DE3313078C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Bremsdruckregeleinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine derartige Bremsdruckregeleinrichtung ist bekannt (DE-OS 23 27 095).

Bei der bekannten Bremsdruckregeleinrichtung dienen die Verschleiß­ sensoren lediglich der Warnung bei Abnutzung, in die Bremsdruckver­ teilung wird nicht eingegriffen. Ein solcher Eingriff an sich ist zwar auch bereits bekannt (DE-OS 29 39 907), dabei wird aber der Verschleiß der Bremsen nicht sensiert.

Bei Straßenfahrzeugen ergeben sich häufig Betriebszustände, bei denen es zu einem vorzeitigen Überbremsen der Hinterachse kommt; überhaupt wurde festgestellt, daß insbesondere bei Nutzfahrzeugen ein zum Teil extrem stark unterschiedlicher Verschleiß der Radbremsen und entspre­ chend der Bremsbeläge auftritt, nicht nur der Räder an einer Achse je­ weils zu anderen Achsen, sondern auch der Räder einer einzigen Achse.

Diese von Rad zu Rad und von Achse zu Achse ungleichmäßigen Bremswir­ kungen mögen zum Teil verursacht sein durch Drucktoleranzen bei der Bremsdruckzuführung oder durch Reibwertstreuungen in den Radbremsen selbst; ein weiterer Grund kann nach Erkenntnissen vorliegender Erfin­ dung darauf zurückzuführen sein, daß der überwiegende Teil der Brem­ sungen, nämlich bis zu 90%, mit extrem kleinen Druckwerten abläuft, die, wenn man diese Feststellungen auf ein Zahlenbeispiel bezieht, bei weniger als 1 bar liegen. Dies ist einerseits auf die Voraussicht des Fahrzeugführers zurückzuführen, ist aber nicht selten auch durch die Fahrbahnoberfläche erforderlich, also immer dann, wenn sich rutschige oder glatte Fahrbahnen, etwa im Winterhalbjahr ergeben. In diesen Fällen erfordert eine vorsichtige Fahrweise eine angepaßte Bremsung zur Aufrechterhaltung der Richtungsstabilität. Dieses un­ gleichmäßige Ziehen der Bremsen verursacht nicht nur erheblich unter­ schiedliche Verschleißwerte der jeweiligen Bremsbeläge mit unter­ schiedlichen Restdicken, sondern hat auch den Nachteil, daß bei dem überwiegenden Teil der Bremsungen immer nur ein oder einige der Räder des Kraftfahrzeugs für desen Verzögerung herangezogen werden, mit einer entsprechenden ungleichmäßigen Reifenabnutzung.

Nachteilig ist ferner die erhöhte Stillstandszeit des Fahrzeugs, wenn nämlich nur einige der Bremsen wegen nicht mehr tolerierbarer Rest­ dicke des Bremsbelags erneuert werden müssen, so daß das Fahrzeug ins­ gesamt häufiger die Werkstatt aufsuchen muß. Dabei können die jeweils nicht für die Bremswirkung, jedenfalls nicht bei geringeren Brems­ drücken herangezogenen Radbremsen schneller altern, häufiger einer Korrosion unterworfen sein und im gegebenenfalls erforderlichen Ein­ satzfall versagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Bremsdruckregeleinrichtung zu schaffen, bei der aus dem Ver­ schleiß der Bremsen ein Maß für die Beeinflussung des Bremsdruckes ab­ geleitet wird. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer gat­ tungsgemäßen Bremsdruckregeleinrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Eine solche Bremsdruckregeleinrichtung hat den Vorteil, daß ein gleichmäßiger Verschleiß des Bremsbelags einmal der Räder unterein­ ander und dann der Räder jeder Achse zu den Radern jeder anderen Achse erzielt wird, wobei die durch die Erfindung geleistete teilweise Zu­ rückhaltung des Bremsdrucks entsprechend der verschleißabhängigen Bremsdruckzuführung das Gesamtverhalten der Bremsanlage nicht etwa ungleichmäßiger gestaltet, sondern in Richtung einer Harmonisierung entzerrt, indem ungleichmäßigen Bremswirkungen und Bremsbelagsver­ schleißeinflüssen entgegengewirkt wird. Die Erfindung setzt ja dort nicht ein, wo mit gleichmäßigem Verschleiß bzw. gleichmäßiger Rest­ dicke des Bremsbelages jedes Rades gerechnet werden kann, und sie wird nur dort im Sinne einer Unterschiedsminimierung wirksam, wo von vorn­ herein durch Ungleichmäßigkeiten, etwa überstarkem Verschleiß der Rad­ bremsen der Hinterachse, Probleme aufgetreten sind.

