DE3323402A1

DE3323402A1 - Bremsanlage fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3323402A1
Application number: DE19833323402
Authority: DE
Inventors: Hans-Christof 6234 Hattersheim Klein
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1983-04-07
Filing date: 1983-06-29
Publication date: 1984-10-18
Also published as: JPH0647369B2; SE8401738D0; DE3323402C2; BR8401385A; IT1173571B; GB2137709B; GB8406641D0; GB2137709A; SE469933B; US4699436A; SE8401738L; IT8420393A0; FR2543898B1; CA1238677A; FR2543898A1; JPS59199352A

Description

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Bremsanlage für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf eine für Kraftfahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, vorgesehene Bremsanlage, bei der der Bremspedaldruck hilfskraftunterstützt über Druckmittelleitungen, in die Bremsdruckmodulatoren zur Beeinflussung des Bremsdruckes eingefügt sind, auf die Radbremszylinder übertragbar ist und die mit Meßwertaufnehmern zur direkten und/oder indirekten Ermittlung des Raddrehverhaltens und der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie mit elektronischen Schaltungen zur Verarbeitung und logischen Verknüpfung der Meßwerte sowie zur Erzeugung von Stellsignalen für die Bremsraodulatoren ausgerüstet ist.

Es sind bereits zahlreiche Bremsanlagen dieser Art bekannt, die das Blockieren aller oder bestimmter Räder verhindern sollen und die daher, sobald die Elektronik aus dem ständig gemessenen Raddrehverhalten und der Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. den zeitlichen Änderungen eine Blockiergefahr erkennt, mit Hilfe der Modulatoren den Bremsdruck an dem betroffenen Rad senken, konstant halten und zur gegebenen Zeit wieder erhöhen und auf diese Weise den Radbremsschlupf auf einen für die Abbremsung, die Fahrstabilität und die Lenkfähigkeit günstigen Wert regeln. Da die Haftung der Räder, die er-

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reichbare Kraftschlußanstrengung sowie die beim Bremsen am Rad auftretenden Kräfte von zahlreichen Parametern abhängen, von denen die wichtigsten in sehr weiten Grenzen variieren, sind derartige Blockierschutz- oder Bremsschlupfregelanlagen relativ aufwendig. Dies wird besonders deswegen als Nachteil empfunden, weil beim vorsichtigen Fahren Bremsschlupfregelanlagen nur sehr selten in Funktion treten, wobei es sich dann allerdings um Notsituationen oder Panikbremsungen handelt. In allen anderen Situationen tritt die Bremsschlupfregelung nicht in Funktion, weshalb sie über zusätzliche Einrichtungen in bestimmten Zeitabständen, z.B. bei jedem Anlassen des Motors oder im vorgegebenen Arbeitstakt, überprüft werden muß, damit eventuelle Fehler rechtzeitig erkannt werden.

Ein anderes Problem bei der Auslegung von Bremsanlagen stellt die Anpassung der Bremskraftverteilung an die statischen und dynamischen Belastungen der Fahrzeugachsen dar. Die heute üblichen Bremskraftverteiler beschränken sich auf eine fest eingestellte, druckabhängige Regelung. Lastabhängige oder verzögerungsabhängige Bremskraftregler sind ebenfalls in zahlreichen Varianten bekannt. Mit allen läßt sich nur eine relativ grobe Anpassung an die Achslastverteilung und höchstens in einem der beiden Grenzfälle "leer/beladen" erzielen.

Es ist auch bereits ein Bremskraftverteiler bekannt, bei dem die statische Achslastverteilung bei stehendem Fahrzeug mit Sensoren gemessen und in einen Microcomputer eingespeist wird, der unter Berücksichtigung dieser Meßwerte und des gemessenen Bremsdruckes nach einer einge-

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speicherten mathematischen Beziehung die Bremskraftverteilung im Vorderachs- und im Hinterachskreis steuert (europäische Patentanmeldung EP-Al 062246). Auch ein solcher Bremskraftverteiler besitzt den Nachteil, daß nur ein errechneter, nicht jedoch der tatsächlich zur Zeit des Bremsvorgangs gegebene, von zahlreichen Parametern abhängige Haftwert zwischen Fahrbahn und Rad an der Hinterachse und an der Vorderachse die Bremskraftverteilung beeinflussen kann. Daher muß die Bremsanlage, um die gefährliche Überbremsung der Hinterachse mit Sicherheit zu vermeiden, derart ausgelegt werden, daß in den meisten Fällen der Beitrag der Hinterachse zur Abbremsung relativ gering wird. Ferner hat es sich als nachteilig erwiesen, daß die Ist-Werte in der Praxis von den rechnerisch vorgegebenen Soll-Werten stark abweichen.

