Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Kraftfahrzeugbremsanlage mit Trommelbremsen und Leerwegkompensation, sowie entsprechende

Kraftfahrzeugbremsanlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen

Kraftfahrzeugbremsanlage mit Trommelbremsen, die während des Fährbetriebs als

Betriebsbremsen fungieren, und mit einem elektromechanischen Bremskraftverstärker. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Kraftfahrzeugbremsanlage für ein Kraftfahrzeug. Trommelbremsen haben insbesondere im Vergleich zu Scheibenbremsen diverse Vorteile, wie z. B. einen höheren Wirkungsgrad, einen geringeren Verschleiß und niedrigere

Bremsstaubemissionen. Trommelbremsen erfordern jedoch nicht nur einen höheren

Anlegedruck, sondern weisen aufgrund des größeren Lüftspiels auch einen längeren Leerweg, in welchem kein Bremsmoment erzeugt wird, auf. Dies hat einen längeren Bremspedalweg bis zum Druckpunkt, an dem sich die Bremsbeläge an die Trommel anlegen, zur Folge. Bislang wird versucht, diese Nachteile durch mechanische Maßnahmen, wie z. B. Anpassung der Federpakete oder des Nachstellmechanismus, zu kompensieren.

Die DE 10 2008 054 859 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mit Scheiben- oder Trommelbremsen, wobei ein elektromechanischer Bremskraftverstärker vorgesehen ist, der z. B. mit Hilfe eines Elektromotors eine Hilfskraft erzeugt, die zusammen mit einer Muskelkraft, die über ein Bremspedal aufgebracht wird, den Hauptbremszylinder betätigt. Auf die zuvor erläuterte Leerwegproblematik bei Trommelbremsen wird nicht eingegangen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer

Kraftfahrzeugbremsanlage mit Trommelbremsen anzugeben, das wenigstens einen mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteil nicht oder zumindest nur vermindert aufweist.

Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf eine entsprechende Kraftfahrzeugbremsanlage. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, aus der folgenden Erfindungsbeschreibung und auch aus der Zeichnung.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Bremskraftverstärker beim Fahrzeugstart, d. h. beim Herstellen der Fahrbereitschaft des Kraftfahrzeugs, anhand einer fahrzeugspezifischen p-V-Kennlinie für die Trommelbremsen einen Vordruck erzeugt, der zur Leerwegkompensation an die Trommelbremsen angelegt und während des Fährbetriebs (in dem die Trommelbremsen als Betriebsbremsen fungieren) gehalten bzw. aufrechterhalten wird.

Der Vordruck bewirkt eine Kompensation des Leerwegs an den Trommelbremsen. Betätigt der Fahrer bzw. Fahrzeugführer das Bremspedal (oder dergleichen), addiert sich der erzeugte Druck zum gehaltenen Vordruck. Der Leerweg der Trommelbremsen ist aufgrund des

Vordrucks bzw. der dadurch bewirkten Vorspannung bereits überwunden und es ergibt sich ein kurzer Pedalweg mit vergleichsweise hartem Druckpunkt (Trommelbremsen sind in der Regel durch einen weichen Druckpunkte gekennzeichnet). Somit ergibt sich subjektiv ein gutes Pedalgefühl.

Der verwendete elektromechanische Bremskraftverstärker (eBKV) ist so beschaffen, dass dieser an den Trommelbremsen einen Bremsdruck aufbauen kann, ohne dass der Fahrer das Bremspedal betätigen muss. Der elektromechanische Bremskraftverstärker ist hierzu bspw. mit einer EBR-Schnittstelle (External Brake Request) ausgestattet.

Die Kraftfahrzeugbremsanlage kann ferner Steuerventile einer Fahrdynamikregelung (ESC), aufweisen, mit denen Radbremsdrücke gezielt abgesenkt und/oder aufgebaut werden können. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der an den Trommelbremsen anliegende Vordruck durch diese Steuerventile gehalten, d. h. quasi„eingesperrt“, wird.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Kraftfahrzeugbremsanlage wenigstens eine Druckspeicher-Patrone aufweist, mit welcher der an den Trommelbremsen anliegende Vordruck gehalten wird. Eine solche Druckspeicher-Patrone ist ein zusätzliches Bauteil, das in dem zu den Trommelbremsen führenden Hydraulikzweig angeordnet ist. Die Druckspeicher-Patrone ist bevorzugt mit einem Aktuator ausgebildet, um sich selbstständig auf den benötigten Vordruck, der bspw. über den Fahrzeugbus von einem Steuergerät des elektromechanischen Bremskraftverstärkers oder von einem Steuergerät der Fahrdynamikregelung (siehe unten) gelesen wird, adaptieren zu können.

