinterachse mit der daraus folgenden Gefahr einer Instabilität des Fahrzeugs verursachen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektrohydraulisches Bremssystem der Art geschaffen, die normalerweise in einem drahtgesteuerten Bremsmodus arbeitet, bei dem hydraulischer Druck dem Bremsbefehl des Fahrers entsprechend, wie er elektronisch an einem Bremspedal erfasst wird, an Bremsvorrichtungen an den Fahrzeugrädern angelegt wird, und die, falls der drahtgesteuerte Bremsmodus versagt, in einem Durchdrückmodus arbeitet, bei dem hydraulischer Druck mit Hilfe eines Hauptzylinders, der mechanisch mit dem Bremspedal verbunden ist, an die Bremsvorrichtungen an den Fahrzeugrädern angelegt wird, wobei das System ebenfalls ein elektrisches Feststellbremsmittel umfasst, um zu ermöglichen, dass die Bremsvorrichtungen für Feststellbremszwecke betätigt werden, das jedoch ebenfalls derart ausgelegt ist, dass es betätigt wird, um das Durchdrückbremsen zu ergänzen, falls der drahtgesteuerte Bremsmodus versagt, wobei das System so beschaffen ist, dass ein elektrohydraulisches Bremsen an der Hinterachse des Fahrzeugs nur ermöglicht wird, wenn eine Steuereinheit des elektrohydraulischen Bremssystems über eine Bestätigung verfügt, dass das elektrische Feststellbremsmittel sich in einem zufriedenstellenden Betriebszustand befindet.
  • Vorzugsweise umfasst das System elektronische Steuereinheiten, um jeweils ein elektrohydraulisches Bremsen und ein elektrisches Feststellbremsen zu steuern, die derart verbunden sind, dass ein elektrohydraulisches Bremsen an der Hinterachse des Fahrzeugs nur dann ermöglicht wird, wenn die Steuereinheit für elektrohydraulisches Bremsen über eine Bestätigung von der Steuereinheit für elektrisches Feststellbremsen verfügt, dass das elektrische Feststellbremsmittel sich in einem zufriedenstellenden Betriebszustand befindet.
  • Vorteilhafterweise ist die Steuereinheit für elektrohydraulisches Bremsen so ausgelegt, dass sie der Steuereinheit für elektrisches Feststellbremsen ein erstes Zustandssignal bereitstellt, wobei das elektrische Feststellbremsmittel immer dann nur auf die Feststellbremssteuerung reagiert, wenn ein Zustandssignal, das anzeigt, dass das elektrohydraulische Bremsen sich in einem zufriedenstellenden Betriebszustand befindet, von der Steuereinheit für elektrisches Feststellbremsen empfangen wird.
  • Vorteilhafterweise ist die Steuereinheit für elektrisches Feststellbremsen ebenfalls so angeordnet, dass sie der Steuereinheit für elektrohydraulisches Bremsen ein zweites Zustandssignal bereitstellt, um die Bestätigung bereitzustellen, dass sich das elektrische Feststellbremsmittel in dem zufriedenstellenden Betriebszustand befindet.
  • Vorzugsweise werden das erste und zweite Zustandssignal zwischen den Steuereinheiten über eine gemeinsame Verbindung übertragen, wobei kein Zustandssignal zwischen den beiden Steuereinheiten übertragen wird, wenn die Verbindung selbst ausfällt.
