Fahrzeuqbremsanlaqe

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Hilfskraft- und/oder Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Die internationale Patentanmeldung WO 2012/150 120 A1 offenbart eine hydrau- lische Hilfskraft- und Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage mit einem Hauptbrems- zylinder, der mittels eines Bremspedals durch Muskelkraft betätigbar ist. Außer- dem weist die bekannte Fahrzeugbremsanlage einen Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger mit einer Kolben-Zylinder-Einheit auf, deren Kolben zur Er- zeugung eines Bremsdrucks mit einem Elektromotor über einen Gewindetrieb im Zylinder verschiebbar ist. Eine Betriebsbremsung wird als Fremdkraftbremsung durchgeführt, bei der ein Bremsdruck mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger erzeugt wird. Der Hauptbremszylinder wird bei einer Betriebsbremsung durch Schließen eines Trennventils hydraulisch von der Fahrzeugbremsanlage ge- trennt. Der Hauptbremszylinder dient bei einer Betriebsbremsung als Sollwertge- ber für den mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger zu erzeugenden Brems- druck. Bei einem Ausfall oder einer Störung des Fremdkraft- Bremsdruckerzeugers wird der Bremsdruck wie üblich durch Muskelkraft mit dem Hauptbremszylinder erzeugt. Dafür weist die bekannte Fahrzeugbremsanlage ei- nen elektrohydraulischen Bremskraftverstärker mit einer Hydropumpe auf, die mit einem Elektromotor antreibbar ist und die einen Hauptbremszylinderdruck ver- stärkt. Offenbarung der Erfindung

Für den Fall eines Fehlers oder einer Funktionseinschränkung einer hydrauli- schen Hilfskraft- und/oder Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage sieht das erfin- dungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor, ein Verhältnis zwischen einem Radbremsdruck in mindestens einer Radbremse und einer Betä- tigungskraft eines Hauptbremszylinders und/oder einem Betätigungsweg des Hauptbremszylinders und/oder einem Hauptbremszylinderdruck im Hauptbrems- zylinder zu ändern, insbesondere den Radbremsdruck in der mindestens einen Radbremse im Verhältnis zur Betätigungskraft und/oder dem Betätigungsweg des Hauptbremszylinders und/oder dem Hauptbremszylinderdruck zu reduzieren. Ein Fahrzeugführer erhält dadurch bei einer Betätigung des Hauptbremszylinders eine haptisches Rückmeldung, dass sich etwas an der Fahrzeugbremsanlage geändert hat. Insbesondere erhält der Fahrzeugführer das Gefühl, die Fahrzeug- bremsanlage bremse schlechter.

Ein Fehler einer Fahrzeugbremsanlage ist beispielsweise ein Ausfall einer Rad- bremse oder eines Bremskreises. Eine Funktionseinschränkung ist beispielswei- se Luft in der Fahrzeugbremsanlage, die bei einer Fremdkraftbremsung ausge- glichen und deswegen vom Fahrzeugführer nicht bemerkt wird. Wenn der Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger ausfällt, macht sich die Luft durch einen verlän- gerten Betätigungsweg des Hauptbremszylinders infolge von Kompressibilität von Luft enthaltender Bremsflüssigkeit bemerkbar.

Die Erfindung ist insbesondere für sogenannte„versteckte Fehler“ vorgesehen, womit Fehler gemeint sind, die ohne das erfindungsgemäße Verfahren vom Fahrzeugführer nicht wahrgenommen werden, weil sie beispielsweise von einem Bremskraftverstärker oder dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger kompensiert oder erst bei einem weiteren Fehler eine Auswirkung auf ein Bremsverhalten der Fahrzeugbremsanlage haben.

Die abhängigen Ansprüche haben Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestal- tungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Erfindung zum Gegen- stand. Sämtliche in der Beschreibung und der Zeichnung offenbarten Merkmale können einzeln für sich oder in grundsätzlich beliebiger Kombination bei Ausführungs- formen der Erfindung verwirklicht sein. Ausführungen der Erfindung, die nicht al- le, sondern nur ein oder mehrere Merkmale eines Anspruchs aufweisen, sind grundsätzlich möglich.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Schemadarstellung einer hydraulischen Hilfskraft- und Fremdkraft- Fahrzeugbremsanlage zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfah- rens; und

Figur 2 eine Pedalcharakteristik Kennlinie.

