VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR REGELUNG EINES KRAFTFAHRZEUGES MIT EINER ELEKTRISCH GEREGELTEN BREMSANLAGE MIT FAHRDYNAMIKREGELUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung eines Kraftfahrzeuges mit einer elektrohydraulischen Bremsanlage mit Fahrdynamikregelung, mit einem mittels eines Bremspedals betätigbaren Hauptbremszylinder, mit mindestens einer durch eine elektronische Steuer-und Regeleinheit ansteuerbaren Druckmittelfördervorrichtung, mit deren Druck Radbremsen des Fahrzeuges beaufschlagbar sind, die über mindestens eine mittels eines Trennventils absperrbare hydraulische Verbindung andererseits mit dem Hauptbremszylinder verbindbar sind, mit je einem den Radbremsen vorgeschalteten Einlassventil und einem Auslassventil, sowie mit einer Einrichtung zur Erkennung einer Bremsbetätigung, welche einen Magneten als Signalgeber und ein Sensorelement umfasst.

Bei grundsätzlich bekannten Fahrdynamikregelungssystemen führt ein Fahrdynamikregelungsvorgang regelmäßig dazu, dass eine normalerweise ständig geöffnete hydraulische Verbindung zwischen Hauptzylinder und Radbremsen automatisch unterbrochen wird, so dass ein oder beide Kolben des Hauptzylinders bei Bremsvorgängen während des Fahrdynamikregelungsvorgangs (ESP-Regeleingriff) oder während eines ABS-Eingriffes infolge geschlossener Trennventile relativ zu dem Gehäuse gewissermaßen unverschiebbar ist. Eine Ursache dafür ist, dass kein Druckmittel in Richtung Radbremsen verdrängt werden kann.

Der ESP-Regeleingriff erfolgt fahrerunabhängig und der rudimentäre Kolbenweg reicht nicht aus, um eine Wegänderung anzuzeigen. Der ESP-Vorgang kann auch nicht durch den Fahrer unterbrochen werden, so dass nur eine eingeschränkte Verzögerung möglich ist. Weiterhin ist kein Betätigungssignal generierbar und es kann beispielsweise keine Bremslichtsignalisierung erfolgen. Der rückwärtige Verkehr wird erst nach Abschluss des Fahrdynamikregelungsvorgangs von dem Bremswunsch des Fahrers in Kenntnis gesetzt.

Weiter ist es ein erklärtes Ziel, Unfälle zu vermeiden und Unfallfolgen zu minimieren. Hierzu werden passive und aktive Sicherheitssysteme miteinander vernetzt, um einen Datenaustausch unter den Sicherheitssystemen zu erzielen und um somit Informationen über den Fahrzeugzustand, das Fahrzeugumfeld und den Fahrer selbst zur Verfügung zu stellen.

Es gilt daher ein Verfahren und eine in bezug auf den 4 Aufbau einfache Vorrichtung für die Problematik anzubieten, auch während eines Fahrdynamikregelungsvorganges eine zuverlässige Überwachung eines Kolbens zur ermöglichen und den Fahrerwunsch über den gesamten Betätigungsweg zu erkennen, um Fahrzeugregelungsvorgänge durch Erkennen des Fahrerwunsches zu optimieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, dessen Besonderheit darin besteht, dass das Sensorelement bei einer Kolbenbewegung des Hauptzylinders eine Magnetfeldänderung erfasst und ein digitales Signal und ein analoges Signal ausgibt, dass die beiden Signale an eine elektronische Steuer-und Regeleinheit weitergeleitet werden und dass die beiden Signale in der elektronischen Steuer-und Regeleinheit ausgewertet werden. Dadurch liegt im Normalbetrieb eine gewisse Redundanz der Signale vor.

Die Auswertung des analogen Signals ermöglicht es, die Bremspedalbewegung und den Zustand des Bremspedals (Betätigungs-, Halte-oder Lösungszustand) zu sensieren, d. h. es wird nicht nur sensiert, ob sich das Bremspedal bzw. der damit verbundene Kolben bewegt und wo sich der Kolben relativ zu dem Gehäuse befindet, sondern es kann eine qualitative Aussage über die Bewegung, wie beispielsweise die Geschwindigkeit oder die Bewegungsrichtung des Bremspedals, getroffen werden.