  • Die Erfindung wird im Folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, bei denen:
  • 1 eine schematische Veranschaulichung einer Ausführungsform eines elektrohydraulischen Bremssystems ist, auf das die vorliegende Erfindung anwendbar ist; und
  • 2a und 2b Ablaufpläne sind, die eine mögliche Routine für den Betrieb einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
  • Unter Bezugnahme auf 1 umfasst das veranschaulichte EHB-System zunächst ein Bremspedal 10 mit einem zugehörigen Sensor 12 zur Erfassung des Bremsbefehls des Fahrers. Der Befehl des Fahrers wird zu einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 13 übertragen, dort bewertet und als Quelle zur Erzeugung von elektrischen Steuersignalen für die Proportionalmagnetventile 14a, 14b, 14c, 14d, eine Hydraulikpumpe 16, Radbremsen 18a, 18b auf einer Achse, die von elektrisch betätigten Bremskanälen 20a, 20b mit Hydraulikfluid versorgt werden, und Radbremsen 18c, 18d auf der anderen Achse, die von elektrisch betätigten Kanälen 20c, 20d versorgt werden, verwendet. In einem Behälter 231 befindet sich Hydraulikfluid für das System.
  • Unter normalen Bremsbedingungen wird eine Bremsdruckmodulation in den elektrisch betätigten Bremskanälen 20a, 20b, 20c, 20d in einer bekannten Weise mit Hilfe der Proportionalmagnetsteuerventile 14a, 14b, 14c und 14d ausgeführt, wobei der Bremsdruck durch einen Druckspeicher/Behälter 22 bereitgestellt wird, dessen Druck durch die Pumpe 16 aufrecht erhalten wird, die von einem Elektromotor 18 angetrieben wird.
  • Drucksensoren 24a und 24b überwachen den Hydraulikdruck an den Radbremsen 18a, 18b der Vorderachse und Drucksensoren 24c und 24d überwachen den Hydraulikdruck an den Radbremsen 18c, 18d der Hinterachse. Weitere Drucksensoren 26, 28 überwachen den Druck in den Durchdrückschaltkreisen 27a, 27b für die rechte und linke Vorderradbremse, und ein Drucksensor 30 überwacht den Versorgungsdruck im Druckspeicher/Behälter 22. Jeweilige Magnetventile 29 und 31 ermöglichen, dass die Bremskanäle 20a, 20b und 20c, 20d miteinander verbunden werden.
  • Die Durchdrückschaltkreise 27a, 27b umfassen entsprechende gesteuerte Ventile 32a, 32b, um das Schließen dieser Schaltkreise (im Leerlauf) während des normalen drahtgesteuerten Betriebs zu ermöglichen.
  • Die Durchdrückanordnung umfasst einen Hauptzylinder 34, der mit dem Bremspedal 10 und den Schaltkreisen 27a, 27b verbunden ist, wobei der Hauptzylinder ermöglicht, dass die vorderen Bremsen im Fall eines Ausfalls des drahtgesteuerten Systems manuell betätigt werden. Über ein Magnetventil 36 ist ein Reisesimulator 38 mit dem Schaltkreis 27b verbunden, welcher von dem Druck des Hauptzylinders hydraulisch aktiviert wird, um dem Fahrer während des Durchdrückbetriebs der Bremsen ein „Bremsgefühl" zu vermitteln. Die Verbindung zwischen dem Hauptzylinder 34 und dem Reisesimulator 38 kann von dem elektrisch betriebenen Ventil 36 gesteuert werden, so dass ein unnötiger Pedalweg während der manuellen Betätigung durch das Schließen dieses Ventils vermieden werden kann.
  • In 1 ist ebenfalls eine elektronische Feststellbrems-(EPB-)Steueranordnung schematisch gezeigt, die eine EPB-ECU 40 und ein Feststellbremsstellglied/eine Feststellbremssteuerung 42 umfasst, mit der mindestens einige der Bremsstellglieder 18 elektrisch betrieben werden können, beispielsweise mit Hilfe von entsprechenden Elektromotoren, um die Grundbremsen zu Parkzwecken des Fahrzeugs anzuwenden.
  • Das soweit beschriebene System ist bereits bekannt.
