DE3613470C2 - Bremsanlage mit Schlupfregelung für Kraftfahrzeuge mit Vorderrad- oder Hinterradantrieb - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 2.

Eine derartige Bremsanlage ist aus der DE 33 01 948 A1 bekannt. In dieser Bremsanlage soll beim Bremsdruckaufbau zu Bremsbeginn der Bremsdruck an den Hinterrädern gegenüber demjenigen an den Vorderrädern zurückgehalten werden, damit der Hinterradbremsdruck mittels eines gepulsten Magnetventils entsprechend dem Vorderradbremsdruck ausgesteuert werden kann und auch dann noch unterhalb der Blockiergrenze bleibt, wenn die Vorderräder schon zum Blockieren neigen.

In der DE 33 11 556 A1 wird vorgeschlagen, generell den Druck an der Hinterachse zurückzuhalten. Als Mittel für die Druckrückhaltung soll ein Druckrückhalteventil oder an den Hinterachsbremszylindern jeweils verstärkte Druckfedern dienen.

In der DE 28 51 506 A1 soll der Druck an der Vorderachse zurückgehalten werden, wozu ein Drosselventil in die Bremsleitung zur Vorderachse eingesetzt werden soll.

In der DE-AS 16 30 642 soll jeweils der Bremsdruck derjenigen Achse zurückgehalten werden, welche die Bremsen mit dem schnelleren Ansprechverhalten aufweist. Bei Bremsanlagen mit Scheibenbremsen und Trommelbremsen soll also der Druck der Scheibenbremsen zurückgehalten werden, da diese schneller ansprechen als Trommelbremsen.

Nach der DE 27 50 189 A1 soll bei Nutzfahrzeugen mit Liftachse jeweils die angetriebene Achse unmittelbar druckbeaufschlagt werden, während der Druck an der Liftachse zurückgehalten werden soll.

Nach der EP 0 106 112 A1 soll die Wirkung des Motor­ schleppmoments berücksichtigt werden. Bei Blockiergefahr der angetriebenen Vorderräder soll die Bremswirkung des Motors auf die angetriebenen Räder verkleinert werden und nach Verschwinden der Blockiergefahr wieder hergestellt werden. Diese letztgenannte Bremsanlage ist als einzige der vorbeschriebenen Bremsanlagen dazu geeignet, die erhöhte Blockiergefahr der angetriebenen Räöder aufgrund des Motorschleppmomentes herabzusetzen. Sie erfordert jedoch einen großen elektronischen und hydraulichen Mehraufwand zur kurzfristigen Auskupplung der Kupplung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Bremsanlage zu schaffen, bei welcher die erhöhte Blockiergefahr der angetriebenen Achse aufgrund des Motorschleppmoments mit wenig Aufwand reduziert wird.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Bremsanlage dadurch gelöst, daß diese auch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 aufweist. Durch die Wahl geeigneter Rückhaltefedern oder geeigneter Druckrückhalteventile wird auf einfache Weise die Blockiergefahr der angetriebenen Räder herabgesetzt, so daß sie etwa der der nicht angetriebenen Räder entspricht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Nähere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Bremsanlage gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Abbildung hervor, die in vereinfachter Darstellung, teilweise im Schnitt, teilweise rein schema­ tisch die wichtigsten Bauteile einer schlupfgeregelten Bremsanlage für ein Fahrzeug mit Hinterachsantrieb gemäß einer Ausführungsart der Erfindung zeigt, bei der jeweils die Radbremse eines Vorderrades mit der Radbremse eines Hinterrades zusammengeschaltet ist.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die er­ findungsgemäße Bremsanlage als Bremsdruckgeber 1 ein im wesentlichen aus einem Tandem-Hauptzylinder 2 und einem vorgeschalteten Unterdruck-Verstärker 3 bestehendes hydraulisches Aggregat. Über eine Druckstange 4 wird in bekannter Weise die auf ein Bremspedal 5 ausgeübte Pedal­ kraft F auf den Unterdruck-Verstärker 3 und von diesem hilfskraftunterstützt auf die Arbeitskolben 6 und 7 des Tandem-Hauptzylinders 2 übertragen.

In der gezeigten Lösestellung der Bremse sind die Druck­ kammern 8, 9 des Hauptzylinders 2 über offene Zentral­ ventile 10, 11, über Anschlußkanäle 12, 13 im Inneren der Kolben 6, 7 sowie schließlich über Ringkammern 14, 15, über Anschlußbohrungen 16, 17 und über hydraulische Leitungen 18, 19 mit einem Druckausgleichs- und Druck­ mittel-Vorratsbehälter 20 verbunden.

