DE3440541A1

DE3440541A1 - Elektronisch gesteuerter bremskraftverteiler

Info

Publication number: DE3440541A1
Application number: DE19843440541
Authority: DE
Inventors: Hans-Christof 6234 Hattersheim Klein
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1984-11-07
Filing date: 1984-11-07
Publication date: 1986-05-15

Description

Elektronisch gesteuerter Bremskraftverteiler
Die Erfindung bezieht sich auf einen für Kraftfahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, vorgesehenen elektronisch gesteuerten Bremskraftverteiler, mit einem pedalbetätigten Bremsdruckgeber, an den Radbremsen über Druckmittelleitungen angeschlossen sind, mit mindestens einem elektromagnetisch betätigbaren, in der Ruhestellung, d.h. im stromlosen Zustand, gesperrten, auf Durchlaß umschaltbaren Mehrwegeventil, das im Druckmittelweg zu den Hinterradbremsen angeordnet ist, des weiteren mit Sensoren zur Ermittlung des individuellen Raddrehverhaltens und/oder entsprechenden Mittelwerten sowie mit elektronischen Schaltkreisen zur Verknüpfung und Verarbeitung der Sensorsignale und zur Erzeugung von Steuersignalen, die dem Mehrwegeventil zuführbar sind und mit denen die Aufteilung des Bremsdruckes auf Vorder- und Hinterräder steuerbar ist.
Ein derartiger Bremskraftverteiler ist bereits nach der Offenlegungsschrift DE-OS 33 Ol 948 bekannt. Bei dieser Bremsanlage ist in dem zu den Hinterradbremsen führenden Druckmittelweg ein elektromagnetisch betätigbares, stromlos geschlossenes 2/2-Wegeventil eingefügt. Bei jedem Bremsvorgang wird dieses Ventil, z.B. mit Hilfe einer variablen Impulsfolge, für derartige Zeitspannen auf Durchlaß umgeschaltet, daß sich an den Hinterrädern ein Radschlupf einstellt, der auf einen vorgegebenen Prozentsatz des Vorderrad-Schlupfes begrenzt ist. Sind die Bremskreise diagonal aufgeteilt, liegt auch im Druckmittelweg zu der zweiten Hinterradbremse ein gleichartiges oder ein in Abhängigkeit von dem Druck in der Hinterradbremse des ersten Kreises hydraulisch gesteuertes Ventil. Bei Ausfall der Stromversorgung ist bei dieser bekannten Anlage nur noch eine Abbremsung der Vorderräder möglich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden und einen elektronisch gesteuerten Bremskraftverteiler zu entwickeln, mit dem auch bei einer Störung in den elektrischen Bauteilen oder Schaltkreisen oder bei Ausfall der elektrischen Energieversorgung die Hinterräder zur Abbremsung des Fahrzeuges beitragen können.
Es hat sich nun herausgestellt, daß diese Aufgabe in überraschend einfacher Weise gelöst und eine erhebliche Verbesserung der Funktionssicherheit der Bremsanlage erreicht werden kann, wenn bei einem Bremskraftverteiler der eingangs genannten Art dem im Druckmittelweg zu der Hinterradbremse angeordneten Mehrwegeventil eine Ventilanordnung parallel geschaltet ist, über die bei Bremsbetätigung ein Bremsdruck zu den Hinterradbremsen übertragbar ist, der in Abhängigkeit von der jeweiligen Abbremsung auf den Mindestbremsdruck bei idealer Bremskraftverteilung abgestimmt ist.
Bleibt das Mehrwegeventil infolge eines Stromausfalles oder eines Defektes geschlossen, wird dennoch bei dem erfindungsgemäßen Bremskraftverteiler über die parallele Ventilanordnung ein Bremsdruck in den Hinterradbremsen aufgebaut und eine Bremskraftverteilung auf Vorder- und Hinterachse herbeigeführt, die in vielen Situationen sogar der idealen Bremskraftverteilung nahekommt. Lediglich in manchen Fällen, z.B. bei hoher Beladung, wird bei Ausfall des Mehrwegeventils, bei Störung der Ansteuer elektronik oder der Signalgeber der Bremsdruck an der Hinterachse unter dem idealen Wert bleiben.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung ist die Ventilanordnung als Druckminderventil mit fest eingestelltem Umschalt- bzw. Ansprechdruck ausgebildet.
