DE3429156C2 - Schaltungsanordnung zur Überwachung und Steuerung einer blockiergeschützten Bremsanlage - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Überwachung und Steuerung einer blockiergeschützten Bremsanlage

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Überwachung und Steuerung einer blockiergeschützten Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, die Sensoren zur Ermittlung des Raddrehverhaltens, Schaltkreise zur Verarbeitung der Sensorsignale sowie zur Erzeugung von Bremsdruck-Steuersignalen, mit denen Bremsdruckmodulatoren steuerbar sind, aufweist und die beim Auftreten eines Defekts in den Hinterrad-Regelkreisen die Regelung des Bremsdrucks an den Vorderrädern beeinflußt.
Mit Hilfe von schlupfgeregelten bzw. blockiergeschützten Bremsanlagen wird bekanntlich auch bei ungünstigen Straßenverhältnissen, insbesondere Schnee- oder Eisglätte, und bei Panikbremsungen durch zeitweises Reduzieren oder Konstanthalten des Bremsdruckes das Blockieren der Fahrzeugräder verhindert, mit dem Ziel, die Fahrstabilität und Lenkfähigkeit des Fahrzeugs zu erhalten und dennoch, da der Bremsdruck nur gerade so weit wie notwendig abgesenkt wird, einen kurzen Bremsweg zu erreichen. Nach dem Einsetzen der Regelung wird also prinzipbedingt der Bremsdruckverlauf in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten, den übertragbaren Bremsmomenten usw. zeitweise konstant gehalten oder gar gesenkt. Es ist daher verständlich, daß Fehlfunktionen des Reglers nicht nur die Wirkung der Blockierschutzregelung aufheben, sondern z. B. durch zu starkes Absenken des Bremsdruckes, zu langsame Reaktion usw., gefährliche Situationen verursachen können.
Maßnahmen und Schaltungen zur Überwachung von blockiergeschützten Bremsanlagen sind daher in vielfältiger Art bekannt. Eine Mindestanforderung geht dahin, beim Auftreten eines Fehlers zumindest den Zustand herzustellen, der ohne Regelung gegeben wäre. Hierzu wird beim Erkennen eines Fehlers die Regelung ausgeschaltet und dieser Zustand dem Fahrer signalisiert.
Aus der GB 20 20 121 A ist bereits eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art bekannt. Sie ist vornehmlich für die Bremsanlage eines mehrachsigen Nutzfahrzeugs gedacht. Das System dient in erster Linie zur Auslösung eines Warnsignals, doch wird auch vorgeschlagen, die gesamte Blockierschutzregelung auszuschalten, wenn ein Warnsignal erzeugt wird. Außerdem wird der Vorschlag gemacht, beim Auftreten eines Fehlers in einem Hinterradregelkreis die Regelung des Bremsdrucks an den Vorderrädern zu beeinflussen.
Des weiteren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE-OS-22 53 867 ein Überwachungsschaltkreis für eine blockiergeschützte Bremsanlage bekannt, der beim Auftreten bestimmter Fehlersignale das Regelungssystem teilweise, sofort oder erst nach Beendigung eines Bremsvorganges ausschaltet.
Ferner ist es bekannt, bei hydraulischen Bremsanlagen mit Blockierschutzregelung den Druck in der Hydraulikquelle und den Flüssigkeitsstand bzw. die Flüssigkeitsmenge im Hydrauliksystem zu überwachen und beim Erkennen von Defekten die Anlage teilweise oder vollständig abzuschalten, indem z. B. die Druckabbauventile gesperrt oder nicht freigegeben werden (DE 32 32 051 A1 und DE 32 32 052 A1).
Das Überwachen der Ventile, die üblicherweise in den Druckmittelwegen von dem Bremsdruckgeber zu den Radbremsen einerseits und von der Radbremse zu einem Ausgleichsbehälter andererseits eingefügt sind und mit denen das Konstanthalten des Bremsdruckes und der Druckabbau gesteuert wird, ist ebenfalls schon bekannt. Mit der Schaltung nach der DE-PS 22 51 472 wird durch Messung des Ventilstromverlaufes auf die mechanische Bewegung des Magnetventilankers geschlossen.
