DE3404018A1

DE3404018A1 - Fahrzeugbremsanlage mit mitteln zum vermindern von antriebsschlupf

Info

Publication number: DE3404018A1
Application number: DE19843404018
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-02-06
Filing date: 1984-02-06
Publication date: 1985-08-08
Also published as: US4643485A; JPH0662081B2; SE461387B; JPS60179363A; GB2154293A; GB2154293B; DE3404018C2; SE8500523D0; GB8502895D0; SE8500523L

Description

^³" 3404019

R. 19198

25.1.198U Sp/Pi

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Fahrzeugbremsanlage mit Mitteln zum Vermindern von Antriebsschlupf

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugbremsanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Für ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, einem Differentialgetriebe und über dieses angetriebenen Rädern mit zugeordneten Radbremsen, mit wenigstens einem Druckspeicher und mit Bremsdrucksteuerventilen, die Bremsdruckaufbau-, Bremsdruckhalte-und Bremsdruckabsenkstellungen haben und zwischen dem Druckspeicher und den Radbremsen angeordnet sind, ist durch die DE-PS 18 06 671 eine Vorrichtung zum Vermindern von gegebenenfalls auftretendem Antriebsschlupf der Räder bekannt. Diese Vorrichtung umfaßt Mittel zum Messen der Winkelgeschwindigkeiten der angetriebenen und der nicht angetriebenen Räder, Mittel zum Bestimmen der Größe von auftretendem Antriebsschlupf und Steuerschalter, die dann, wenn die Größe des Antriebsschlupfes eine vorgewählte obere Schalt schwelle überschreitet, das bzw. die Bremsdrucksteuerventile des bzw. der durchdrehenden Räder in die Bremsdruckaufbaustellungen steuert. Bei

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Unterschreitung dieser oberen Schalt schwelle werden die Bremsdrucksteuerventile in ihre Bremsdruckhaltestellungen und bei Unterschreitung einer zweiten, niedriger liegenden Schaltschwelle in ihre Bremsdruckabbaustellungen gesteuert. Diese Vorrichtung verkleinert Antriebsschlupf sehr schnell auf kleine Werte. Dies kann aber, insbesondere beim Anfahren mittels einer Reibungskupplung, auf Fahrbahnen mit wechselnder Griffigkeit den Nachteil haben, daß bei plötzlich ansteigendem Kraftschluß zwischen den Rädern und der Fahrbahn der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs auf weniger als seine Mindestdrehzahl abgebremst wird und deshalb zum Stillstand kommt. Danach ist der Verbrennungsmotor wieder zu starten ;und ein erneutes Anfahren ist notwendig, das jedoch abermals in der beschriebenen Weise enden kann.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß der Anstieg des Bremsdrucks schon beendet wird, bevor die Winkelgeschwindigkeit des durchdrehenden Rades bzw. der Räder in nachteiliger Weise absinkt. Es wird also angestrebt, Bremsdrücke so zu begrenzen, daß durch sie bewirkte Bremsmomente im wesentlichen gleich groß wie Antriebsschlupf bewirkende Antriebs momentüberschüsse sind. Diese Bremsdrücke werden zunächst konstant gehalten, was zu sanfter Beendigung von Antriebsschlupf oder sanften Übergängen in gegebenenfalls folgende Regelzyklen führt.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung mit den kennzeichnen den Merkmalen des Anspruchs 2 wird bevorzugt, wenn die Fahrzeugbremsanlage aufgrund ihrer konstruktiven Merkmale sehr schnelle Druckanstiege in Bremszylindern hat. Das

ausgewählte Steuerkriterium vermeidet trotz unvermeidlicher Verzogerungen beim Steuern der Bremsdrucksteuerventile in ihre Bremsdruckhaltestellungen nachteilig starke Bremsungen der schlupfenden Räder. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 bewirken, daß die Enden von Bremsdruckanstiegen im wesentlichen mit Zeitpunkten zusammenfallen, an denen die höchsten Radwinkelgeschwindigkeiten während der Schlupfphasen auftreten.

Das Ausführungsbeispiel mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs h wird bevorzugt, wenn in der Fahrzeugbremsanlage relativ langsame Bremsdruckanstiege auftreten.