In anderen Fällen sind Druckbegrenzungsventile mit fest eingestelltem Abschalt- bzw. Ansprechdruck von Vorteil.
Die Ventilanordnung kann erfindungsgemäß auch als lastabhängiges oder verzögerungsabhängiges Bremskraftverteiler- bzw. Bremsdrucksteuerventil ausgebildet sein.
Nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung enthält die Ventilanordnung ein Druckrückhalteventil, mit dem sich - bei entsprechend ausgerüsteten Fahrzeugen - der unterschiedliche Ansprechdruck der interrad-Trommelbremse im Vergleich zur Vorderrad-Scheibenbremse ausgleichen laßt.
Des weiteren ist es erfindungsgemäß möglich, die Ventilanordnung mit einem funktionsmäßig parallel geschalteten RUckschlagventil, das sich beim Abbau des Bremsdruckes öffnet, baulich zu vereinigen.
Nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung ist zur Beeinflussung der Druck-Obergrenze in Reihe zu dem Mehrwegeventil ein zusätzliches Druck-Steuerventil eingefügt. Dadurch wird der maximal auf die Hinterräder entfallende Druckanteil festgelegt, wodurch sich einerseits, z.B. bei hoher Beladung, eine ideale Bremskraftverteilung erreichen und andererseits bei gestörtem, ständig auf Durchlaß geschaltetem Mehrwegeventil die Gefahr eines vorzeitigen Blockierens der Hinterräder reduzieren läßt.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind über das Mehrwegeventil mit der parallel liegenden Ventilanordnung beide Hinterradbremsen an den Bremsdruckgeber angeschlossen. In einer anderen Ausführungsart sind zwei diagonal aufgeteilte Bremskreise vorhanden, wobei in den beiden zu den Hinterradbremsen führenden Druckmittelwegen je ein Mehrwegeventil mit parallel geschalteter Ventilanordnung eingefügt sind.
Schließlich ist es nach einer Ausführungsart der Erfindung noch vorgesehen, bei diagonaler Bremskreisaufteilung nur in einem der zu den Hinterradbremsen führenden Druckmittelwegen ein Mehrwegeventil mit paralleler Ventilanordnung anzuordnen und in dem anderen Druckmittelweg ein Ventil einzufügen, das von dem Bremsdruck In der an das Mehrwegeventil angeschlossenen Hinterradbremse hydraulisch gesteuert wird.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Schilderung von Asführungsbeispieleanhand der beigefügten Abbildungen hervor.
Es zeigen Fig. 1 in schematischer Darstellung die wichtigsten Baugruppen und die hydraulische Schaltung einer Zweikreis-Bremsalage mit einem Bremskraftverteiler nach der Erfindung, Fig. 2 in gleicher Darstellungsweise einen Teil der Bremsanlage nach Fig. 1 in abgewandelter Formt und Fig. 3 im Diagramm die Aufteilung des Bremsdruckes auf Vorder- und Hinterachse in Abhängigkeit von der Abbremsung sind unter verschiedenen Bedingungen bei Verwendung eines Bremskraftverteilers nach Fig. 1 oder 2.
Die in Fig. 1 wiedergegebene Bremsanlage besteht im wesentlichen aus einem Bremsdruckgeber 1, der einen Tan dem-Hauptzylinder 2 besitzt, auf den die Bremskraft F über ein Pedal 3 nach Verstarkung in einen Vakuum-Eremskraftverslärker 4 übertragen wird. An einen Bremskreis I des Hauptzylinders 2 sind die Radbremsen 5,6 der Vorderachse VA angeschlossen, während der zweite Bremskreis II hydraulisch mit den Hinterradbremsen 7,8 in Verbindung steht.