Zusätzlich ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, ein Anschlagen des zweiten Kolbens an dem Gehäuse zu erkennen. Die Steuer-und Regeleinheit steuert in diesem Fall eine Pumpe an, welche zusätzliches Druckmittelvolumen zuschaltet und dieses in Richtung Radbremsen verdrängt.

Diese Sensierung des Kolbenanschlages ermöglicht es, das Hauptzylinder-Volumen kleiner als bei bekannten Hauptzylindern auszulegen, wodurch eine Verkürzung der Hauptzylinderbaulänge und damit eine Verkürzung des Pedalweges ohne Komfort-und Funktionseinbußen erzielt wird. Dadurch wird das Verhalten in Crash-Situationen verbessert.

Weiter können Regelfälle, wie beispielsweise ESP- Eingriffe, in den Bremsvorgang, durch die Fahrerwunsch- erkennung optimiert werden.

Da das digitale Signal störunanfälliger ist, wird dieses vorzugsweise bei einer Bremsbetätigung vorrangig ausgewertet, wenn im Fahrzeug kein Fahrdynamik- regelungsvorgang abgewickelt wird.

Wird jedoch eine Bremsbetätigung während eines Fahrdynamikregelungsvorganges erfasst, wird das analoge Signal vorrangig ausgewertet, da der Kolben feststeht bzw. sich nur minimal bewegt. Der Fahrerwunsch kann somit auch während eines ESP-Regeleingriffes erkannt werden, da mit dem analogen Signal minimale Signalschwankungen, d. h. minimale Magnetfeldänderungen erkennbar sind.

Um eine Panikbremsung des Fahrers zu erkennen, kann mittels des analogen Signals die Betätigungsgeschwindigkeit des Bremspedals ermittelt werden, wodurch mittels der elektronischen Steuer-und Regeleinheit entsprechende Regelungsvorgänge eingesteuert werden können.

Weiter ist es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung möglich, dass mittels des analogen Signals ein theoretischer Druck in der hydraulischen Verbindung ermittelt wird, welcher mit einem mittels eines Drucksensors gemessenen Druck verglichen wird, um Lufteinschlüsse in der Bremsanlage zu erkennen.

Eine Signalverarbeitung des analogen Signals, beispielsweise eine Signalverstärkung, kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung im Sensorelement erfolgen. Jedoch ist eine Verarbeitung des analogen Signals ebenfalls in der Steuer-und Regeleinheit denkbar.

Eine Vorrichtung insbesondere zur Durchführung dieses Verfahrens besteht erfindungsgemäß darin, dass in dem Sensorelement ein erster Hall-IC und ein zweiter Hall-IC vorgesehen sind, wobei der erste Hall-IC das digitale Signal und der zweite Hall-IC das analoge Signal liefert.

Dabei ist das Sensorelement an einem Gehäuse des Hauptzylinders angeordnet vorgesehen. Es wird ein relativ einfach aufgebautes, berührungsloses Konzept ohne Verschleißerscheinungen über die gesamte Lebensdauer vorgeschlagen, wobei gleichzeitig der Bauraum des Hauptzylinders optimiert werden kann.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Magnet auf einem Kolben des Hauptzylinders angeordnet, wobei der Kolben zur Anordnung des Magneten einen ersten zylindrischen, zapfenförmigen Kolbenabschnitt aufweist, welcher ohne größeren Aufwand bei der Herstellung des Kolbens an diesen angeformt werden kann. Der Magnet, welcher beispielsweise als Ringmagnet ausgebildet ist, kann somit mit einfachen Mitteln auf dem Kolben zentriert angeordnet werden. Es ist daher nicht notwendig, den Kolben in einer bestimmten Lage in das Gehäuse zu montieren, wodurch eine Verdrehsicherung des Kolbens entfallen und wodurch das Sensorelement theoretisch in einer beliebigen Position am Umfang des Gehäuses angeordnet werden kann.