Die Ventilüberwachung ist allerdings sehr aufwendig und relativ unzuverlässig, weil durch die bekannten Schaltungen nur Fehler bestimmter Art zu erkennen sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit und Zuverlässigkeit von blockiergeschützten Bremsanlagen zu erhöhen und insbesondere die durch Überbremsen der Hinterräder infolge fehlerhafter Regelung verursachte Schleudergefahr zu beseitigen. Während nämlich nichtgeregelte Bremsanlagen derart ausgelegt sind, daß die Hinterräder erst nach dem Blockieren der Vorderräder zum Stillstand kommen können, ist es z. B. beim Ausfall oder Klemmen eines Hinterrad-Druckabbauventils durchaus denkbar, daß nur die Hinterräder blockieren, der Bremsdruck an den Vorderrädern dagegen weitergeregelt wird. Dieser Fahrzustand wäre äußerst kritisch, weil für das Fahrzeug wegen der geringen Seitenführung der stillstehenden Hinterräder eine hohe Schleudergefahr bestände.
Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe mit einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art gelöst werden kann, deren Besonderheit darin besteht, daß bei einer Fehlfunktion der Blockierschutzregelung, die zum Blockieren oder zu einer unzulässig starken Blockierneigung eines Hinterrades führt, die Blockierschutzregelung der Vorderräder in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten mindestens eines der Hinterräder entweder für die Dauer der Fehlfunktion oder bis zur Beendigung des laufenden Bremsvorganges stillegt, oder aber vollständig abschaltet oder aber weiterhin aufrechterhält.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung wird die Blockierschutzregelung der Vorderräder nach dem Überschreiten eines vorgegebenen Schlupf-Schwellenwertes an einem Hinterrad oder nach dem Überschreiten eines vorgegebenen Verzögerungs-Schwellenwertes an einem Hinterrad stillgelegt oder abgeschaltet.
Es kann erfindungsgemäß auch vorgesehen werden, daß die Schaltungsanordnung die Blockierschutzregelung der Vorderräder nach dem Überschreiten eines vorgegebenen Verzögerungs-Schwellenwertes an einem Hinterrad in Abhängigkeit von der Dauer der Verzögerungsphase oder nach dem Überschreiten eines vorgegebenen Verzögerungs-Schwellenwertes und einer vorgegebenen maximalen Verzögerungsdauer in Abhängigkeit von der Dauer der Verzögerungsphase stillegt oder abschaltet.
Eine andere Ausführungsart besteht darin, daß die Schaltungsanordnung die Blockierschutzregelung der Vorderräder in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten des zweiten Hinterrades stillegt, abschaltet oder aufrechterhält. Dies kann auch erst dann eintreten, sobald die Verzögerung des zweiten Hinterrades einen vorgegebenen Verzögerungs-Schwellenwert überschreitet.
Bei einer anderen Auslegung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind die Schlupf- und/oder Verzögerungs-Schwellenwerte in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder einer der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Bezugsgröße variabel.
Eine Ausführungsart der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, daß bei einer Fehlfunktion der Blockierschutzregelung, die zum Blockieren beider Hinterräder oder zu einem zu hohen Schlupf und/oder zu einer zu hohen Verzögerung der Hinterräder führt, der Bremsdruck in den Radbremsen der Vorderräder mindestens bis zum Stillstand der Räder erhöht wird. Dabei kann es zweckmäßig sein, die Schaltungsanordnung so auszulegen, daß diese den Druck in den Radbremsen der Vorderräder erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne nach Beginn des Blockierzustandes erhöht.
Schließlich ist es erfindungsgemäß noch vorgesehen, die Stillegung oder Abschaltung der Vorderrad-Blockierschutzregelung bei einer geringen, unter einem vorgegebenen Grenzwert liegenden Fahrzeuggeschwindigkeit zu sperren.
Mit der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird also das mit der schlupfgeregelten Bremsanlage ausgerüstete Fahrzeug gegen Fehler und Fehlfunktionen unterschiedlicher Art abgesichert, nämlich gegen mechanische und elektrische Fehler, die zu einer Überbremsung der Hinterachse und Weiterregelung der Vorderachse und dadurch zu einer hohen Schleudergefahr führen könnten.