  • Bei der veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine erste Verbindung 44a zwischen dem EHB und dem EPB geschaffen, die so angeordnet ist, dass sie ein Statussignal von dem EHB zum EPB überträgt, das den Status des EHB zeigt und dem EPB insbesondere anzeigt, wenn das EHB nicht korrekt funktioniert. Wenn das EHB korrekt funktioniert, erhält das EPB über die Verbindung 44a eine entsprechende Mitteilung und wird so angeordnet, dass es nur auf die Feststellbremssteuerung reagiert. Wenn das EHB-Statussignal von der EPB-ECU über die Verbindung 44a jedoch nicht empfangen wird, wird der Feststellbremse ermöglicht, sowohl auf den Bremspedalbetrieb als auch auf die Feststellbremssteuerung zu reagieren.
  • Zusätzlich zu der Verbindung 44a umfasst die veranschaulichte Ausführungsform eine zweite Verbindung 44b, die ein zweites Statussignal überträgt, dieses Mal von dem EPB zum EHB. In der Praxis würden die Verbindungen 44a, 44b durch denselben Draht/Bus in unterschiedlichen Zeitschlitzen gemäß herkömmlicher Verfahren hergestellt werden. Das EHB ist so programmiert, dass ein EHB-Bremsen der Hinterachse nur dann ermöglicht wird, wenn das EPB-Statussignal anzeigt, dass das Feststellbremssystem korrekt ist.
  • Wenn daher die Verbindung 44a/44b, die die Statussignale überträgt, intakt ist und wenn das Statussignal, das anzeigt, dass das EHB korrekt funktioniert, von dem EPB empfangen wird, dann arbeitet das EPB nur als Reaktion auf die Feststellbremssteuerung (EPB-Steuerung) und es ist nicht möglich, dass ein Überbremsen durch ein gemeinsames Betätigen des EHB und EPB auftritt. Des Weiteren arbeitet das EHB normal, wobei ein Bremsen sowohl an den Bremsstellgliedern der Vorderachse als auch der Hinterachse stattfindet.
  • Wenn die Verbindung 44a/44b jedoch aus irgendeinem Grund versagt, beispielsweise aufgrund eines Leerlaufdefekts, dann empfängt das EPB kein Statussignal vom EHB und das EHB empfängt kein Statussignal vom EPB und ist daher darauf beschränkt, nur an den Vorderbremsen zu wirken (wobei das Bremsen der Hinterräder ausgeschaltet ist, wie oben beschrieben).
  • Wenn daher der Grund dafür, dass das EPB kein Statussignal von dem EHB empfängt, darin liegt, dass die Verbindung 44a fehlerhaft ist, und nicht darin, dass das EHB selbst nicht funktioniert, dann wirkt das EHB demgemäß, obwohl es funktionsfähig bleibt, nur auf die vorderen Bremsen und es ist unwahrscheinlich, dass ein starkes Überbremsen die Folge wäre.
  • Da EPB jedoch nicht für die Anwendung eines exakt bekannten Bremsdrehmoments konstruiert ist, besteht weiterhin ein Risiko, dass das EPB eine Instabilität durch Blockieren der Hinterräder verursacht. Dieses Problem kann dadurch angegangen werden, dass die Konstruktion des Systems so gestaltet wird, dass der EPB-ECU Radgeschwindigkeitsdaten selbst zu Zeitpunkten zur Verfügung stehen, zu denen das EHB nicht arbeitet (siehe 1). Es ist dann möglich, das Verfahren der EBA (Elektronische Bremskraftzuteilung – Electronic Brake Apportioning) zu verwenden, so dass die Bremse, falls die Räder zu blockieren drohen, gelöst wird und dann mit einem niedrigeren Drehmomentpegel wieder angezogen wird. Alternativ kann das EPB in einer Weise, die ABS entspricht, gesteuert werden, d.h. dass die Feststellbremsen als Reaktion auf Raddrehzahldaten zyklisch angezogen und gelöst werden.
