DE3538351A1 - Bremsanlage mit blockierschutz-regelung fuer allradangetriebene kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage mit elektronischer Blockierschutz-Regelung, die für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb und variabler Kopplung des Antriebsstranges zwischen Vorderachse und Hinterachse vorgesehen ist.

Es sind bereits Bremsanlagen mit elektronischer Blockierschutz- Regelung bekannt, die prinzipbedingt auf vier, mindestens drei, Radsensoren eingewiesen sind. Zur Regelung des Bremsschlupfes wird nämlich eine Bezugsgröße, die sogen. Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit, benötigt, die durch logische Verknüpfung der individuellen Drehzahl- Meßwerte aller Räder oder zumindest der Vorderräder und der Hinterachse gebildet wird und die nur dann in allen Situationen "richtig" bzw. für die Regelung brauchbar ist, wenn Meßwerte von allen Rädern zur Verfügung stehen. Beispielsweise wird nach der DE-Offenlegungsschrift 22 54 295 bei der Bildung der Referenzgröße in angetriebene und nicht angetriebene Räder unterschieden.

Bei Fahrzeugen mit Allradantrieb wird jedoch die Bildung dieser Referenzgröße durch die Kopplung aller Räder über die Antriebswellen, durch die dadurch bedingte Übertragung von Antriebs- und Bremsmomenten sowie durch die hohen Trägheitsmomenten an allen Rädern erheblich erschwert. Die starre Kopplung der Räder untereinander 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 eindeutig erkennen lassen. Die Kopplung über den Antrieb führt in vielen Situationen zu einem nahezu synchronen Verhalten aller Räder, wodurch das Erkennen einer Instabilität bzw. einer Blockiertendenz erschwert wird.

Nach dem Einlegen der Differentialsperren werden diese Probleme sogar noch wesentlich größer.

Verschiedenartige Maßnahmen zur Minderung dieser Schwierigkeiten sind bekannt. In allen Fällen ist ein erheblicher Aufwand erforderlich. Zumindest ist stets eine individuelle Drehzahlmessung an allen Rädern notwendig. Vereinfachte Blockierschutz-Systeme mit nur zwei Radsensoren und nur zwei Regelkanälen schieden bisher aus den Überlegungen aus.

Bei einer bekannten Bremsanlage für allradangetriebene Fahrzeuge ist es vorgesehen, die Blockierschutzregelung automatisch außer Funktion zu setzen, wenn Differentialsperren eingelegt werden. Dies ist ein schwerwiegender Nachteil, weil gerade bei ungünstigen Straßenbedingungen sowohl die Differentialsperren als auch die Blockierschutzregelung zum Erhalt der Fahrstabilität benötigt würden.

Der Erfingung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile der bekannten Blockierschutz-Regelsysteme zu überwinden und eine schlupfgeregelte Bremsanlage für allradgetriebene Fahrzeuge zu entwickeln, die in jeder Situation das Blockieren der Räder verhindert und eine wirkungsvolle Abbremsung mit kurzem Bremsweg gewährleistet und die sich dennoch durch besonders geringen Herstellungsaufwand auszeichnet.

Es hat sich nun herausgestellt, daß diese Aufgabe mit einer Bremsanlage der eingangs genannten Art gelöst werden kann, deren Besonderheit darin besteht, daß zwei Regelkanäle vorgesehen sind, an die diagonal jeweils ein Vorderrad und ein Hinterrad angeschlossen sind, daß an jedem Vorderrad ein Drehsignalsensor zur Ermittlung des Raddrehverhaltens vorgesehen ist und daß während der Blockierschutz- bzw. Schlupfregelung Vorderäder und Hinterräder derart gekoppelt sind, daß zumindest von den Hinterrädern zu den Vorderrädern - besser: in beiden Richtungen - ein Bremsmoment übertragbar ist.

