DE3630342A1 - Blockiergeschuetzte hydraulische bremsanlage fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, mit einem pedalbetätigten Bremsdruckgeber, der im wesentlichen aus einem Hauptzylinder mit vorgeschaltetem Bremskraftverstär­ ker und einem zwischen dem Hauptzylinder und dem Brems­ kraftverstärker eingefügten, hydraulisch gesteuerten Druckmodulator besteht, an den über elektrisch betätigbare Ventile einer Ventilanordnung eine Hilfsdruckquelle und ein Druckausgleichsbehälter angeschlossen sind und mit dem eine der Pedalkraft entgegengerichtete Rückstellkraft erzeugbar ist, die die bei Bremsenbetätigung auf die Hauptzylinder-Kolben übertragene Kraft verringert oder kompensiert, ferner mit in den von dem Bremsdruckgeber zu den einzelnen oder zu mehreren Radbremsen führenden Druck­ mittelleitungen eingefügten Radventilen, die durch einen Blockierschutzregler steuerbar sind und mit denen die Druckmittelleitungen sperrbar sind.

Es ist bereits eine Bremsanlage dieser Art bekannt, mit der der Bremsdruck zur Regelung des Schlupfes im Zeit-Multiplexverfahren gesteuert werden kann (DE-OS 33 17 629). Hierzu sind in den Druckmittelleitun­ gen, mit denen die Radbremsen einzeln und/oder paarweise an den Bremsdruckgeber angeschlossen sind, elektromag­ netisch betätigbare Mehrwegeventile eingefügt, mit denen der Druckmitteldurchfluß freigegeben oder gesperrt werden kann. Außerdem läßt sich mit Hilfe von Steuerventilen eine der Pedalkraft entgegengerichtete Fremdkraft erzeugen, mit der zur Schlupfregelung die Kraft auf die Kolben im Haupt­ zylinder und damit der im Hauptzylinder erzeugte Brems­ druck reduziert werden kann. Laufen alle Räder stabil, sind alle Radventile, das sind die zwischen dem Brems­ druckgeber und den Radbremsen eingefügten Ventile, auf Durchlaß geschaltet und damit an den Hauptzylinder ange­ schlossen. Zeigt ein Rad Blockierneigung, werden kurzzei­ tig die zu allen anderen Rädern führenden Radventile auf Sperren umgeschaltet, so daß nur noch der Druckmittelkreis des blockiergefährdeten Rades an den Hauptzylinder ange­ schlossen ist. Nun wird eine Fremdkraft aufgebaut, die den (hilfskraftunterstützenden) Bremspedaldruck teilweise oder vollständig kompensiert, wodurch der Bremsdruck an dem allein angeschlossenen, blockiergefährdeten Rad reduziert wird; in den anderen Rädern bleibt in dieser Phase der Druck konstant. Nach dem Druckabbau auf das gewünschte Druckniveau wird durch Ventilumschaltung der reduzierte Druck an diesem zuerst instabil gewordenen Rad konstant gehalten. Nach dem Abbau der Gegenkraft und erneutem Druckaufbau im Hauptbremszylinder kann nun der Bremsdruck­ aufbau in den anderen Radbremsen fortgesetzt werden. Nach­ einander läßt sich auf diese Weise der Bremsdruck an jedem Rad auf den gewünschten, von der zugehörigen Elektronik errechneten Wert einstellen.