Die bei der Auslegung der Bremskraftverteilung und der eingespeicherten mathematischen Beziehung als konstant angenommenen Bremsen-Kennwerte unterliegen in der Praxis erheblichen Änderungen, z.B. infolge von Fertigungstoleranzen, durch Alterung, Verschmutzung, Veränderung der Federkonstanten, Justiermängel, Temperaturänderungen usw.. Deshalb wurde auch bereits vorgeschlagen, den Bremsschlupf an Vorder- und Hinterrädern mit Hilfe von Rad- und Fahrzeugsensoren sowie von logischen Verknüpfungsschaltungen zu ermitteln und den Bremsschlupf an der Hinterachse in Abhängigkeit von dem Bremsschlupf der Vorderachse derart zu steuern, daß sich bei jedem Bremsvorgang an den Hinterrädern eine gleiche oder eine ein wenig geringere Kraftschlußanstrengung als an den Vorderrädern einstellt (deutsche Patentanmeldung P 33 01 948.7).

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Mit den bekannten Bremskraftreglern läßt sich nur erreichen, daß in den meisten Fällen bei Überbremsungen zunächst die Vorderräder und erst dann die Hinterräder blockieren. Dies ist von Vorteil, weil das Blockieren der Hinterräder mit einer hohen Schleudergefahr einhergeht, während der Verlust der Lenkfähigkeit durch blockierende Vorderräder im Vergleich zur Schleudergefahr das kleinere Übel darstellt. Obwohl die größere Bremslast infolge der dynamischen Achslastverteilung in der Regel auf der Vorderachse liegt, ist ein Unterbremsen der Hinterachse bzw. eine ungenügende Ausnutzung der möglichen Kraftschlußanstrengung an den Hinterrädern ebenfalls von Nachteil, weil dies unter bestimmten Bedingungen, z.B. auf glatter Fahrbahn, den Bremsweg entsprechend verlängert. Bei zu starker Bremsbetätigung, die bei glatter Fahrbahn, z.B. Schneeglätte oder Aquaplaning, schon ein geringer Bremspedaldruck zur Folge hat, läßt sich mit allen beschriebenen Bremskraftverteilern nicht verhindern, daß sowohl die Vorderräder als auch die Hinteräder blockieren und dadurch das Fahrzeug seine Lenkfähigkeit und seine Fahrstabilität verliert.'

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und eine Bremsanlage zu schaffen, die mit vergleichsweise geringem Aufwand unter allen in der Praxis vorkommenden Bedingungen die Bremskraft an den Vorderrädern und an den Hinterrädern optimal dosiert, wodurch eine gleichmäßige Haftwertausnutzung an der Vorder- und Hinterachse erreicht und ein

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Blockieren der Räder sowie die damit verbundene Schleudergefahr und Lenkunfähigkeit mit Sicherheit vermieden werden.

Es hat sich nun herausgestellt/ daß diese Aufgabe in überraschend einfacher, technisch fortschrittlicher Weise durch eine Weiterbildung einer Bremsanlage der eingangs genannten Art gelöst werden kann, die darin besteht, daß mit Hilfe der Bremsdruckmodulatoren sowohl eine Steuerung der Bremskraftverteilung». d.h. der Aufteilung des Bremsdruckes auf die Vorder- und die Hinterräder, in Abhängigkeit von dem Bremsschlupf der Vorderräder als auch eine ein Blockieren aller oder einiger Räder verhindernde, beim Auftreten einer Blockiertendenz an einem Rad einsetzende Bremsschlupfregelung durchführbar ist.

Während die bisher bekannten Bremsschlupfregelanlagen erst beim Instabilwerden eines Rades bzw. des überwachten Rades in Punktion traten und auf "normale" Bremsungen keinerlei Einfluß hatten, wird erfindungsgemäß mit den im wesentlichen gleichen Mitteln einerseits bei jedem Bremsvorgang die Bremskraftverteilung auf die Vorder- und Hinterachse gesteuert und andererseits bei zu heftiger Bremspedalbetätigung, also bei Panikbremsungen und bei sehr glatter Fahrbahn, der Bremsschlupf geregelt, so daß alle bsw. die geregelten Räder bremsfähig bleiben und zur Fahrstabilität und Lenkbarkeit beitragen. Mit den schon für eine reine Bremsschlupfregelung benötigten Bauelementen, die lediglich je nach Ausführungsart der Erfindung ein wenig modifiziert oder anders geschaltet und logisch verknüpft zu werden brauchen,

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wird eine für jeden Bremsvorgang optimale Bremskraftverteilung erzielt, wobei zur Steuerung kein rechnerischer oder einmalig ermittelter, sondern jeweils der tatsächliche Bremsschlupf an den Vorderrädern ausgewertet und dadurch eine gleichmäßige Kraftschlußanstrengung an Vorder- und Hinterachse erreicht wird. Die die voreingestellte Bremskraftverteilung ändernden Parameter, wie Achslastverteilung, Alterung, Verschmutzung, Temperaturänderung usw. wirken sich unmittelbar auf den Bremsschlupf aus und werden daher in den Steuerkreis direkt einbezogen. Die bisher auch bei Verwendung von Bremsschlupfreglern zusätzlich benötigten Bremskraftverteiler entfallen.