An einer der beiden Druckkammern, hier an die Druckkammer 8, ist der Steuereingang 21 und über diesen die Steuer­ kammer 22 eines Hilfsdruck-Regelventils 23 angeschlossen. Über einen Kolben 24 im Inneren des Regelventils 23 wird der Steuerdruck auf ein Kugel-Sitzventil 25 übertragen, das einerseits hydraulisch an die Druckseite einer Hydrau­ likpumpe 26 und andererseits an den Druckausgleichsbe­ hälter 20 angeschlossen ist. Die Saugseite der Pumpe 26 steht ebenfalls mit dem Behälter 20 in Verbindung. Es han­ delt sich um eine elektromotorisch (Motor M) angetriebene Hydraulikpumpe. Die elektrischen Anschlüsse "m" und "Masse" sind ebenfalls symbolisch angesteuert.

Die beiden Bremskreise I, II bzw. die Haupt-Bremsleitungen 53, 54 des Hauptzylinders 2 sind über elektromagnetisch betätigbare, in der Grundstellung auf Durchlaß geschaltete Ventile, nämlich sogenannte Trenn- oder Einlaßventile 29, 30, mit jeweils zwei Radbremsen 31, 32; 33, 34 verbunden. Die Radbremsen 31, 32 bzw. 33, 34 sind den Diagonalen zuge­ ordnet, d. h. es ist jeweils eine Radbremse eines Vorder­ rads mit einer Radbremse (der gegenüberliegenden Fahrzeug­ seite) eines Hinterrades verbunden.

Die Radbremsen sind an elektromagnetisch betätigbaren, in der Grundstellung gesperrte Auslaßventile 35, 36 ange­ schlossen, die über eine hydraulische Rückflußleitung 37 mit dem Druckausgleichsbehälter 20 in Verbindung stehen.

Die Bremskreise I, II sind außerdem jeweils über ein Ein­ strömventil 43, 44 und jeweils ein Rückschlagventil 38, 39 und über eine Anschlußleitung 40 an das Hilfsdruck-Ver­ sorgungssystem bzw. an die Hydraulikpumpe 26 und an das Hilfsdruck-Regelventil 23 angeschlossen. Die Rückschlag­ ventile 38, 39 öffnen, sobald der Hilfsdruck um einen be­ stimmten Mindestwert über den momentan in den Bremskreisen I, II herrschenden Druck ansteigt und sobald die Einström­ ventile 43, 44 auf Durchlaß geschaltet sind.

Die Fahrzeugräder sind mit induktiven Sensoren S₁ bis S₄ ausgerüstet, die mit einer synchron zur Radumdrehung mitlaufenden Zahnscheibe zusammenwirken und elektrische Signale erzeugen, die das Raddrehverhalten, d. h. die Rad­ geschwindigkeit und Änderungen, erkennen lassen. Diese Signale werden über die Eingänge s₁ bis s₄ einer elek­ tronischen Signalverarbeitungs- und Verknüpfungsschaltung 28 zugeführt, die Bremsdruck-Steuersignale erzeugt, mit denen beim Erkennen einer Blockiertendenz die Ein­ ström-, Trenn- und Auslaßventile 29, 30, 35, 36, 43, 44 zeitweise umgeschaltet und dadurch der Bremsdruck konstant gehalten, abgebaut und zur gegebenen Zeit wieder erhöht wird. Über die Ausgänge a₁ bis a₄ werden hierzu die Betätigungsmagnete der Einlaß- und Auslaßventile ange­ steuert; die elektrischen Verbindungsleitungen zwischen den Anschlüssen a₁ bis a₄ und den Wicklungen der Ven­ tile 29, 30, 35, 36, 43, 44 sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Die Schaltung 28 kann in bekannter Weise durch festver­ drahtete Schaltkreise oder durch programmierbare elektro­ nische Bausteine, wie Microcomputer oder Microcontroller, realisiert werden.

Das Einschaltsignal zum Inbetriebsetzen des Antriebsmotors der Hydraulikpumpe 26, der nur während einer Schlupfrege­ lung läuft, wird über den Anschluß m an den Motor M ange­ legt.

In den Leitungszweig 49, 50 jedes Bremskreises I, II, der jeweils zu der Radbremse 31, 33 des Hinterrades (HR, HL) führt, ist jeweils ein Druckrückhalte- bzw. Differenz­ druckventil 51 bzw. 52 eingeschaltet, das dafür Sorge trägt, daß die Bremsen der Hinterräder 31, 32 erst wirksam werden, wenn die zugehörigen Vorderradbremsen 33, 34 bereits wirken.