Wird für eine solche blockiergeschützte Bremsanlage zur Erzeugung der Bremskraft, die der Pedalkraft entgegenge­ richtet ist, ein hydraulisch verschiebbarer, zwischen dem Hauptzylinder und dem Bremspedal bzw. dem vorgeschalteten Bremskraftverstärker eingefügter Kolben als Druckmodulator verwendet, muß sichergestellt sein, daß dieser Kolben bei normaler Bremsung, d.h. vor dem Einsetzen der Schlupfrege­ lung, die Übertragung der Pedalkraft auf den Hauptzylinder nicht verhindert. Ein ungewolltes Arretieren dieses Kol­ bens würde nämlich die Bremse außer Funktion setzen. Der Arbeitsraum, in den zum Erzeugen der dem Pedal entgegenge­ richteten Kraft bzw. der Rückstellkraft Hilfsdruck einge­ steuert wird, muß daher im Normalfall, d.h. vor Einsetzen der Blockierschutzregelung, unbedingt zu einem Druckaus­ gleichsbehälter hin offen sein.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einer blockiergeschützten Bremsanlage der eingangs genannten Art die Funktionsfähigkeit der Bremsen sicherzustellen. Even­ tuelle Fehler, insbesondere ein durch einen Defekt oder eine Fehlfunktion gesperrter Druckmittelweg, der die Arbeitskammer der Rückstelleinheit bzw. des Druckmodula­ tors mit dem Druckausgleichsbehälter verbindet, sollte frühzeitig erkannt und signalisiert werden, um den Fahrer auf die Gefahr des Bremsenausfalls aufmerksam zu machen.

Es hat sich nun herrausgestellt, daß diese Aufgabe in ein­ facher, technisch fortschrittlicher Weise durch eine solche blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage gelöst werden kann, bei der an den Druckmodulator ein Druckmeß­ element angeschlossen ist und die mit einer Prüfschaltung ausgerüstet ist, die zu vorgegebenen Zeitpunkten einen Prüfzyklus auslöst, der darin besteht, daß durch Betätigen der entsprechenden Ventile der Ventilanordnung Druckmittel aus der Hilfsdruckquelle in den Druckmodulator einsteuer­ bar und aus dem Modulator wieder ableitbar ist und daß die mit dem Druckmeßelement ermittelte Druckänderung in Ab­ hängigkeit von der Ventilbetätigung als Kriterium für die Funktionsfähigkeit des Systems, insbesondere der an den Druckmodulator angeschlossenen Ventile, auswertbar ist.

Erfindungsgemäß wird also auf einfache Weise und mit ein­ fachen Mitteln sichergestellt, daß ein Defekt, der die Funktionsfähigkeit der Bremsanlage gefährden könnte, rechtzeitig erkannt wird. Die Erfindung basiert auf der Überlegung, daß selbst durch redundanten Aufbau der Ventilanordnung, die für den Erhalt der Funktionsfähigkeit der Bremse eine bestimmte Schaltstellung einnehmen müssen, ohne die erfindungsgemäße Weiterbildung keine ausreichende Sicherheit erzielt werden kann, weil der Defekt eines mehrfach vorhandenen Teiles nicht oder nur schwer erkannt werden kann, solange das intakte Teil die Funktion auf­ recht erhält. Ein solcher verborgener Fehler wirkt sich verheerend aus, wenn dann auch das redundante System aus­ fällt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß gleichzeitig auch für die Blockierschutzregelung erforder­ liche Bauteile überwacht werden.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung ist der Prüfzyklus bei jedem Anlassen des Fahrzeug-Motors aus­ lösbar, wobei als Bedingung die Nichtbetätigung der Bremse hinzutreten kann. Es ist jedoch auch möglich, den Prüf­ zyklus in fest vorgegebenen Zeitabständen oder in Abhän­ gigkeit von anderen Ereignissen, die relativ häufig auf­ treten, in Gang zu setzen.

Eine besonders einfache und preisgünstige Ausführungsart der Erfindung besteht darin, daß als Druckmeßelement ein durch Druck betätigter elektrischer Schalter vorgesehen ist, dessen Schaltstellung logisch mit der Ventilstellung verknüpfbar ist.

Sind die Ventile, die den Druckmittelmodulator mit dem Druckausgleichsbehälter verbinden redundant vorhanden, ist es zweckmäßig, diese Ventile bei jedem Prüfzyklus unabhän­ gig voneinander, insbesondere nacheinander, zu überprüfen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung von Ausfüh­ rungsbeispielen anhand der Abbildungen hervor.

