DE3311556A1

DE3311556A1 - Verfahren und vorrichtung zur bremskraftaufteilung bei kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3311556A1
Application number: DE19833311556
Authority: DE
Inventors: Werner 7014 Kornwestheim Stumpe
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-03-30
Filing date: 1983-03-30
Publication date: 1984-10-04
Also published as: GB2138086B; FR2543500A1; FR2543500B1; GB8408187D0; GB2138086A

Description

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Firma Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart 1

Verfahren und Vorrichtung zur Bremskraftaufteilung bei Kraftfahrzeugen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung jeweils nach der Gattung des Hauptanspruchs bzw. des ersten Vorrichtungsanspruchs. Es ist allgemein bekannt, daß Kraftfahrzeuge mit durch einen Bremsvorgang blockierten Vorderrädern zwar nicht mehr lenkbar sind, aber, im Gegensatz zu Kraftfahrzeugen, deren Hinterräder zuerst blockieren, bei homogener Fahrbahn wenigstens ihre Geradeausbewegung beibehalten.

Es wird daher angestrebt, durch bestimmte Regelungsverfahren, beispielsweise durch eine unter der Bezeichnung ALB bekannt gewordene automatisch lastabhängige Bremskraftregelung die Bremskräfte so auf die Fahrzeugachsen zu verteilen, daß für jeden Beladungszustand eine (teilweise) Überbremsung stets an der Vorderachse zuerst auftritt, jedenfalls wird dies angestrebt und ist auch schon be-

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kannt, beispielsweise durch die EG-Direktive EGRR (71/320/EWG) sowie deren Ergänzungen.

Unabhängig davon, nach welchen Gesichtspunkten aber die Bremskräfte auf.die jeweiligen Fahrzeugachsen verteilt werden, stets wird gleichzeitig an Vorder- und Hinterachse gebremst , wenn auch an der Hinterachse unter der Einwirkung der ALB vom jeweiligen Belastungszustand des Fahrzeugs abhängig mehr oder weniger stark. Diese bekannte Bremskraftverteilung kann allerdings einen häufig festgestellten übermäßig starken Verschleiß der Hinteraensbremsen nicht vermeiden, und zwar deshalb nicht, weil wie Untersuchungen ergeben haben, der überwiegende Teil der Bremsungen mit extrem kleinem Druck abläuft und in diesem Bereich die in Richtung auf die Vorderachse gegebenenfalls stärker geneigt verlaufende Bremskraftverteilungskurve (üblicherweise eine Gerade) in ihrer Neigung nur wenig zur Auswirkung kommt und dann eben doch ein überbremsen der Hinterachse auftritt. Besonders kritisch können die bisherigen Regelungen dann werden, wenn zwischen Reifen und Straße nur sehr kleine Haftreibwerte existieren, beispielsweise also auf glatten, winterlichen Fahrbahnen gefahren werden muß, die ohnehin eine vorsichtige Fahrweise und eine entsprechend sehr vorsichtige Einleitung von Bremsungen erforderlich machen. Es kann daher gerade unter solchen Bedingungen sowohl bei Fehlen einer automatisch lastabhängigen Bremskraftregelung oder trotz des Vorhandenseins einer solchen Regelung zu einer Fahrzeuginstabilität beim Bremsen kommen. Es versteht sich, daß diese Ausführungen lediglich auf den Fall zutreffen, bei denen das Kraftfahrzeug nicht mit einem sogenannten ABS (Antiblockiersystem) ausgerüstet ist, welches in bekannter Weise so ausgelegt ist, daß aufgrund eines Bremsvorgangs blockierende Räder ohnehin verhindert werden.

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Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Vorrichtungsanspruchs haben demgegenüber den Vorteil, daß auch für die wesentlich häufigeren, kleinen. Abbremsungen sichergestellt wird, daß mit größter Wahrscheinlichkeit die Vorderachse zuerst blockiert und daher.bei einer angepaßten Bremsung die RiehtungsStabilität sichergestellt ist, dies trifft insbesondere auf glatte Fahrbahn und vorsichtige Fahrweise zu.