Zur Steuerung der Bremskraftverteilung ist jedes Rad VR,VL,HR,EIL mit einem induktiven Meßwertaufnehmer oder Sensor S1 - S4 ausgerüstet, der ein in der Frequenz der Radumdrehung proportionales Signal über die mit Pfeilen symbolisierten Eingänge einer Elektronik 9 zuleitet, die elektronische Schaltkreise zur Aufbereitung, logischen Verknüpfung und Verarbeitung der Sensorsignale enthält.
Die Elektronik 9 erzeugt Bremsdruck- bzw. Ventil-Steuersignale, die an ihrem Ausgang A1 zur Verfügung stehen.
In dem Druckmittelweg 10 von dem Hauptzylinder 2 zu den Hinterradbremsen 7,8 ist ein elektromagnetisch betätigbares Mehrwegeventil 11, nämlich ein 2/2-Wegeventil, eingefügt, das in der abgebildeten Ruhelage, in der es stromlos ist, auf Sperrung geschaltet ist. Durch ein vom Ausgang A1 der Elektronik 9 geliefertes Signal wird das Mehrwegeventil 11 auf Durchlaß umgeschaltet.
Parallel zu dem Mehrwegeventil 11 liegt ein Rückschlagventil 12, das beim Loslassen des Bremspedals und Druckabbau im Hauptzylinder 2 auch dann ein Absenken des Bremsdruckes in den Radbremsen 7,8 herbeiführt, wenn zu diesem Zeitpunkt das Ventil 11 wieder die abgebildete Ruhelage eingenommen haben sollte.
Außerdem ist dem Mehrwegeventil 11 eine Ventilanordnung 13 parallel geschaltet, die - je nach Ausführungsart der Erfindung - als Druckminderventil oder Druckbegrenzungsventil mit fest eingestelltem oder variablem Umschalt-bzw. Ansprechdruck ausgebildet sein kann. Als verzögerungsabhängiges Bremsdruck-Steuerventil läßt sich die Ventilanordnung 13 ebenfalls realisieren.
Die Ventile 12 und 13, 11 und 12 oder alle drei Ventile können ohne weiteres baulich vereinigt sein. Die zur Steuerung der Bremskraftverteilung benötigten Ventile sind in Fig. 1 in dem durch gestrichelte Einrahmung gekennzeichneten Block 14 zusammengefaßt.
In der Ausführungsart der Erfindung nach Fig. 2 enthält eine Ventileinheit 15 im Unterschied zu der beschriebenen Ventileinheit 14 gemäß Fig. 1 zusätzlich ein Druck ventil 16, das in Reihe zu dem Mehrwegeventil 11' angeordnet ist und das, wie nachfolgend anhand des Diagrammes gemäß Fig. 3 erläutert wird, die Obergrenze des Bremsdruckes in den Hinterradbremsen 7,8 festlegt.
Außerdem ist in Fig. 2 in Reihe zu der Ventilanordnung 13' noch ein Druckrückhalteventil 17 dargestellt, das in manchen Bremsanlagen zur Erhöhung der Seitenführungkraftreserve im unteren Abbremsungsbereich von Vorteil ist. Das Druckrückhalteventil 17 bewirkt bei der Einleitung eines Bremsvorganges einen um die Zeitspanne z t verzögerten Anstieg des Bremsdruckes an der Hinterachse HA.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Bremskraftverteilers dient das Diagramm gemäß Fig. 3.
Das Diagramm zeigt die Aufteilung der Bremskraft BV,BH auf die Vorderachse (BV) und Hinterachse (BEI) in Abhängigkeit von der Abbremsung z unter verschiedenen Pedingungen.
Die Grundauslegung einer Bremse, auf die sich die Kenlinien in dem Diagramm nach Fig. 3 beziehen, ist durch die strichpunktierte Gerade 1 dargestellt. Bei idealer Auslegung bzw. Bremskraftverteilung, die eine gleichmäßige Ausnützung der Haftfähigkeit zwischen Rad und Fahrbahn an der Vorder- und Hinterachse zur Folge hatte, müßte das Bremskraftverhältnis BH/BV in Abhängigkeit von der Abbremsung bei voll beladenem Fahrzeug der oberen Kurvenschar 2, 2', 2'', bei leerem Fahrzeug der unteren Kurvenschar 3, 3', 3'' folgen. Aus Gründen der Fahrstabilität ist eine etwas höhere Kraftschlußanstrengung an der Vorderachse erwünscht, weshalb bei den ausgezogenen Ideal-Kennlinien 2, 3 die Kraftschlußanstrengung an der Hinterachse nur 90 % der Kraftschlußanstrengung an der Vorderachse beträgt.