Vorzugsweise weist der Kolben einen zweiten zylindrischen, zapfenförmigen Kolbenabschnitt auf und eine ringförmige Scheibe ist zur Positionierung des Magneten und zur Abstützung einer mit dem ersten Kolben verbundenen Hülse auf dem zweiten zylindrischen, zapfenförmigen Abschnitt vorgesehen. Dadurch kann der Kolben mit dem Magneten als vormontierbare Baugruppe vorgesehen werden.

Eine einfache Herstellbarkeit der Kolben-Magnet-Baugruppe wird dadurch erreicht, indem die ringförmige Scheibe mittels Umformen des zweiten zylindrischen, zapfenförmigen Kolbenabschnittes auf dem zweiten zylindrischen, zapfenförmigen Abschnitt befestigbar ist.

Die Zeichnung zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt, welche nachstehend im Einzelnen beschrieben wird.

Die Fig. 1 dient zur Erläuterung einer elektrohydraulischen Bremsanlage 70 mit Fahrdynamikregelung (ESP). Die Bremsanlage 70 umfasst ein Bremsgerät mit einem pneumatischen Bremskraftverstärker 71, einen pedalbetätigbaren Hauptzylinder 1 mit einem Druckmittelvorratsbehälter 72, wobei Druckräumen des Hauptzylinders 1 über Bremsleitungen 73,74 mit Radbremsen 75-78 verbunden sind. Die Radbremsen 75-78 sind paarweise in sogenannten Bremskreisen I, II zusammengefasst. Bei den Bremskreisen I, II hat sich die sogenannte Diagonalaufteilung unter Zusammenfassung von diagonal gegenüberliegenden Radbremsen der Vorderachse und Hinterachse eines Fahrzeugs durchgesetzt, wobei prinzipiell auch andere Aufteilung wie beispielsweise die sogenannte Schwarz/Weiß Aufteilung unter paarweiser Kombination der Radbremsen einer Achse möglich ist.

Zur Erfassung eines fahrerseitig eingesteuerten Drucks dient ein Drucksensor 79 an der Bremsleitung 73, welche eine Druckkammer mit den Radbremsen 75,76 von Bremskreis I verbindet. Jede Bremsleitung 73,74 weist in Reihenschaltung elektromagnetische Trennventile 80,81 sowie für jede Radbremse 75-78 jeweils ein Einlassventil 82-85 sowie jeweils ein Auslassventil 86-89 auf. Die beiden Radbremsen 75,76 ; 77,78 eines jeden Bremskreises I, II sind mit einer Rücklaufleitung 90,91 verbunden, in deren Leitungsabzweige pro Radbremse 75-78 jeweils das Auslassventil 86-89 eingesetzt ist. Stromabwärts zu den Auslassventilen 86-89 befindet sich in jeder Rücklaufleitung 90,91 ein Niederdruckspeicher 92,93 der mit einem Eingang einer elektromotorisch angetriebenen Druckmittelfördervorrichtung 94,95 verbunden ist, welche die beiden Bremskreise I, II speist. Zwischen einem Ausgang jeder Druckmittelfördervorrichtung 94,95 und dem zugehörigen Bremskreis I, II besteht mittels Druckkanal 96,97 und einem Abzweig 98,99 eine hydraulische Verbindung, wobei die Druckerhöhung in den Radbremsen 75-78 über die Einlassventile 82-85 regelbar ist. Dadurch ist über die Druckmittelfördervorrichtungen 94,95 Druck zwecks Fahrstabilitätseingriffen oder zum Bremsen in den Radbremsen 75-78 einsteuerbar, ohne auf einen zentralen Hochdruckspeicher wie bei elektrohydraulischen Bremsanlagen zurückgreifen zu müssen.