Die Bremsanlage arbeitet wie folgt:

Bei Bremsbetätigung wird die Pedalkraft F, unterstützt durch den Unterdruck im Verstärker 3, auf die Hauptzylin­ derkolben 6, 7 übertragen. Die Zentralventile 10, 11 schließen, so daß nunmehr in den Druckkammern 8, 9 und damit in den Bremskreisen I, II Bremsdruck entstehen kann, der über die Ventile 29, 30 zu den Radbremsen 31, 32 bzw. 33, 34 gelangt.

Der Druck in der Kammer 8 wird zum Steuereingang 21 und zur Steuerkammer 22 des Regelventiles 23 weitergeleitet und erhöht die durch die angedeutete Feder erzeugte Schließkraft des Sitzventiles 25. Dies bleibt jedoch ohne Auswirkung, weil zunächst die Hydraulikpumpe 26 noch nicht in Betrieb ist.

Wird nun mit Hilfe der Sensoren S₁ bis S ₄ und der Schaltung 28 eine Blockiertendenz an einem oder an mehre­ ren Rädern erkannt, setzt die Schlupfregelung ein. Der Antriebsmotor M der Pumpe 26 schaltet sich ein, so daß nunmehr in dem Hilfsdruck-Versorgungssystem und auf der Versorgungsleitung 40 ein zu dem Druck in dem Steuerraum 22 bzw. in dem Druckraum 8 und damit zur Pedalkraft F proportionaler Hilfsdruck entstehen kann.

Ein Signal der Schaltung 28 führt zur Umschaltung der elektromagnetisch betätigbaren Trennventile 29, 30 und damit zum Absperren der Bremskreise I, II. Eine weitere Verschiebung der Hauptzylinderkolben 6, 7 in Richtung der Pedalkraft F sowie eine Entleerung der Druckkammern 8, 9 wird unterbunden. Sobald ein ausreichender Druck erreicht ist, übernimmt das Hilfsdruck-Versorgungssystem über die Versorgungsleitung 40 und die sich nun öffnenden Rück­ schlagventile 38, 39 die Funktion des Bremsdruckgebers 1. Über die Rückschlagventile 38, 39 und die Einströmventile 43, 44 strömt Druckmittel dynamisch in die Bremskreise I, II ein. Der tatsächliche Bremsdruckverlauf in den Rad­ bremsen 31 bis 34 wird zum einen durch die Einlaß- und Auslaßventile 29, 30, 35, 36 festgelegt, denen über die Leitungen a₁ bis a₄ schlupfregelnde Bremsdrucksteuer­ signale zugeführt werden und zum anderen durch die in die Leitungszweige 49, 50 eingeschalteten Druckrückhalte­ ventile 51, 52.

Aus dem Vergleich des Druckes in der Druckkammer 8 des Hauptzylinders 2 bzw. in der zu dem Hilfsdruck-Regelventil 23 führenden Leitung 27 mit dem momentanen, von der Pumpe 26 und dem Regelventil 23 hervorgerufene Hilfsdruck unter Berücksichtigung des Betriebszustandes, d. h. normaler Bremsung oder Ansprechen der Schlupfregelung, lassen sich Defekte verschiedener Art mit Hilfe einer nicht näher dar­ gestellten Einrichtung zuverlässig erkennen. Bei ungere­ gelter Bremsung muß in der Druckkammer 8, nicht jedoch im Hilfsdruck-Versorgungssystem Druck entstehen. Bei einem Ausfall oder einer Störung der Pumpe 26, des Regelventils 23, bei einem Fehler im Einschaltweg des Motors M oder dergl. bleibt auch nach dem Einsetzen der Schlupfregelung ein Überdruck in der Druckkammer 8 gegenüber der Hilfs­ druck-Versorgungsleitung 40 erhalten. Durch logische Verknüpfung dieser und anderer Zustände mit Hilfe der Schaltung 28 lassen sich somit Fehler erkennen und signalisieren. Je nach der Art des Fehlers wird dann die Schaltung 28 selbsttätig die Schlupfregelung vollständig oder teilweise, d. h. beschränkt auf einige Radbremsen, ausschalten, damit über den intakten Bremskreis eine wirkungsvolle Abbremsung möglich bleibt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Einlaß- bzw. Trennventile 29, 30 noch durch parallel geschaltete Rück­ schlagventile 41, 42 abgesichert. Diese Rückschlagventile 41, 42 ermöglichen in besonderen Fällen eine Beendigung der Bremsdruckregelung bzw. ein Lösen der Radbremsen, da bei noch geschlossenen Trennventilen 29, 30 eine geringe Menge Druckmittel aus den Radbremsen in die Druckkammern 8, 9 zurückströmen kann.