Die p-V-Kennlinie bildet einen funktionalen Zusammenhang ab, zwischen dem an den

Trommelbremsen anliegenden hydraulischen Druck p (Bremsdruck) und dem dafür

erforderlichen hydraulischen Volumen V (Volumenaufnahme bzw. verschobenes

Flüssigkeitsvolumen). Die p-V-Kennlinie ist aufgrund von Fertigungstoleranzen

fahrzeugspezifisch bzw. fahrzeugindividuell. Die p-V-Kennlinie für die Trommelbremsen kann bei der Herstellung des Fahrzeugs, bspw. bei Bandende-Prüfungen, ermittelt und dann z. B. im Steuergerät des elektromechanischen Bremskraftverstärkers oder im Steuergerät der

Fahrdynamikregelung hinterlegt bzw. abgespeichert werden und steht dann zur Verfügung. Bevorzugt wird achsweise eine p-V-Kennlinie ermittelt und hinterlegt. Aus der p-V-Kennlinie kann der benötigte Vordruck (p _o ) bestimmt werden, wie nachfolgend noch näher erläutert. Prinzipiell ist denkbar, dass für jede Trommelbremse eine eigene p-V-Kennlinie ermittelt und hinterlegt wird. Die p-V-Kennlinie kann später (nach der Fahrzeugherstellung) nachkalibriert bzw. neu angelernt werden, z. B. in einer Fachwerkstatt.

Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugbremsanlage für ein Kraftfahrzeug weist auf: mehrere, d. h. wenigstens zwei, Trommelbremsen, die während des Fährbetriebs als Betriebsbremsen fungieren; einen elektromechanischen Bremskraftverstärker; und ein Steuergerät oder dergleichen, wobei dies insbesondere das Steuergerät des elektromechanischen Bremskraftverstärkers oder das Steuergerät einer

Fahrdynamikregelung ist, welches die Kraftfahrzeugbremsanlage derart steuert bzw. regelt, dass der elektromechanische Bremskraftverstärker beim Fahrzeugstart anhand einer (hinterlegten) fahrzeugspezifischen p-V-Kennlinie für die Trommelbremsen einen Vordruck erzeugt, der zur Leerwegkompensation an die Trommelbremsen angelegt und gehalten bzw. aufrechterhalten wird.

Bevorzugt sind die Trommelbremsen (nur) an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs angeordnet, wohingegen die Vorderachse des Kraftfahrzeugs bevorzugt mit Scheibenbremsen ausgestattet ist. Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender weise mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die in den Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von konkreten

Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.

Fig. 1 veranschaulicht den charakteristischen Verlauf einer p-V-Kennlinie (Druck-Volumen- Diagramm) für Trommelbremsen.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen

Kraftfahrzeugbremsanlage.

Trommelbremsen weisen, wie aus Fig. 1 ersichtlich, einen relativ großen Leerweg S auf, in welchem trotz Betätigung eines Bremspedals oder dergleichen kein Bremsmoment erzeugt wird. Der Leerweg S ist durch einen im Wesentlichen waagrechten Verlauf der Druck-Volumen- Kennlinie (K) gekennzeichnet. Wird bei fortgesetzter Bremspedalbetätigung der Leerweg S überwunden, steigt der Bremsdruck p an und ein Bremsmoment wird erzeugt.

Die Erfindung sieht vor, dass zur Leerwegkompensation an den Trommelbremsen einer Kraftfahrzeugbremsanlage ein Vordruck p _o angelegt wird und dadurch die Trommelbremsen gewissermaßen vorbetätigt sind. Der notwendige Vordruck bzw. Anlegedruck p _o ist anhand der fahrzeugspezifischen p-V-Kennlinie (K) für die Trommelbremsen bestimmbar bzw. daraus ableitbar und ist gerade so groß, dass die Bremsbeläge noch nicht an den Trommeln schleifen (durch schleifende Bremsbeläge würde es zur Erwärmung und in der Folge zur