Das Ausführungsbeispiel mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 5 wird bevorzugt, wenn die Bremsdruckanstiege nicht zu schnell sind, und hat den Vorteil, daß die Enden von Bremsdruckanstiegen im wesentlichen mit den Zeitpunkten zusammenfallen, an denen die Schlupfgeschwindigkeiten ihre Größtwerte erreichen. Die Weiterbildung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6 hat den Vorteil, daß die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 5 auch anwendbar sind in Fahrzeugbremsanlagen, mittels denen in an sich vorteilhafter Weise schnell die für Notbremsungen erforderlichen Bremsdruckanstiege erzeugbar sind. Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs T geben ein Ausführungsbeispiel an, das ohne teuere Drosseln und Bypassventile auskommt. Der Impulsfolgegenerator kann beispielsweise dargestellt werden von einem ohnehin in die Fahrzeugbremsanlage eingebauten, digital arbeitenden Rechner, der Steuerfunktionen ausübt und deshalb lediglich zur Abgabe der gewünschten Impulsfolgen zusätzlich zu programmieren i st.

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Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Fahrzeugbremsanlage, Figur 2 ein Diagramm für einen zeitlichen Verlauf von Radwinkelgeschwindigkeiten, Schlupf und Bremsdruck für die Fahrzeugbremsanlage nach Figur 1 und Figur 3 ein Diagramm für einen zweiten Verlauf von Radwinkelgeschwindigkeit, Schlupf und Bremsdruck.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Vorrichtung 2 zum Vermindern von Antriebsschlupf ist für ein Fahrzeug 3 mit beispielsweise einer Vorderradachse k mit Rädern 5, 6, mit diesen einzeln zugeordneten nicht dargestellten Radbremsen und diesen zugeordneten Radbremszylindern 7» 8, mit einer Hinterradachse 9, mit Hinterrädern 30, 11 und diesen zugeordneten nicht dargestellten Radbremsen und diesen zugeordneten Radbremszylindern 32, T3 bestimmt. Die Vorrichtung 2 hat ein Steuergerät 1U, Raddrehwinkelfühler 15, 1 6, IT und 18 mit zu dem Steuergerät 1k führenden elektrischen Leitungen 19, 20, 21, 22, mittels dem Steuergerät 1U über elektrische Leitungen 23, 2h steuerbare Elektromagnete 25 und 26 zum Betätigen von Bremsdrucksteuerventilen 27» 28, die mit den Radbremszylindern 12 bzw. J3 über Leitungen 29> 30 verbunden sind, und ein über eine elektrische Leitung kO steuerbares Umschaltventil 33. Die Bremsdrucksteuerventile 27, 28 sind beispielsweise nach Art von Blockierschutzventilen als 3/3-Ventile ausgebildet und haben eine Grundstellung zum Aufbauen von Bremsdruck, eine Bremsdruckhaltestellung und eine Bremsdruckabbaustellung. Den Bremsdrucksteuerventilen 27, 28 wird von einer Pum-

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pe 31 über eine Leitung 32, das Umschaltventil 33 sowie Leitungen 3U, 35> 36 Druckmittel zugeführt. Dieses kann eine an sich bekannte Flüssigkeit oder Luft sein. Ein Druckbehälter· 37 ist über eine Anzapfleitung 38 an die Leitung 32 angeschlossen. Das Umschaltventil 32 ist als 3/2-Ventil ausgebildet und hat zu seiner Betätigung einen Elektromagnet 39, der über die elektrische Leitung Uo von dem Steuergerät lU gesteuert wird für den Fall, daß an einem der Räder 10, 11 oder an beiden Rädern Antriebsschlupf auftritt. In diesem Fall verbindet dann das Umschaltventil 33 die Leitung 32 mit der Leitung 3U. In seiner Grundstellung verbindet dieses Umschaltventil 33 die Leitung 3U mit einer Leitung Ul, die von einem Hauptzylinder U2 oder einem sonstigen Druckgeber, der mittels eines Betriebsbremspedals U 3 betätigbar ist, mit Bremsdruck versorgt wird.