Eine Reihe von vorteilhaften Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Insbesondere besitzt eine besonders einfache, vergleichsweise geringen Herstellungsaufwand benötigende Bremsanlage der erfindungsgemäßen Art einen zweikreisigen, mit einer Fremdenergiequelle verbundenen Bremskraftverstärker, dessen beide Bremskreise jeweils mit dem Radbremszylinder eines Vorderrades direkt und mit dem Radbremszylinder eines Hinterrades über einen Bremsmodulator, z.B. über ein elektromagnetisch betätigbares Mehrwegeventil, verbunden sind, und ist zur Absenkung des Bremsdruckes an den Hinterrädern mit einem oder mehreren elektromagnetisch betätigbaren, den Druckmittelabfluß zu einem Ausgleichsbehälter freigebenden Ventilen ausgerüstet, wobei zur Beeinflussung des Bremsdruckes an den Vorderrädern Schaltmittel vorgesehen sind, mit denen die in den Bremskraftverstärker eingespeiste Fremdenergie veränderbar ist. Als Bremsdruckmodulatoren können 2/2-Wege-

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ventile in die Druckmittelleitungen zu dem Hinterrad-Bremszylinder eingefügt sein. Vorteilhaft ist hierbei in manchen Fällen eine diagonale Aufteilung der beiden Bremskreise.

Bei der erfindungsgemäßen Bremsanlage und insbesondere bei diesem sehr einfachen Ausführungsbeispiel wird also bei einem Bremsvorgang zunächst mit Hilfe je eines der in den hydraulischen Druckmittelzuleitungen zum Hinterrad angeordneten Bremsdruckmodulatoren, insbesondere Magnetventilen, eine weitgehend ideale Bremskraftaufteilung auf die Vorderachse und auf die Hinterachse eingestellt. Die Steuersignale werden hierzu in üblicher Weise durch Messen des Raddrehverhaltens, Verknüpfung dieser Signale und Vergleich mit der Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugt. Die dynamische und statische Achslastverteilung sowie Änderungen in den Bremsenkennwerten werden dabei ebenso berücksichtigt wie die Straßenverhältnisse und der momentane Kraftschluß bzw. die Kraftschlußanstrengung an Vorder- und Hinterrädern. Ein zur Bremsschlupfregelung erforderlicher Bremsdruckabbau an der Hinterachse wird mit Hilfe eines oder mit zwei Magnetventilen einfacher Bauart erreicht. Zur Absenkung des Druckes in den Vorderradbremszylindern während der Bremsschlupfregelphasen genügt ebenfalls ein 2/2-Wege-Schaltventil, das z.B. bei Verwendung eines ümlaufdrosselverstärkers zur vorübergehenden Drosselung oder zum Kurzschließen der die Pedalkraft unterstützenden Fremdkraft herangezogen wird.

Der nach der besonders einfachen Ausführungsart der Erfindung verwendete Umlaufdrosselverstärker benötigt kei-

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nen hochwertigen Druckspeicher, höchstens einen Puffer mit relativ geringer Kapazität. Bei Betätigung des Bremspedals wird der Antriebsmotor des Pumpenaggregats gestartet oder hochgeschaltet und stellt in ausreichend kurzer Zeit die benötigte Fremdkraft zur Verfugung.

Weiterhin ist es in vielen Anwendungsfällen zweckmäßig, zur Steuerung der Bremskraftverteilung die Ventile bzw. die Ventilwege in den zu den Radbremszylindern der Hinterräder führenden Druckmittelzuleitungen mit einer von dem Bremsschlupf und dem Bremsdruck bzw. den Bremsdruckanstieg an den Vorderrädern abhängigen Impulsfolge auf Durchlaß zu schalten. Dabei kann das Impuls/Pausenverhältnis oder die Impulsfolgefrequenz in Abhängigkeit von dem Bremsdruckanstieg an den Vorderrädern variierbar sein.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der beigefügten Abbildungen hervor.

Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Bremsanlage der erfindungsgemäßen Art,

Fig. 2 in gleicher Darstellungsweise wie Fig. 1 eine weitere, besonders einfache Ausführungsart der Erfindung,

Fig. 3 im Diagramm den Brernsdruckverlauf in Abhängigkeit von der Bremspedalkraft bei einer Bremsanlage nach Fig. 2 und

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Pig. 4 im Blockschaltbild die Grundschaltung eines Umlaufdrosselverstärkers für die Bremsanlage nach Fig. 2.

Das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Bremsanlage veranschaulicht Fig. 1. Es handelt sich bei dieser Ausführungsart der Erfindung um eine zweikreisige hydraulische Bremsanlage mit diagonaler Zuordnung der Räder zu den beiden Bremskreisen 1 und 2.

Ein in seiner Gesamtheit mit 3 bezeichneter Bremskraftverstärker wird hier aus einem hydraulischen Druckspeicher 4 mit Fremdenergie versorgt. Zur Aufladung und Nachladung des Druckspeichers 4 ist eine mit Hilfe des Elektromotors 5 angetriebene Pumpe 6 vorgesehen, deren Druckseite über ein Rückschlagventil 7 mit dem Speicher 4 und dem Verstärkeraggregat 3 verbunden ist* Die Saugseite der Pumpe 6 führt direkt zu einem Vorrats- oder Ausgleichsbehälter 8 für das hydraulische Druckmittel.

