DE3416979A1

DE3416979A1 - Bremsdruckregelanordnung

Info

Publication number: DE3416979A1
Application number: DE19843416979
Authority: DE
Inventors: Yukinori Itami Hyogo Nishiyama; Koji Takata
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1983-05-10
Filing date: 1984-05-08
Publication date: 1984-11-15
Also published as: GB8411327D0; GB2180309B; GB2180309A; GB2141499B; GB2141499A; DE3416979C2; GB8622519D0; US4714299A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsdruckregelanordnung für Motorfahrzeuge mit einem elektronischen Datenprozessor, beispielsweise einem Mikroprozessor, und einer Antiblockiereinrichtung.

Bei Bremsdruckregelanordnungen für Kraftfahrzeuge ist die Verwendung einer Antiblockiereinrichtung, von Bremskraftverstärkern sowie von Steuerventilen für die Verteilung der Bremskraft bekannt.

Eine Antiblockiereinrichtung ist so ausgelegt, daß sie ein Blockieren der Räder erfaßt oder vorhersieht und den Bremsdruck abschaltet oder vermindert. Die Antiblockiereinrichtung weist generell Detektoren zum Ermitteln der Drehzahl der Räder, einen elektronischen Datenprozessor, beispielsweise einen Mikroprozessor, (im folgenden kurz als "Prozessor" bezeichnet) und einen Bremsdruckregler auf. Die Signale von den Raddrehzahldetektoren gehen an den Prozessor. Wenn dieser ein Blockieren der Räder aus einer Änderung der Radgeschwindigkeit ermittelt oder vorhersieht, gibt er ein Antiblockier-Steuersignal an den Bremsdruckregler, welcher den Bremsdruck derart einstellt, daß die Räder nicht blockieren. Die Antiblockiereinrichtung sorgt für Stabilität und Beherrschbarke it des Fahrzeugs bei plötzlichem Bremsen.

Der Bremskraftverstärker bewirkt eine Verstärkung der vom Fahrer aufgebrachten Bremsbetätlgurigskraft. Konventionelle Bremskraftverstärker sind rein mechanisch aufgebaut, um die von dem Fahrer aufgebrachte Bremskraft zu verstärken und einen entsprechenden Bremsdruck zu entwickeln, der beiden

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Bremsdrucklelturigen gemeinsam ist. In jüngster Zeit wurde vorgeschlagen/ eine- elektronische Steuerung für diese Bremskraftverstärker vorzusehen, um damit die Bremskraft selbst (und so die resultierende Verzögerung) ausgehend von der von dem Fahrer aufgebrachten Bremsbetätigungskraft unmittelbar zu steuern/ statt einfach den Bremsdruck proportional der Bremsbetätigurigskraft zu erhöhen.

Als "ideale Verteilung der Bremskraft" wird diejenige Verteilung der Bremskraft auf die Vorder- und Hinterräder bezeichnet, bei welcher das Auftreten eines Blockierens der Räder minimiert wird. Um die ideale Bremskraftvertellung zu approximieren, wurde vorgeschlagen, ein Bremsdruckregelventil oder ein Proportionalventil einzufügen. Für diesen Zweck wurden verschiedene Arten von Regelventilen empfohlen. Es wurden auch verschiedene lastabhängig ansprechende Ventiltypen entwickelt, weil die ideale Bremskraftverteilung von den Lastbedingungen abhängt.

Im Falle von Vierradfahrzeugen kann das Fahrzeug seine Richtungsstabilität verlieren, wenn die Hinterräder vor den Vorderrädern blockieren. Infolgedessen wlrcl die Bremskraftverteilung üblicherweise so eingestellt, daß sie vorderradseitig etwas effektiver ist, als dies der idealen Verteilung entspricht. Dadurch werden die Vorderradbremsen stärker belastet. Die Reibflächen der Vorderradbremsen müssen infolgedessen größer bemessen werden, als diejenigen der Hinterradbremsen. Insbesondere bei Verwendung von Scheibenbremsen für die Vorderräder und von Trommelbremsen für die Hinterräder wird gelegentlich ein sogenanntes Dosierventil (eine Art Bremsdrucksteuerventil) vorgesehen, um den Druckanstieg für die Vorderradbremsen zu verzögern und damit den Grad des

Verschleisses der Reibflächen der Vorder- und Hinterräder auszugleichen.

Bei konventionellen Bremsdruckregelanordnungen sind eine Druckeinstelleinheit für die Antiblockierregelung, ein Bremskraftverstärkerregler und ein Steuerventil für die Bremskraftverteilung als gesonderte Baueinheiten vorgesehen. Dadurch wird der Aufbau der Bremsdruckregelanordnung kompliziert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsdruckregelanordnung zu schaffen, die einen'Bremsdruckregler aufweist, der sich für die Antiblockierregelung, für die Bremskraftverstärkerregelung und für die Verteilung der Bremskraft eignet.

Eine Bremsdruckregelanordnung für Fahrzeuge ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Detektoranordnung zur Erfassung der Drehzahl der Räder des Fahrzeugs, einen mit Signalen von der Detektoranordnung beaufschlagten Datenprozessor zum Erfassen oder Vorhersehen eines Blockierens der Räder aus einer Änderung der Signale und zur Abgabe eines Antiblockier-Steuersignals, sowie eine Bremsdruckregeleinrichtung, die mit dem Antiblockier-Steuersignal beaufschlagt ist und den Bremsdruck für die Räder steuert, wobei der Datenprozessor eine Sollverteilung der Bremskraft auf die Vorderrad- und Hinterradbremsen errechnet und als Ergebnis der Berechnung ein Bremsdrucksteuersignal auch dann erzeugt, wenn ein Blockieren der Räder nicht erfaßt oder vorhergesehen wird, und wobei die Bremsdruckregeleinrichtung mit dem Bremsdrucksteuersignal zwecks Erzielung des Sollverteilungsverhältnisses beaufschlagt ist.