Die Erfindung verbessert jedoch nicht nur das quasi sta­ tionäre Erscheinungsbild einer Bremsanlage bezüglich der Bremsbelagdicke, sondern auch das dynamische Fahrverhalten, indem ein gleichmäßiges Ansprechen der Bremsen durch eine entsprechende Druckgestaltung veranlaßt wird. Eine unter­ schiedliche Verschleißwirkung des Bremsbelags ist ja immer darauf zurückzuführen, daß eines der Räder übermäßig bremst und durch die Zurücknahme dieser übermäßigen Bremswirkung ergibt sich eine Harmonisierung des Gesamtgeschehens.

Vorteilhaft ist ferner, daß sich durch die Langzeitwirkung vorliegender Erfindung ein gleichmäßiger Verschleiß der Bremsbeläge der jeweiligen Achsen und Räder ergibt, so daß bei insgesamt geringerer Stillstandszeit des Fahrzeugs ein gleichzeitiger Tausch sämtlicher Bremsbeläge möglich ist.

Durch die Ausbildung der von einer zentralen oder jedem Radbremszylinder zugeordneten Steuerelektronik angesteuerten elektromagnetischen Überströmventilen den Bremsdrucklei­ tungen ist sichergestellt, daß bei einem eventuellen Ausfall der Elektrik und der Elektronik eine unbehinderte Durch­ steuerung des Drucks vom Betriebsbremsventil zu den Rad­ bremszylindern möglich ist.

Der Erfindung gelingt es daher, den Bremsdruck, der das An­ legen der Reibungsbremsen für die einzelnen Räder bewirkt, bis hin zu kleinen und kleinsten Verzögerungswerten ent­ sprechend dem Verschleißzustand der jeweiligen Fahrzeugbrem­ se zu steuern, so daß in der Langzeitauswirkung eine gleich­ mäßige Belagabnutzung an den Achsen (Rädern) erzielt wird und für den jeweiligen Bremsvorgang selbst eine Bremsdruck­ steuerwirkung in Richtung auf eine Harmonisierung und einem gleichmäßigen Ansprechen der Fahrzeugbremsen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Bremsdruckregeleinrichtung möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung nä­ her erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in grob schematisierter Form eine Betriebsbremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit Ausrüstung der Hinterachse mit einer ALB (automatisch lastabhängigen Bremskraftregelung) und

Fig. 2 ein mögliches Ausführungsbeispiel eines in die Bremsleitung vom Betriebs­ bremsventil zu den Bremszylindern geschalteten Überström­ ventils zur Druckregulierung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in Fig. 1 nur grob schematisiert dargestellte Kraft­ fahrzeugbremsanlage 10 umfaßt ein Betriebsbremsventil 11, welches von Druckvorratsbehältern 12a, 12b das Druckmittel über hier separate Leitungen dem Bereich der Vorderachse VA sowie dem Bereich der Hinterachse HA zuführt; in die Brems­ druckleitung zur Hinterachse ist noch ein ALB-Gerät 13 zur automatisch lastabhängigen Bremskraftregelung einge­ fügt. Die jeweiligen Radbremszylinder, von denen für Vor­ derachse VA und Hinterachse HA bei der Darstellung der Fig. 1 lediglich ein Radbremszylinder stellvertretend dar­ gestellt ist, sind mit 14 für die Vorderachse und 15 für die Hinterachse bezeichnet. Die Radbremszylinder 14 und 15 sind Stellglieder, die schematisch bei 16, 17 angedeutete Bremsbeläge so verschieben, daß sich durch Reibungseingriff mit der jeweiligen Radbremstrommel Verzögerungswirkungen auf die Räder ergeben.

Die Erfindung realisiert sich durch die Anordnung von Ver­ schleißsensoren 18, 19, vorzugsweise für jedes Rad getrennt, gegebenenfalls aber auch nur für die jeweils einer Achse zugeordneten Räder. Im letzteren Fall könnte dann, wenn lediglich stark unterschiedliche Verschleißwirkungen be­ züglich der Achsen erfaßt und bekämpft werden sollen, ein Radsensor je Achse genügen. Die Ausgänge der Verschleißsen­ soren arbeiten auf eine bei dem dargestellten Ausführungs­ beispiel zentral angeordnete Steuerelektronik 20; es ist selbstverständlich möglich, die Steuerelektronik auch jedem einzelnen zu überwachenden Rad oder jeder Radachse separat zuzuordnen. Die Steuerelektronik 20 gibt entsprechende Aus­ gangsbefehle - hierauf wird weiter unten noch eingegangen - an in die Bremsdruckleitungen zu jedem Rad und/oder zu je­ der Achse geschaltete Steuerventile 21, 22, die vorzugsweise als elektromagnetisch gesteuerte Überströmventile ausgebildet sind.