Die Maßnahmen sind u. a. auch für Bremsschlupfregelanlagen geeignet, bei denen der Bremsdruck in den beiden Hinterrädern über ein gemeinsames Einlaß- und Auslaß-Ventilpaar synchron geregelt wird, wobei der Bremsdruck von der Regelung nach dem "selectlow"-Auswahlkriterium gewählt wird und sich somit nach dem Hinterrad mit dem schlechteren Straßenkontakt richtet. Ein Fehler in der Ansteuerung oder ein Hängen des gemeinsamen Auslaßventiles könnte ohne die erfindungsgemäße Weiterbildung zum gleichzeitigen Blockieren beider Hinterräder führen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Abbildung hervor, die in schematisch vereinfachter Darstellungsweise das Prinzip sowie den hydraulischen und elektrischen Schaltplan einer schlupfgeregelten Bremsanlage wiedergibt.
Nach dieser Abbildung besteht die Anlage aus einem Bremsdruckgeber 1, an den drei hydraulisch getrennte Druckmittelkreise 2, 3, 4 angeschlossen sind. Es handelt sich hier beispielsweise um einen hydraulischen Bremskraftverstärker 5, der baulich mit einem Tandem-Hauptzylinder 6 vereinigt ist. Mit einem derartigen bekannten Gerät wird im Normalfall in den einzelnen Kreisen 2, 3, 4 ein Bremsdruck aufgebaut, der zu der auf ein Bremspedal 7 einwirkenden Fußkraft F annähernd proportional ist. Die Hilfsenergie zur Verstärkung der Kraft F wird dabei einer Hilfsenergiequelle entnommen, die im wesentlichen aus einer Hydraulikpumpe 8 mit dem zugehörigen Rückschlagventil 9 und aus einem Druckspeicher 10 besteht. Die Saugseite der Pumpe 8 ist mit einem Ausgleichs- und Vorratsbehälter 11 verbunden, der außerdem den Hauptzylinder 6 mit Druckmittel versorgt.
Die Arbeitskolben 12, 13 des Tandem-Hauptzylinders 6 und die zugehörigen Rückstellfedern 14, 15 sind ebenfalls in der Abbildung angedeutet.
In dem hier geschilderten Ausführungsbeispiel sind die beiden Vorderräder VR, VL jeweils an einen Druckmittel­ kreis 2, 3 des Hauptzylinders 6 und die beiden Hinterrä­ der HR, HL an den Kreis 4 des Bremskraftverstärkers 5 an­ geschlossen. Jeder Druckmittelkreis ist mit einem Ein- und Auslaß-Ventilpaar 16, 17; 18, 19; 20, 21 ausgerüstet, mit dessen Hilfe somit der Bremsdruck in den Radbremsen der Vorderräder VR, VL individuell und in den Hinterrädern HR, HL gleichphasig geregelt werden kann.
Alle Ventile sind hier als elektromagnetisch betätigbare 2/2-Wegeventile ausgebildet, von denen die Einlaßventile 16, 18, 20 in der Grundstellung, d. h. solange sie nicht erregt werden, auf Durchlaß geschaltet sind, während die Auslaßventile 17, 19, 21 in der Grundstellung gesperrt sind und erst nach elektromagnetischer Erregung bzw. Um­ schaltung Druckmittelabfluß über die Rückflußleitung 22 in den Ausgleichsbehälter 11 zulassen. Anlagen dieser Art enthalten außerdem hier nicht dargestellte ventilge­ steuerte Druckmittelwege, über die Druckmittel aus dem Hilfsenergieversorgungssystem (8, 9, 10) in die statischen Kreise 2, 3 nachgeliefert wird. Dies ist notwendig, um die in der Druckabbauphase über die Auslaßventile 17, 19 in den Behälter 11 abfließende Druckmittelmenge auszu­ gleichen.
Jedes Fahrzeugrad VR, VL, HR, HL ist außerdem mit einem Sensor 23, 24, 25, 26, z. B. einem induktiven Meßwertaufneh­ mer, zur Ermittlung des Raddrehverhaltens ausgerüstet. Die Informationen werden in Form von elektrischen Signa­ len über die Signalleitungen den in dem Block 27 zusam­ mengefaßten elektronischen Schaltkreisen zugeleitet, in denen die Signale aufbereitet und logisch verknüpft wer­ den. In Abhängigkeit von diesen Sensorsignalen, die an den Eingängen E1-En anliegen, werden in dem Block 27 Bremsdruck-Steuersignale erzeugt, die über die Aus­ gänge A1-A6 den 2/2-Wegeventilen 16-21 zugeführt werden, die hier als Bremsdruckmodulatoren dienen und mit denen der Bremsdruck in den Radbremsen der einzelnen Räder gesteuert wird.
