DE3627566A1 - Fahrzeug-bremsanlage mit elektronischer blockierschutz- und antriebsschlupfregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage für Fahr­ zeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, mit elektronischer Blockierschutz- und Antriebsschlupfregelung, mit einem hilfskraftunterstützten, zweikreisigen Bremsdruckgeber, an dessen Kreise jeweils ein Vorderrad und ein Hinterrad, vorzugsweise in diagonaler Bremskreisaufteilung, ange­ schlossen sind, mit einem Hilfsdruck-Versorgungssystem, das in den Regelphasen einschaltbar ist und bei Bremsenbe­ tätigung einen geregelten, pedalkraftproportionalen sowie während der Antriebsschlupfregelung einen ungeregelten, d. h. durch die Pumpenleistung oder durch ein Überdruckven­ til begrenzten Hilfsdruck erzeugt, mit Ventilen zur Steue­ rung des Bremsdruckes in den Radbremsen und zur Anschal­ tung des Bremsdruckgebers und/oder des Hilfsdruck-Versor­ gungssystems an die Radbremsen, sowie mit Radsensoren und elektronischen Schaltkreisen zur Ermittlung des Raddreh­ verhaltens und zur Erzeugung elektronischer Bremsdruck- Steuersignale.

Eine Bremsanlage mit elektronisch geregeltem Brems- und Antriebsschlupf auf diese Weise aufzubauen, wurde bereits vorgeschlagen (Patentanmeldung P 35 27 190.6). Als Brems­ druckgeber dient dabei ein Tandem-Hauptzylinder, dem ein Unterdruck-Bremskraftverstärker vorgeschaltet ist und an dessen beide hydraulisch getrennten Bremskreise jeweils ein Vorderrad und ein Hinterrad in diagonaler Anordnung angeschlossen sind. Außerdem besitzt die Anlage ein hy­ draulisches Hilfsdruck-Versorgungssystem, das zur Brems­ schlupfregelung einen pedalkraftproportionalen und zur An­ triebsschlupfregelung einen ungeregelten Hilfsdruck er­ zeugt. Über eine relativ aufwendige Ventilanordnung wird in den Regelphasen der Bremsdruckgeber hydraulisch abge­ trennt und statt dessen das Hilfsdruck-Versorgungssystem an die Radbremsen angeschaltet. Außer dem Einlaß-/Auslaßven­ tilpaar, mit dem sich in jedem Bremskreis der Bremsdruck in einer Diagonalen regeln läßt, ist in den Anschlüssen zu den nicht angetriebenen Rädern jeweils ein weiteres Ein­ laßventil, d. h. in der Ruhestellung offenes Ventil, einge­ fügt. Durch dieses zusätzliche Ventil wird in der Blockierschutzregelphase die Kopplung des Bremsdruckver­ laufs in den beiden an einen hydraulischen Kreis ange­ schlossenen Räder verringert bzw. zeitweise aufgehoben. Vor allem wird durch dieses Ventil eine Antriebsschlupfre­ gelung bei solchen zweikreisigen Bremsanlagen ermöglicht, weil der Druckmittelweg zum nicht angetriebenen Rad unter­ brochen und dadurch nur das angetriebene Rad mit Brems­ druck beaufschlagt werden kann.

Nach anderen Vorschlägen zum Aufbau und Verschaltung der Ventilanordnung, über die in den Regelphasen der Brems­ druck in die Radbremsen eingesteuert und in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten geregelt wird, ging man davon aus, daß der Hilfsdruck über umschaltbare Mehrwegeventile, die zusätzlich zu den Einlaß-/Auslaßventilpaaren zur Rege­ lung des Bremsdruckes eingefügt waren, gesteuert werden muß (Patentanmeldung P 36 23 149.5).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Ventilauf­ wand für derartige Bremsanlagen zu verringern und dennoch eine weitgehend unabhängige Steuerung des Bremsdruckver­ laufs in den einzelnen Radbremsen während der Blockier­ schutz- und Antriebsschlupfregelphasen zu erreichen.