Um einen Wechsel zwischen ABS-Rückförderbetrieb (Förderrichtung in Richtung Hauptbremszylinder 1) und ASR oder ESP-Fahrdynamikregelungsbetrieb (Förderrichtung in Richtung Radbremsen) mittels der Druckmittelfördervorrichtungen 94,95 zu ermöglichen, ist im Ansaugzweig jeder Druckmittelfördervorrichtung 94,95 jeweils ein Umschaltventil 100,101 integriert, welches bei aktiver Fahrdynamikregelung eine Druckmittelverbindung zwischen dem Hauptzylinder 1 und dem Eingang der Druckmittelfördervorrichtungen 94,95 herzustellen vermag.

Fig. 2 zeigt den Hauptzylinder 1 mit einem ersten und einem zweiten Kolben 2,3 für erste und zweite Druckräume 4,5, wobei die Kolben 2,3 zur Druckmittelversorgung von den Radbremsen 75-78 verschiebbar innerhalb einem Gehäuse 6 angeordnet sind. Ein in Fig. 1 dargestelltes Bremspedal 43 ist mittelbar oder unmittelbar mit dem ersten Kolben 2 verbunden.

Der Hauptzylinder 1 ist vom sogenannten Plunger-Typ mit ortsfest in einer Gehäusewandung 7 angeordneten, und an einer Kolbenwandung 8,9 mit einer Dichtlippe 10, 11 anliegenden Dichtmanschetten 12,13 zur Abdichtung der Druckräume 4,5. Die Dichtlippen 10,11 können in Richtung Radbremse überströmt werden, falls ein Druckgefälle zwischen nicht gezeichnetem Druckmittelvorratsbehälter und Radbremse eingestellt wird. Für den unbetätigten Betriebszustand wird ferner zwischen den beiden Druckräumen 4,5 eine druckausgleichende Verbindung ermöglicht, so dass für diesen unbetätigten Betriebszustand auch zwischen den beiden Bremskreisen ein genereller Druckausgleich besteht.

Jedem der Kolben 2,3 ist eine Rückstellfeder 14,15 zugeordnet, welche mit einem Ende 16,17 an einem Kolbenboden 18,19 und mit einem anderen Ende über einen Kragen 20,21 einer Hülse 22,23 mittelbar am Gehäuse 6 abgestützt ist. Die Rückstellfeder 14,15 wird bei Kolbenverschiebung in eine Betätigungsrichtung A komprimiert, und zwecks Kolbenrückstellung expandiert.

Ausgehend von dem Kolbenboden 18,19 verfügen die Kolben 2,3 über eine topfförmige Wandung 24,25, innerhalb derer die Rückstellfeder 14,15 zumindest teilweise angeordnet ist.

Die Wandung 24,25 wird mittig von einem zentrischen Zapfen 26,27 durchragt, der vor seinem axialen Austritt aus der Wandung 24,25 endet. Dieses Ende 28,29 ist mit einem Anschlag 30,31 für die Hülse 22,23 versehen, der mit einem Kragen 32,33 derart zusammenwirkt, dass die Hülse 22,23 relativ zu dem Zapfen 26,27 begrenzt teleskopierbar ist.

Mit anderen Worten wird die Hülse 22,23 mit Rückstellfeder 14,15 bei Betätigung in das Kolbeninnere gedrängt. Wie zu ersehen ist, handelt es sich bei dem Anschlag 30,31 vorzugsweise um eine, an den Zapfen 26,27 angenietete- insbesondere Taumelvernietete-Ringscheibe. Das anderseitige Ende der Hülse 22,23 verfügt über den tellerartigen Kragen 20,21 zur Anlage der Rückstellfeder 14,15.

Der zweite Kolben 3 verfügt zusätzlich über einen ersten, dem Zapfen 27 entgegengerichteten zylindrischen, zapfenförmigen Kolbenabschnitt 34 und einen zweiten zylindrischen, zapfenförmigen Kolbenabschnitt 42, wobei auf dem ersten Kolbenabschnitt 34 ein Permanent-Magnet 35 angeordnet ist.