Erfinchingsgemäß wird ferner ein Bremsdruckregler zur Verwendung bei einer Bremsanordnung mit einer ersten Bremsdruckleitung und einer zweiten Bremsdruckleitung geschaffen, der gekennzeichnet ist durch eine erste Reglereinheit mit einem mit der ersten Bremsdruckleitung in Verbindung stehenden ersten Druckaufnahmeabschnitt und einem mit der zweiten Bremsdruckleitung in. Verbindung stehenden zweiten Druckaufnahmeabschnitt zum Steuern der Summe einer auf den ersten Druckaufnahmeabschnitt einwirkenden Druckkraft und einer auf den zweiten Druckaufnahmeabschnitt einwirkenden Druckkraft, sowie durch eine zweite Reglereinheit mit einem mit der ersten Bremsdruckleitung in Verbindung stehenden dritten Druckaufnahmeabschnitt und einem mit der zweiten Bremsdruckleitung in Verbindung stehenden vierten Druckaufnahmeabschnitt zum Steuern der Differenz zwischen einer auf den dritten Druckaufnahmeabschnitt einwirkenden Druckkraft und einer auf den vierten Druckaufnahmeabschnitt einwirkenden Druckkraft.

Die erste Reglereinheit dient dem Steuern der Bremskraft für das gesamte Bremssystem, während die zweite Reglereinheit die Verteilung der Bremskraft auf die erste und die zweite Bremsdruckleitung steuert. Durch Steuern der Summe und der Differenz mittels der beiden Reglereinheiten lassen sich diese beiden Bremsdruckleitungen unabhängig voneinander steuern.

Es ist auf diese Weise möglich, eine Sollbremskraft entsprechend der von dem Fahrer ausgeübten Betätigungskraft mittels der ersten Reglereinheit bereitzustellen, und für eine gewünschte Bremskraftverteilung mittels der zweiten. Reglereinheit zu sorgen. Durch Übermittlung zweckentspre-

chender Signale von dem Patenprozessor zu der ersten und der zweiten Reglereinheit kann ferner der Bremsdruck nur einer Bremsdruckleitung zwecks Antiblockierregelung vermindert werden.

Weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Leitungsdiagramm einer Bremsdruck

regelanordnung nach der Erfindung/

Fig. 2 eine graphische Darstellung von idealen

Bremskraftverteilungen unter unterschiedlichen Bedingungen,

Fig. 3 ein Leitungsdiagramm einer abgewandel

ten Bremsdruckregelanordnung/

Fig. 4 einen Schnitt durch einen bei der Regel

anordnung vorgesehenen Bremsdruckregler, der eine erste Reglereinheit und eine zweite Reglereinheit aufweist, sowie

Fig. 5 einen Schnitt durch eine abgewandelte

Ausführungsform der zweiten Reglereinheit.

Bei der in Fig. 1 veranschaulichten Bremsdruckregelanordnung für ein Yierradfahrzeug sind Bremsen 2 für die Vorderräder

I und Bremsen 4 für die Hinterräder 3 vorgesehen. Die Vorderradbremsen 2 sind mit den Hinterradbremsen 4 über Bremsdruckleitungen 5 und 6 diagonal verbunden. Die Bremsdruckleitungen sind an einen Hauptdruckregler 7 angeschlossen. Zwischen den Vorderradbremsen 2 und Verbindungsstellen 5', 6¹ in den Leitungen 5/ 6 sitzen Hilfsregler 8. Die Regler 7, 8 sind an eine Hochdruckleitung 13 und eine Niederdruckleitung 14 einer Energiequelle 12 angeschlossen, zu der ein Fluidtank 9, eine Hydraulikpumpe 10 und ein Druckspeicher

I1 gehören.

Ein mittels eines Bremspedals 15 betätigter Eingangsschaft 16 ist an den Hauptdruckregler 7 mechanisch angekoppelt. Ein Druckerzeuger 18 mit einem Speicherbehälter 17 für Bremsfluid ist mit der Außenseite des Hauptdruckreglers 7 verbunden. Die Summe aus der von der Energiequelle 12 bereitgestellten Energie und der auf das Bremspedal 15 ausgeübten Betätigungskraft wirkt auf den Druckerzeuger 18, welcher den erforderlichen Bremsdruck aufbaut.

Die Regler 7 und 8 sind über elektrische Stromkreise 19, 20 und 21 an einen Datenprozessor 22 angeschlossen, der den Reglern Steuersignale (zur Blockierverhinderung und zur Bremskraftverteilung) zuführt, um die auf die Regler 7 und 8 einwirkende Energie zu steuern und auf diese Weise die Bremsdrücke zu ändern. Der Hauptdruckregler 7 steuert den Bremsdruck für das gesamte Bremssystem, während die Hilfsregler 8 die Bremsdrücke für die Vorderradbremsen 2 unabhängig vorgeben.

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Der Eingangsschaft 16 ist mit einem Detektor 23 für die Pedalbetätigurigskraft ausgestattet. Den Bremsdruckleitungen 5, 6 sind Detektoren 24, 25 für den Anfangsdruck und Detektoren 26, 27 für die Drücke der Vorderradbremsen zugeordnet. Die Vorderräder T und die Hinterräder 3 sind mit Raddrehzahldetektor 28 versehen. Die Detektoren 23 bis 28 sind an den Datenprozessor 22 über elektrische Stromkreise angeschlossen und beaufschlagen den Datenprozessor mit den betreffenden Erfassungssignalen.

Bei der zuvor erläuterten. Bremsdruckregelanordnung wird die Bremskraft auf die Vorderrad- und die Hinterradbremsen auf folgende Weise verteilt.