Erfindungsgemäß wird also ein Blockierschutz-Regelsystem vorgeschlagen, das die Besonderheiten des Allradantriebs, nämlich die Kopplung der Räder über die Antriebsachsen, zur Verbesserung und Vereinfachung des Regelsystems ausnutzt. Die neue Bremsanlage läßt sich schließlich billiger herstellen. Bisher galt gerade diese Kopplung aller Räder bei der Entwicklung eines für Fahrzeuge mit Allradantrieb tauglichen Blockierschutz-Regelsystems als wesentliches Erschwernis, das dazu führte, daß Einschränkungen - Abschaltung der Regelung bei gesperrtem Differential - und Unsicherheiten bei der Bildung der Fahrzeug- Referenzgeschwindigkeit in Kauf genommen werden mußten.

Die Bremsanlage nach der Erfindung begnügt sich mit zwei Radsensoren und nur zwei Regelkanälen. Zur Regelung des Bremsdruckes sind nur zwei Ventilpaare - Einlaß- und Auslaßventil - oder vergleichbare Ventilanordnungen erforderlich.

Nach einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bremsanlage sind der Vorderachs- und der Hinterachs-Antrieb über ein Verteilerdifferential miteinander verbunden, das mit einer formschlüssigen Kupplung, die als Differentialsperre dient, ausgerüstet ist. Andererseits können jedoch auch kraftschlüssige Kupplungen im Rahmen der Erfindung verwendet werden, wenn solche ohnehin im Verteilerdifferential des Fahrzeuges vorhanden sind oder aus anderen Gründen günstiger erscheinen. Eine Visco-Kupplung, deren Sperrwirkung mit zunehmender Drehzahldifferenz ansteigt, oder eine kraftschlüssige Sperre, die ein Mindestsperrmoment aufbringt, sind ebenfalls zur Sperrung des Verteilergetriebes geeignet.

Die Kupplungen im Verteilerdifferential lassen sich zweckmäßigerweise - je nach Art der Bremsanlage - durch ein elektrisches, hydraulisches oder pneumatisches Signal des Blockierschutz-Regelsystems betätigen.

Für Fahrzeuge, deren Vorderachs- und Hinterachs-Antrieb über eine Visco-Kupplung oder dergl. gekoppelt sind, läßt sich die erfindungsgemäße Bremsanlage ebenfalls verwenden, weil auch bei solchen Vorrichtungen das Bremsmoment von der Hinterachse zur Vorderachse übertragen wird.

Schließlich besteht eine weitere Ausführungsart der Erfindung noch darin, daß das Hinterachs- und/oder das Vorderachs- Differential ebenfalls über Differentialsperren verfügen. Ein selbsttätiges Ein- und Ausrücken dieser Sperren in Abhängigkeit von der Bremsschlupfregelung ist ebenfalls möglich.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Bremsanlage und Vereinfachung im Vergleich zu bekannten Systemen beruht auf der Erkenntnis, daß bei Bremsanlagen mit zwei Regelkanälen und diagonaler Aufteilung bei Allradantrieb Vorderrad- Sensoren zur Ermittlung des Drehverhaltens aller Räder genügen. Durch die starre Kopplung über das gesperrte Verteilerdifferential setzt nämlich ein Blockieren eines Hinterrades einen hohen Bremsschlupf an mindestens einem Vorderrad voraus. Dieser hohe Schlupf des Vorderrades wäre durch den Vorderrad-Drehzahlsensor erkennbar, ließe auf eine Instabilität schließen und würde somit einen Druckabbau einleiten. Eine Instabilitätsneigung eines Hinterrades ist somit mit Hilfe der Vorderrad-Sensoren feststellbar.