Die Pedalkraft, mit der der Fahrzeugfahrer über das Pedal 9 auf die Bremsanlage einwirkt, ist mit F symbolisiert.

Die beiden Bremskreise 1 und 2 sind hier über einen Tandem-Hauptzylinder 10, auf den die Pedalkraft F fremdkraftunterstützt einwirkt, angeschlossen. In die Druckmittelleitungen zu den einzelnen Rädern ist in der Aus·- führungsart der Erfindung nach Fig. 1 jeweils ein 2/2-Wegeventil 11,12,13,14, das als Einlaßventil dient, eingefügt. Über ein weiteres 2/2-Wegeventil 15,16,17,18

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ist jedes Rad bzw. jeder Radbremszylinder mit dem Vorrats- oder Druckausgleichsbehalter 8 verbunden. Die Ventile 15 - 18 dienen somit als Auslaßventile.

Das Drehverhalten der einzelnen Räder wird nach Fig. 1 über induktive Meßwertaufnehmer 19 - 22, in denen die vorbeilaufenden Zähne der zugehörigen, mit den Fahrzeugrädern VR,, VR_r, HR₁, HR_r gekoppelten Zahnscheiben 24 - 27 Spannungsimpulse induzieren, gemessen und an den elektronischen Schaltungsblock 28 gemeldet. Die Impulsfolgefrequenz der Meßwerte ist somit der Drehzahl des jeweiligen Rades proportional.

Die Meßwerte werden wie üblich in dem elektronischen Schaltungsblock 28 verarbeitet, elektronisch verknüpft und zur Erzeugung von Schalt- oder Stellsignalen für die Mehrwegeventile 11 - 18 ausgewertet. Zur Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit kann ein zusätzlicher, an den Eingang 29 des Schaltungsblockes 28 angeschlossener Sensor vorhanden sein, doch läßt sich eine der Fahrzeuggeschwindigkeit näherungsweise entsprechende Bezugsgröße auch aus den von den Meßwertaufnehmern 19 - 23 gelieferten Signalen, die Informationen über die Radgeschwindigkeit, -beschleunigung und -Verzögerungen enthalten, gewinnen. Die elektrischen Signalleitungen, die die Ausgänge a^ - a₄ und b_x - b₄ des Schaltungsblockes 28 mit den Erregerspulen der Ventile 11 - 18 verbinden, sind in Fig. 1, um die Übersichtlichkeit der Darstellung zu verbessern, nur angedeutet.

Die Schaltstellungen der Ventile 11 - 18 sind in Fig. 1 im stromlosen Zustand, in dem die Ventile ihre definier-

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te Ruhelage einnehmen, wiedergegeben. Bei Bremsbetätigung sind folglich zunächst nur die beiden Vorderräder VR₁ und VR bzw. die Radbremszylinder dieser Vorderräder über die Ventile 11 und 13 direkt mit je einem Arbeitsraum des Tandem-Hauptzylinders 10 verbunden. Bremsdruck wird daher, wie nachstehend anhand der Fig. 3 noch näher erläutert wird, zunächst nur in den Vorderrädern VR₁, VR aufgebaut. Den auf die Radbremszylinder der Hinterräder HR, und HR entfallenden Anteil des Bremsdruckes ist dagegen abhängig von der Ansteuerung der stromlos geschlossenen Einlaßventile 12 und 14. Die Bremsdruckverteilung, d.h. die Aufteilung des Bremsdruckes auf die Vorder- und Hinterräder läßt sich daher in beiden Bremskreisen 1,2 durch getaktetes oder impulsweises Ansteuern und Umschalten der Ventile 13,14 in der geeigneten, von der in der Schaltung 28 enthaltenen Logik errechneten Weise steuern.

Die zu den Vorderradbremszylindern führenden Einlaßventile 11 und 13 sowie die Auslaßventile 15 - 18 treten erst in Funktion, wenn das Drehverhalten eines oder mehrerer Räder auf eine Blockiergefahr schließen läßt. Durch Umschalten der Einlaßventile 11,13 oder Zurückschalten der Einlaßventile 12,14 in die Ruhelage läßt sich zunächst ein weiterer Druckaufbau in dem Radbremszylinder des instabil zu werden drohenden Rades verhindern. Über·die Auslaßventile 15 - 18 kann der Bremsdruck erforderlichenfalls sogar, wenn gleichzeitig der Einlaßweg gesperrt ist, auf das gewünschte Niveau gesenkt werden. Über im Bremskraftverstärker 3 enthaltene, hier nicht gezeichnete Ventile wird außerdem im Regelfalle eine dynamische Einströmung von hydraulischem Druckmit-

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tel in die Bremskreise 1 und 2 sichergestellt, damit auch nach wiederholtem Druckabbau über die Auslaßventile 15 - 18 genügend Druckmittel zum erneuten Aufbau des Bremsdruckes vorhanden bleibt.