Es zeigen

Fig. 1 in vereinfachter, schematischer Darstellung die wichtigsten Bauteile und Baugruppen einer Bremsanlage der erfindungsgemäßen Art und

Fig. 2 im Flußdiagramm den Ablauf eines Prüfzyklus mit einer Prüfschaltung nach der Erfindung.

Ein Bremsdruckgeber 1 einer blockiergeschützten Bremsanla­ ge nach der Erfindung besteht im wesentlichen aus einem Hauptzylinder, hier einem Tandemhauptzylinder 2, mit einem vorgeschalteten Bremskraftverstärker 3 und einem zwischen dem Hauptzylinder 2 und dem Bremskraftverstärker 3 einge­ fügten Druckmodulator 4, der durch eine Ventilanordnung 5 und ein Hilfsdruckversorgungssystem 6 zu einer Rückstell­ einheit ergänzt wird.

Als Bremskraftverstärker 3, dessen Details der Übersicht­ lichkeit wegen nicht dargestellt sind, läßt sich bei­ spielsweise ein bekannter hydraulischer Verstärker verwen­ den, mit dem mit Hilfe eines Steuerventils ein zu der auf ein Bremspedal 7 ausgeübten Kraft F proportionaler Druck erzeugt wird. Hierzu ist an den Steuerschieber im Inneren des Bremskraftverstärkers 3 ein Hilfsdruckversorgungssystem 8 angeschlossen, das in dem symbolisch dargestellten Aus­ führungsbeispiel eine elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe 9 mit dem zugehörigen Rückschlagventil 10 und einen Druckspeicher 11 enthält. Der Anschluß des Bremskraftverstärkers 3 an ein zentrales Hilfsdruckversor­ gungssystem des Fahrzeugs ist ebenfalls möglich.

Der mit Hilfe des Bremskraftverstärkers 3 erzeugte pedal­ kraftproportionale Druck wird in einen Verstärkerraum 12 eingeleitet und beaufschlagt in Pedalbetätigungsrichtung einen Kolben 13 des Druckmodulators 4. Über eine Betäti­ gungsstange 14 wird der im Verstärkerraum 12 herrschende, zur Pedalkraft F proportionale Druck auf den Druckstangen­ kolben 15 und auf den schwimmenden Kolben 16 des Tandem­ hauptzylinders 2 übertragen, an dessen beide Arbeitsham­ mern 17, 17′ jeweils ein statischer Bremskreis I, II ange­ schlossen ist.

In den Druckmittelwegen von dem Bremsdruckgeber 1 bzw. dem Tandemhauptzylinder 2 zu den Radbremsen 18 bis 21 ist jeweils ein in der Ausgangsstellung auf Durchlaß geschal­ tetes, auf Sperren umschaltbares Mehrwegeventil 22 bis 25 eingefügt. Es handelt sich hierbei um 2/2-Wegeventile. In der dargestellten Ausführungsart sind an die beiden Brems­ kreise I, II die Fahrzeugräder diagonal angeschlossen; der Bremskreis I führt zu dem rechten Vorderrad VR und linken Hinterrad HL, der Bremskreis II zu den beiden anderen Rädern VL, HR.