In Fig. 2 stellt die Kurve a die Kurve der idealen Bremsdruckverteilung bei leicht beladenem Fahrzeug dar. Die Kurve b stellt die ideale Bremsdruckverteilungskurve für den vollbeladenen Zustand dar. Die gerade Linie c zeigt die Verteilung bei einem Ausfall der Bremskraftquelle.

Eine die ideale Bremskraftverteilung approximierende Verteilung läßt sich eindeutig berechnen, wenn die folgenden Größen bekannt sind: das Gesamtfahrzeuggewicht unter einem vorbestimmten Beladungszustand, das Verhältnis der Verteilung des Gesamtfahrzeuggewichts auf die Vorder- und die Hinterräder bei in Ruhe befindlichem Fahrzeug, und das Verhältnis der Höhe des Schwerpunkts mit Bezug auf die Radbasis. Wenn man das erstgenannte Verhältnis und das letztgenannte Verhältnis als für das Fahrzeug charakteristische Konstanten oder als nur von dem Gesamtfahrzeuggewicht abhängige Funktionen betrachtet, läßt sich infolgedessen das ideale Verhältnis der Bremskraftverteilung be-

rechnen, falls nur das Gesamtfahrzeuggewicht bekannt ist. Das Gesamtfahrzeuggewicht läßt sich ferner aus den erfaßten Bremsdrücken für die Vorder- und Hinterradbremsen und die tatsächlich erzielte Verzögerung berechnen, wenn die Effektivitätskoeffizienten der Vorder- und Hinterradbremsen geeignet geschätzt werden. Eine unmittelbare Messung des Gesamtfahrzeuggewichts erhöht selbstverständlich die Regelgenauigkeit. Dafür ist jedoch ein entsprechender Sensor notwendig, der das System aufwendig macht.

Der Effektivitätskoeffizient ändert sich in der Praxis in komplizierter Weise in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, der Temperatur und der Vorgeschichte. Aber selbst wenn er als konstant angenommen wird, stellt die durch Berechnung erhaltene Bremskraftverteilung eine Annäherung an die ideale Bremskraftverteilung dar. Praktisch ist dies kein schwerwiegendes Problem.

Nachdem die ideale Bremskraftverteilung errechnet ist, kann das erforderliche Verhältnis zwischen den Bremsdrücken für die Vorder- und Hinterradbremsen näherungsweise errechnet werden, indem die Effektivitätskoeffizienten der Vorder- und Hinterradbremsen aus der Verzögerung abgeschätzt werden, die zu einem gegebenen Zeitpunkt tatsätzlich erzielt wird.

Die für diese Berechnungen benutzte Verzögerung läßt sich durch Einsatz eines speziell für diesen Zweck vorgesehenen Verzögerungssensors erfassen. Dadurch werden jedoch die Systemkosten erhöht. Infolgedessen kann der zum Erfassen oder Vorhersehen eines Blockierens der Räder vorhandene Raddrehzahldetektor benutzt werden, um mit geringeren Kosten auch die Verzögerung zu ermitteln.

Indem die derart durch Berechnung erhaltenen Ergebnisse in Form von Drucksteuersignalen an den Hauptdruckregler 7 und die Hilfsregler 8 gegeben werden, kann die erforderliche Bremskraftverteilung näherungsweise erzielt werden.

Statt für die Berechnung die erfaßten Bremsdrücke für die Vorderrad- und Hinterradbremsen zu verwenden/ können auch die Fahrzeugbremskräfte benutzt werden, die sich von Bremskraftdetektoren erfassen lassen. Dadurch wird der Approximationsgrad an die ideale Verteilung erhöht, weil die Effektivitätskoeffizienten der Bremsen nicht geschätzt zu werden brauchen. In Abhängigkeit von den Kosten und dem notwendigen Betriebsverhalten kann daher entschieden werden, ob der Berechnung die Bremsdrücke oder die Bremskräfte zugrundegelegt werden sollen.

Wenn die tatsächlich ermittelte Verzögerung der Berechnung vom Beginn des Bremsvorgangs an zugrundegelegt wird, kann unter Umständen ein übermäßig hoher Bremsdruck bereitgestellt werden, weil die Verzögerung für gewöhnlich eine gewisse Zeitspanne nach dem Anstieg des Bremsdruckes ihrerseits ansteigt. Um dies zu vermeiden, wird vorzugsweise eine relativ stabile Beziehung zwischen dem Bremsdruck und der Verzögerung bei dem letzten oder einem vorausgegangenen Bremsvorgang eingespeichert, anhand der eingespeicherten Beziehung eine Verzögerung aus dem erfaßten Bremsdruck abgeschätzt und die geschätzte Verzögerung an Stelle der Istverzögerung für die Berechnung herangezogen.

Um die Belastung der Vorderradbremsen zu verringern und damit den Abnutzungsgrad der Reiburigsflächen der Vorder- und Hinterradbremsen auszugleichen, kann die den Vorderradbremsen zugeteilte Bremskraft so eingestellt werden, daß sie im unteren Verzögerungs-(Bremsdruck-)Bereich einen kleineren Wert annimmt, als dies der idealen Verteilung entspricht.

Die Linie c in Fig. 2 zeigt eine geeignete Bremskraftverteilung bei einem Ausfall der Energiequelle 12. Bei den im Normalzustand auftretenden idealen Bremskraftverteilungen (entsprechend den Kurven a und b in Fig. 2), wird dafür gesorgt, daß die Hinterradbremsen wirkungsvoller als die Vorderradbremsen im Vergleich zu dem Fall sind, daß die Energiequelle versagt. Mit anderen Worten, im Vergleich zu dem Ausfall der Energiequelle wird im Normalzustand für die meisten Bereiche der Bremsdruck für die Vorderradbremsen vermindert und für die Hinterradbremsen erhöht.