  • In 2a und 2b sind vereinfachende, selbsterklärende Ablaufpläne gezeigt, die den vorangehenden Betrieb des EHB- und des EPB-Systems veranschaulichen. Die Ablaufschritte, die in diesen Plänen angezeigt sind, sind folgende: 50 Start 52 Ist der EPB-Status OK? 54 Normale EHB-Funktion 56 Hinteres EHB-Bremsen verhindern 58 Ende 60 Start 62 Ist der EHB-Status OK? 64 Normale EPB-Funktion (keine Reaktion auf Pedalbewegung) 66 EPB darf auf Pedalbewegung reagieren 68 Ende

Claims (5)

  1. Elektrohydraulisches Bremssystem der Art, die normalerweise in einem drahtgesteuerten Bremsmodus arbeitet, bei dem hydraulischer Druck dem Bremsbefehl des Fahrers entsprechend, wie er elektronisch an einem Bremspedal (10) erfasst wird, an Bremsvorrichtungen (18a–18d) an den Fahrzeugrädern angelegt wird, und die, falls der drahtgesteuerte Bremsmodus versagt, in einem Durchdrückmodus arbeitet, bei dem hydraulischer Druck mit Hilfe eines Hauptzylinders (34), der mechanisch mit dem Bremspedal (10) verbunden ist, an die Bremsvorrichtungen (18a–18d) an den Fahrzeugrädern angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das System ebenfalls ein elektrisches Feststellbremsmittel (EPB) umfasst, um zu ermöglichen, dass die Bremsvorrichtungen (18a–18d) für Feststellbremszwecke betätigt werden, das jedoch ebenfalls derart ausgelegt ist, dass es betätigt wird, um das Durchdrückbremsen zu ergänzen, falls der drahtgesteuerte Bremsmodus versagt, wobei das System so beschaffen ist, dass ein elektrohydraulisches Bremsen an der hinteren Achse des Fahrzeugs nur ermöglicht wird, wenn eine Steuereinheit (13) des elektrohydraulischen Bremssystems über eine Bestätigung verfügt, dass das elektrische Feststellbremsmittel (EPB) sich in einem zufriedenstellenden Betriebszustand befindet.
  2. Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 1, das elektronische Steuereinheiten (13, 40) umfasst, um jeweils ein elektrohydraulisches Bremsen und ein elektrisches Feststellbremsen zu steuern, die derart verbunden sind, dass ein elektrohydraulisches Bremsen an der Hinterachse des Fahrzeugs nur dann ermöglicht wird, wenn die Steuereinheit (13) für elektrohydraulisches Bremsen über eine Bestätigung von der Steuereinheit (40) für elektrisches Feststellbremsen verfügt, dass das elektrische Feststellbremsmittel (EPB) sich in einem zufriedenstellenden Betriebszustand befindet.
  3. Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit (13) für elektrohydraulisches Bremsen so ausgelegt ist, dass sie der Steuereinheit (40) für elektrisches Feststellbremsen ein erstes Zustandssignal bereitstellt, wobei das elektrische Feststellbremsmittel (EPB) immer dann nur auf die Feststellbremssteuerung reagiert, wenn ein Zustandssignal, das anzeigt, dass das elektrohydraulische Bremsen sich in einem zufriedenstellenden Betriebszustand befindet, von der Steuereinheit (40) für elektrisches Feststellbremsen empfangen wird.
  4. Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (40) für elektrisches Feststellbremsen derart angeordnet ist, dass sie der Steuereinheit (13) für elektrohydraulisches Bremsen ein zweites Zustandssignal bereitstellt, um die Bestätigung bereitzustellen, dass sich das elektrische Feststellbremsmittel (EPB) in einem zufriedenstellenden Betriebszustand befindet.
  5. Elektrohydraulisches Bremssystem nach Anspruch 4, wobei das erste und zweite Zustandssignal zwischen den Steuereinheiten (13, 40) über eine gemeinsame Verbindung (44a; 44b) übertragen werden, wobei kein Zustandssignal zwischen den beiden Steuereinheiten übertragen wird, wenn die Verbindung selbst ausfällt.
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