Anstelle der beschriebenen diagonalen Bremskreisaufteilung könnte nach dem gleichen Prinzip auch eine Rechts/Links- oder Vorderachs-/Hinterachs~Aufteilung gewählt werden. Schließlich wäre es auch möglich, drei oder vier hydraulische Bremskreise zu realiseren, indem z.B. in an sich bekannter Weise über ein Verstärkerventil ein oder mehrere dynamische Bremskreise gebildet würden.

Eine besonders einfache, mit geringem Herstellungaufsv/and aufzubauende Bremsanlage der erfindungsgemäßen Art, die sowohl die Bremskraftverteilung steuert als auch bei Auftreten einer Blockiertendenz eine Bremsschlupfregelung durchführt, zeigt Fig. 2.

Wiederum wurden zwei diagonal aufgeteilte hydraulische Bremskreise 31,32 gewählt. Versorgt werden beide Bremskreise in diesem Fall über einen Umlaufdrosselverstärker 33, der im wesentlichen aus dem Drosselventil-Kreis 34 und aus einem Einfach-Hauptzylinder 35 besteht. Die auf den Verstärker einwirkende Pedalkraft F ist mit einem Pfeil symbolisiert. An den Drosselventil-Kreis 34 ist die Diagonale 31, an den Hauptzylinder 35 die Diagonale 32 angeschlossen. Die Fremdenergie wird von einer Pumpe 36 geliefert, die z.B. bei Bremspedalbetätigung in Lauf gesetzt wird, und v/irkt auf beide Bremskreise.

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Die Pumpe 36 wird elektromotorisch angetrieben und ist an ihrer Saugseite mit einem Druckmittelbehälter 37 und an ihrer Druckseite mit dem Verstärker 33 verbunden. Ein Überdruckventil 38, das die Saugseite mit der Druckseite der Pumpe 36 verbindet, dient zur Begrenzung des Druckes,

Zum gesteuerten Aufbau des Bremsdruckes in den Bremszylindern des rechten und linken Hinterrades HR und HR, ist wiederum als Druckmodulator ein 2/2-Wegeventil 39,40 in die hydraulischen Bremskreise 31 bzw. 32 eingefügt. Im stromlosen Zustand ist der Durchfluß durch beide Ventile 39,40 gesperrt, so daß die Bremskraftverteilung bzw. der Bremsdruckaufbau in den Hinterrädern in Abhängigkeit von dem Bremsdruckanstieg an den Vorderrädern und dem gewünschten Bremsschlupf der Vorderräder gesteuert werden kann.

Zur Absenkung des Bremsdruckes an den Hinterrad-Bremszylindern ist in der Ausführungsart nach Fig. 2 ein gemeinsames 2/2-Wegeventil 41 vorgesehen, das über die beiden entgegengesetzt gerichteten Rückschlagventile 43 und 44 zwischen den Modulatoren 39,40 und den Hinterradbrernszylindern an die beiden hydraulischen Bremskreise 31,32 angeschlossen ist. Die Rückschlagventile 43,44 verhindern eine Kopplung der beiden hydraulischen Bremskreise. Das Ventil 41 ist in der Druckaufbau- und Druckkonstanthaltephase gesperrt und stellt, sobald es elektrisch erregt wird, eine Verbindung beider hydraulischen Bremskreise zu dem Vorratsbehälter 37 her, so daß sich

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durch Erregung dieses Ventils 41 ein Druckabbau an den Hinterrädern auf das gewünschte Druckniveau einstellen läßt.

Zeigt sich eine Blockierneigung an den Vorderrädern VR₁ und VR , der durch Druckabsenkung in den beiden Bremskreisen 31 und 32 entgegengewirkt werden soll, wird in der Ausführungsart nach Fig. 2 die Fremdkraft, die die Pedalkraft F für beide Bremskreise verstärkt, gewissermaßen durch "Kurzschließen" des hydraulischen Kreises der Pumpe 36 reduziert. Dies geschieht hier durch ein weiteres 2/2-Wegeventil 42, das ebenfalls durch elektrische Ansteuerung umgeschaltet werden kann und dann die Druckseite der Pumpe 36 mit dem Ausgleichsbehälter 37 verbindet.

Die Gewinnung und Verknüpfung der Steuer- und Regelsignale ist in der Ausführungsart nach Fig. 2 im Prinzip die gleiche wie in Beispiel nach Fig. 1. Über Meßwertaufnehmer oder Sensoren S, - S. werden die dem Raddrehverhalten entsprechenden Meßwerte einem elektronischen Schaltungsblock 54 zugeführt, dort aufbereitet, verknüpft und verarbeitet, so daß geeignete Steuersignale für die Mehrwegeventile, hier 2/2-Wegeventile 39,40, 41 und 42, entstehen. Diese Elektronik wird zweckmäßigerweise mit integrierten, festverdrahteten oder programmgesteuerten Schaltkreisen, beispielsweise mit Microcontroller, aufgebaut. Über die nur angedeuteten Anschlüsse an dem Schaltungsblock 54 können v/eitere Sensoren, z.B. ein T.ranslationsverzögerungssensor zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit, angeschlossen werden.