Aus dem oben erläuterten Grund können Regler, die nur für eine Druckverminderung sorgen können (entsprechend den Hilfsreglern 8 des Ausführungsbeispiels) für die Vorderradbremsen vorgesehen werden, während die Hinterradbremsen unmittelbar mit dem Hauptdruck von dem Hauptdruckregler 7 beaufschlagt werden können.

Als nächstes sei eine Antiblockierregelung bei der erläuterten Bremsdruckregelanordnung diskutiert.

Wenn der Fahrer so kräftig auf das Bremspedal 15 tritt, daß die Räder mit einer übermäßigen Bremskraft beaufschlagt werden, gehen dem Dätenproressor 22 von den Raddrehzahldetektoren 28 entsprechende Signale zu. Ein Blockieren der Räder wird von dem Datenprozessor erfaßt oder vorhergesehen. Der Dätenprozessor gibt Signale an den Hauptdruckregler 7 und/oder die Hilfsregler 8.

In Fig. 3 ist eine abgewandelte Bremsdruckregelanordnung für ein Vierradfahrzeug dargestellt. Zu der Bremsdruckregelanordnurig gehört ein Bremsdruckregler 31/ der eine erste Reglereinheit 32 und eine zweite Reglereinheit 33 aufweist. Der ersten Reglereinheit 32 ist der Speicherbehälter 17 für das Bremsfluid zugeordnet. An die erste Reglereinheit 32 sind die erste Bremsdruckleitung 5 für die Bremsen 2 der Vorderräder 1 und die zweite Bremsdruckleitung 6 für die Bremsen 4 der Hinterräder unabhängig angeschlossen. Die Eingangsseite der ersten Reglereinheit 32 ist mit Leitungen 34 verbunden, die an die Hochdruckseite und die Niederdruckseite der Energiequelle 12 angeschlossen sind, welche den Fluidtank 9, die Hydraulikpumpe 10 und den Druckspeicher 11 umfaßt. Zwischen der Energiequelle 1.2 und der ersten Reglereinheit 32 liegt ein Druckregelventil 35, bei dem es sich um ein Proportionalregelventil handelt. Das Ventil 35 ist an den Datenprozessor 22 elektrisch angeschlossen. Dem Ventil 35 geht das Steuersignal von dem Datenprozessor 22 zu, uni die Richtung der Energiezufuhr umzuschalten und die Größe der Energie zu steuern.

Mit der Eingangsseite der ersten Reglereinheit 32 ist der von dem Bremspedal 15 betätigte Eingangsschaft mechanisch gekoppelt. Die erste Reglereinheit 32 wird mit der auf das Bremspedal 15 ausgeübten Betätigungskraft und der über die Leitungen 34 zugehenden Servokraft beaufschlagt.

Nimmt man an, daß die Drücke der ersten und der zweiten Bremsdruckleitung 5_f 6 gleich P₁ bzw. P₂ sind und daß die effektiven Druckaufnahmeflächen der Kolben gleich A^ und A_ sind, kann die Summe F der Druckkraft ausgedrückt werden als:

F = A₁P₁ + A₂P₂ (1) .

Die Summe F der Druckkraft stellt näherungsweise die Brems kraft für das gesamte Bremssystem dar.

Nimmt man ferner an, daß die Betätigungskraft des Bremspedals 15 gleich F_Q und die über die Leitungen 34 zugeführte Servokraft gleich F_A ist, gilt

^F = ^F0 ^{+ F}A

Wenn die Energiequelle 12 ausfällt, ist

Bei einem Steuersystem, bei dem der Kolben von dem Eingangs schaft vollständig getrennt ist, ist im Normalzustand F = F und bei Ausfall der Energiequelle F = F_Q. Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine solche Anordnung anwendbar.

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Als nächstes sei die zweite Reglereinheit 33 beschrieben. Die Ausgangsseite der Einheit 33 ist an die erste und die zweite Bremsdruckleitung 5, 6 angeschlossen/ während die Eingangsseite der Reglereinheit 33 mit der Energiequelle 12 über ein Druckregelventil 36 in Verbindung steht, das ein Proportionalregelventil ist und das seinerseits an den Datenprozessor 22 angeschlossen ist. Das Druckregelventil 36 hat die gleichen Funktionen wie das Druckregelventil

Nimmt man an, daß die Druckaufnahmeflächen der zweiten Reglereinheit 33 für die erste und die zweite Bremsdruckleitung 5, 6 gleich A_ bzw. A. sind, läßt sich die von der Energiequelle 12 bereitgestellte Kraft D ausdrücken als:

D = A₄P₂ - A₃P₁ (3).

Diese Kraft D beeinflußt die Verteilung der Bremskraft auf die Bremsdruckleitungen 5 und 6. Der Wert D kann so eingestellt werden, daß er zuweilen positiv und zuweilen negativ ist. Durch zweckentsprechende Wahl der Parameter kann jedoch dafür gesorgt werden, daß der Wert D stets entweder positiv oder negativ ist. Dies vereinfacht den Aufbau der zweiten Reglereinheit 33.

Die Ausgangsseiten der ersten und der zweiten Reglereinheit 32, 33 sind an beide Bremsdruckleitungen 5, 6 angeschlossen. Der auf die erste Bremsdruckleitung 5 einwirkende Bremsdruck ist daher:

A₄F - "A₂D*
P₁ = — - (4).

A A_{4 +} A₂A

Der auf die zweite Bremsdruckleitung 6 einwirkende Druck wird zu:

A-F +A₁D

P₂ = — -—■ (5).