Bremsanlagen sind bekanntlich so ausgelegt, daß unter allen Bedingungen - beim Ausschalten der Schlupfregelung - zunächst die Vorderräder und erst dann die Hinterräder blockieren können. Diese in vielen Ländern gesetzlich vorgeschriebene Auslegung führt, weil der ungünstigste Fall bei der Auslegung zugrunde gelegt wurde, zu einer erheblichen Unterbremsung der Hinterachse. Dies hat ungleichmäßigen Verschließ der Vorderrad- und Hinterradbremsen und vor allem einen Verlust an Bremsleistung zur Folge, die sich in einem höheren Bremsweg als theoretisch möglich zeigt. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Blockierschutz-Regelsystems wird nun jedoch durch die Sperrung der Differentiale und Kopplung aller Räder ein annähernd gleicher Bremsschlupf an der Vorder- und Hinterachse eingestellt; es findet also eine Übertragung von Bremsmoment von der Vorderachse auf die Hinterachse statt.

Trotz der geschilderten Vereinfachung wird also mit der Erfindung eine Leistungssteigerung der schlupfgeregelten bzw. blockiergeschützten Bremsanlage erreicht.

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

Dargestellt sind in schematischer Vereinfachung die wichtigsten Komponenten und die hydraulische Zusammenschaltung der Bremsanlage der erfindungsgemäßen Art. Der Antriebsstrang des Fahrzeuges, für den die Bremsanlage vorgesehen ist, ist ebenfalls symbolisch dargestellt.

Es handelt sich hier um ein Fahrzeug mit Allradantrieb. An einen Antriebsmotor 1 ist über ein von Hand oder automatisch geschaltetes Getriebe 2 ein Verteilerdifferential 3 angeschlossen. Dieses Differential 3 verteilt das Antriebsmoment über ein Vorderachsdifferential 4 und ein Hinterachsdifferential 5 auf die Vorderräder VR, VL und die Hinterräder HR, HL. Das Verteilerdifferential 3 ist mit einer kraftschlüssigen Differentialsperre 6 ausgerüstet.

Die blockiergeschützte Bremsanlage besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus einem Bremsdruckgeber 7 mit hydraulischer Verstärkung, der sich wiederum aus dem eigentlichen hydraulischen Verstärker 8 und einem Tandem-Hauptzylinder 9 zusammensetzt. Details sind nicht gezeichnet. Der Bremsdruckgeber 7 wird mit Hilfe eines Bremspedals 10 betätigt. Hydraulische Hilfsenergie zur Verstärkung der auf das Pedal 10 ausgeübten Bremskraft stellt eine elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe 11 zur Verfügung, die in üblicher Weise ebenso wie der Hauptzylinder 9 an einem Druckausgleichs- und Druckmittelvorratsbehälter 12 angeschlossen ist.

Über zwei hydraulische Bremskreise I, II sind jeweils eine Vorderradbremse und die diagonale Hitnerradbremse 13, 14; 15, 16 angeschlossen. Symbolisch dargestellt sind hier Scheibenbremsen.

Zur Regelung des Bremsdruckes ist jeder Bremskreis I, II mit einem Ventilpaar 17, 18; 19, 20 ausgerüstet, nämlich jeweils einem Einlaßventil 17, 19 und einem Auslaßventil 18, 20. Es handelt sich hierbei um elektromagnetisch betätigbare 2/2-Wegeventile, von denen die Einlaßventile 17, 19 in stromlosem Zustand auf Durchlaß geschlatet sind, während die Auslaßventile 18, 20 normalerweise den Druckmittelweg über die Rückflußleitung 21 zu dem Behälter 12 sperren.

Ferner sind in den beiden Bremskreisen I, II in dem Hydraulikweg zu den Hinterradbremsen 14, 16 noch jeweils ein Bremskraftverteilerventil 22, 23 eingefügt, mit dem in bekannter Weise die Bremskraftverteilung beeinflußt wird, um die variable, von der Verzögerung abhängige Achslastverteilung auf Vorder- und Hinterachse auszugleichen.