Es hat sich nun herausgestellt, daß diese Aufgabe in über­ raschend einfacher Weise durch eine Weiterbildung der ein­ gangs genannten Bremsanlage gelöst werden kann, die darin besteht, daß in den Druckmittelwegen von dem Bremsdruckge­ ber zu den Radbremsen in jedem Bremskreis hintereinander jeweils ein gemeinsames und ein radindividuelles, in der Ruhelage offenes, d. h. auf Durchlaß geschaltetes Mehrwege­ ventil eingefügt sind, und daß zwischen den gemeinsamen und den radindividuellen Mehrwegeventilen eine Druckmit­ tel-Rückflußleitung, die über ein in der Ruhestellung ge­ sperrtes Mehrwegeventil zu einem Druckausgleichsbehälter führt, sowie eine über ein Rückschlagventil zu dem Hilfs­ druck-Versorgungssystem führende Hilfsdruck-Versorgungs­ leitung angeschlossen sind.

Erfindungsgemäß werden also nur noch sechs einfache, vor­ zugsweise als 2/2-Wegeventile ausgebildete Radventile zum Anschluß der Radbremsen an den zweikreisigen Bremsdruckge­ ber benötigt. Hinzu kommt nur noch ein Einlaßventil pro Bremskreis, das als sogen. Trennventil dient und im An­ triebsschlupfregelfall den Abfluß von Druckmittel aus dem Hilfsdruck-Versorgungssystem in den drucklosen Bremsdruck­ geber verhindert. Das Hilfsdruck-Versorgungssystem kann außer dem Druckregelventil ein weiteres, hydraulisch oder elektromagnetisch umschaltbares Sperrventil enthalten, um im Antriebsschlupf-Regelfall den Druckmittelrückfluß zur Saugseite der Pumpe oder zum Behälter zu unterbinden und einen Druckaufbau im Pumpenkreis zu ermöglichen.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung sind alle vorhandenen Ventile als elektromagnetisch betätigbare 2/2-Wegeventile ausgebildet.

Das Hilfsdruck-Versorgungssystem der erfindungsgemäßen Bremsanlage ist vorzugsweise durch ein Blockier­ schutz- oder Antriebsschlupfregelsignal einschaltbar. Es ist jedoch auch möglich, die Schaltung derart auszulegen, daß die Pumpe des Hilfsdruck-Versorgungssystems bei jeder Bremsenbetätigung oder nach dem Überschreiten einer vorge­ gebenen Pedalkraft, eines bestimmten Vorschubs der Kolben im Hauptzylinder oder nach davon abgeleiteten Kriterien in Lauf gesetzt wird.

Es genügt normalerweise ein einziges Hilfsdruck-Versor­ gungssystem, obwohl sich gemäß einer weiteren Ausführungs­ art der Erfindung durch zwei Versorgungssysteme, von denen jeweils eines mit einem der beiden Bremskreise des zwei­ kreisigen Bremskraftverstärkers verbunden ist, die Unab­ hängigkeit des Bremsdruckverlaufs in beiden Kreisen erhö­ hen und die Sicherheit gegen bestimmte Defekte noch ver­ bessern läßt.

Eine weitere Ausführungsart der Erfindung besteht darin, daß in der Bremsdruckabbauphase während einer Blockierschutz- oder Antriebsschlupfregelung das Hilfsdruck-Versorgungssystem zumindest zeitweise, d. h. während der gesamten Abbauphase oder z. B. nur zu Beginn des Druckabbaus oder für eine fest vorgegebene Zeitspanne, ausschaltbar ist. Besitzt das Hilfsdruck-Versorgungssystem mindestens eine elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe, ist es vorgesehen, deren Antriebsmotor während der Druckabbauphase, d. h. kurzzeitig oder während der gesamten Abbauphase, auszuschalten.

Bei einem bekannten Hilfsdruck-Versorgungssystem sind die Druckseite der Hydraulikpumpe und die Pumpen-Saugseite über ein Regelventil, mit dem der geregelte Druck während der Blockierschutzregelphase erzeugt wird, und über ein Trennventil hydraulisch verbunden. Das Trennventil ist in der Grundstellung auf Durchlaß geschaltet und wird zur Erzeugung des ungeregelten Druckes, der in der Antriebsschlupfregelphase benötigt wird, auf Sperren umgeschaltet. Mit Hilfe dieses Trennventils, das am einfachsten durch ein 2/2-Wegeventil zu verwirklichen ist, kann in der Druckabbauphase während einer Antriebsschlupfregelung der Bremsdruck auf einfache Weise und schnell abgesenkt werden. Bei Hilfsdruck-Versorgungssystemen, die nicht mit einem solchen Trennventil ausgerüstet sind, kann natürlich ein solches Ventil zusätzlich eingefügt werden.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung eines Aus­ führungsbeispiels anhand der beigefügten Abbildung hervor, die in vereinfachter, teilweise schematischer Darstellung eine Bremsanlage der erfindungsgemäßem Art wiedergibt.

