DE3426747C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schlupfgeregelte Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb, die mit Differentialen zum Ausgleich von Wegunterschieden zwischen den einzelnen Rädern ausgerüstet sind und die Radsensoren sowie elektrische Schaltkreise zur Erzeugung von Bremsdruck-Steuersignalen aufweisen, mit denen bei drohendem Blockieren der Bremsdruck regelbar ist.

Die bekannten Bremsschlupfregelanlagen sind vornehmlich für Fahrzeuge mit nur einer angetriebenen Achse ausgelegt. Bei der Messung des Raddrehverhaltens bzw. bei dem Auswerten der Meßergebnisse, bei der logischen Verknüpfung der Meßwerte und schließlich bei der Steuerung des Bremsdruckverlaufes wird in Betracht gezogen, ob es sich um ein angetriebenes oder nichtangetriebenes Rad handelt. Insbesondere spielt die Unterscheidung in angetriebene und nichtangetriebene Räder bei der Bildung der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit eine Rolle, mit der das Raddrehverhalten der einzelnen Räder verglichen wird und die als Bezugsgröße zur Steuerung des Bremsdruckverlaufs der einzelnen Räder während der Schlupfregelung dient (DE 22 54 295 A1).

Die Anpassung von bekannten Bremsschlupfregelsystemen an Fahrzeuge mit Allradantrieb bereitet daher erhebliche Schwierigkeiten, die noch größer werden, wenn in die Differentiale, insbesondere in das Hinterachs-Differential und in das Zwischen-Differential Kupplungen als Differentialsperren eingebaut sind. Die starre Kopplung der Räder untereinander und der Vorderachse mit der Hinterachse über den Antriebsstrang hat eine gegenseitige Beeinflussung der Räder zur Folge, weshalb sich durch Messung des Drehverhaltens der einzelnen Räder und logische Verknüpfung der Meßwerte Änderungen der Bremskraft bzw. Reibkraft zwischen Reifen und Fahrbahn nicht mehr erkennen lassen. Die Kopplung über den Antrieb führt in vielen Situationen zu einem nahezu synchronen Verhalten aller Räder, wodurch z. B. ein Erkennen des am ersten instabil werdendes Rades und eine Regelung nach dem select-low-Prinzip unmöglich wird.

Bei bekannten allradgetriebenen Fahrzeugen mit sperrbaren Differentialen war es bisher notwendig, mit dem Einlegen der Differentialsperren die Schlupfregelung außer Funktion zu setzen (DE-Firmenschrift Bedienungsanleitung AUDI 90 Quattro, Seite 110, 111). Dies hat den Nachteil, daß gerade bei ungünstigen Straßen- oder Witterungsverhältnissen, bei denen die Differentialsperren von Nutzen sind, auf die Schlupfregelung verzichtet werden mußte, obwohl auch die Schlupfregelung gerade bei Schnee, bei Glätte, ungleichem Reibwert rechts/links und dergl. ihre besondere Vorteile zur Geltung bringt und zum Erhalt der Lenkbarkeit sowie der Fahrstabilität des Fahrzeugs notwendig ist.

Es wurde auch schon vorgeschlagen (DE 34 18 520 A1), bei einer blockiergeschützten Bremsanlage für Straßenfahrzeuge mit Allrad-Antrieb und sperrbaren Differentialen bei Blockiergefahr die Differentialsperren zu lösen.

Aus der US-PS 31 38 970 ist es auch bereits bekannt, eine einer Antriebshalbachse zugeordnete Kupplung dann in das Differential sperrender Weise zuzuschalten, wenn der Drehzahlunterschied links/rechts einen Grenzwert überschreitet. Eine Blockierschutzregelung ist nicht vorgesehen; durch die Sperrung des Differentials würde sie erschwert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile der bekannten für Allradfahrzeuge ausgelegten Bremsschlupfregelsysteme zu überwinden und solche Bremsanlagen dahingehend weiterzuentwickeln, daß die Bremsschlupfregelung des allradgetriebenen Fahrzeuges in allen Situationen in Funktion gesetzt werden kann und - je nach Anzahl der vorhandenen Regelkanäle, eine individuelle Regelung der einzelnen Räder oder Radgruppen ermöglicht.