Ausführungsform der Erfindung

Die in Figur 1 vereinfacht dargestellte hydraulische Fahrzeugbremsanlage ist ei- ne Hilfskraft- und Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage. Sie weist einen Haupt- bremszylinder 1 auf, an den ein oder vorzugsweise mehrere Bremskreise mit je- weils einer oder mehreren hydraulischen Radbremsen 2 angeschlossen sind. Gezeichnet ist ein Einkreis-Hauptbremszylinder 1 , an den ein Bremskreis ange- schlossen ist. Vorzugsweise weist die Fahrzeugbremsanlage einen Zweikreis- Hauptbremszylinder 1 auf, an den zwei Bremskreise mit jeweils einer oder meh- reren Radbremsen 2 angeschlossen sind. Beispielsweise weist die Fahrzeug- bremsanlage in jedem Bremskreis zwei Radbremsen 2 auf.

Der Hauptbremszylinder 1 ist mittels eines Bremspedals 3 oder eines nicht ge- zeichneten Handbremshebels mit Muskelkraft betätigbar und weist einen steuer- baren, elektromechanischen Bremskraftverstärker 4 auf. Der Bremskraftverstär- ker 4 verstärkt die durch Muskelkraft auf den Hauptbremszylinder 1 , genau ge- nommen auf einen Kolben des Hauptbremszylinders 1 ausgeübte Betätigungs- kraft. Anstelle des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 4 kann beispiels- weise der Hauptbremszylinder 1 einen steuerbaren Unterdruckbremskraft- verstärker oder die Fahrzeugbremsanlage einen elektrohydraulischen Brems- kraftverstärker aufweisen. Hilfskraft-Fahrzeugbremsanlage bedeutet, dass der Hauptbremszylinder 1 und damit die Fahrzeugbremsanlage mit Muskelkraft ver- stärkt durch eine Verstärkerkraft des Bremskraftverstärkers betätigbar ist. Ein elektrohydraulischer Bremskraftverstärker erhöht stattdessen einen mit dem Hauptbremszylinder 1 erzeugten Bremsdruck.

Der Bremskraftverstärker 4 ist steuerbar, was bedeutet, dass seine Verstärkung einstellbar bzw. veränderbar ist. Dazu weist die Fahrzeugbremsanlage ein elekt- ronisches Steuergerät 5 auf, das Signale von einem Pedalwegsensor 6, einem nicht gezeichneten Pedalkraftsensor und/oder von einem Drucksensor 7, der an den Hauptbremszylinder 1 angeschlossen ist, bekommt. Die Signale des Pedal- wegsensors 6, des Pedalkraftsensors und des Drucksensors 7 sind voneinander abhängig, es genügt grundsätzlich eine der gemessenen Größen als Eingangs- signal des Steuergeräts 5. Zwecks Redundanz können eine weitere der drei Größe oder alle drei Größen gemessen werden.

Die Fahrzeugbremsanlage weist einen Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 8 mit ei- ner Kolben-Zylinder-Einheit 9 auf, deren Kolben 10 zur Erzeugung eines Brems- drucks in der Fahrzeugbremsanlage mit einem Elektromotor 1 1 über einen nicht dargestellten Gewindetrieb in einem Zylinder 12 verschiebbar ist. Der Zylinder 12 der Kolben-Zylinder-Einheit 9 des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 8 ist durch ein Fremdkraftventil 13 hydraulisch mit der Fahrzeugbremsanlage verbindbar.

Zu einer Betätigung der Fahrzeugbremsanlage wird ein Bremsdruck mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 8 erzeugt und durch Öffnen des Fremdkraftven- tils 13 die Radbremse/n 2 mit dem Bremsdruck beaufschlagt. Der Hauptbremszy- linder 1 wird dabei durch Schließen eines Trennventils 14 hydraulisch von der Fahrzeugbremsanlage getrennt.

Bei der Fremdkraftbetätigung dient der Hauptbremszylinder 1 als Sollwertgeber für den von dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 8 zu erzeugenden Brems- druck, der von dem Steuergerät 5 in Abhängigkeit von der Pedalkraft, dem Pe- dalweg und/oder dem Hauptbremszylinderdruck geregelt wird. Dazu ist an den Zylinder 12 des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 8 ein Drucksensor 15 ange- schlossen. Zusätzlich oder statt des Drucksensors 15 des Fremdkraft- Bremsdruckerzeugers 8 können ein oder die Bremskreise und/oder eine, mehre- re oder alle Radbremsen 2 einen Drucksensor für die Druckregelung aufweisen (nicht dargestellt).

Mit dem Hauptbremszylinder 1 wird die Radbremse 2 bzw. werden die Radbrem- sen 2 nur bei einer Störung oder einem Ausfall des Fremdkraft- Bremsdruckerzeugers 8 betätigt.