Die durch eine Parallelverschiebung der Bremskraftverteilung skurve im Bremskraftdiagramm erzielte Zurückhaltung der Bremskrafteinwirkung an der Hinterachse zugunsten der Vorderachse mit entsprechender Reduzierung verbessert daher das Bremsverhalten bei kleinen Bremsdruckwerten und verhindert gleichzeitig bei möglichen hohen Abbremsungen, daß die Hinterachse zu stark unterbremst wird, sowohl für den Fall eines leeren als auch für ein voll beladenes Fahrzeug.

Die für die Realisierung vorliegender Erfindung erforderlichen Mittel sind bautechnisch gering und benötigen gegebenenfalls nur den Einsatz verstärker Druckfedern im Hinterachsbremszylinder oder die Anordnung zusätzlicher Federn bzw. eines zusätzlichen Ventils im Hinterachsbremskreis; die Realisierung vorliegender Erfindung stellt sich daher besonders kostengünstig.

Vorteilhaft ist ferner, daß eine aus anderen Gründen im Betriebsbremsventil vorgesehene Voreilung des Hinterachsbrems-

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Verhaltens durch die Druckrückhaltung, wie sie die vorliegende Erfindung bietet, kompensiert wird, so daß Vorderachse und Hinterachse dann jedenfalls mit gleichem Druck ansprechen können. Daher braucht in das Arbeitsverhalten des Betriebsbremsventils nicht eingegriffen zu werden, so daß sich keine nachteiligen Folgen für das Zeitverhalten einer möglichen Anhänger-Aussteuerung ergeben.. So sichert die Erfindung zwar weiterhin die gewünschte.Voreilung im Hinterachsbremskreis zum schnellen Ansprechen, des Anhänger-Steuerventils, verhindert aber ein Durchschlagen der Voreilung auf den effektiven Bremsbereich der Hinterachse des .Zugfahrzeugs.

Durch die in den Unteransprüchen, aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in. der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein übliches Bremskraftverteilungsdiagramm und die Figuren 2 und 3 jeweils entsprechende Bremskraftverteilungsdiagramme bei. realisierter Erfindung für ein beladenes und ein leeres Fahrzeug; die Figuren 4 und 5 zeigen mögliche Ausführungsformen zur praktischen Realisierung der erfindungsgemäßen Bremszurückhaltung im Hinterachsbereich.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Zum besseren Verständnis vorliegender Erfindung kann das in

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Fig. 1 gezeigte Bremskraft-Verteilungsdiagramm dienen, welches die installierte Blockierreihenfolge (Vorderachse zuerst) erkennen läßt. Auf der Abszisse und Ordinate des Diagramms der Fig. 1 sind die auf das Fahrzeuggewicht bezogenen Achsbremskräfte der Vorderachse (VA) bzw. der Hinterachse (HA) aufgetragen. Die Verbindungslinien zwischen gleichen Zahlenwerten von Abszisse und Ordinate ergeben Bremskraftaufteilungen mit gleicher erzielbarer Abbremsung Z, wobei diese Abbremsung des Fahrzeugs sich aus folgender Formel ergibt:

Bv Bh
^Z - G" ⁺ G~ *

Entlang des (idealisierten) Kurvenverlaufs P sind dann bei einem praktischen Ausführungsbeispiel die Bremskräfte so auf die Achsen verteilt, daß an beiden Achsen die gleiche KraftschlußInanspruchnahme auftritt. Unterhalb der Kurve P ist die Vorderachse, oberhalb die Hinterachse überbremst. In das Diagramm sind dann außerdem noch entsprechend den Grenzkurvenverläufen G1 und G2 die nach den EG-Richtlinien zulässigen Grenzen eingetragen.