Es hat sich nun herausgestellt, daß sich diese Aufgabe durch eine schlupfgeregelte Bremsanlage der eingangs genannten Art lösen läßt, deren Besonderheit darin besteht, daß mindestens in einer der Halbachsen, die das Antriebsmoment von einem Differential auf ein Fahrzeugrad übertragen, eine Trennkupplung eingebaut ist, die beim Einsetzen der Schlupfregelung oder zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Einsetzen der Schlupfregelung selbsttätig ausrückbar ist.

Das Einsetzen der Regelung ist aus dem Drehverhalten der einzelnen Räder, das mit Hilfe der Radsensoren ermittelt wird, erkennbar. Bekanntlich werden beim Eintritt in die Regelung vorgegebene Vorzögerungs- und/oder Schlupfschwellen überschritten.

Erfindungsgemäß kann die Trennkupplung bis zur Beendigung der Schlupfregelung oder bis zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach Beendigung der Regelung ausgerückt bleiben. Andererseits kann es für bestimmte Anwendungsfälle vorteilhaft sein, daß Wiedereinrücken der Kupplung erst nach Beendigung des Bremsvorgangs oder nach Beendigung bestimmter Regelphasen zuzulassen.

Als Trennkupplung eignet sich eine Klauenkupplung, die vergleichsweise einfach ist und geringes Bauvolumen benötigt.

Die Trennkupplung kann elektromagnetisch oder hydraulisch betätigbar sein. Im ersteren Falle kann das Ausrücken bereits durch die erste Regelphase, in der ein weiterer Anstieg des Bremsdruckes verhindert wird, ausgelöst werden. Bei hydraulischer Betätigung eignet sich insbesondere ein Anschluß an einen Arbeitsraum, in den bei einer bekannten Bremsschlupfregelanlage (DE 30 40 561 A1) über ein sogenanntes Hauptventil hydraulisch Druck in eine Vorkammer und über diese in die statischen Bremskreise eingeleitet wird, um den Abfluß von Hydraulikmedium in der Druckabbauphase auszugleichen.

Des weiteren besteht eine vorteilhafte Ausführungsart der erfindungsgemäßen Bremsanlage darin, die Trennkupplung in eine der beiden Antriebs-Halbachsen einzufügen, die ein Hinterrad mit dem Hinterachs-Differential verbindet. Selbst bei einer Sperrung des Hinterachs-Differentials, beispielsweise mit Hilfe einer Visco-Kupplung, wird nach dem Ausrücken der erfindungsgemäß eingefügten Trennkupplung eine unabhängige Regelung der Hinterräder oder eine Regelung nach dem select-low-Prinzip an der Hinterachse möglich, wobei, weil sich der Bremsdruck nach dem Rad mit dem schlechtesten Straßenkontakt richtet, die Übertragung einer im Hinblick auf die Fahrstabilität ausreichenden seitenkraft gewährleistet ist.

Durch das Ausrücken der Trennkupplung werden, wenn die Differentiale nicht gesperrt sind, alle Räder antriebslos. Bei teilweise oder vollständig gesperrten Differentialen wird zumindest das abgetrennte Fahrzeugrad individuell regelbar. Sind die Antriebs-Halbachsen der Hinterachse über eine Visco-Kupplung teilweise gesperrt, wird durch den Schlupf im Hinterachs-Differential das übertragene Motorbremsmoment entsprechend verringert.

Die Bildung einer Referenz-Fahrzeuggeschwindigkeit als Bezugs- oder Führungsgröße zur Ermittlung des individuellen Bremsdruckes in den einzelnen Regelkanälen wird durch die Abtrennung des Antriebs beim Ausrücken der Trennkupplung erheblich verbessert, weil die die Meßwerte verfälschende Kopplung der Räder über den Antriebsstrang entfällt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung weiterer Details anhand der beigefügten Abbildung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor.