A Λ

^A1^A4 + A₂A₃

Die Bremsdrücke für die Bremsdruckleitungen 5 und 6 lassen sich daher nach Wunsch einstellen, indem über den Prozessor 22 das Regelventil 35 für die erste Reglereinheit 32 und das Regelventil 36 für die zweite Reglereinheit 33 zur entsprechenden Einstellung der Werte F und D der Bremskraft angesteuert werden.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 sind die Druckdetektoren 24, 25 für die erste und die zweite Bremsdruckleitung 5, 6, der Detektor 23 für die Betätigungskraft des Bremspedals, und die Detektoren 28 zur Erfassung der Drehzahl der Räder 1, 3 alle an den Datenprozessor 22 elektrisch angeschlossen, um dem Prozessor die betreffenden Detektorsignale zuzuführen .

Im folgenden seien anhand der Fig. 4 die erste und die zweite Reglereinheit 32, 33 näher erläutert.

In der ersten Reglereinheit 32 sind ein Fluiddruckverstärker 46 und ein Hauptzylinder 47 zusammengefaßt. Ein Kolben 48 des Druckverstärkers 46 ist mit einem Kolben 49 des Hauptzylinders 47 ausgerichtet; die beiden Kolben sind über einen Stift 50 miteinander gekuppelt.

Ein Zylinder 51 des Druckverstärkers 46 wird von dem Kolben 48 in zwei Kammern 52 und 53 unterteilt, die mit der Energie-

quelle 12 (Fig. 3) über Anschlüsse 54 bzw. 55 in Verbindung stehen. Die auf einen gewünschten Wert eingestellte/ von der Energiequelle 12 zur Verfügung gestellte Servokraft wird einer zweckentsprechenden Seite des Kolbens 48 zugeführt.

Das eingangsseitige Ende des Kolbens 48 steht von einem Körper 56 des Druckverstärkers 46 nach außen vor. Der vorstehende Abschnitt weist eine Bohrung zur Aufnahme des Eingangsschafts 16 auf, dessen abgerundetes Ende

58 mit dem Kolben 48 gelenkig gekoppelt ist. Der vorstehende Teil des Kolbens 48 ist mittels einer Tülle

59 abgedeckt.

Ein Zylinder 60 des Hauptzylinders 47 ist mit einer Schulter 61 versehen, um eine Ringkammer 62 großen Durchmessers (erste Bremsdruckkammer) und eine Kammer 33 kleinen Durchmessers (zweite Bremsdruckkammer) zu bilden. Der Kolben 49 ist mit einem Abschnitt 64 großen Durchmessers und einem Abschnitt 65 kleinen Durchmessers ausgestattet, die in die Kammern 62 bzw. 63 passen. Die beiden Kammern 62, 63 stehen über Öffnungen 66, 67 mit Anschlüssen 68, 69 des Speicherbehälters 17 sowie mit Anschlüssen 70, 71 der ersten und der zweiten Bremsdruckleitung 5, 6 in Verbindung .

Der kleinen Durchmesser aufweisende Abschnitt 65 des Kolbens 49 ist mit einer Bohrung 72 zur Aufnahme eines hutförmigen Federlagers 73 versehen. Eine Feder 75 ist zwischen dem Federlager 73 und einem weiteren Federlager 74 am Ende der zweiten Kammer 63 abgestützt, um den Kolben 49 vorzuspannen. Ein Ende einer Ventilstange 76 steht mit

dem Ende des Federlagers 73 In Verbindung, während das andere Ende von dem Federlager 74 aufgenommen, wird. Die Ventilstange 76 wird mittels einer Feder 77 vorgespannt, die zwischen der Innenfläche des Federlagers 74 und dem verbreiterten Ende der Ventilstange 76 sitzt. Ein am Ende der Ventilstange 76 angeordnetes Ventilorgan 78 liegt nahe der zu dem Anschluß 69 führenden öffnung 67.

Wenn sich der Kolben 49 in Fig. 4 nach links bewegt, verlagert sich die Ventilstange 76 zusammen mit dem Kolben 49, so daß die öffnung 67 mittels des Ventilorgans 78 verschlossen wird. Infolgedessen baut sich ein Fluiddruck in der zweiten Bremsdruckkammer 63 auf. Durch die Verstellung des Kolbens 49 wird auch die öffnung 66 in der ersten Kammer 62 blockiert, so daß in der ersten Kammer 62 ein Fluiddruck aufgebaut wird.

Wenn die Bremspedal-Betätigungskraft F_Q und die Druckkraft F. der Energiequelle auf den Druckverstärker 46 einwirken, wird der Kolben 48 verstellt. Dadurch wird auch der Kolben 49 im Hauptzylinder 47 verschoben, so daß seine Abschnitte 64 und 65 den Aufbau von Fluiddruck veranlassen. Bezeichnet man die Druckaufnahmefläche des Abschnitts mit größerem Durchmesser als A₁ und die Druckaufnahmefläche des Abschnitts mit kleinerem Durchmesser als A₂ sowie die Drücke der ersten und der zweiten Bremsdruckleitung als I· bzw. P₂, so gelten die obigen Formeln (1) und (2).

Als nächstes sei die zweite Reglereinheit 33 erläutert. Sie weist einen Körper 80 auf, der einen mit einer Schulter versehenen Zylinder 81 zur Aufnahme eines Kolbens 84 bildet, der einen Abschnitt 82 mit kleinerem Durchmesser und einen Ab-

schnitt 83 mit größerem Durchmesser hat. Links von dem Abschnitt 82 mit kleinerem Durchmesser befindet sich eine dritte Bremsdruckkammer 85, die mit der ersten Bremsdruckleitung 5 über einen Anschluß 86 in Verbindung steht. Auf der rechten Seite des Abschnitts 83 mit größerem Durchmesser ist eine vierte Bremsdruckkammer 87 ausgebildet, die über einen Anschluß 88 mit der zweiten Bremsdruckleitung 6 in Verbindung steht. An der anderen Seite des Abschnitts 83 mit größerem Durchmesser befindet sich eine Druckkammer 89, die über einen Anschluß 90 mit der Energiequelle 12 in Verbindung steht.