Es ergibt sich dann folgende grundsätzliche Wirkungsweise. Der Steuerelektronik 20 wird, beispielsweise durch Erfas­ sung der Restdicke der jeweiligen Bremsbeläge 16, 17 ein Verschleißsignal gemeldet, die dann für jedes Rad oder jede Achse getrennt, wie es sich versteht, entsprechende Steuer­ ströme zu den Magnetventilen 21, 22 leitet. Entsprechend der von den Magnetventilen aufgebrachten Schaltkraft ergibt sich eine Zurückhaltung des diesem jeweiligen Radbremszylinder 14, 15 zugeführten Bremsdrucks. Es versteht sich, daß die Magnetventile 21, 22 - ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird weiter unten anhand der Fig. 2 noch erläutert - auch in vorhandene Steuergeräte integriert werden können; häufig befinden sich schon elektropneumatische Sperr- oder Über­ strömventile in den Bremskreisen, beispielsweise zur Reali­ sierung von ABS (Antiblockiersystem)-Funktionen, so daß die Steuersignale der Steuerelektronik 20 dann diesen Ven­ tilen zugeführt werden können.

Die Verschleißsensoren 18, 19 können die jeweilige Restbe­ lagdicke auf grundsätzlich beliebige Weise feststellen, in­ duktiv, kapazitiv oder auch optoelektronisch, indem die sich ändernde Belagdicke ein Lichtband mehr oder weniger zur Auswertung durch beispielsweise einen Fototransistor und Signalumwandlung freigibt. In Fig. 1 sind die eigent­ lichen Belagdickefühler jeweils mit 18a, 19a und diesen nachgeschaltete, den erfaßten Verschleiß bzw. die Restdicke in für die Steuerelektronik 20 auswertbare Spannungssignale umsetzende Verschleiß/Spannungswandler mit 18b, 19b be­ zeichnet. Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die Verschleißsensoren könnte dadurch realisiert wer­ den, daß, wie zur Erfassung einer Endbelagsdicke für sich gesehen schon bekannt, in die Bremsbeläge Widerstandsdrähte eingebettet werden, die entsprechend der sich ändernden Restdicke des Bremsbelages jeweils unterschiedliche Wider­ standswerte annehmen. Bei jedem Bremsvorgang ergibt sich so durch das Anlegen der Beläge an die Trommel auch eine elektri­ sche Kontaktgabe für die Widerstandsdrähte und ein sich mit der Belagsdicke änderndes Widerstandssignal, welches von der Steuerelektronik 20 problemlos ausgewertet werden kann.

In diesem Fall verfügt die Steuerelektronik 20 vorzugsweise über eine kleine Speichereinheit, die diese Widerstandswerte oder auch die auf andere Weise gewonnenen Restdickeangaben speichert und für jeden Bremsvorgang im voraus entsprechend unterschiedliche Steuerbefehle an die Magnetventile 21, 22 in den Bremszugleitungen erstellt. Dabei ergibt sich bei jedem Bremsvorgang erneut gleichzeitig auch eine gegebenen­ falls nur geringfügige Korrektur der gespeicherten Rest­ dickewerte der Bremsbeläge, so daß die Steuerelektronik 20 stets auf dem neuesten Informationsstand ist. Man erkennt im übrigen, daß die erfindungsgemäße Einrichtung in der Lage ist, unterschiedliche Verschleiße von Anfang an zu unterbinden, indem durch die gewollte unterschiedliche Druckzuführung über die Magnetventile 21, 22 gleichmäßige Bremswirkungen und ein entsprechend gleichmäßiger Verschleiß der Bremsbeläge erzielt wird.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines elektromagnetisch gesteuerten Überströmventils ist eine volle Rückströmung über ein integriertes Rückschlagventil gewährleistet. Das Magnetventil ist mit 25 bezeichnet; in einer abgetreppten Innenbohrung 26 eines Gehäuses 27 ist eine elektromagnetische Wicklung 28 angeordnet, die auf einen Anker 29 wirkt, der über einen Ankerstößel 30 einen Ventilteller 31 auf seinen Sitz bei 32 preßt.