Die Abbildung zeigt in schematisch vereinfachter Darstellungsweise die Verteilung und den Übertragungsweg der Antriebsmomente eines Kraftfahrzeugs mit Allrad-Antrieb, einschließlich der Anordnung der verschiedenen Differentiale bzw. Ausgleichsgetriebe. Außerdem sind ein Bremsdruckgeber 1, die zu den Radbremsen 2-5 führenden hydraulischen Anschlußleitungen 6-8, die zu einem Block 9 zusammengefaßten elektrischen Schaltkreise und einige elektrische Signalleitungen angedeutet, die in der durch Pfeile symbolisierten Richtung Informationen übertragen.

Das abgebildete Fahrzeug besitzt ein Antriebsaggregat 14, das über ein Vorgelege 15 das Antriebsdrehmoment auf ein Zwischendifferential 16 und von diesem über Antriebswellen 17, 18 auf ein Vorderachs-Differential 19 und ein Hinterachs-Differential 20 sowie schließlich von den Differentialen auf die Vorderräder VR, VL bzw. auf die Hinterräder HR, HL überträgt.

Das Zwischen-Differential 16 und das Hinterrad-Differential 20 sind mit Hilfe von Kupplungen 21 bzw. 22, die beispielsweise als Klauenkupplungen oder Visco-Kupplungen ausgebildet sein können, sperrbar, um bei ungünstigen Bedingungen die Übertragung des Antriebsmomentes auf die Straße zu verbessern. Das Vorderachs-Differential 19 ist in der hier gezeigten Ausführungsart nicht sperrbar, weil eine Kopplung der beiden Antriebs-Halbachsen 23, 24 die Lenkbarkeit des Fahrzeugs zu sehr beeinträchtigen würde.

Die drei wiedergegebenen Differentiale 16, 19, 20 sind in ihrem Aufbau grundsätzlich gleich, abgesehen davon, daß das Hinterachs- und das Vorderachs-Differential 19 bzw. 20 als Winkelgetriebe mit rechtwinkliger Zuordnung der Antriebswellen 16, 18 zu den Halbachsen bzw. Abtriebswellen 23-26 ausgebildet sind, während bei dem Zwischendifferential 16 die Abtriebswellen 17, 18 parallel zu der Rotationsachse 27 des Antriebs 14 verlaufen.

Die einzelnen Differentiale 16, 19, 20 enthalten als wesentliche Bauteile je ein Antriebsrad 38, 39, 40, an dem ein Gehäuse 41, 42, 43 befestigt ist. In den Gehäusen sind jeweils zwei Ausgleichsräder 44, 45; 46, 47; 48, 49 drehbar gehaltert, über die schließlich das Antriebsmoment auf die mit den Antriebs-Halbachsen 23, 24, 25, 26 verbundenen Tellerräder 50, 51; 52, 53; 54, 55 übertragen wird.

Zur Regelung des Bremsschlupfes sind in den zu den Vorderrädern und Hinterrädern führenden Druckmittelleitungen 6, 7, 8 Bremsdruckmodulatoren 28, 29, 30 eingefügt, die beispielsweise als elektromagnetisch betätigbare Mehrwegventile ausgebildet sein können, die zum Abbau des Bremsdruckes in den Radbremsen 2, 3, 4, 5 einen (nicht gezeigten) Weg zu einem Druckausgleichsbehälter auf Durchlaß schalten können. Betätigt werden diese Bremsdruckmodulatoren 28, 29 und 30 durch Bremsdrucksteuersignale, die mit Hilfe der Schaltkreise in Block 9 erzeugt werden und die über die Ausgänge A₁, A₂, A₃ mit den Bremsdruckmodulatoren elektrisch in Verbindung stehen.

Es handelt sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel um einen dreikreisigen Bremsdruckgeber 1, an den über hydraulisch getrennte Leitungen 6, 7 die beiden Vorderräder VR, VL und über einen gemeinsamen Kreis 8 die Hinterräder HR, HL eingeschlossen sind.

Die die Differentiale 16, 20 sperrenden Kupplungen 21, 22 lassen sich je nach Ausführungsart mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektromagnetisch betätigen. In der gezeigten Grundstellung sind die Kupplungen 21, 22 ausgedrückt.