Ein besonderer Vorteil der dargestellten Bremsanlage besteht darin, daß die Einströmventile 43, 44 abgeblendet ausgebildet sein können, d. h. daß ihre Durchströmquer­ schnitte so bemessen sein können, daß das von der Pumpe 26 geförderte Druckmittel im Falle der Bremsdruckregelung nicht zu schlagartig in die Radbremsen einströmen kann. Die Einlaß- oder Trennventile 29, 30 sind demgegenüber in bezug auf ihre Durchlaßquerschnitte großzügiger bemessen, wodurch ein "schwammiges" Pedalgefühl vermieden werden kann.

Weiterhin besteht ein großer Vorteil der beschriebenen Bremsanlage darin, daß im Falle einer Bremsdruckregelung die von der Bremsanlage erzeugten Geräusche auf ein Minimum dadurch vermindert werden, daß ein geringer Druck­ gradient eingehalten werden kann. Wenn also beispielsweise am Ausgang der Pumpe 26 ein Druck von 100 bar erreicht ist, und die Einströmventile 43, 44 danach schlagartig geöffnet werden, dann sinkt der Druck am Pumpenausgang bzw. in der Versorgungsleitung vergleichsweise langsam ab, da die Strömungsquerschnitte in diesem Zweig der Bremsan­ lage relativ gering ausgelegt sein können.

Durch die in die Leitungszweige 49, 50 eingeschalteten Differenzdruck- bzw. Druckrückhalteventile 51, 52 wird er­ reicht, daß im Falle, daß die Sensoren S1, S3 der Hinter­ achse Radschlupf sensieren sollten, während die Räder der Vorderachse ohne Schlupf rollen, eine Betätigung der Rad­ bremsen 32, 34 der Vorderachse erfolgen kann. Ohne derar­ tige Druckrückhalteventile 51, 52 würde bei der beschrie­ benen diagonalen Aufteilung der Bremskreise I, II der Reg­ ler 28 die Einströmventile 43, 44 sperren müssen, da sonst eine noch weitergehende Überbremsung der Radbremsen 31, 33 der sich bereits im Schlupfbereich befindenden Hinterräder die Folge wäre.

Es ist klar, daß anstelle eines Druckdifferenzventils oder Druckrückhalteventils 51, 52 im Leitungszweig 49, 50 eines Bremskreises I bzw. II unmittelbar vor der Bremse 31, 33 eines angetriebenen Fahrzeugrades VR, HL auch eine andere Vorrichtung eingeschaltet sein kann, die das Wirksamwerden der Bremse 31, 33 verzögert bzw. reduziert. Eine solche Vorrichtung kann auch eine Feder sein, die die Bremsbacken der Radbremse des angetriebenen Rads 31, 33 rückhält, d. h. im Lösesinne wirkt.

Schließlich kann die beschriebene Bremsanlage auch für ein Fahrzeug mit Frontantrieb verwendet werden; in diesem Falle wären die beiden Druckrückhalteventile 51, 52 nicht in den Leitungszweigen 49, 50, sondern in den Leitungs­ zweigen 56, 57 anzuordnen, d. h. in den Leitungszweigen der beiden Bremskreise I bzw. II, die unmittelbar mit den Rad­ bremsen der angetriebenen Vorderräder (in diesem Falle also die Radbremsen 56, 57) in Verbindung stehen.

Bezugszeichenliste

 1 Bremsdruckgeber
 2 Tandemhauptzylinder
 3 Unterdruck-Verstärker
 4 Druckstange
 5 Bremspedal
 6, 7 Arbeitskolben
 8, 9 Druckkammer
10, 11 Zentralventil
12, 13  Anschlußkanal
14, 15 Ringkammer
16, 17 Anschlußbohrung
18, 19 hydraulische Leitung
20 Druckausgleichs- und Druckmittel-Vorratsbehälter
21 Steuereingang
22 Steuerkammer
23 Hilfsdruck-Regelventil
24 Kolben
25 Kugel-Sitzventil
26 Hydraulikpumpe
27 Hydraulikleitung
28 Signalverarbeitungs- und Verknüpfungsschaltung
29, 30 Einlaßventil, Trennventil
31 bis 34 Radbremse
35, 36 Auslaßventil
37 Rückflußleitung
38, 39 Rückschlagventil
40 Anschlußleitung, Versorgungsleitung
41, 42 Rückschlagventil
43, 44 Einströmventil
45, 46 Einströmventil-Ausgang
47, 48 Trennventil-Ausgang
49, 50 Leitungszweig
51, 52 Druckrückhalteventil, Differenzdruckventil
53, 54 Hauptbremsleitung
55  Hilfsdruckquelle
56, 57 Leitungszweig