Das dargestellte Magnetventil verfügt über einen Druckein­ laß 33, der mit dem Betriebsbremsventil verbunden ist, und über einen Druckauslaß 34, der zu den jeweiligen Bremszy­ lindern führt. Der Ventilteller 31 enthält in integrierter Form noch ein Rückschlagventil 35, welches in üblicher Wei­ se, wie die Zeichnung erkennen läßt, ausgeführt ist und die volle Rückströmung gewährleistet. Je nach der durch die Ansteuerung des Magnetteils erzeugten Schaltkraft wird der vom Betriebsbremsventil eingestellte Bremsdruck mehr oder weniger stark (analog) zurückgehalten. Die Steuer­ elektronik 20 kann daher mit diskreten Bauelementen zur Erzeugung analoger Steuersignale ausgelegt sein; sie kann aber auch auf digitaler Basis arbeiten, in welchem Fall die Ansteuerung des Magnetteils des jeweiligen Magnetventils auch getaktet mit sich änderndem Tastverhältnis erfolgen kann, was im Endeffekt ebenfalls eine analoge Druckbe­ einflussung ermöglicht.

Mit Vorteil kann das Magnetventil 25 noch so ausgelegt sein, daß sich bei mittleren und hohen, vom Betriebsbremsventil bei entsprechend starken Bremsungen entwickelten Bremsdrüc­ ken die von der Steuerelektronik 20 erbrachte Schaltkraft nicht auswirkt, d. h. daß in diesem Fall der Ventilteller völlig von seinem Sitz abgehoben und nach oben geschoben wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß für starke Brem­ sungen sämtliche Radbremsen voll ansprechen, wobei für die­ se Fälle der starken Bremsungen Verschleißunterschiede ohne­ hin nicht verursacht werden oder auftreten können, da der Bremsdruck an allen Radbremszylindern in etwa gleichmäßig stark wirkt.

Die Erfindung bevorzugt dann bei schwachen Bremsungen die Radbremsen, bei denen ohne Einflußnahme praktisch kein oder nur ein sehr geringer Verschleiß auftreten würde.

Claims (8)

1. Bremsdruckregeleinrichtung mit einem Betriebsbremsventil zur Druckaufleitung von einer Vorratsquelle zu den Radbremszylindern und mit Verschleißsensoren zur Erfassung der Restbelagdicke der Radbrem­ sen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Verschleiß­ sensoren (18, 19) einer Steuerelektronik (20) zugeführt werden, die bei Teilbremsungen im Bereich kleinster Bremsdrücke den Bremsdruck über von der Steuerelektronik angesteuerte Magnetventile (21, 22) an denjenigen Radbremsen reduziert oder zurückhält, welche gegenüber an­ deren Radbremsen stärkeren Verschleiß aufweisen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (20) einen die jeweiligen Ver­ schleißwerte oder Restbelagdicken enthaltenden Speicher aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die von der Steuerelektronik (20) angesteuerten Magnetventile (21, 22) in den Bremsdruckleitungen Über­ strömventile mit voller Rückströmung oder Ventile mit Ein-/Auslaßsitz in der Bremsleitung zu den Radbrems­ zylindern sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißsensoren jeweils einen Belagdickenfühler (18a, 19a) und einen nachgeschalteten Verschleiß/Spannungswandler (18b, 19b) aufweisen, ent­ sprechend deren Ausgangswerten die Steuerelektronik (20) die von den Magnetventilen (21, 22) zur Rückhaltung des Bremsdrucks aufgebrachte Schaltkraft bestimmt.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Belagdickenfühler Geber auf induktiver, kapazitiver oder optoelektronischer Grundlage enthalten.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Belagdickenfühler in den Bremsbelag eingearbeitete oder angrenzend zu diesen ange­ ordnete Widerstandsgeber mit sich ändernder Widerstands­ kennlinie sind derart, daß für jede unterschiedliche Restdicke des jeweiligen Bremsbelages der Steuerelektronik (20) unterschiedliche Widerstandswerte gemeldet und von dieser ausgewertet werden.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmventile in den Bremsdruckleitungen vorspannungsfrei gelagerte Ventilele­ mente (Ventilteller 31 mit Sitz 32) umfassen, die bei Zuführung eines elektrischen Signals von der Steuer­ elektronik (20) eine Schaltkraft in Schließrichtung aufbringen und bei Ausfall der Elektronik eine unbe­ hinderte Durchsteuerung ermöglichen.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Magnetventil ein integriertes Rückschlagven­ til (35) enthält.