Wie die Abbildung zeigt, besitzt in diesem Fall die Brems­ anlage einen Bremsdruckgeber 1, der sich aus einem Tan­ dem-Hauptzylinder 2 mit vorgeschaltetem Unterdruck-Brems­ kraftverstärker 3 zusammensetzt. Durch ein Pedal 4 wird der Bremsdruckgeber 1 betätigt.

Die Bremsanlage ist außerdem mit einem Hilfsdruck-Versor­ gungssystem 5 ausgerüstet, das eine elektromotorisch ange­ triebene Hydraulikpumpe 6, ein Bremsdruckregelventil 7 und ein Trennventil 8 umfaßt. Diese beiden Ventile 7 und 8 sind in dem Druckmittelkreislauf von der Druckseite der Pumpe 6 zu deren Saugseite in Reihe geschaltet. Außerdem ist die Pumpen-Saugseite an einen Druckausgleichs- oder Druckmittelvorratsbehälter 9 angeschlossen, der auch in üblicher Weise den Tandem-Hauptzylinder 2 mit Druckmittel versorgt.

An die beiden Bremskreise I, II des Hauptzylinders 2 sind in diagonaler Aufteilung jeweils ein Vorderrad und ein Hinterrad VL, HR; VR, HL angeschlossen. In dem Druckmittelweg jedes Bremskreises I, II sind ein für die beiden Räder ei­ ner Diagonalen gemeinsames, in der Ruhestellung offenes Mehrwegeventil 10 bzw. 11 sowie radindividuell je ein wei­ teres, ebenfalls in der Ruhestellung offenes Mehrwegeven­ til 12, 13 bzw. 14, 15 eingefügt. Beide Räder einer Diagona­ len, also VL, HR bzw. VR, HL, sind jeweils über ein gemein­ sames Auslaßventil 16 bzw. 17, das ist ein in der Ruhe­ stellung gesperrtes Mehrwegeventil, mit einer Rückflußlei­ tung 18 verbunden, die ebenfalls zu dem Druckausgleichsbe­ hälter 9 führt.

Das gemeinsame Mehrwegeventil 10 bzw. 11 und die radindi­ viduellen Mehrwegeventile 12, 13 bzw. 14, 15 sind also in Reihe geschaltet.

Zwischen den gemeinsamen Mehrwegeventilen 10 bzw. 11 und den radindividuellen Mehrwegeventilen 12, 13 bzw. 14, 15 ist jeweils über ein Rückschlagventil 19, 20 und die Versor­ gungsleitung 29 das Hilfsdruck-Versorgungssystem 5 ange­ schlossen.

Zur Erzeugung des zum Druck in den Arbeitskammern des Hauptzylinders 2 und damit zur Pedalkraft proportionalen, geregelten Hilfsdruckes, den das Versorgungssystem 5 lie­ fert, ist eine Druck-Steueranschlußleitung 30 vorhanden, die an den Bremskreis II angeschlossen ist.

Den Druck in den beiden Bremskreisen I, II untereinander und mit dem Hilfsdruck vergleicht ein Differenzdruckschal­ ter 27, der vor allem Überwachungsfunktionen ausführt und mit dem Fehler signalisiert werden können.