Die Schaltkreise in dem Block 27 können als festverdrah­ tete elektronische Logikschaltungen, aber auch als pro­ grammierbare Schaltkreise, beispielsweise Microcomputer, ausgebildet sein.
Ein symbolisch durch die gestrichelte Abtrennung darge­ stellter Bestandteil 28 der elektronischen Schaltungen oder des Microcomputers dient erfindungsgemäß zur Über­ wachung und Steuerung der bremsschlupfgeregelten Brems­ anlage; die Funktionen können auch durch Programmschrit­ te realisiert werden. Aus dem Raddrehverhalten, das mit den Sensoren 23-26 überwacht wird, lassen sich nämlich Fehlfunktionen der Schaltung oder der Ventile erkennen, die die Hinterräder HR, HL zum Blockieren bringen und da­ mit die Fahrstabilität des Fahrzeugs gefährden können. Sobald der Schlupf und/oder die Verzögerung eines oder gar beider Fahrzeugräder Werte überschreiten, die bei intakter Regelung und ausreichend schnellem Bremsdruck­ abbau nicht erreicht werden dürften, wertet dies die Überwachungsschaltung 28 als Fehler und legt sofort die Schlupfregelung der Vorderräder VR, VL still. In den Rad­ bremsen der Vorderräder wird daher ebenfalls ein Brems­ druck aufgebaut, der die Vorderräder VR, VL zum Blockie­ ren bringt. Das Fahrzeug verliert dadurch seine Lenkfä­ higkeit, doch wird die Schleudergefahr, die von den blockierten, nur sehr geringe Seitenführungskräfte auf­ nehmenden Hinterrädern ausgeht, beseitigt oder auf ein Minimum reduziert.
Die Dauer und die Art des Eingriffs in die Regelung ist von verschiedenen Parametern abhängig. Blockiert ein Hinterrad, während das andere stabil läuft und weiterhin hohe Seitenführungskräfte aufzunehmen vermag, ist es zweckmäßig, die Regelung der Vorderräder frühestens nach der Beendigung des Bremsvorganges stillzusetzen oder ab­ zuschalten. Eine einmalige und sehr kurze Überschreitung der Blockiergrenze eines oder beider Hinterräder sollte nur zum vorübergehenden Stillsetzen der Vorderrad-Rege­ lung führen, weil der Fehler, z. B. verursacht durch ein schwergängiges Ventil, offensichtlich vorübergehender Natur war und daher auf die vollständige Regelung und die Lenkbarkeit der Vorderräder nicht verzichtet zu wer­ den braucht.
Andere Fehler, die aufgrund ihrer Dauer und ihres Cha­ rakters auf einen Defekt schließen lassen, führen dage­ gen zum Abschalten der Regelung und Signalisierung des Defektes bis zum Verschwinden des Fehlers, bis zur Über­ prüfung der Anlage oder bis zur Reparatur.
Ferner ist es in vielen Ausführungsbeispielen der Erfin­ dung zweckmäßig, die Ansprechschwellen der Überwachungs­ schaltung 28, insbesondere die Schlupf- und Beschleuni­ gungs-Schwellwerte, in Abhängigkeit von der Fahrzeugge­ schwindigkeit zu variieren. Da bei sehr geringen Ge­ schwindigkeiten unter ungünstigen Bedingungen ein kurz­ zeitiger Stillstand eines oder beider Hinterräder ein­ treten kann und ungefährlich ist, wird in einer Ausfüh­ rungsart der Erfindung die geschilderte Überwachung und das Sperren der Vorderradregelung beim Blockieren eines oder des zweiten Hinterrades unterhalb einer Geschwin­ digkeitsschwelle von beispielsweise 15-20 km/h ge­ sperrt.