Das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder wird mit Radsensoren 26 bis 29, beispielsweise induktiven Meßwert­ aufnehmern, ermittelt, die über Signalleitungen 30 bis 33 die gemessenen Informationen über das Raddrehverhalten in den Eingang E eines elektronischen Reglers 34 einspeisen. Mit Hilfe von festverdrahteten oder programmgesteuerten Schaltkreisen im Inneren des Reglers 34 werden nach Aus­ wertung des Raddrehverhaltens Bremsdrucksteuersignale er­ zeugt, die über die Ausgangsleitungen A und über nicht dargestellte Signalleitungen den Radventilen 22 bis 25 und den einzelnen Ventilen der Ventilanordnung 5 zugeführt werden. Ein Prüfzyklus wird ebenfalls mit Hilfe der Schaltkreise im Regler 34, nämlich der Schaltkreise 34′, oder durch ein entsprechendes Programm erzeugt, weshalb über die Eingangsleitungen E′ diesem Regler noch Informa­ tionen über die Bremsenbetätigung, über den Druck in dem oder den Hilfsdruckversorgungssystemen, über das Ansprechen eines Druckschalters 35, dessen Funktion nachstehend er­ läutert wird, über die Anlasserbetätigung u.s.w. zugeführt werden.

Die Ventilanordnung 5, über die ein Druckraum oder Rück­ stellraum 36 des Druckmodulators 4 an die Hilfsdruckquelle 6 angeschaltet ist, setzt sich in der Ausführungsart der Erfindung nach Fig. 1 aus zwei parallel geschalteten, in der Ruhestellung offenen Mehrwegeventilen 37 und 38, denen noch ein Rückschlagventil 39, das sich zu dem Rückstell­ raum 36 hin öffnen kann, parallel liegt, und aus einem in der Ruhestellung gesperrten Mehrwegeventil 40 zusammen. Als Mehrwegeventile werden besonders einfach herstellbare 2/2-Wegeventile verwendet.

Die parallelen Ventile 38 bis 39 führen zu einem Druckaus­ gleichsbehälter 41, der zu der Hilfsdruckquelle 6 gehört, während nach dem Umschalten des in der Ruhestellung gesperrten Ventiles 40 Druckmittel aus der Hilfsdruck­ quelle 6 in den Rückstellraum 36 eingesteuert werden kann.

Die Hilfsdruckquelle 6 verfügt, ebenso wie die Hilfsdruck­ quelle 8, über eine elektromotorisch angetriebene Druck­ mittelpumpe 42 mit dem zugehörigen Rückschlagventil 43 und über einen Druckmittelspeicher 44. Die Hilfsdruckquellen 6 und 8 können zu einer einzigen Quelle vereint sein, an der sowohl die Rückstelleinrichtung als auch der Bremskraft­ verstärker angeschlossen sind, oder es kann ein Anschluß an ein zentrales Hydrauliksystem gewählt werden.

An den Rückstellraum 36 des Druckmodulators 4 ist außerdem das bereits erwähnte Druckmeßelement 35 angeschlossen, das im einfachsten Fall als druckbetätigter elektrischer Schalter ausgebildet ist.

Die beschriebene Bremsanlage arbeitet wie folgt: Bei Ausübung einer Bremskraft in Richtung des Pfeiles F auf das Pedal 7 wird durch den Bremskraftverstärker 3 ein fußkraftproportionaler Druck im Druckraum 12 erzeugt. Dieser Druck wird über den Kolben 13 des Druckmodulators 4 und, solange der Rückstellraum 36 drucklos ist, über die Druckstange 14 am Kolben 13 auf den Tandemhauptzylinder 2 übertragen. Der in den Bremskreisen I, II anstehende Bremsdruck wird über die in der Grundstellung auf Durchlaß geschalteten Radventile 22 bis 25 zu den Radbremsen 18 bis 21 übertragen.

Zeigt nun ein Rad Blockiertendenz, wird dies über die Rad­ sensoren dem Regler 34 mitgeteilt, der daraufhin alle Rad­ ventile, bis auf das Radventil des die Blockierneigung zeigenden Rades, auf Sperren umschaltet und somit in den zugehörigen Radbremsen den Druck konstant hält. Gleichzei­ tig wird durch Umschalten der redundanten Ventile 37, 38 der Ventilanordnung 5, die zu der Rückstelleinheit gehört, der Rückstellraum 36 des Druckmodulators 4 von dem Druck­ ausgleichsbehälter 41 abgetrennt. Außerdem wird durch einen Steuerimpuls bestimmter Länge oder eine Pulsfolge das Ventil 40 der Ventilanordnung 5 gerade so lange umge­ schaltet, daß ein bestimmter, im Regler 34 ermittelter Druck durch den zeitweisen Anschluß der Hilfsdruckquelle 6 in dem Rückstellraum 36 aufgebaut wird und den Kolben 13 zurückstellt.