Eine in einem Kraftfahrzeug installierte Bremskraftverteilung, die dem Kurvenverlauf der Geraden I folgt, orientiert sich am Kurvenverlauf P, wobei je nach Fahrzeugbeladung bei Einsatz einer ALB die Kurven P, G1 und G2 anders liegen. Dabei wird die installierte Bremskraftverteilung entsprechend Kurvenverlauf I in bekannter Weise durch die lastabhängige Regeleinrichtung der ALB beeinflußt. Es versteht sich allerdings, daß die vorliegende Erfindung in ihrem Grundgedanken auch, auf solche Kraftfahrzeuge anwendbar ist, die nicht mit einer automatisch arbeitenden lastabhängigen Bremskraftregelung (ALB) ausgerüstet sind,

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da die Vorteile, die die Erfindung bietet, nämlich Vermeidung einer Hinterachsüberbremsung, insbesondere bei glatten Fahrbahnen, und kleinen Abbremsungen auch erreicht werden, wenn keine ALB installiert ist.

Durch die ALB-Regler wird in bekannter Weise die Bremskraftverteilungskurve I zwischen Vorder- und Hinterachse dadurch verändert, daß deren Neigung im Bremskraftdiagramm entsprechend, dem Doppelpfeil A folgend, verändert wird. Dabei kann im oberen Druckbereich eine Begrenzung des Hinterachsdruckes erfolgen, was zu einer besseren Angleichung an die P-Kurve im oberen Abbremsungsbereich führt. Zwar wird, um beim Bremsen die Richtungsstabilität des Fahrzeugs zu halten, ein Sicherheitsabstand in der installierten Bremskraftverteilung zur Erzielung einer Überbremsung an der Vorderachse eingehalten; da hierdurch aber das Problem bei Bremsungen mit extrem kleinem Druck nicht gelöst werden kann, geht die vorliegende Erfindung einen anderen Weg, der im Grundprinzip darin besteht, die installierte Bremskraftverteilung entsprechend den Darstellungen der Fig. 2 und 3 einer sehr oder weniger genauen, gegebenenfalls auch zur angenäherten Parallelverschiebung zu unterwerfen dahingehend, daß aus dem Kurvenverlauf I der die Erfindung realisierende Kurvenverlauf I- wird, mit der Folge, daß aufgrund der deutlichen Knickbildung bei kleinen und kleinsten Bremsdrücken an der Hinterachse eine Druckzurückhaltung erzielt wird, die sich so auswirkt, daß, zunächst jedenfalls, den Hinterachsbremszylindern kein oder kein nennenswerter Druck zugeführt wird bzw. ein solcher nicht zur Auswirkung kommt, so daß diese auch keine Bremswirkung an der Hinterachse aufbauen können (Fig. 2 und 3). Das Ziel der Erfindung wird natürlich auch dann erreicht, wenn die erwähnte Parallelverschiebung mit kleinen Winkelabweichungen erfolgt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen strichpunktiert den Kurvenverlauf der installierten Bremskraftverteilung I für die Beispiels-

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fälle eines beladenen und eines leeren. Fahrzeugs und sie zeigen bei Ι~ eine denkbare installierte Bremskraftverteilung, erzielt durch eine erheblich stärkere Neigung gegen die Ordinate, wodurch die Vorderachse in der Bremskraftverteilung jedenfalls im Bereich mittlerer und hoher Bremsdruckwerte stark bevorzugt wird. Man erkennt aber deutlich aus der Darstellung der Fig. 2, daß auch bei Einbeziehung einer sehr starken Neigungsänderung der Kurve I_ gegenüber der Ausgangs-Bremskraftverteilung I bei geringen und extrem geringen Bremsdrücken, wie sie überwiegend häufig stattfinden, diese Neigung praktisch kaum Auswirkungen haben kann; tatsächlich wird die Bremskraftwirkung für die Hinterachse entsprechend den Ordinatenwerten für kleinste Bremsdrücke durch diese Neigung kaum nennenswert zurückgenommen .