Das Fahrzeug 3 wird angetrieben mittels eines Verbrennungsmotors UU, der beispielsweise über eine Reibungskupplung U5, ein mechanisches Schaltgetriebe U6, eine Kardanwelle 27 und ein Differentialgetriebe U8 auf die Räder 10 und 11 wirkt. Das Fahrzeug 3 wird in Bewegung gesetzt, indem bei einem im mechanischen Schaltgetriebe U6 eingestellten ersten Gang die Reibungskupplung U5 bei laufendem Motor langsam" eingerückt wird. Dadurch werden die Räder 10 und 11 in Drehung versetzt und das Fahrzeug 3 beschleunigt. Solange das dabei über die Reibungskupplung U5 übertragene Drehmoment niedrig genug bleibt, tritt zwischen den Sädern 10 und 11 und einer unter ihnen befindlichen Fahrbahn kein nennenswerter Schlupf auf. Infolgedessen werden Signale aus den Raddrehwinkelfühlern 17 und 13 Radwinkelgeschwindigkeiten angeben, die sich praktisch nicht von denjenigen aus den Raddrehwinkelfühlern 15 und 16, die die Drehwinkel der leer laufenden Räder 5 und 6 erfassen, unterscheiden. In diesem Fall bleibt das Steuergerät 1 U inaktiv. Kommt es jedoch durch Leistungserhöhung des Verbrennungsmotors ^h dazu, daß

beispielsweise das Rad 10 relativ zur Fahrbahn zu schlupfen beginnt, so erfährt das Steuergerät 1U über den Raddrehwinkelfühler 17» daß die Winkelgeschwindigkeit des Rades 10 ansteigt. In das Steuergerät 1U sind nicht dargestellte Mittel an sich bekannter Art eingebaut zum Ermitteln von Schlupfgrößen, die aus unterschiedlichen Signalfolgen der Raddrehwinkelfühler 15, 16 und des Raddrehwinkelfühlers 17 ableitbar sind. Diese Mittel sind so ausgebildet, daß bei Überschreiten einer vorgewählten Schaltschwelle S ein Signal abgegeben wird, das über das Steuergerät 1 U und die Leitung Uo den- Elektromagnet 39 so erregt, daß Druck aus dem Druckbehälter 37 durch das Bremsdrucksteuerventil 27 in den Radbremszylinder 12 gelangt. Gleichzeitig wird das andere Bremsdrucksteuerventeil 28 aus seiner Grundstellung in die Bremsdruckhaltestellung gesteuert. Infolgedessen beginnt in dem Radbremszylinder 12 ein Druckanstieg, der ein ansteigendes Bremsmoment auf das Rad 10 ausübt. Im Radbremszylinder 13 erfolgt kein Druckanstieg. In der Figur 2 ist das Beispiel des Anstiegs der Radwinkelgeschwindigkeit W des Rades 10 bei auftretendem Schlupf und der nach Überschreiten der Schaltschwelle S, die über der Radwinkelgeschwindigkeit W _ der Räder 5, 6 liegt, beginnende Bremsdruckanstieg P dargestellt. Dieser ansteigende Druck P bewirkt schließlich, daß eine ebenfalls in der Figur 2 dargestellte Radwinkelbeschleunigung W1, die zu dem Winkelgeschwindigkeit sanstieg entsprechend der-Kurve W1 führte, abzuflachen beginnt. Eine in das Steuergerät 1U eingebaute Differenziereinrichtung U 9» die dem Raddrehwinkelfühler 17 zugeordnet ist, wird dann, wenn die Schaltschwelle S überschritten ist, eingeschaltet. Ein weiterer Druckanstieg P im Radbremszylinder 12 führt schließlich dazu, daß die Raddrehwinkelbeschleunigung W¹I nicht mehr anwächst und in einen absteigenden Ast W'2 übergeht. Die Differenziereinrichtung hg gibt zum Zeitpunkt des Über-

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gangs des ansteigenden Astes WM der Kurve W¹ in den abfallenden Ast W'2 ein Signal an das Steuergerät 1k, worauf dieses über die elektrische Leitung 23 das Bremsdrucksteuerventil 2? in die Bremsdruckhaltestellung steuert. Infolge unvermeidlicher Verzögerungen wegen der Differenziereinrichtung h9 nachgeordneter, nicht dargestellter Elemente innerhalb des Steuergeräts 1^ und infolge von Schaltverzögerungen im Bremsdrucksteuerventil 27 steigt der Bremsdruck zunächst noch während einer Zeitdauer T an. Danach bleibt der

Bremsdruck entsprechend der Linie P2 in der Figur 2 im wesentlichen konstant. Dies bewirkt, daß die Radwinkelgeschwindigkeit W des Rades nicht mehr ansteigt und schließlich absinkt, wie dies beispielsweise der Ast W2 veranschaulicht.