Dieser Quotient < frIA/FVA beträgt somit im Idealfall 0,9. Die entsprechenden Kennlinien für < = 1 und qP= 0,8, bei beladenem und leerem Fahrzeug, sind in Fig. 3 gestrichelt dargestellt.
Die Kurven 2 und 3 in Fig. 3 begrenzen somit den Steuerbereich eines Bremskraftverteilers nach der Erfindung.
In der Ausführungsart nach Fig. 1 wird hierzu mit Hilfe der Elektronik 9 in Abhängigkeit von den Signalen der Sensoren S1 bis S4 eine Steuer-Impuls folge erzeugt und über den Ausgang Al der Ventileinrichtung 14 zugeführt.
Mit diesen Impulsen bzw. Steuersignalen wird das Mehrwegeventil 11 auf Durchlaß umgeschaltet. Durch Variation des Impuls-Pausen-Verhältnisses der Steuersignale läßt sich bei ausreichender Schaltfrequenz ein quasi kontinuierlicher Druckanstieg in den Hinterradbremsen 7, 8 und eine nahezu ideale Bremskratverteilug während des gesamten Breinsvorganges erreichen. Bei intakter Bremsanlage und ausreichender Energieversorgung folgt die Bremskraftverteilung BH/BV den Kurven für < = 0,9 innerhalb des Arbeitsbereiches zwischen den Ideal-Kennlinien 2 und 3 in Fig. 3.
Der Mindestwert des bei jedem Bremsvorgang in die Bremsen 7, 8 der Hinterräder HR, HL eingespeisten Druckes und damit der mit Hilfe der Hinterräder aufgebrachten Bremskraft BH im Verhältnis zur Vorderachs-Bremskraft BV ist erfindungsgemaß durch die hydraulisch dem Mehrwegeventil 11 parallel geschaltete Ventilanordnung 13 festgelegt. Bei Ausfall der elektrischen Energieversorgung, bei Störung der Elektronik oder bei einem anderen Defekt, der ein Umschalten bzw. einen Druckmittel fluß durch das Ventil 11 verhindert, wird ausschließlich über die Ventilanordnung 13 Bremsdruck in die Hinterradbremsen 7, 8 eingespeist. Ist diese Ventilanordnung 13 beispielsweise als Druckbegrenzungsventil mit fest eingestellten Umschaltdruck ausgebildet, folgt der Bremskraftveriauf bzw. die Bremskraftverteilung der Kennlinie 4 in Fig. 3. Der Knick A im Verlauf der Kurve 4 ist durch den Umschaltdruck des Druckbegrenzungsventils, das hier die Funktion der Ventilanordnung 13 erfüllt, vorgegeben.
In anderen, hier nicht dargestellten Ausführugsbeispielen der Erfindung läßt sich bei Ausfall des Ventiles 11 eine relativ gute Annäherung der Bremskraftverteilung an die Ideal-Kennlinie mit Hilfe von Druckminderventilen, lastabhängigen oder verzögerungsabhängigen Bremskraftverteilern oder dergleichen erreichen.
Den Einfluß des Druckventils 16, das in der Ausführungsart nach Fig 2 in Reihe zu dem Mehrwegeventil 11' in den Druckmittelweg eingefügt ist, veranschaulicht die Kurve 5 in Fig. 3. Bis zu dem Knick C entspricht die Steigung der Kennlinie der Grundauslegung des Bremsensystems. Oberhalb des Knickes C begrenzt das Druckventil 16 unabhängig von dem Mehrwegeventil 11' den Druck in den Hinterradbremsen bzw. den maximalen Anteil der Hinterachs-Bremskraft BH im Verhältnis zur Vorderachs-Bremskraft BV.