Claims (6)

1. Bremsanlage mit Bremsschlupfregelung für Kraftfahrzeuge mit Vorderrad- oder Hinterradantrieb, bestehend im wesentlichen aus einem pedalbetätigten Bremsdruckgeber (1), an den über zwei getrennte Bremsleitungen (53, 54) jeweils die Radbremsen (31 bis 34) eines Vorderrades und eines Hinterrades angeschlossen sind, aus einem hydraulischen Hilfsdruck-Versorgungssystem (55) sowie aus Radsensoren (S1 bis S4) und elektronischen Schalt­ kreisen zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und zur Erzeugung von elektrischen Bremsdruck-Steuersignalen, mit denen zur Bremsschlupfregelung in die Druckmittelleitungen (37; 45, 46; 53, 54) eingefügte elektromagnetisch betätigbare Druckmittel-Einlaßventile (29, 30; 43, 44) und -Auslaßventile (35, 36) steuerbar sind, wobei ein das Anlegen der Bremsbacken eines Teils der Radbremsen an die Bremstrommel oder die Bremsscheiben verzögerndes Rückhalteelement vorgesehen ist, so daß bei Druckaufbau in den an den Bremsdruckgeber (1) oder an das Hilfsdruck-Versorgungssystem (55) angeschlossenen Bremsleitungen (53, 54) bei Beginn des Bremsvorgangs nur der andere Teil der Radbremsen wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückhalteelement eine Feder ist und jeweils der Radbremse des angetriebenen Rades zugeordnet ist.

2. Bremsanlage mit Bremsschlupfregelung für Kraftfahrzeuge mit Vorderrad- oder Hinterradantrieb, bestehend im wesentlichen aus einem pedalbetätigten Bremsdruckgeber (1), an den über zwei getrennte Bremsleitungen (53, 54) jeweils die Radbremsen (31 bis 34) eines Vorderrades und eines Hinterrades angeschossen sind, aus einem hydraulischen Hilfsdruck-Versorgungssystem (55) sowie aus Radsensoren (S1 bis S4) und elektronischen Schaltkreisen zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und zur Erzeugung von elektrischen Bremsdruck-Steuersignalen, mit denen zur Bremsschlupfregelung in die Druckmittelleitungen (37; 45, 46; 53, 54) eingefügte elektromagnetisch betätigbare Druckmittel-Einlaßventile (29, 30; 43, 44) und -Auslaßventile (35, 36) steuerbar sind, wobei ein das Anlegen der Bremsbacken eines Teils der Radbremsen (31, 33) an die Bremstrommel oder die Bremsscheiben verzögerndes Rückhalteelement vorgesehen ist, so daß bei Druckaufbau in den an den Bremsdruckgeber (1) oder an das Hilfsdruck-Versorgungssystem (55) angeschlossenen Bremsleitungen (53, 54) bei Beginn des Bremsvorgangs nur der andere Teil der Radbremsen (33, 34) wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückhalteelement ein jeweils in den Leitungszweig (49, 50), der die Radbremsen (31, 33) der angetriebenen Fahrzeugräder mit den jeweils zugehörigen Bremsleitungen (53, 54) verbindet, eingeschaltetes Druckrückhalteventil (51, 52) ist.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Feder eine die beiden Bremsbacken einer Radbremse im Lösesinn beaufschla­ gende Rückzugsfeder ist.

4. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede einzelne Bremsbacke einer Radbremse mit einer Rückzugsfeder ausgestattet ist, die im Lösesinn wirksam ist und einerseits am Brems­ schild oder dem Bremssattel und andererseits am Bremsbacken abgestützt ist.

5. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Feder eine Druckfeder ist, die zwischen zwei einander gegenüberliegenden Brems­ backen einer Scheibenbremse angeordnet ist, wobei sich ihre beiden Enden jeweils auf den Rückenplatten der Bremsbacken abstützen.

6. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckrückhalteventil ( 51, 52) ein den Durchfluß zum zugeordneten Radzylinder regelndes Schließglied aufweist, das von einer Feder im Schließsinne beaufschlagt ist, wobei ein weiteres Schließglied vorgesehen ist, das ein Rückströmen des Druckmittels nach dem Bremsvorgang vom Radzylinder in die Hauptbremsleitung (53, 54) gestattet.