Die erfindungsgemäße Lösung wirkt hier drastisch; sie reduziert für kleinste Abbremsungen die Bremskraftwirkungen an der Hinterachse zunächst bis zu einem vorgegebenen Vorderach sdruckwert vollständig auf Null, ermöglicht dann ein allmähliches Ansteigen und hat den großen Vorteil, daß andererseits bei höheren Abbremsungen durch den installierten Kurvenverlauf der Bremskraftverteilung I.. auch die Hinterachse wesentlich mehr und realistischer an der Bremsung beteiligt wird als dies bei einer Bremskraftverteilung mit starker Neigung entsprechend Kurve I₂ möglich ist. Die erfindungsgemäße Lösung ist daher sowohl bezüglich Bremsungen mit extrem kleinem Druck als auch bei Bremsverläufen mit mittlerem und hohem Druck wesentlich effektiver und den realen Straßenbedingungen in der effektiv erzielten Bremskraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse optimal angepaßt.

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Der durch die vorliegende Erfindung realisierte Verlauf der Bremskraftver teilung entsprechend Kurve I.. vermeidet, daß sich die Schere zwischen I und I- gerade bei höheren Bremsdrücken gefährlich öffnet und die Hinterachse-weniger an der Bremsung beteiligt wird, als dies, insbesondere etwa in Notfällen, sogar erforderlich wäre und vermeidet aber gleichzeitig bei Bremsungen mit kleinem und. kleinstem Druck ein ebenfalls gefährliches überbremsen der Hinterachse wirkungsvoll.

Realisieren läßt sich der erfindungsgemäße Grundgedanke, der einer anfänglichen Druckzurückhältung bei der Ansteuerung der Hinterachse entspricht, dadurch, daß, wie in Fig. 4 lediglich sehr schematisch gezeigt, im Hinterachsbremskreis HAK ein zusätzliches Sperrventil 10 angeordnet wird; in diesem Fall vor dem ALB-Gerät, welches mit 11 bezeichnet ist; ein schematisch dargestellter Hinterachsbremszylinder trägt das Bezugszeichen 12. Die in Fig. 4 lediglich ganz grob schematisiert dargestellte Bremsanlage vervollständigt sich noch durch Druckvorratsbehälter 13, einen Vorderachsbremszylinder 14 und das Betriebsbremsventil 15. Ist das Kraftfahrzeug mit einem ALB-Gerät ausgestattet, dann kann es sich als vorteilhaft erweisen, bei Anordnung des zusätzlichen Ventils 10 zwischen dem ALB-Gerät und dem Hinterachsbremszylinder 12 den Durchsteuerpunkt, nämlich den Beginn der Druckreduzierungen für den Hinterachsbereich durch das ALB-Gerät, anzuheben, um so den Einfluß einer sich ergebenden Lastabhängigkeit auf die erfindungsgemäße Funktion zu begegnen. Das zusätzliche Ventil ist in seiner Wirkungsweise so ausgelegt, daß es erst bei einem anliegenden Druckgrenzwert, der dem durch ein χ bzw. x¹ gekennzeichneten Knickdruck in den Diagrammen der Figuren 2 und 3 entspricht, öffnet. Erst nach überschreiten dieses Knickdrucks oder Sperrdrucks wird

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der vom Betriebsbremsventil eingesteuerte.Bremsdruck an die Hinterachse weitergeleitet, so daß die gewünschte Druckzurückhaltung für die Hinterachse erzielt wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel besteht darin, für die Hinterachsbremszylinder verstärkte Druckfedern vorzusehen; eine Maßnahme, die besonders kostengünstig ist, ebenfalls im Sinne einer DruckZurückhaltung und Parallelverschiebung der installierten Bremskraftverteilungskurve wirkt und zweckmäßigerweise ebenfalls mit einer ALB-Durchsteueranhebung kombiniert wird.

Ein drittes und letztes Ausführungsbeispiel, welches sich ebenfalls durch Kostengünstigkeit auszeichnet, besteht darin, bei einem nach dem ALB-Gerät vorgesehenen Relaisventil 16 (Fig. 5), welches auch im ALB-Gerät integriert sein kann, durch den Einbau einer zusätzlichen Feder 17 dafür zu sorgen, daß die gewünschte Druckzurückhaltung sichergestellt wird; die Feder ist daher in ihrer Vorspannung so zu bemessen, daß das Relaisventil erst dann öffnet, wenn der Knickdruck entsprechend den Diagrammen der Fig. 2 und 3 erreicht ist.