Claims

Patentansprüche 1. Elektronisch gesteuerter Bremskraftverteiler für Kraftfahxzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, mit einem pedalbetätigten Bremsdruckgeber, an den Radbremsen über Druckmittelleitungen angeschlossen sind, mit mindestens einem elektromagnetisch betätigbaren, in der Ruhestellung, d.h. im stromlosen Zustand, gesperrten, auf Durchlaß umschaltbaren Mehrwegeventil, das im Druckmittelweg zu den Hinterradbremsen angeordnet ist, des weiteren mit Sensoren zur Ermittlung des individuellen Raddrehverhaltens und/oder entsprechenden Mittelwerten sowie mit elektronischen Schaltkreisen zur Verknüpfung und Verarbeitung der Sensorsignale und zur Erzeugung von Steuersignalen, die dem Mehrwegeventil zuführbar sind und mit denen die Aufteilung des Bremsdruckes auf Vorder- und Hinterräder steuerbar ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß dem im Druckmittelweg (10) zu den Hinterrädern (HR, H) angeordneten Mehrwegeventil (11, 11') eine Ventilanordnung (13, 13') parallel geschaltet ist, über die bei Bremsbetätigung ein Bremsdruck zu den Hinterradbremsen (7, 8) übertragbar ist, der auf den Mindestbremsdruck in Abhängigkeit von der jeweiligen Abbremsung bei idealer Bremskrartverteilung abgestimmt ist.
2. Bremskraftverteiler nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Ventilanordnung (13, 13') als Druckminderventil mit fest eingestelltem Umschalt- bzw. Ansprechdruck ausgebildet ist.
3. Bremskraftverteiler nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Ventilanordnung (13, 13') als Druckbegrenzungsventil mit fest eingestelltem Abschalt- bzw. Ansprechdruck ausgebildet ist.
4. Bremskraftverteiler nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Ventilanordnung (13, 13') als lastabhängiges oder verzögerungsabhängiges Bremskraftverteiler- bzw. Bremsdrucksteuerventil ausgebildet ist.
5. Bremskraftverteiler nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ventilanordnung (13') ein Druckrückhalteventil (17) enthält.
6. Bremskraftverteiler nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ventilanordnung (13, 13') mit einem in Richtung zum Bremsdruckgeber (1) sich öffnenden, funktionsmäßig parallel zu dem Mehrwegeventil (11) und zu der Ventilanordnung (13, 13') geschalteten Riickschlagventil (12, 12') baulich vereinigt ist.
7. Bremskraftverteiler nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch y e k e n n z e i c h n e t , daß dieser mit einem Drucksteuerventil (16) zur Beeinflussung der Druck-Obergrenze ausgerüstet ist, das im Druckmittelweg in Reihe zu dem Mehrwegeventil (11') angeordnet ist.
8. Bremskraftverteiler nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß über das Mehrwegeventil (11, 11') mit der parallel liegenden Ventilanordnung (13, 13') die Bremsen (7, 8) beider Hinterräder (HR, HL) an den Bremsdruckgeber (1) angeschlossen sind.
9. Bremskraftverteiler nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß an den Bremsdruckgeber (1) über getrennte Druckmittelkreise (1, II) die Radbremsen (5 bis 8) diagonal angeschlossen sind und daß in jedem der beiden zu den Hinterradbremsen führenden Druckmittelwegen ein Mehrwegeventil mit parallel geschalteter Ventilanordnung eingefügt ist.
10. Bremskraftverteiler nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß an den Bremsdruckgeber (1) über getrennte Druckmittelkreise (1, II) die Radbremsen diagonal angeschlossen sind, daß das Mehrwegeventil (11, 11') mit der parallel geschalteten Ventilanordnung (13, 13') in einem der beiden zu den Hinterradbremsen (7, 8) führenden Druckmittelwegen (10) angeordnet ist sowie daß sich in dem zu der zweiten Hinterradbremse führenden Druckmittelweg ein in Abhängigkeit von dem Bremsdruck der ersten Hinterradbremse hydraulisch gesteuertes Ventil befindet.