Schließlich sind die einzelnen Räder noch mit je einem Radsensor 21 bis 24, beispielsweise einem induktiven Meß­ wertaufnehmer ausgerüstet, der ein dem Raddrehverhalten proportionales elektrisches Signal erzeugt und einem elek­ tronischen Regler 25 zuleitet. Mit festverdrahteten oder programmgesteuerten Schaltkreisen im Inneren des Reglers 25 werden dann in Abhängigkeit von dem sensierten Raddreh­ verhalten Bremsdrucksteuersignale erzeugt, die über die Ausgänge A in Form von elektrischen Stellsignalen den ein­ zelnen elektromagnetisch betätigbaren Ventilen 8, 10-17, die in den Hydraulikwegen eingefügt sind, über nicht dar­ gestellte elektrische Leitungen zugeführt werden. Gegebe­ nenfalls werden bei der Bildung der Bremsdrucksteuersigna­ le noch weitere Informationen im Regler 25 ausgewertet, beispielsweise die Information über die Bremsbetätigung, die ein Bremslichtschalter 25 liefert. U. a. läßt sich mit Hilfe des Bremslichtschalters in jeder Phase der Brems­ schlupfregelung beim Lösen des Bremspedales 4 ein soforti­ ges Zurückschalten der Mehrwegeventile 10-15 und damit ein unverzögerter Abbau des Bremsdruckes in den Radbremsen herbeiführen.

Die dargestellte Bremsanlage besitzt folgende Wirkungswei­ se:

Bei normalen, d. h. ungeregelten Bremsvorgängen bleiben al­ le Mehrwegeventile in ihrer Ruhelage und somit in der dar­ gestellten Schaltposition. Die Radbremsen sind also über die Ventile direkt an den Bremsdruckgeber 1 angeschlossen.

Sobald ein Rad instabil wird, setzt die Blockierschutzre­ gelung ein. Der Motor M der Hydraulikpumpe 6 wird einge­ schaltet und dadurch ein Hilfsdruck im Versorgungssystem 5 aufgebaut, dessen Höhe von dem Druck im Bremskreis II be­ stimmt wird. Nach dem Umschalten der Trennventile 10, 11 übernimmt das Hilfsdruck-Versorgungssystem 5 die Druckver­ sorgung der Radbremsen und liefert die Druckmittelmenge nach, die in der Bremsdruckabbauphase über die umgeschal­ teten Auslaßventile 16, 17 in den Behälter 9 abfließt.

Da jedes Rad über eigenes Einlaßventil 12-15 angeschlos­ sen ist, läßt sich durch kurzzeitiges oder pulsweises Um­ schalten dieser Ventile in jedem Rad individuell der Bremsdruck auf das gewünschte Niveau und mit der gewünsch­ ten Geschwindigkeit anheben. Zur Druckkonstanthaltung wird lediglich das betreffende radindividuelle Einlaßventil 12- 15 in die Sperrposition umgeschaltet. Ein Druckabbau über das Auslaßventil 16 bzw. 17, an das jeweils die Rad­ bremsen einer Diagonalen angeschlossen sind, läßt sich auf ein einziges Rad beschränken, indem das zweite Rad des Bremskreises für die Dauer des Bremsdruckabbaus durch Um­ schalten des radindividuellen Ventils hydraulisch abge­ trennt wird. Nach dem Erreichen des gewünschten niedrige­ ren Druckniveaus wird bei Bedarf durch Zurückschalten des zugehörigen individuellen Ventils und Umschalten des ande­ ren individuellen Ventils des gleichen Bremskreises ein weiterer Druckanstieg an diesem zweiten Rad herbeigeführt. Diese Art der zeitversetzten Regelung wird als Multiplex- Regelung bezeichnet.

Der Druckabbau kann erfindungsgemäß durch Ausschalten des Hilfsdruck-Versorgungssystems 5 bzw. des Antriebsmotors M der Hydraulikpumpe 6 unterstützt werden. Die Ausschaltzeit wird entweder fest vorgegeben, oder es wird der Motor M während der gesamten oder für eine variable Zeit innerhalb der Druckabbauphase stillgesetzt.

Zur Antriebsschlupfregelung wird ebenfalls das Hilfsdruck- Versorgungssystem 5 eingeschaltet, wobei dieses jedoch, weil durch Umschalten des Ventils 8 der Druckmittelfluß über das Regelventil 7 völlig gesperrt wird, einen ungere­ gelten, durch die Pumpenleistung oder durch das Ansprechen eines Überdruckventiles 27 begrenzten Druck erzeugt. Die gemeinsamen Mehrwegeventile 10, 11 jeder Fahrzeugdiagonalen werden umgeschaltet, um den Abfluß von Druckmitteln bzw. den Abbau des Hilfsdruckes über den Hauptzylinder 2 zu verhindern. Nunmehr kann in gleicher Weise wie bei der Blockierschutzregelung der Bremsdruck radindividuell mit Hilfe der Ventile 12-17 eingestellt und variiert werden.