Der Kolben 13 des Druckmodulators ist als Stufenkolben ausgebildet und derart dimensioniert, daß die von dem Rückstelldruck beaufschlagte Fläche dieses Kolbens größer ist als die Angriffsfläche des geregelten Druckes im Ver­ stärkerraum 12, so daß der mit Hilfe des Pedals 7 erzeugte Druck nicht nur kompensiert, sondern auch eine Rückstel­ lung des Kolbens 13 gegen die Pedalkraft F erreicht werden kann.

Durch die Rückstellung des Kolbens 13 wird der Druck in den Arbeitskammern 17, 18 des Hauptzylinders 2 und damit in den statischen Bremskreisen I, II reduziert. Dieser Druck­ abbau pflanzt sich über das weiterhin auf Durchlaß geschaltete Radventil bis zu der Radbremse des Blockier­ tendenz zeigenden Rades fort, während in den übrigen Rad­ bremsen das Druckmittel eingeschlossen ist und daher der Druck konstant bleibt. Sobald das Druckniveau in der Rad­ bremse des instabil gewordenen Rades auf das gewünschte Niveau abgesunken ist, wird das zugehörige Radventil gesperrt, so daß danach der Druckaufbau in den anderen Rädern fortgesetzt oder in der beschriebenen Weise ein bestimmter Druck in den Radbremsen der anderen Rädern auf­ gebaut bzw. der Druck auf das errechnete Druckniveau abge­ senkt werden kann. Es handelt sich um eine Drucksteuerung im Zeit-Multiplexverfahren, da - bei unterschiedlichem Soll-Bremsdruck - der Druck nacheinander in den einzelnen Rädern eingestellt werden muß.

Bei einem eventuellen Ausfall des Hilfsdruckes und Brem­ senbetätigung gelangt eine nur angedeutete Druckstange 45 durch die Verschiebung in Pedalbetätigungsrichtung in An­ schlag an den Kolben 13, so daß die Pedalkraft F zumindest unverstärkt über diese Druckstange, über den Kolben 13 und über dessen Druckstange 14 die Kolben des Hauptzylinders 2 beaufschlagen kann. Dies ist jedoch nur dann gewähr­ leistet, wenn zumindest eines der beiden Ventile 37, 38 durchlässig ist, damit der Kolben 13 das in dem Rückstell­ raum 36 vorhandene Druckmittel über diese Ventile in den Druckausgleichsbehälter 41 schieben kann.

Die Wirkungsweise der Prüfschaltung der hier gewählten Ausführungsart wird aus dem in Fig. 2 wiedergegebenen Flußdiagramm ersichtlich.