Der Abschnitt 82 weist an seinem Ende eine Bohrung 91 zur Aufnahme einer Feder 92 auf, welche auf den Kolben 84 einwirkt. Bezeichnet man die Druckaufnahmefläche des Abschnitts mit kleinerem Durchmesser als A₃, die Druckaufnahmefläche des Abschnitts mit größerem Durchmesser als A₄ und die von der Energiequelle 12 bereitgestellte Kraft als D, gilt die obige Formel (3).

Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der zweiten Reglereinheit 33, bei welcher ein Flansch 97 des Kolbens 84 die Druckkammer 89 in zwei Kammern 89a und 89b unterteilt, die mit der Energiequelle 12 über Anschlüsse 90a, 90b, ein als Proportionalstrom-Regelventil ausgebildetes Druckregelventil 36' und die Leitungen 34 in Verbindung stehen. Der von der Energiequelle 12 kommende Druck kann auf der einen oder der anderen Seite des Flanschs 97 zugeführt werden. Diese Ausführungsform der zweiten Reglereinheit 33 arbeitet in der gleichen Weise wie die zuvor erläuterte erste Ausführungsform.

Der größeren Durchmesser aufweisende Abschnitt 83 des Kolbens ist mit einer Bohrung 93 zur Aufnahme einer Federhaltestange 94 versehen, die an dem Körper 80 angebracht 1st. Auf der Stange 94 sitzt eine Feder 96, deren eines Ende sich an einem Ring 95 abstützt, um den Kolben 84 vorzuspannen.

Bei der den Bremsdruckregler 31 aufweisenden Bremsdruckregelanordnung (Fig. 3) werden die Vorder- und die Hinterradbremsen 2, 4 über die Bremsdruckleitungen 5 bzw. 6 mit den Drücken P.., P₂ gemäß Formel (4) und (5) beaufschlagt, wenn auf das Bremspedal eine Kraft ausgeübt wird und die Energiequelle 12 eine Servokraft zur Verfügung stellt. Die Drücke P, und P₂ werden den Umständen entsprechend mittels der Regelventile 35, 36 oder 36' gesteuert, denen von dem Datenprozessor 22 Signale für die Bremskraftverteilung, für die Verstärkung der Pedalbetätigungskraft oder für die Antiblockierwirkung zugehen.

Im Falle der Bremsdruckregelanordnung gemäß Fig. 3 stehen die Vorderradbremsen 2 unter dem Einfluß der einen Bremsdruckleitung 5, während die Hinterradbremsen 4 unter dem Einfluß der anderen Bremsdruckleitung 6 stehen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch bei sogenannten Diagonal-Bremsdruckregelanordnurigen anwendbar, bei denen beispielsweise die rechte Vorderradbremse und die linke Hinterradbremse unter dem Einfluß einer Druckleitung sowie die linke Vorderradbremse und die rechte Hinterradbremse unter dem Einfluß einer anderen Druckleitung stehen. Weil jedoch die vorliegende Erfindung einen ausgeprägten Einfluß auf die Verteilung der Bremskraft auf die Vorder- und Hinterradbremsen hat, sollte sie vorzugsweise in Verbindung mit sogenannten FR-Anordnungen angewendet werden, bei denen die Vorderradbremsen und die Hinterradbremsen wie bei der zuvor erläuterten Aus-

führungsform über zwei gesonderte Leitungen angesteuert werden, oder aber bei sogenannten IH-Anordnmigen, bei denen ein Teil der Vorderradbremsen unter dem Einfluß einer Druckleitung stehen, während die übrigen Vorderradbremsen und beide Hinterradbremsen über eine andere Druckleitung angesteuert werden.

Die Verteilung der Bremskraft auf die Vorder- und Hinterradbremsen wird im Normalfall so gesteuert, daß eine etwas höhere Wirkung an den Vorderrädern erzielt wird, als dies der idealen Verteilung entspricht, um Änderungen des Reibungskoeffizienten der Reibflächen und dergleichen zu kompensieren.

Die Reibflächen der Vorderradbremsen neigen jedoch zu einem rascheren Verschleiß als diejenigen der Hinterradbremsen, weil bei herkömmlichen Fahrzeugen die für die Vorderradbremsen erforderliche Bremskraft in den meisten Situationen größer als die für die Hinterradbremsen benötigte Bremskraft ist. Infolgedessen erfolgt die Steuerung der Bremskraftvertellung vorzugsweise so, daß sie stärker hinterradbetont als die ideale Verteilung ist, wodurch der Verschleiß der Reibflächen der Vorder- und Hinterradbremsen ausgeglichen wird.

Wenn die Energiequelle 12 ausfällt, erfolgt eine feste Bremskraftverteilung. Das heißt, diese Verteilung muß in geeigneter Weise voreingestellt werden. Weil auch bei einem Ausfall der Energiequelle bei Aufbringen einer großen Betätigungskraft auf das Bremspedal eine starke Verzögerung auftreten kann und weil es zu einem Ausfall der Energiequelle kommen kann, während das Fahrzeug sich auf.einer Straße mit niedri-

gem Reibungskoeffizienten befindet, sollte die Bremskraftverteilung für den. Fall des Energiequellenausfalls aus Sicherheitsgründen weitestmöglich vorderradbetont fest eingestellt sein, wie dies in Fig. 2 durch die Linie c angedeutet ist. Dadurch wird ein Blockieren der Hinterräder verhindert. Bei einer derart eingestellten Verteilung ist das Verhältnis zwischen der Bremskraft für die Vorderräder und der Bremskraft für die Hinterräder im Normalzustand kleiner als bei einem Ausfall der Energiequelle.