Jeder Radbremse 2 ist ein Einlassventil 16 und ein Auslassventil 17 zugeordnet, mit denen Schlupfregelungen wie Blockierschutz-, Antriebsschlupf-, und Fahrdy- namik- bzw. Schleuderschutzregelungen in an sich bekannter Weise möglich sind. Für diese Schlupfregelungen sind die Abkürzungen ABS, ASR und FDR bzw. ESP gebräuchlich. Die Bremsdruckregelung erfolgt mit dem Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger 8 und/oder den Einlassventilen 16 und Auslassventilen 17

Die Ventile 13, 14, 16, 17 sind 2/2-Wege-Magnetventile, was allerdings nicht zwingend für die Erfindung ist.

Möglich ist beispielsweise eine lineare, eine degressive oder eine progressive Abhängigkeit zwischen dem Radbremsdruck in der/n Radbremse/n 2 und dem Pedalweg und/oder der Pedalkraft des Hauptbremszylinders 1 und/oder dem Hauptbremszylinderdruck. Die Abhängigkeit wird hier als Pedalcharakteristik be- zeichnet und ist in der beschriebenen Ausführungsform progressiv wie in Kurve 18 in Figur 2 dargestellt, die an der Abszisse den Pedalweg s und an der Ordina- te den Radbremsdruck p zeigt. Grundsätzlich sind unterschiedliche Radbrems- drücke in den Radbremsen 2 möglich, sofern die Fahrzeugbremsanlage mehrere Radbremsen 2 mit Ein- und Auslassventilen 16, 17 aufweist. In der beschriebe- nen Ausführungsform ist die Pedalcharakteristik progressiv, das heißt der Rad- bremsdruck steigt mit zunehmendem Pedalweg und zunehmender Pedalkraft überproportional an. Eine lineare, degressive, progressive und grundsätzlich be- liebige Abhängigkeit zwischen dem Radbremsdruck und dem Pedalweg, der Pe- dalkraft und/oder dem Hauptbremszylinderdruck ist mit dem Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger 8 und/oder dem steuerbaren Bremskraftverstärker 4 mög- lich.

Im Falle eines Fehlers oder einer Funktionsbeschränkung der Fahrzeugbremsan- lage wird erfindungsgemäß die Abhängigkeit zwischen dem Radbremsdruck ei- nerseits und dem Pedalweg, der Pedalkraft und/oder dem Hauptbremszylinder- druck andererseits geändert, insbesondere reduziert, so dass ein Fahrzeugführer das Gefühl hat, die Fahrzeugbremsanlage bremse schlechter. Dadurch wird der Fahrzeugführer haptisch auf den Fehler oder die Funktionsbeschränkung der Fahrzeugbremsanlage aufmerksam gemacht.

Ein möglicher Fehler ist Luft in der Fahrzeugbremsanlage, wodurch die Brems- flüssigkeit kompressibel wird. Bei einer Fremdkraftbetätigung der Fahrzeug- bremsanlage mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 8 würde der Fehler ohne das erfindungsgemäße Verfahren nicht bemerkt, weil der Hauptbremszylinder 1 durch Schließen des Trennventils 14 hydraulisch von der Fahrzeugbremsanlage getrennt und mit dem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger 8 trotz Kompressibilität der Bremsflüssigkeit der vom Sollwert abhängige Bremsdruck bzw. Radbrems- druck erzeugt wird. Es handelt sich um einen sogenannten„versteckten Fehler“, der für den Fahrzeugführer nicht wahrnehmbar ist bzw. nur wahrgenommen wird, wenn die Fahrzeugbremsanlage bei einer Störung oder einem Ausfall des Fremdkraft-Bremsdruckerzeugers 8 mit dem Hauptbremszylinder 1 betätigt wird.

Andere versteckte Fehler sind beispielsweise ein nicht öffnendes Trennventil 14 ein nicht schließendes Fremdkraftventil 13 oder ein nicht schaltendes Einlass- ventil 16 oder Auslassventil 17. Solche Fehler oder Funktionsbeschränkungen lassen sich mit Prüfverfahren aufspüren, die vom elektronischen Steuergerät 5 von selbst durchgeführt werden und bei denen ein Druck mit dem Fremdkraft- Bremsdruckerzeuger 8 erzeugt, die Ventile 13, 14, 16, 17 verschieden geschaltet und Drücke mit den Drucksensoren 7, 15 und Bewegungen des Fremdkraft- Bremsdruckerzeugers 8 gemessen werden. Weichen die Werte von den Werten bei voll funktionsfähiger Fahrzeugbremsanlage ab, lässt das auf eine Funktions- beschränkung oder einen Fehler schließen. Werden keine Abweichungen ge- messen, wird die Fahrzeugbremsanlage als voll funktionsfähig angesehen und weist die dafür vorgesehene Pedalcharakteristik, in der beschriebenen Ausfüh- rungsform die progressive, mit der Kurve 18 im Diagramm der Figur 2 dargestell- te Pedalcharakteristik auf.