Selbstverstärkung, dem sogenannten Selbstbremsen, kommen). Der ideale Wert für den Vordruck p ₀ ergibt sich am Endpunkt des waagrechten Abschnitts der fahrzeugspezifischen p- V-Kennlinie (K) und kann grafisch und/oder mathematisch bestimmt werden. Diesem Druckwert Po (Vor- bzw. Anlegedruck) ist ein Volumenwert V _o (Anlegevolumen) zugeordnet.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Kraftfahrzeugbremsanlage 100, mit zwei hydraulisch betätigten Scheibenbremsen 1 10 an der Vorderachse VA des Kraftfahrzeugs und zwei hydraulisch betätigten Trommelbremsen 120 an der Hinterachse HA. Die Trommelbremsen 120 haben die in Fig. 1 veranschaulichte Charakteristik. Die Kraftfahrzeugbremsanlage 100 weist ferner ein Bremspedal 130, einen mit dem Bremspedal 130 gekoppelten elektromechanischen

Bremskraftverstärker 140 sowie ein ESC-Modul 150 zur Fahrdynamikregelung mit Steuer- bzw. ESC-Ventilen 155 auf.

Beim Fahrzeugstart, d. h. beim Herstellen der Fahrbereitschaft des Kraftfahrzeugs, wird an den Trommelbremsen 120 der aus einem hinterlegten fahrzeugspezifischen p-V-Diagramm für die Trommelbremsen 120 ermittelte Vordruck p ₀ angelegt, indem der elektromechanische

Bremskraftverstärker 140 das entsprechende Bremsflüssigkeitsvolumen (Anlegevolumen) V ₀ in den zu den Trommelbremsen 120 führenden Hydraulikzweig pumpt (ohne dass das

Bremspedal 130 betätigt wird). Die Steuerventile 155 sind hierzu geöffnet und werden sodann geschlossen, sodass der Vordruck p _o während des folgenden Fährbetriebs aufrecht erhalten wird. Beim Starten des Kraftfahrzeugs fährt der elektromechanische Bremskraftverstärker 140 also den Punkt p _o /Vo auf der abgelegten p-V-Kennlinie (K) an und über die ESC-Ventile 155 wird der Druck p _o dann an der Hinterachse HA eingesperrt.

Fig. 2 zeigt diesen Zustand: bei unbetätigtem Bremspedal 130 liegt an den Scheibenbremsen 110 der Vorderachse VA der Druck p = 0 bar an und an den Trommelbremsen 120 der

Hinterachse HA liegt der Druck p = po an. Durch diese im Wesentlichen hydraulischen

Maßnahmen (ohne zusätzliche Bauteile) ist der Leerweg S an den Trommelbremsen 120 bereits überwunden, d. h., die Trommelbremsen 120 sind sozusagen vorbetätigt und die Bremsbeläge befinden sich sozusagen in leerwegüberwundenen Positionen bzw. Stellungen. Tritt der Fahrer im folgenden Fährbetrieb das Bremspedal 130, öffnen sich die Ventile 155, sobald der über das Bremspedal 130 erzeugte Druck den an der Hinterachse HA eingesperrten Druck bzw. den Vordruck p ₀ übersteigt und der vom Fahrer erzeugte Druck addiert sich zum eingesperrten Druck bzw. Vordruck p ₀ . Es ergibt sich ein kurzer Pedalweg mit vergleichsweise hartem Druckpunkt, wie bei Scheibenbremsen. Sogenannte Pedaldurchsacker können nicht auftreten. Beim Lösen des Bremspedals 130 stellt sich an den Trommelbremsen 120 der Hinterachse HA wieder der Vordruck p ₀ ein und die Bremsbacken werden entsprechend zurückgestellt, sodass sich die Bremsbeläge wieder in ihren leerwegüberwundenen Positionen befinden ohne an den Trommeln zu schleifen. Bezugszeichenliste

100 Kraftfahrzeugbremsanlage (Bremssystem)

110 Scheibenbremse(n)

120 Trommelbremse(n)

130 Bremspedal

140 elektromechanischer Bremskraftverstärker

150 Fahrdynamikregelungsmodul

155 Ventil(e)

HA Hinterachse

VA Vorderachse

K Kennlinie

S Leerweg

p Bremsdruck

Po Vordruck (Anlegedruck)

V Volumen

Vo Anlegevolumen