Weil jedoch naturgemäß der Einsatz im Normalzustand wesentlich häufiger erfolgt als bei ausgefallener Energiequelle, erfolgt die Einstellung vorzugsweise derart, daß im Normalzustand die Bremskraft für die Vorderräder im wesentlichen gleich derjenigen für die Hinterräder ist. Bei einer derartigen Einstellung wird bei einem Ausfall der Energiequelle die erstere größer als die letztere. Bei der in Fig. 3 veranschaulichten zweiten Ausführungsform ist eine derartige Einstellung vorgesehen. Dagegen ist bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 selbst bei einem Ausfall der Energiequelle erstere im wesentlichen gleich der letzteren.

Wenn die Energiequelle ausfällt, ergibt sich aus der Formel (3):

D = A₄P₂ -A₃P₁ = 0

Daraus folgt

V^P2 ^B

Infolgedessen können A- und A₄ so gewählt werden, daß bei einem Ausfall der Energiequelle das gewünschte Verhältnis P₁ZP₂ erhalten wird. Weil bei einem Ausfall der Energiequelle P₁^P₂ erwünscht ist, ergibt sich naturgemäß A-< A..

Wenn die Verteilung der Bremskraft bei Ausfall der Energiequelle so eingestellt wird, daß eine größere Wirkung an den vorderen Rädern erzielt wird als bei jedem im Normalfall erforderlichen Verteilungsverhältnis, kann es sich bei der zweiten Reglereinheit 33 um eine einseitig wirkende Anordnung handeln, wie sie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist. Diese Ausführungsform hat einen einfacheren Aufbau als diejenige gemäß Fig. 5. Wenn jedoch der Bremskreis für die Hinterräder ausfällt, so daß in der Bremsdruckleitung 6 kein Druck aufgebaut wird, steht keine Kraft zur Verfügung, um den Kolben 84 nach links zu verschieben. Infolgedessen muß die für die Vorderräder benötigte Fluidmenge durch das Volumen der zweiten Kammer 63 des Hauptzylinders 47 gewährleistet sein. Falls dieses Volumen unzureichend ist, ist die kompliziertere Ausführungsform gemäß Fig. 5 anzuwenden.

Nachstehend sei der Pedalhub im Normalzustand und bei einem Ausfall der Energiequelle betrachtet. Um für ein entsprechendes Bremsgefühl zu sorgen, sollte der Pedalhub der erforderlichen Fluidmenge entsprechen. Insbesondere dann, wenn das Bremssystem so gesteuert wird, daß nicht das Verhältnis von Betätigungskraft zu Bremsdruck, sondern von Betätigurigskraft zu Verzögerung auf einem gewünschten konstanten Wert.gehalten wird, macht sich nur der Pedalhub als Ansprechen des Bremssystems bemerkbar.

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Schon aus diesem Grund ist es erwünscht, daß der Pedalhub proportional der benötigten Menge an Bremsfluid ist.

Aufgrund der Energieverstärkungsfunktion des Druckverstärkers 46 kann der Pedalhub im Normalzustand recht kurz sein, selbst wenn die für die erste Reglereinhei.t erforderliche Servokraft groß wird. Bei einem Ausfall der Energiequelle könnte der Pedalhub so lang wie zulässig werden, während die Pedalbetätigungskraft so weit wie möglich verringert werden sollte. Dies wird dadurch erreicht, daß das Verhältnis von A₁/A₂ (wobei A₁ und A₂ die Druckaufnahmeflächen der ersten Reglereinheit sind) kleiner als C../C- gemacht wird (wobei C₁ und C₂ die Bremskraft für den Fluiddruck der Einheit für die Vorder- und Hinterräder sind". Dieses Verhältnis ist im wesentlichen gleich dem Verhältnis der Querschnittsflächen für den Bremszylinder bei einer Bremse gleichen Typs).

In Verbindung mit der Formel (1) kann die Gesamtbremskraft B ausgedrückt werden als:

B = C₁P₁ + C₂P₂ (6) .

Das Verhältnis B/F sollte so eingestellt werden, daß es im Normalzustand recht klein und bei einem Ausfall der Energiequelle groß wird. Für

β CP₊CP ^(C1⁺ ^C?nc-Tc- ^Χ<Γ- ¹>⁺¹

(7)

A'
—5 (8)

Bei einer Einstellung, welche die Formel (8) erfüllt, wird das Verhältnis P₁ZP₂ um so größer, je größer das Verhältnis B/F ist.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen lassen sich elektrische oder elektronische Komponenten durch entsprechende optische Komponenten ersetzen.

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Claims

PATENTANWALT* biPL.->NG.-*GERHA^D SCHWAN

ELFENSTRASSE 32 · D-8000 MONCHFN 83 3416979

P-2141

Sumitomo Electric Industries, Ltd. 15, Kitahama 5-chome, Higashi-ku, Osaka, Japan

B rems druckregelanordnung

Patentansprüche:

Bremsdruckregelanordnung für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch eine Detektoranordnung (28) zur Erfassung der Drehzahl der Räder (1, 3) des Fahrzeugs, einen mit Signalen von der Detektoranordnung beaufschlagten Datenprozessor (22) zum Erfassen oder Vorhersehen eines Blockierens der Räder aus einer Änderung der Signale und zur Abgabe eines Antiblockiersteuersignals, sowie eine Bremsdruckregeleinrichtung (7, 8), die mit dem Antiblockiersteuersignal beaufschlagt ist und den Bremsdruck für die Räder steuert, wobei der Datenprozessor (22) eine Sollverteilung der Bremskraft auf die Vorderrad- und Hinterradbremsen (2, 4) errechnet und als Ergebnis der Berechnung ein Bremsdrucksteuersignal auch dann erzeugt, wenn ein Blockieren der Räder nicht erfaßt oder vorhergesehen wird, und wobei die Bremsdruckregeleinrichtung (7, 8) mit dem Bremsdrucksteuersignal zwecks Erzielung des Sollverteilung sverhältnis se s beaufschlagt ist.