In gleicher Weise bewirkt im Falle des Auftretens von Schlupf zwischen dem Rad 11 und der Fahrbahn eine weitere Differenziereinrichtung 50, die dem Raddrehwinkelfühler 18 zugeordnet ist, über das Steuergerät lh und die Leitungen 2U und Uo eine Steuerung der Ventile 27, 28 und 33. Gegebenenfalls kann an beiden Rädern 10 und 11 gleichzeitig Schlupf auftreten, der zur Überschreitung der Schaltschwelle S führt. Dann werden beide Radbremszylinder 12, 13 zur Radwinkelgeschwindigkeitsverminderung beaufschlagt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Radbremszylinder 12 und 13 gleichzeitig Bestandteil einer Betriebsbremsanlage, die den Hauptbremszylinder U2 umfaßt. Zur Durchführung von Betriebsbremsungen, die mittels des Betriebsbremspedals U3 eingeleitet werden, befinden sich die Bremsdrucksteuerventile 27 und 28 · in ihren Bremsdruckaufbaustellungen. Deshalb wird für die Grundstellung der genannten Ventile die Bremsdpuek-

aufbauateilung bevorzugt. Wie bereits angedeutet, können die Bremsdrucksteuerventile 27, 28 als sogenannte Blockierschutzventile ausgebildet sein und demzufolge auch als Blockierschutzmittel beim Bremsen verwendet werden. In diesem Fall werden die Radbremszylinder 7 und 8 über Leitungen 51, 52, weitere Blockierschutzventile 53, 5^ und Leitungen 55, 56 und über eine Bremsdruckleitung 57 mit dem Hauptbremszylinder k2 bzw. Bremsdruckgeber verbunden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Fahrzeug 3 als hinterachsgetriebenes Fahrzeug aufgebaut. Abweichend davon kann das Fahrzeug selbstverständlich als front getriebenen pdtr aiUrÄ^^getri*l»*itir* Jfljkfceu^^ftji-,-

Derjenige Teil der vorstehend erwähnten Zeitdauer T-, der durch Elemente innerhalb des Steuergeräts 1k verursacht wird, kann beispielsweise wählbar gemacht werden zu dem Zweck, daß der ab dem Ansprechen der Differenziereinrichtung k^Q bzw. 50 noch erfolgende Bremsdruckanstieg bis auf P2 entsprechend der Aufgabenstellung eine sanfte Beendigung des Antriebsschlupfes bewirkt. Wenn beispielsweise das Steuergerät 1U unter Verwendung eines programmierten Rechners aufgebaut ist, so kann die vorteilhafte Steuersignalverzögerung per Programm von diesem Rechner ausgeführt werden. Auch die Differenziereinrichtungen k-9, 50 können vom Rechner, der zu diesem Zweck programmiert wird, verkörpert werden .

Ein zweites Ausführungsbeispiel, das nicht gezeichnet ist, unterscheidet sich von dem gemäß der Figur 1 hauptsächlich dadurch, daß innerhalb der Fahrzeugbremsanlage nicht dargestellte Mittel angeordnet sind, die lang samere Bremsdruckanstiege P zur Folge haben. Die Bremsdruckanstiegsgeschwindigkeit im zweiten Ausführungsbei-

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spiel kann beispielsweise gegenüber dem ersten halbiert sein. Dies kann erreicht werden durch Einbau von Drosseln und diese umgehende Bypassventile von der Art, die durch Blockierschutzbremanlagen bekannt sind. Die Bypassventile ermöglichen schnelle Druckanstiege für Notbremsungen. Weniger technischer Aufwand ist erforderlich, wenn, wie in der Figur 3 dargestellt, der Bremsdruckanstieg P stufenweise erzeugt wird. Hierfür wird der
Rechner des Steuergeräts 1U zusätzlich als Impulsfolgegenerator programmiert zum mehrmaligen kurzzeitigen Umschalten des Bremsdrucksteuerventils 27 bzw. 28 derart, daß Bremsdruckanstiege der dargestellten Art entstehen.