Anstelle individueller Sensoren 25, 26 für die Hinterrä­ der kann auch ein sogenannter Mittensensor, z. B. am Kar­ danantrieb, verwendet werden, wobei dann ebenfalls aus dem Raddrehverlauf, wenn auch mit etwas komplizierterer Auswertung der Sensorsignale, erkannt werden kann, ob nur ein Hinterrad oder auch das zweite Hinterrad eine derart starke Blockierneigung zeigt, daß dies auf einen Fehler in der Hinterradregelung hinweist.

Claims (12)

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung und Steuerung einer blockiergeschützten Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, ins­ besondere Straßenfahrzeuge, die Sensoren zur Ermittlung des Raddrehverhaltens, Schaltkreise zur Verarbeitung der Sensorsignale sowie zur Erzeugung von Bremsdruck-Steuer­ signalen, mit denen Bremsdruckmodulatoren steuerbar sind, aufweist und die beim Auftreten eines Defekts in den Hinterrad-Regelkreisen die Regelung des Bremsdrucks an den Vorderrädern beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß diese bei einer Fehlfunk­ tion der Blockierschutzregelung, die zum Blockieren oder zu einer unzulässig starken Blockierneigung eines Hin­ terrades (HL, HR) führt, die Blockierschutzregelung der Vorderräder (VL, VR) in Abhängigkeit von dem Raddrehver­ halten mindestens eines der Hinterräder entweder für die Dauer der Fehlfunktion oder bis zur Beendigung des laufenden Bremsvorganges stillegt, oder aber vollständig abschaltet oder aber weiterhin aufrechterhält.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese die Blockierschutz­ regelung der Vorderräder (VL, VR) nach dem Überschreiten eines vorgegebenen Schlupf-Schwellenwertes an einem Hin­ terrad (HL oder HR) stillegt oder abschaltet.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese die Blockierschutzregelung der Vorderräder (VL, VR) nach dem Überschreiten eines vorgegebenen Verzögerungs-Schwellenwertes an einem Hinterrad (HL oder HR) stillegt oder abschaltet.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese die Blockierschutzregelung der Vorderräder (VL, VR) nach dem Überschreiten eines vorgegebenen Verzögerungs-Schwellenwertes an einem Hinterrad (HL oder HR) in Abhängigkeit von der Dauer der Verzögerungsphase stillegt oder abschaltet.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese die Blockierschutzregelung der Vorderräder (VL, VR) nach dem Überschreiten eines vorgegebenen Verzögerungs-Schwellenwertes und einer vorgegebenen maximalen Verzögerungsdauer stillegt oder abschaltet.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese die Blockierschutzregelung der Vorderräder (VL, VR) in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten des zweiten Hinterrades stillegt, abschaltet oder aufrechterhält.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese die Blockierschutzregelung der Vorderräder (VL, VR) stillegt oder abschaltet, sobald der Schlupf des zweiten Hinterrades einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese die Blockierschutzregelung der Vorderräder (VL, VR) stillegt oder abschaltet, sobald die Verzögerung des zweiten Hinterrades (HL oder HR) einen vorgegebenen Verzögerungs-Schwellenwert überschreitet.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupf- und/oder Verzögerungs-Schwellenwerte in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder einer der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Bezugsgröße variabel sind.
10. Schaltungsanordnung zur Überwachung und Steuerung einer blockiergeschützten Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, die Sensoren zur Ermittlung des Raddrehverhaltens, Schaltkreise zur Verarbeitung der Sensorsignale sowie zur Erzeugung von Bremsdruck-Steuersignalen, mit denen Bremsdruckmodulatoren steuerbar sind, aufweist und die beim Auftreten eines Defekts in den Hinterrad-Regelkreisen die Regelung des Bremsdrucks an den Vorderrädern beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß diese bei einer Fehlfunktion der Blockierschutzregelung, die zum Blockieren beider Hinterräder (HL, HR) oder zu einem zu hohen Schlupf und/oder zu einer zu hohen Verzögerung der Hinterräder (HL, HR) führt, den Bremsdruck in den Radbremsen der Vorderräder (VL, VR) mindestens bis zum Stillstand der Räder erhöht.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese den Druck in den Radbremsen der Vorderräder (VL, VR) erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne nach Beginn des Blockierzustandes erhöht.
12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stillegung oder Abschaltung der Vorderrad-Blockierschutzregelung bei einer geringen, unter einem vorgegebenen Grenzwert liegenden Fahrzeuggeschwindigkeit gesperrt ist.
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