Als verstecke Fehler, die sich bei einer Muskel- oder Hilfskraftbetätigung, nicht jedoch bei einer Fremdkraftbetätigung der Fahrzeugbremsanlage bemerkbar machen, kommen auch vergrößertes Lüftspiel, Schrägverschleiß von Bremsbe- lägen, Scheibenschlag (unebene Bremsscheibe/n), Fading, kleine Leckagen mit geringem Bremsflüssigkeitsverlust insbesondere nur durch Druckaufbau beim Bremsen in Betracht.

Im Falle eines Fehlers oder einer Funktionsbeschränkung wird wie geschrieben die Pedalcharakteristik geändert, in der beschriebenen Ausführungsform der Er- findung wird das Verhältnis zwischen dem Radbremsdruck und dem Betäti- gungsweg und/oder der Betätigungskraft des Hauptbremszylinders 1 und/oder dem Hauptbremszylinderdruck reduziert. Eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zugleich die Progression der Pedalcharakteristik wie in Kurve 19 in Figur 2 gezeigt vergrößert wird. Das heißt, dass bei einer Betäti gung des Hauptbremszylinders 1 der Radbremsdruck zunächst weniger und spä- ter stärker steigt als bei voll funktionsfähiger Fahrzeugbremsanlage. Die Kurven 18, 19 schneiden einander in einem Punkt 20, an dem der Radbremsdruck, die Betätigungskraft, der Betätigungsweg und der Hauptbremszylinderdruck bei ei- nem Fehler oder einer Funktionsbeschränkung der Fahrzeugbremsanlage gleich wie bei voll funktionsfähiger Fahrzeugbremsanlage sind. Bei weiterer Druckerhö- hung kann die Kurve 19 der Pedalcharakteristik bei beeinträchtigter oder fehler- hafter Fahrzeugbremsanlage weiterhin stärker, gleich oder weniger stark steigen wie bei voll funktionsfähiger Fahrzeugbremsanlage. Der Punkt 20 kann bei- spielsweise wie gesetzlich vorgeschrieben festgelegt werden für beispielsweise eine Fahrzeugverzögerung von 6,43 m/s ² bei einer Pedalkraft von 500 N. Am Punkt 20 ist auch eine höhere Vollverzögerung als die gesetzlich vorgeschriebe- ne Verzögerung möglich. Die Vollverzögerung ist eine für die jeweilige Fahr- zeugbremsanlage und ein mit ihr ausgerüstetes Fahrzeug festgelegte Fahrzeug- verzögerung bei der Pedalkraft von 500 N. Sie ist wie geschrieben höher als die gesetzlich vorgeschriebene Fahrzeugverzögerung und entspricht typischerweise der Erdbeschleunigung von 9,81 m/s ² .

Eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht eine beispielsweise opti sche, akustische und/oder haptische Warnung des Fahrzeugführers im Falle ei- nes Fehlers oder einer Funktionseinschränkung der Fahrzeugbremsanlage vor, wobei die optische Warnung 21 in Figur 1 mit dem Symbol einer Lichtquelle 21 dargestellt ist. Im Falle beispielsweise einer optischen und/oder sonstigen Warnung 21 kann die Pedalcharakteristik wie mit der Kurve 22 in Figur 2 dargestellt so geändert wer- den, dass in Punkt 23 bei der Pedalkraft von beispielsweise 500 N eine niedrige- re Verzögerung, beispielsweise eine gesetzlich bei einer optischen und/oder sonstigen Warnung vorgeschriebene Verzögerung von 2,44 m/s ² bei der Pedal- kraft von 500 N erreicht wird.

Als haptische Warnung eines oder einer Funktionsbeschränkung der Fahrzeug- bremsanlage ist außer der geänderten Pedalcharakteristik beispielsweise eine Leistungsreduktion eines Antriebsmotors und/oder eine Geschwindigkeitsbe- grenzung eines Kraftwagens möglich. Ebenso ist die Abschaltung von Komfort- funktionen und/oder automatisierten Fahrfunktionen wie Tempomat und/oder Ab- standsregeltempomat (vorzugsweise geschwindigkeitsabhängige Abstandsrege- lung zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, Abkürzung: ACC, englisch: Adaptive Cruise Control). Alle diese Warnungen machen einen Fahrzeugführer darauf aufmerksam, dass etwas nicht stimmt.