An den Eingängen der elektronischen Schaltkreise im Block 9 sind über die Signalleitungen 10-13 Radsensoren 31-34 angeschlossen, die Informationen über das Raddrehverhalten in die Schaltkreise 9 einspeisen, damit durch Auswertung und logische Verknüpfung dieser Signale Bremsdrucksteuersignale zur Betätigung der Bremsdruckmodulatoren 28, 29, 30 abgeleitet werden können.

Der Bremsdruckgeber 1 wird über ein Bremspedal 35 von der Pedalkraft F, die durch einen Pfeil angedeutet ist, beaufschlagt. Zur Versorgung mit Hilfsenergie, die zur Bremkraftverstärkung dient, ist ein Hydraulikspeicher 36 an den Bremsdruckgeber 1 angeschlossen, der in üblicher Weise über eine nicht gezeigte Hydraulikpumpe aufgeladen wird.

Erfindungswesentlich ist die in der Antriebs-Halbachse 25 des rechten Hinterrades eingefügte Trennkupplung 37, die normalerweise eingerückt ist. Beim Einsetzen der Bremsschlupfregelung wird in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung am Ausgang A_k ein elektrisches Signal erzeugt, das über die Signalleitung 56 das Ausrücken der Trennkupplung 37 bewirkt, die hierzu mit einem elektromagnetischen Antrieb versehen ist.

Der Anschluß der Trennkupplung 37 an die Schaltkreise 9, die die Bremsdruck-Steuersignale zur Regelung des Bremsdruckes erzeugen, hat den Vorteil, daß die Trennkupplung sofort bei dem Auftreten eines auf eine Blockiertendenz hinweisenden Signals oder auch nach einer vorgegebenen Verzögerung, ggf. unter Berücksichtigung weiterer Kriterien, ausgerückt und zu dem gewünschten Zeitpunkt, z. B. nach Beendigung der Blockiergefahr oder nach Beendigung des Bremsvorganges, wieder eingerückt werden kann. Andererseits ist auch eine hydraulische Betätigung der Trennkupplung 37 möglich, wozu diese, wie hier nicht gezeigt ist, zweckmäßigerweise an eine Kammer im Bremsdruckgeber 1 angeschlossen wird, in der während normaler Bremsungen Atmosphärendruck herrscht und in die im Regelfall Druckmittel eingesteuert wird.

Die Trennkupplung 37 läßt sich in sehr einfacher Weise und mit geringem Herstellungsaufwand als Klauenkupplung ausbilden. Die beschriebenen, elektrischen oder hydraulischen Stellsignale lassen sich ebenfalls ohne nennenswerten Mehraufwand von den elektrischen Schaltkreisen 9 bzw. von dem Bremsdruckgeber 1 ableiten, weil der Beginn der Schlupfregelung ohnehin Signaländerungen bzw. Schaltfunktionen auslöst, die auch zur Betätigung der Trennkupplung 37 verwertet werden können.

Claims (7)

1. Schlupfgeregelte Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb, mit Differentialen zum Ausgleich von Wegunterschieden zwischen den einzelnen Rädern, mit Radsensoren und mit elektrischen Schaltkreisen zur Erzeugung von Bremsdruck-Steuersignalen, mit denen bei drohendem Blockieren der Bremsdruck regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in einer der Halbachsen (23, 24, 25, 26), die das Antriebsmoment von einem Differential (19, 20) auf ein Rad (VR, VL, HR, HL) übertragen, eine Trennkupplung (37) eingebaut ist, die beim Einsetzen der Schlupfregelung oder zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Einsetzen der Schlupfregelung selbsttätig ausrückbar ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplung (37) bis zur Beendigung der Schlupfregelung oder bis zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach Beendigung der Schlupfregelung ausgerückt bleibt.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplung (37) bis zur Beendigung des Bremsvorganges oder bis zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach Beendigung des Bremsvorganges ausgerückt bleibt.

4. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplung (37) als Klauenkupplung ausgebildet ist.

5. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplung (37) elektromagnetisch betätigbar ist.

6. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplung (37) hydraulisch betätigbar ist.

7. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplung (37) in einer der beiden Halbachsen (25, 26) eingefügt ist, mit denen das Antriebsmoment von dem Hinterachsdifferential (20) zu den Hinterrädern (HR, HL) übertragbar ist.