Zur Messung des Raddrehverhaltens und damit zur Regelung des Bremsschlupfes beim Auftreten einer Blockiertendenz sind die Vorderräder VR, VL mit je einem Drehzahlsensor 24, 25 ausgerüstet, der jeweils aus einer mit dem Rad bzw. mit der Antriebsachse umlaufenden Scheibe 26, 27 und einem induktiven Meßwertaufnehmer 28, 29 besteht. Über Signalleitungen 30, 31 werden die Informationen über das Raddrehverhalten in einen elektronichen Regler 32 eingespeist, der die Signale verarbeitet und Steuersignale erzeugt, die über nicht gezeigte elektrische Signalleitungen von den Ausgängen A 1-A 4 des Reglers 32 zu den elektromagnetisch betätigbaren Ventilen 17-20 geleitet werden. Mit Hilfe dieser Ventile läßt sich in bekannter Weise eine Konstanthaltung des Bremsdruckes, ein Bremsdruckabbau und ein erneuter Druckaufbau individuell in den beiden Bremskreisen I, II erreichen.

Außerdem ist ein Ausgang A 5 des Reglers 32 vorhanden, über den ein elektrisches Steuersignal zu dem Verteilerdifferential 3 geleitet wird. Mit diesem Signal am Ausgang A 5 läßt sich das Ein- und Ausrücken der Kupplung 6, die als Differentialsperre dient, steuern.

Über parallele Signalleitungen und ähnliche Kupplungen könnte auch ein Sperren des Hinterachsdifferentiales 5, wenn zweckmäßig in Abhängigkeit von dem Bremsschlupfregelsignal herbeigeführt werden. Eine Differentialsperre im Vorderachsdifferential 4 dürfte dagegen auf Sonderfälle begrenzt sein, weil solche Sperren bekanntlich das Lenkverhalten nachteilig beeinflussen.

Anstelle der Steuerung der Sperre 6 über den Regler 32 könnte auch ein von dem Einsetzen der Bremsschlupfregelung abhängiges Drucksignal zur Betätigung einer entsprechenden Kupplung bzw. Differentialsperre verwendet werden. Der bei bekannten Anlagen beim Einsetzen der Schlupfregelung entstehende Hilfsdruck wäre hierzu eine geeignete Quelle.

Claims (8)

1. Bremsanlage mit elektronischer Blockierschutzregelung, für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb und variabler Kopplung des Antriebsstranges zwischen Vorderachse und Hinterachse, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Regelkanäle vorgesehen sind, an die diagonal jeweils ein Vorderrad (VR, VL) und ein Hinterrad (HL, HR) angeschlossen sind, daß an jedem Vorderrad ein Drehsignalsensor (24, 25) zur Ermittlung des Raddrehverhaltens vorgesehen ist und daß während der Blockierschutz- bzw. Schlupfregelung Vorderäder (VR, VL) und Hinterräder (HR, HL) derart gekoppelt sind, daß zumindest von den Hinterrädern (HR, HL) zu den Vorderrädern (VR, VL) ein Bremsmoment übertragbar ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorderachs- und der Hinterachs- Antrieb über ein Verteilerdifferential (3) miteinander verbunden sind, das mit einer formschlüssigen Kupplung (6), die als Differentialsperre dient, ausgerüstet ist.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorderachs- und der Hinterachs- Antrieb über ein Verteilerdifferential (3) miteinander verbunden sind, das mit einer kraftschlüssigen Kupplung, die als Differentialsperre dient, ausgerüstet ist.

4. Bremsanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Sperre dienende Kupplung (6) im Verteilerdifferential (3) durch ein elektrisches, hydraulisches oder pneumatisches Blockierschutz-Regelsignal einrückbar ist.

5. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerdifferential (3) mit einer Visco-Kupplung, deren Sperrwirkung mit zunehmender Drehzahldifferenz ansteigt, oder mit einer kraftschlüssigen Sperre, die ein Mindestsperrmoment aufbringt, ausgerüstet ist.

6. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Vorderachs- und Hinterachs-Antrieb über eine Visco-Kupplung gekoppelt sind.

7. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hinterachs- und/oder das Vorderachs-Differential (5, 4) ebenfalls über Differentialsperren verfügen.

8. Bremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperren im Hinterachs- und/oder Vorderachsdifferential (5, 4) in Abhängigkeit von der Bremsschlupf-Regelung selbsttätig ein- und ausrückbar sind.