FERNSPRECHER· 089/6012039 · TELEX, 5 22SB9 tip* d · KABEL: ELECTRICPATENT /MÜNCHEN

2. Bremsdruckregelanordnung nach Alispruch, 1 / dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsdruckrege!einrichtung (7,

8) einen Hauptdruckregler (7) zum Steuern des auf sämtliche Bremsen (2, 4) einwirkenden Hauptbremsdrucks und mindestens einen zwischen dem Hauptdruckregler und einigen der Bremsen liegenden Hilfsregler (8) aufweist, sowie daß der Hauptdruckregler (7) und der Hilfsregler (8) mit dem Antiblockiersteuersignal und dem Bremsdrucksteuersignal des Datenprozessors (22) beaufschlagt sind.

3. Bremsdruckregelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet/ daß die Hilfsregler (8) zwischen dem Hauptdruckregler (7) und den Vorderradbremsen (2) liegen und den Hauptbremsdruck reduzieren sowie die Vorderradbremsen mit dem reduzierten Druck beaufschlagen.

4. Bremsdruckregelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsregler (8) zwischen dem Hauptdruckregler (7) und den Vorderradbremsen (2) sowie zwischen dem Hauptdruckregler und den Hinterradbremsen (4) liegen und sowohl den Bremsdruck für die Vorderradbremsen als auch den Bremsdruck für die Hinterradbremsen steuern.

5. Bremsdruckregelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Datenprozessor (22) errechnete Verteilung der Bremskraft der idealen Bremskraftverteilung angenähert ist.

6. Bremsdruckregelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der Bremskraft im niedrigen Verzögerurigsbereich stärker hinterradbetont als die Ideale Bremskraftverteilung 1st.

7. Bremsdruckregelanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der Verteilung der Bremskraft anhand von vorangenommenen Effektivitätskoeffizienten der Bremsen (2, 4), der ermittelten Bremsdrücke, mit denen die Bremsen beaufschlagt sind, und der Verzögerung des Fahrzeugs erfolgt.

8. Bremsdruckregelanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der Verteilung der Bremskraft anhand von vorangenommenen Effektivitätskoeffizienten der Bremsen (2, 4), der ermittelten Bremsdrücke, mit denen die Bremsen beaufschlagt sind, und der erfaßten Drehzahl der Räder (1, 3) erfolgt.

9. Bremsdruckregelanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Berechnung der Bremskraftverteilung mindestens in der Anfangsphase jedes Bremsvorganges an Stelle der Istverzögerung eine anhand einer bei einem früheren Bremsvorgang eingespeicherten Bremsdruck/Verzögerung s-BeZiehung geschätzte Verzögerung verwendet wird.

10. Bremsdruckregelanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der Bremskraftverteilung unter Berücksichtigung des erfaßten Fahrzeuggewichts erfolgt.

11. Bremsdruckregelanordnung nach Anspruch T, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der Bremskraftverteilung anhand der von Bremskraftdetektoren an den Rädern (1, 3) ermittelten Bremskraft und der Verzögerung des Fahrzeugs erfolgt.

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12. Bremsdruckregler zur Verwendung bei einer Bremsanordnung mit einer ersten Bremsdruckleitung und einer zweiten Bremsdruckleitung/ gekennzeichnet durch eine erste Reglereinheit (32) mit einem mit der ersten Bremsdruckleitung (5) in Verbindung stehenden ersten Druckaufnahmeabschnitt (62) und einem mit der zweiten Bremsdruckleitung (6) in Verbindung stehenden zweiten Druckaufnahmeabschnitt (63) zum Steuern der Summe einer auf den ersten Druckaufnahmeabschnitt einwirkenden Druckkraft und einer auf den zweiten Druckaufnahmeabschnitt einwirkenden Druckkraft, sowie durch eine zweite Reglereinheit (33) mit einem mit der ersten Bremsdruckleitung in Verbindung stehenden dritten Druckaufnahmeabschnitt (85) und einem mit der zweiten Bremsdruckleitung in Verbindung stehenden vierten Druckaufnahmeabschnitt (87) zum Steuern der Differenz zwischen einer auf den dritten Druckaufnahmeabschnitt einwirkenden Druckkraft und einer auf den vierten Druckaufnahmeabschnitt einwirkenden Druckkraft.

13. Bremsdruckregler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine der ersten und zweiten Bremsdruckleitungen (5, 6) mit den Vorderradbremsen (2) und die andere dieser Leitungen mit den Hinterradbremsen (4) verbunden ist, sowie daß die zweite Reglereinheit (33) die Differenz zwischen einer auf eine kleinere Druckaufnahmefläche einwirkenden Druckkraft der einen Bremsdruckleitung und einer auf eine größere Druckaufnähmefläche einwirkenden Druckkraft der anderen Bremsdruckleitung steuert.

14. Bremsdruckregler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine der ersten .und zweiten Bremsdruckleitungen (5, 6) mit den Vorderradbremsen (2) und die andere dieser Leitungen mit den Hinterradbremsen (4)
verbunden ist, sowie daß das Verhältnis zwischen einer mit der einen Bremsdruckleitung in Verbindung
stehenden Druckaufnahmefläche und einer mit der anderen Bremsdruckleitung in Verbindung stehenden Druckaufnahmefläche in der ersten Reglereinheit (32) kleiner als das Verhältnis zwischen einer von der einen
Bremsdruckleitung pro Flächeneinheit erzeugten Bremskraft und einer von der anderen Bremsdruckleitung

pro Flächeneinheit erzeugten Bremskraft ist.

15. Bremsdruckregler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Reglereinheit (33) derart
ausgelegt ist, daß sie den Druck für eine Bremsdruckleitung vermindert und den Druck für die andere Bremsdruckleitung erhöht.