Eine Einrichtung zur Erkennung einer Bremsbetätigung umfasst den Magneten 35 als Signalgeber und ein Sensorelement 36, wobei der Magnet 35 ein Magnetfeld radial in Richtung des Sensorelementes 36 aussendet, das ortsfest am Gehäuse 6 vorgesehen ist, und mit einer nicht gezeichneten elektronischen Steuer-und Regeleinheit verbindbar ist, um eine Lageerfassung zu ermöglichen.

Der Magnet 35 ist ringförmig und wie ersichtlich zwischen Scheiben 37,38, sogenannten Polscheiben, aus magnetischem Werkstoff angeordnet. Die Scheiben 37,38 ermöglichen eine Bündelung des magnetischen Feldes, so dass die Wandstärke des Gehäuses 6 ausreichend dick ausgeführt sein kann, um auch Hochdruckbeanspruchung zu widerstehen. Gleichzeitig wird die Krafteinwirkung auf den Magneten 35 homogenisiert, indem diese auf eine größere Fläche verteilt wird, und der Magnet 35 wird im Falle eines Bruches durch die Scheiben 37,38 zusammengehalten.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist auf dem zweiten zylindrischen, zapfenförmigen Kolbenabschnitt 42 eine ringförmige Scheibe 39 angeordnet, welche der Positionierung des Magneten 35 und der Abstützung der Hülse 22 dient. Die Scheibe 39, welche an einer zwischen dem ersten und dem zweiten Kolbenabschnitt 34,42 ausgebildeten Stufe 40 anliegt, ist durch Umformen des zweiten zylindrischen, zapfenförmigen Abschnittes 42, insbesondere durch Taumelvernieten, befestigt.

Zwischen dem Magneten 35 bzw. der Polscheibe 38 und der Scheibe 39 ist ein elastisches Element 41 beispielsweise in Form eines O-Ringes vorgesehen, welches bei der Befestigung der Scheibe 39 deformiert, d. h. zusammengedrückt wird und somit den Magneten 35 und die Polscheiben 37,38 in Anlage mit der Wandung 25 hält.

In dem Sensorelement 36 sind ein nicht dargestellter erster und ein nichtdargestellter zweiter Hall-IC vorgesehen, wobei der erste Hall-IC ein digitales Signal und der zweite Hall-IC ein analoges Signal liefert. Dadurch liegt im Normalbetrieb eine gewisse Redundanz der Signale vor.

Wird der erste Kolben 2 über das nicht dargestellte Bremspedal in Betätigungsrichtung A verschoben, werden der zweite Kolben 3 sowie der Magnet 35 bei einer Normalbremsung aufgrund der Federkräfte parallel zu diesem verschoben. Das Sensorelement 36 sensiert dabei eine Magnetfeldänderung und der erste und der zweite Hall-IC stellen ein digitales und analoges Signal zur Verfügung. Das digitale Signal erkennt einen definierten Schwellenwert des magnetischen Feldes und ist daher als gesteuerter Schalter lediglich als Öffner oder Schließer eines Stromkreises wirksam. Das analoge Signal, welches im Sensorelement 36 oder in einer elektronischen Steuer-und Regeleinheit verarbeitet-d. h. beispielsweise verstärkt- werden kann, liefert eine Aussage über die Bremspedalbewegung bzw. den Zustand des Bremspedals (Betätigungs-, Halte-oder Lösungszustand).

Diese beiden Signale werden an eine elektronische Steuer- und Regeleinheit, wie beispielweise an eine Motorsteuerung oder an eine Bordnetzsteuerung, weitergeleitet und darin ausgewertet, wodurch beispielsweise ein Bremslicht angesteuert oder ein Tempomat ausgeschaltet werden kann.

Da das digitale Signal störunanfälliger ist, wird dieses im Normalbetrieb, d. h. wenn kein Regeleingriff- beispielsweise ESP oder ABS-stattfindet, vorrangig ausgewertet.

Die Plausibilisierung der Signale ist in der Software der elektronischen Steuer-und Regeleinheit festlegbar, d. h. diese Plausibilisierung ist nicht zwingend und es ist ebenso möglich, im Normalbetrieb vorrangig das analoge Signal auszuwerten.