Infolge des langsameren Bremsdruckanstiegs kann die Differenziereinrichtung k-9 bzw. 50 so ausgebildet werden,
daß sie die Raddrehwinkelgeschwindigkeit differenziert
und bei Überschreitung von deren Maximum den Bremsdruckanstieg P abbricht. Danach erfolgt der sanfte Abbau

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von Antriebsschlupf. Alternativ können die Differenziereinrichtungen Uo,, 50 so ausgebildet sein, daß sie bei
abfallenden Raddrehwinkelbeschleunigungen Signale an
nicht dargestellte Trigger liefern. Die Trigger stoppen dann, wenn die Raddrehwinkelbeschleunigungen genügend
weit abgesunken sind oder verschwinden, die Bremsdruckanstiege P . Diese Trigger können ebenfalls durch Proa ι

grammierung des Rechners realisiert werden. Der Schaltbereich SB der Trigger ist in der Figur 3 dargestellt.

Claims

25.1.198U Sp/Pi ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1 Ansprüche

1. Für em Fahrzeug mit einem Antriebsmotor, mit mindestens eirnern Differentialgetriebe und mit über dieses angetriebenen Rädern bestimmte Fahrzeugbremsanlage mit wenigstens den angetriebenen Rädern zugeordneten Radbremsen und mit den Radbremsen einzeln zugeordneten Bremsdrucksteuerventilen zum Bremsdruckaufbauen, Bremsdruckhalten und Bremsdruckabsenken, mit einem Gerät zum Ermitteln von Radwinkelgeschwindigkeiten und Antriebsschlupf und zum Betätigen der Bremsdrucksteuerventile bei Überschreitung einer vorgewählten Schaltschwelle zwecks Aufbauens und vorübergehenden Haltens und schließlich Absenkens von Bremsdruck zur Verminderung von Antriebsschlupf, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugbremsanlage eine Einrichtung besitzt, die nach Überschreitung der Schaltschwelle (S) und dem dadurch ausgelösten Bremsdruckanstieg (P ) das/die Bremsdrucksteuer-

ventile (27 und/oder 28) zu solchen Zeitpunkten in deren Bremsdruckhaltestellungen steuert, daß die erreichten Bremsmomente die schlupferzeugenden Antriebsüberschußmomente im wesentlichen aufzehren.

2. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (u9, 50) als eine mindestens einkanalige Differenziereinrichtung ausgebildet ist, die nach Erreichen der höchsten Radwinkelbeschleunigung des/

der Räder ein Steuersignal für das Steuern der Bremsdruck-Steuerventile in deren Bremsdruckhaltestellungen abgibt.

3. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Differenziereinrichtung (U9, 50) und dem Bremsdrucksteuerventil (27, 28) ein in dem Gerät (1U) vorhandener Steuersignalverzögerer eingeschaltet ist.

h. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als eine mindestens einkanalige Differenziereinrichtung (1*9, 50) ausgebildet ist, die unmittelbar nach Erreichen der höchsten Radwinkelgeschwindigkeit ein Steuersignal abgibt, das das Bremsdrucksteuerventil (27, 28) in dessen Bremsdruckhaltestellung steuert.

5. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen wenigstens einkanaligen Trigger (U9, 50) enthält, der beim Absinken der Radwinkelbeschleunigung unter eine Radwinkelbeschleunigungsschwelle ein das Bremsdrucksteuerventil (27, 28) in dessen Bremsdruckhaltestellung steuerndes Signal abgibt.

6. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Bremsdrucksteuerventilen (27, 28) Mittel zugeordnet sind, die im Antriebsschlupffall die Anstiegsgeschwindigkeit des Bremsdrucks vermindern.

7. Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel einen Impulsfolgegenerator enthalten, der die Bremsdrucksteuerventile (27, 28) zur Erzeugung eines stufenweise verzögerten Bremsdruckanstiegs (P )

dt 1

steuert.