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Die Wirkungsweise der Bremsanlage nach Fig. 2 ist ähnlich derjenigen nach Fig. 1. Die Besonderheiten, die auf die Verwendung des Umlaufdrosselverstärkers 3, des Kurzschließens der Fremdkraft über ein einziges Ventil 42 und die dadurch erzielte Wirkung auf beide Bremskreise 31,32 zurückgeht, wird im folgenden anhand der Fig. 3 erläutert.

Bei normaler Bremsbetätigung, d.h. vor Einsetzen der Bremsschlupfregelung, bleiben die 2/2-Wegeventile 41 und 42 außer Funktion. Der verstärkte Bremsdruck, den bei der Bremspedalbetätigung die beiden Ausgänge des Bremskraftverstärker 3 mit Hilfe der Fremdenergiequelle, nämlich des Pumpenaggregates 36, in die hydraulischen Bremskreise 31,32 einspeisen, wirkt unmittelbar auf die Radbremszylinder an den Vorderrädern und über die Modulatoren 39,40, die hier mit Hilfe der Elektronik 54 z.B. gepulst angesteuert werden, auf die beiden Hinterräder.

Wird nun eine Blockierneigung an einem Hinterrad signalisiert, wird zur Druckabsenkung das Ventil 41 für die errechnete Dauer, vorzugsweise pulsierend, geöffnet, wahrend gleichzeitig die Ventile 39,40 stromlos und damit in der Sperrstellung gehalten werden. Dadurch sinkt gleichzeitig an beiden Hinterrädern HR, und HR der Bremsdruck.

Eine individuelle Absenkung des Bremsdruckes an den Hinterrädern, die mit der Ausführungsart nach Fig. 1 möglich wäre, ist entbehrlich, weil durch Betätigung des entsprechenden, den Druckaufbau steuernden Ventiles 39 oder: 40 erforderlichenfalls sofort in einem der beiden

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Bremskreise ein erneuter Druckaufbau herbeigeführt werden könnte. In der in Fig. 2 gezeigten, auf besonders geringen Herstellungsaufwand zielenden Ausführungsart wird allerdings im Bremskreis 32, der an den Hauptzylinder 35 angeschlossen ist, auf einen Druckwiederaufbau verzichtet, weil in diesem Kreis - in der einfachsten Ausführungsform - während der Regelphase kein Druckmedium aus der Fremdenergiequelle nachgeliefert werden kann. Der Verzicht auf einen Druckwiederaufbau in einem der .beiden Bremskreise hat nur in besonders ungünstigen Fällen eine geringe Bremswegverlängerung zur Folge.

Wird an einem Vorderrad VR, oder VR eine Blockierneigung sensiert, so erfolgt in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 eine Druckabsenkung im Verstärkerkreis bzw. in dem den Verstärker 33 mit Fremdenergie versorgenden Kreis durch eine pulsierende Betätigung bzw. mehrfache Umschaltung des Magnetventiles 42. Wird das Magnetventil 42 in die Grundstellung "zu" zurückgeschaltet, baut sich in den Verstärkerkreisen erneut der der Fußkraft F proportionale Druck auf.

Die Druckabsenkung in den hydraulischen Kreisen 31 und 32 beim Reduzieren der Fremdkraft bzw. Kurzschließen der Pumpe 36 über das auf Druchfluß geschaltete Ventil 44 erfolgt nach unterschiedlichen Werten, wie dies dem Druck-Kraft-Diagrarem nach Fig. 3 zu entnehmen ist. Nach Betätigung des Bremspedales durch die Fußkraft F stellt sich zunächst, d.h. vor Erregung des Ventiles 42, in beiden -hydraulischen Bremskreisen der gleiche Druck P ein, sofern dieser unter dem Aussteuerdruck P₃. des Bremskraftverstärkers liegt. Die Bremsanlage ist so di-

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mensioniert, daß zunächst der Bremsdruck P.., im Bremsventilkreis 31 näherungsweise dem Bremsdruck P„„, am

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Ausgang des Hauptzylinders, also im Bremskreis 32, entspricht; es gilt also P_yl = P_Hzl· Wird nun durch zeitweises, z.B. getaktetes Umschalten des Ventiles 42 die Fremdkraft abgebaut, stellt sich im Bremskreis 31 der Bremsdruck P_v2 ein; im Bremskreis 32 bleibt dagegen infolge der weiterhin wirkenden Fußkraft F ein Druck P„„_o erhalten. In diesem Ausführungsbeispiel wird also der Druck an dem linken Vorderrad VR, als Folge der Betätigung des Ventils 42 nicht so stark abgesenkt, wie der Druck am rechten Vorderrad VR .

Box völligem Druckausgleich, d.h. P _. = 0, bleibt somit, wie dies ebenfalls der Fig. 3 zu entnehmen ist, im Bremskreis 32, dem Hauptzylinderkreis, ein Druck ^PHZ3 ^ ° ^ei:na3-^tenr der auf die Fußpedalkraft F_p zurückgeht. Dieser Restdruck P_H!7^ kann, wenn erforderlich, über das Schaltventil 40 abgesenkt oder völlig ausgeglichen werden.