Bei einem ESP-Regeleingriff, bei dem beispielsweise der zweite Kolben 3 trotz einer Betätigung des Bremspedals 43 feststeht bzw. sich nur minimal bewegt, da lediglich ein Leerweg des Hauptzylinders 1 durchfahren wird, wird vorrangig das analoge Signal ausgewertet, weil die minimale Bewegung des zweiten Kolbens 3 eventuell nicht ausreicht, um ein digitales Signal im ersten Hall-IC zu erzeugen.

Der Fahrerwunsch kann also auch während eines ESP- Regeleingriffes erkannt werden, da mit dem zweiten Hall-IC minimale Signalschwankungen, d. h. minimale Magnetfeldänderungen erkennbar sind.

Das bedeutet, dass in jedem Fall, d. h. auch im Falle eines ESP-Regeleingriffes, erkannt werden kann, mit welcher Geschwindigkeit der Fahrer das Bremspedal 43 betätigt.

Dadurch kann eine Panikbremsung erkannt und durch die elektronische Steuer-und Regeleinheit können entsprechende Regelungsvorgänge eingesteuert werden. Beispielsweise ist es hierdurch möglich, einen elektronisch gesteuerten pneumatischen Bremskraftverstärker anzusteuern.

Weiter ist es möglich, durch die Auswertung des analogen Signals Lufteinschlüsse in der Bremsanlage zu erkennen.

Hierzu wird mittels des analogen Signals ein theoretischer Druck in der hydraulischen Verbindung 73 ermittelt, welcher mit dem gemessenen Druck des Drucksensors 79 verglichen wird.

Um Unfälle zu vermeiden und Unfallfolgen zu mindern, ist es grundsätzlich möglich, die beiden Signale einem sogenannten Gefahrenrechner zur Verfügung zu stellen, in welchem Daten von verschiedenen passiven und aktiven Sicherheitssystemen, wie ESP, Bremsassistent, Adaptive Cruise Control (ACC), Gurtstraffer, Airbags etc., zusammenlaufen und ausgewertet werden. Abhängig vom Grad des Gefahrenpotentials können dann beispielsweise Informationen und Warnungen für den Fahrer ausgegeben oder weitergehende Sicherheitsmaßnahmen eingeleitet werden. Bezugszeichenliste 1 Hauptzylinder 2 Kolben 3 Kolben 4 Druckraum 5 Druckraum 6 Gehäuse 7 Gehäusewandung 8 Kolbenwandung 9 Kolbenwandung 10 Dichtlippe 11 Dichtlippe 12 Dichtmanschette 13 Dichtmanschette 14 Rückstellfeder 15 Rückstellfeder 16 Ende 17 Ende 18 Kolbenboden 19 Kolbenboden 20 Kragen 21 Kragen 22 Hülse 23 Hülse 24 Wandung 25 Wandung 26 Zapfen 27 Zapfen 28 Ende 29 Ende 30 Anschlag 31 Anschlag 32 Kragen 33 Kragen 34 Kolbenabschnitt 35 Magnet 36 Sensorelement 37 Scheibe 38 Scheibe 39 Scheibe 40 Stufe 41 Element 42 Kolbenabschnitt 43 Bremspedal 70 Bremsanlage 71 Bremskraftverstärker 72 Druckmittelvorratsbehälter 73 Bremsleitung 74 Bremsleitung 75 Radbremse 76 Radbremse 77 Radbremse 78 Radbremse 79 Drucksensor 80 Trennventil 81 Trennventil 82 Einlassventil 83 Einlassventil 84 Einlassventil 85 Einlassventil 86 Auslassventil 87 Auslassventil 88 Auslassventil 89 Auslassventil 90 Rücklaufleitung 91 Rücklaufleitung 92 Niederdruckspeicher 93 Niederdruckspeicher 94 Druckmittelfördervorrichtung 95 Druckmittelfördervorrichtung 96 Druckkanal 97 Druckkanal 98 Abzweig 99 Abzweig 100 Umschaltventil 101 Umschaltventil A Betätigungsrichtung I Bremskreis II Bremskreis