Die Erfindung stellt sich auch dann vorteilhaft, wenn das Betriebsbremsventil bei Kraftfahrzeugen so ausgelegt ist, daß sich eine Voreilung im Hinterachsbremskreis zum schnellen Ansprechen eines Anhänger-Steuerventils ergibt. Diese Voreilung schlägt durch die erfindungsgemäßen Druckrückhalte-Maßnahmen nicht auf die Hinterachse des Zugfahrzeugs durch.

Der Erfindung gelingt es, die Bremskraft an der Hinterachse zugunsten der Vorderachse so weit zu reduzieren bzw.

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auf Null zu stellen, daß bei Bremsungen mit kleinem und extrem kleinem Druck, wie sie besonders häufig bei niedrigen Reibwertbedingungen auf der Straße erfolgt, ein stabiles Bremsverhalten erzielt wird, ohne bei möglichen hohen Abbremsungen die Hinterachse zu stark zu unterbremsen.

Claims

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Patentansprüche

( 1. !Verfahren zur Bremskraftaufteilung zwischen Vorder- und Hinterachse bei Kraftfahrzeugen mit oder ohne ALB (automatisch lastabhängige Bremskraftregelung), dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bremsdruckbereich (Gebiet kleiner und kleinster Abbremsungen) die Hinterachsbremskraft durch Zurückhaltung des eingesteuerten Bremsdrucks reduziert oder ganz auf Null gebracht wird im Sinne einer genauen oder angenäherten Parallelverschiebung der Bremskraftverteilungskurve (I-*I ) im Bremskraftdiagramm derart, daß im unteren Bremsdruckbereich die Vorderachse (VA) als erste die Blockierneigung erreicht bei gleichzeitiger Beibehaltung einer entsprechenden Beteiligung der Hinterachse (HA) an der Abbremsung bei hohen und höchsten Bremsdrücken.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskraftverteilungskurve (I₁) aus dem Nullpunkt des Bremskraftdiagramms versetzt bei einem vorgegebenen Vorderachs-Knickdruckwert (x, x¹) beginnt mit einer durch das lastabhängige Regelungsverhalten der ALB best immten Ne i gung.

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3. Vorrichtung zur Bremskraftaufteilung zwischen Vorder- und Hinterachse bei Kraftfahrzeugen mit oder ohne ALB (automatisch lastabhängige Bremskraftregelung), zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei kleinen oder kleinsten Bremsdrücken ansprechende Bremsdruck-Rückhaltemittel· für den Hinterachsbereich vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zurückhaltung des Bremsdrucks für den Hinterachsbereich in die vom Betriebsbremsventil (15) zum Hinterachsbereich, führende Bremsdruckleitung ein erst bei tiberschreiten eines vorgegebenen Druckwertes in seine Offenstellung überführtes Sperrventil (10) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil vor dem ALB-Gerät (11) im Hinterachsbremskreis angeordnet ist;.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Hinterachsbremszylinder (12) verstärkteDruckfedern angeordnet sind derart, daß eine Hinterachsbremskraftwirkung erst dann einsetzt, wenn ein vorgegebener Knickdruckwert (x, x') des vom Betriebsbremsventil (15) eingesteuerten Bremsdrucks erreicht ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem ALB-Gerät (11) oder in dieses integriert ein Relaisventil in der Bremsleitung angeordnet ist mit einer zusätzlichen, die Aufleitung des vom Betriebsbremsventil eingestellten Bremsdrucks zur Hinterachse erst bei überschreiten eines vorgegebenen Knickdrucks

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freigebenden Feder (17).
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ALB-Durchsteuerpunkt (Beginn der Druckredu.zierung) ergänzend zur Druckzurückhaltung angehoben wird.