Der Ausfall eines Bremskreises läßt sich, wie hier nicht näher ausgeführt zu werden braucht, ohne weiteres aus dem Verlauf der Signale der Sensoren S, - S₄ erkennen, v/orauf dann zweckmäßigerweise eine Abschaltung der Bremsschlupfregelung ausgelöst wird. Die Bremskraftverteilung mit Hilfe der Ventile 39,40 kann dabei zunächst, soweit die hierfür benötigten Bauelemente noch intakt sind, weiterhin in Betrieb bleiben.

Den prinzipiellen Aufbau des in der Ausführungsart nach Fig. 2 verwendeten, als Umlaufdrosselverstärker ausge-

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bildeten Bremskraftverstärkers 33 mit der zugehörigen Fremdenergieguelle zeigt Fig. 4. Der Bremsverstärker 33 besteht im wesentlichen aus einem Einfach-Hauptzylinder, symbolisiert durch den Arbeitsraum 54 und den Hauptzylinderkolben 46, und aus einem Drosselventil 47, das ebenso wie der Hauptzylinder durch die Pedalkraft F verstellt wird. Durch die angedeuteten Druckfedern 49_f50 werden die Druckstange 48 und der Kolben 46 in ihrer rechten Ausgangsposition gehalten, so lange keine Kraft F einwirkt. Die Fremdenergiequelle besteht wiederum aus der Pumpe 36, vgl. Fig. 2, die ihre Antriebsenergie aus einem Elektromotor M bezieht. Vorzugsweise wird hierbei eine selbstregelnde Pumpe verwendet, wie durch den Pfeil 51 in Fig. 4 symbolisiert ist, um die Fördercharakteristik der Pumpe den Anforderungen an ein solches System anzupassen. Ein Nachsaugeventil 52 ist für den Fall vorgesehen, daß die Pumpenförderung bei extrem schneller Bremspedalbetätigung nicht ausreicht. So daß ein nachteiliger Unterdruck entstehen könnte. Ein Druckbegrenzungsventil 38, vgl. auch Fig. 2, begrenzt den Förderdruck der Pumpe 36. Der Ansprechwert wird zweckmäßigerweise gleich oder geringfügig höher als der Aussteuerdruck P (siehe Fig. 3) gewählt. Ein Pumpenanlauf-Bypass-Ventil 53 ist vorgesehen, um ein schnelles Anlaufen der Pumpe gegen Druck sicherzustellen. Der Gleichstrommotor M wird z.B. über den (nicht dargestellten) Bremsschalter in Gang gesetzt. Der Rücklauf- oder Vorratsbehälter 37 besitzt aus Sicherheitsgründen zwei oder drei getrennte Kammern.

Anstelle des Umlaufdrosselverstärkers, der seine Fremdenergie aus einem Pumpenaggregat besieht, könnte auch

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ein an sich bekannter elektromechanisch^ Bremskraftverstärker verwendet werden. Das Absenken der Fremdenergie zur Reduzierung des Bremsdruckes an der Vorderachse ließe sich bei dieser Ausführungsvarianten mit Hilfe von Schalteinrichtungen realisieren, die beispielsweise die Versorgungsspannung des elektrischen Antriebsmotors steuern oder auf die Erregerwicklungen in der geeigneten Weise einwirken müßten.

Claims

ALFRED TEVES GMBH 31. Mai 1983 Frankfurt am Main · ZL/KDB/ro P 5381 0853P H.-Ch. Klein -76 Patentansprüche

1. Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere ^—''Straßenfahrzeuge, bei der der Bremspedaldruck hilfskraftunterstützt über Druckmittelleitungen auf die Radbremszylinder übertragbar ist, bei der Modulatoren zur Beeinflussung des Bremsdruckes in den Druckmittelleitungen eingefügt sind und bei der Meßwertaufnehmer zur direkten oder indirekten Ermittlung des Raddrehverhaltens sowie der Fahrzeuggeschwindigkeit und elektronische Schaltungen zur Verarbeitung und logischen Verknüpfung der Meßwerte und zur Erzeugung von Stellsignalen für die Bremsdruckmodulatoren vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Bremsdruckmodulatoren (11 - 14,39,40) eine Steuerung der Bremskraftverteilung, d.h. der Aufteilung des Bremsdruckes (p) auf die Vorderäder (VR,, VR ) und Hinterräder (HR,, HR ), in Abhängigkeit von dem Bremsschlupf der Vorderräder und eine ein Blockieren aller oder einiger Räder verhindernde, beim Auftreten einer Blockiertendenz einsetzende Bremsschlupfregelung durchführbar ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsschlupf an den Hinterrädern (HR^, HR ) auf 70 - 100 %, vorzugsweise 85 97 %, des Bremsschlupfes der Vorderräder , VR_r) steuerbar ist*

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3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bremsdruckmodulatoren elektromagnetisch betätigbare Mehrwegeventile (11 - 18, 39 - 42) vorgesehen sind.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß über die Mehrwegeventile (11 - 18, 39 - 41) die Radbremszylinder einzeln und/oder mehrere Radbremszylinder gemeinsam an die Druckmittelzuleitungen und an die Druckmittelauslaßleitungen oder an einen Druckmittelausgleichsbehälter (8,37) anschließbar sind.

5. Bremsanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieser mindestens zwei an einen Bremskraftverstärker angeschlossene hydraulische Bremskreise (1,2,31,32) besitzt und daß die einzelnen Radbremszylinder oder mehrere Radbremszylinder gemeinsam über je ein schnell schaltendes 2/2-Wegeventil (11 - 18, 39 - 41) mit den Druckmittelzuleitungen und den Druckmittelauslaßleitungen verbunden sind.

6. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im stromlosen Zustand der Mehrwegeventile (11 - 18, 39 - 41) der Druckmittelzufluß zu den Radbremszylindern der Vorderräder (VR,, VR ) geöffnet und der Druckmittelzufluß zu den Radbremszylindern der Hinterräder (HR₁, HR ) sowie die Druckmittelauslaßlei-

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tungen von den Vorder- und Hinterrädern gesperrt sind.

7. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennze ichnet , daß diese einen zweikreisigen, mit einer Fremdenergiequelle (36) verbundenen Bremskraftverstärker (33) aufweist, dessen beide Bremskreise (31,32) jeweils mit dem Radbremszylinder eines Vorderrades (VR₁, VR ) direkt und mit dem Radbremszylinder eines Hinterrades (HR, , HR ) über einen Bremsdruckmodulator (39,40) verbunden sind, und daß zur Absenkung des Bremsdruckes an den Hinterrädern ein oder mehrere elektromagnetisch betätigbare, den Druckmittelabfluß steuernde Ventile (41) und zur Beeinflussung des Bremsdruckes an den Vorderrädern Schaltmittel und/ oder Ventile (42) vorgesehen sind, mit denen die auf den Bremskraftverstärker (33) einwirkende Fremdenergie bzw. Fremdkraft steuerbar ist.

8. Bremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Bremsdruckmodulatoren (39,40) jeweils ein 2/2-Wegeventil vorgesehen ist, das im stromlosen Zustand den Druckmittelzufluß zum Radbremszylinder eines Hinterrades sperrt und auf Durchfluß umschaltbar ist.

9. Bremsanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Absenkung des Hinterrad-Bremsdruckes ein für beide Bremskreise gemeinsames 2/2-Wegeventil (41) vorgesehen ist, das jeweils über ein Rückschlagventil (43,44) an den hy-

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draulischen Bremskreis zwischen dem Bremsdruckmodulator (39,40) und dem Hinterrad-Bremszylinder angeschlossen ist.

10. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskraftverstärker (33) als Umlaufdrosselverstärker ausgebildet ist, der über eine elektromotorisch angetriebene Pumpe (36) mit Druckmittel versorgt ist und dessen Drosselventil (34_r47) direkt an einen der beiden hydraulischen Bremskreise (31,32) angeschlossen ist und der mit einem Einfach-Hauptzylinder (35) kombiniert ist, dessen Ausgang den zweiten hydraulischen Bremskreis (31) speist.

11. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskraftverstärker (33) als Umlaufdrosselverstärker ausgebildet ist, der über eine elektromotorisch angetriebene Pumpe (36) mit Druckmittel versorgt ist und der mit einem Tandem-Hauptzylinder verbunden ist, an dessen Ausgänge die beiden hydraulischen Bremskreise angeschlossen sind.

12. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der auf den Bremskraftverstärker (33) einwirkenden· Fremdkraft ein 2/2-Wegeventil (42) vorgesehen ist, das in seiner Durchgang-Schaltstellung, die es nach Erregung einnimmt, den Druckmittelfluß von der Druckseite zur Saugseite der Pumpe (36) teilweise oder vollständig kurzschließt.

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13. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskraftverstärker als elektromechanischer Bremskraftverstärker ausgebildet ist, der zur Beeinflussung der Fremdkraft bzw. des Bremsdruckes elektrisch steuerbar ist.

14. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Bremskraftverteilung die Ventile (12,14, 39,40} bzw. die Ventilwege in den zu den Radbremszylindern der Hinterräder (HR₁, HR ) führenden Druckmittelzuleitungen mit einer von dem Bremsdruck- und Bremsschlupfverlauf an den Vorderrädern (VR,, VR ) abhängigen Impulsfolge auf Durchlaß schaltbar sind.

15. Bremsanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Impuls/Pausenverhältnis oder die Impulsfolgefrequenz in Abhängigkeit von dem Bremsdruck- und Bremsschlupfverlauf an den Vorderrädern variierbar ist.

16. Bremsanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (12,14, 39,40) oder Ventilwege in den zu den Radbremszylindern der Hinterräder führenden Druckmittelzuleitungen verzögert auf Durchlaß schaltbar sind, so daß der Bremsdruckverlauf an den Hinterrädern dem Bremsdruck an den Vorderrädern verzögert folgt.

17. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskreise diagonal aufgeteilt sind.