Die Mehrwegeventil-Stellsignale bzw. Bremsdrucksteuersi­ gnale werden auch in der Antriebsschlupfregelphase durch Auswertung der mit Hilfe der Sensoren 21-24 gewonnenen In­ formationen über das Raddrehverhalten erzeugt. Dazu dienen ebenfalls die elektronischen Schaltkreise des Reglers 25.

Claims (9)

1. Bremsanlage für Fahrzeuge, insbesondere Straßenfahr­ zeuge, mit elektronischer Blockierschutz- und An­ triebsschlupfregelung, mit einem hilfskraftunterstütz­ ten, zweikreisigen Bremsdruckgeber, an dessen Kreise jeweils ein Vorderrad und ein Hinterrad angeschlossen sind, mit einem Hilfsdruck-Versorgungssystem, das in den Regelphasen einschaltbar ist und bei Bremsenbetä­ tigung einen geregelten, pedalkraftproportionalen so­ wie während der Antriebsschlupfregelung einen ungere­ gelten, d. h. durch die Pumpenleistung oder durch ein Überdruckventil begrenzten Hilfsdruck erzeugt, mit Ventilen zur Steuerung des Bremsdruckes in den Rad­ bremsen und zur Anschaltung des Bremsdruckgebers und/oder des Hilfsdruck-Versorgungssystems an die Rad­ bremsen, sowie mit Radsensoren und elektronischen Schaltkreisen zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und zur Erzeugung elektronischer Bremsdruck-Steuersignale, dadurch gekennzeichnet, daß in den Druckmittelwegen von dem Bremsdruckgeber (1) zu den Radbremsen in jedem Bremskreis (I, II) hintereinander jeweils ein gemeinsames und ein radindividuelles, in der Ruhelage offenes, d. h. auf Durchlaß geschaltetes Mehrwegeventil (10, 11 bzw. 12-15) eingefügt sind, und daß in jedem Bremskreis (I, II) zwischen dem ge­ meinsamen (10, 11) und den radindividuellen Mehrwege­ ventilen (12-15) eine Druckmittel-Rückflußleitung (18), die über ein in der Ruhestellung gesperrtes Mehrwegeventil (16, 17) zu einem Druckausgleichsbehäl­ ter (9) führt, sowie eine über ein Rückschlagventil (19, 20) zu dem Hilfsdruck-Versorgungssystem (5) füh­ rende Hilfsdruck-Versorgungsleitung (29) angeschlossen sind.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mehrwegeventile (8, 10-17) als elektromagnetisch betätigbare 2/2-Wegeventile aus­ gebildet sind.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Hilfsdruck-Versor­ gungssystem (5) durch ein Blockierschutz- oder ein An­ triebsschlupf-Regelsignal einschaltbar ist.

4. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsdruck-Ver­ sorgungssystem (5) bei jeder Bremsenbetätigung oder beim Überschreiten einer vorgegebenen Pedalkraft oder eines bestimmten Pedalweges oder bei einem davon abge­ leiteten Kriterium einschaltbar ist.

5. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsdruckgeber (1) einen Hauptzylinder (2) besitzt und daß das Hilfs­ druck-Versorgungssystem (5) beim Überschreiten eines vorgegebenen Vorschubs der Kolben im Hauptzylinder (2) einschaltbar ist.

6. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Brems­ kreise (I, II) des Bremsdruckgebers (1) mit je einem eigenen Hilfsdruck-Versorgungssystem verbunden sind.

7. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bremsdruckabbauphase während einer Blockierschutz- oder Antriebsschlupfregelung das Hilfsdruck-Versorgungssystem (5) zumindest zeitweise ausschaltbar ist.

8. Bremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsdruck-Versorgungssystem (5) mindestens eine elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe (6) besitzt, deren Antriebsmotor (M) während der Druckabbauphase ausschaltbar ist.

9. Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bremsdruckabbauphase während einer Antriebsschlupfregelung die Druckseite der Hydraulikpumpe (6) über ein auf Durchlaß schaltbares bzw. zurückschaltbares Mehrwegeventil (8) mit der Pumpen-Saugseite verbindbar ist.