Der Prüfzyklus wird beim Anlassen des Fahrzeug-Motors oder beim Eintritt einer anderen relativ häufig auftretenden Bedingung oder in regelmäßigen Zeitabständen gestartet (START). Die Blockierschutzregelung wird gesperrt (ABS gesperrt). Ist Hilfsdruck vorhanden (Zentrale Energiever­ sorgung i.O.) und der Druckschalter offen (Druckschalter geschlossen: nein) und wird zu diesem Zeitpunkt die Bremse nicht betätigt (Bremse betätigt: nein) werden alle Ventile der zu der Rückstelleinheit gehörenden Ventilanordnung 5 erregt und damit umgeschaltet. Dies hat, wenn die Rück­ stelleinheit in Ordnung ist, einen Druckaufbau im Rück­ stellraum 36 und eine Betätigung des Druckmeßelementes bzw. Druckschalters 35 zur Folge (Druckschalter geschlos­ sen: ja). Danach werden durch die Prüfschaltung eines der den Druckmittelweg zu dem Behälter 41 hin öffnenden Ven­ tile 37 oder 38 und das Druckeinsteuerventil 40 durch Beendigung des Ansteuersignales zurückgeschaltet (SG- und erstes SO-Ventil abschalten). Dies hat einen Druckabbau im Rückstellraum 36 und dadurch ein Öffnen des Druckschalters 35 (Druckschalter geöffnet: ja) zur Folge. Anschließend werden wiederum alle umschaltbaren Ventile 37, 38 und 40 der Rückstelleinheit betätigt (Alle Ventile der Rückstell­ einheit betätigen), und es wird festgestellt, ob der Druckschalter 35 wieder ordnungsgemäß schließt (Druck­ schalter geschlossen: ja). Nunmehr muß nur noch das zweite Ventil, das zum Druckausgleichsbehälter 41 führt und das Druckeinsteuerventil 40 zurückgeschaltet werden (SG- und zweites SO-Ventil abschalten). Führt auch dies zum Öffnen des Druckschalters (Druckschalter geöffnet: ja) ist der Prüfzyklus beendet, weil festgestellt wurde, das die Rück­ stelleinheit in Ordnung ist (Rückstelleinheit i.O.) die Blockierschutzregelung kann nun freigegeben werden.

Aus dem Diagramm geht außerdem hervor, daß ein Abweichen von dem beschriebenen Signalverlauf auf einen Defekt oder eine Fehlfunktion hinweist, die signalisiert werden muß.

Der beschriebene Prüfzyklus läßt sich durch logische Ver­ knüpfung mit Hilfe einer festverdrahteten Schaltung oder durch ein entsprechendes Programm realisieren, wenn der Regler 34 programmgesteuerte Schaltkreise, wie Mikrocompu­ ter, enthält.

Claims (6)

1. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, mit einem pedalbetätigten Bremsdruck­ geber, der im wesentlichen aus einem Hauptzylinder mit vorgeschaltetem Bremskraftverstärker und einem zwischen dem Hauptzylinder und dem Bremskraftverstär­ ker eingefügten, hydraulisch gesteuerten Druckmodula­ tor besteht, an den über elektrisch betätigbare Ven­ tile einer Ventilanordnung eine Hilfsdruckquelle und ein Druckausgleichsbehälter angeschlossen sind und mit dem eine der Pedalkraft entgegengerichtete Rück­ stellkraft erzeugbar ist, die die bei Bremsenbetäti­ gung auf die Hauptzylinder-Kolben übertragene Kraft verringert oder kompensiert, ferner mit in den von dem Bremsdruckgeber zu den einzelnen oder zu mehreren Radbremsen führenden Druckmittelleitungen eingefügten Radventilen, die durch einen Blockierschutzregler steuerbar sind und mit denen die Druckmittelleitungen sperrbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsanlage mit einem an den Druckmodulator (4) angeschlossenen Druckmeßelement (35) und mit einer Prüfschaltung (34′) ausgerüstet ist, die zu vorgegebenen Zeitpunkten eines Prüfzyklus (Fig. 2) auslöst, der darin besteht, daß durch Betätigen der entsprechenden Ventile (37, 38, 40) der Ventilanordnung (5) Druckmittel aus der Hilfsdruckquelle (6) in den Druckmodulator (4) einsteuerbar und aus dem Druckmo­ dulator wieder ableitbar ist, und daß die mit dem Druckmeßelement (35) ermittelte Druckänderung in Abhängigkeit von der Ventilbetätigung als Kriterium für die Funktionsfähigkeit des Systems, insbesondere der an den Druckmodulator (4) angeschlossenen Ventile (38, 39, 40), auswertbar ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Prüfzyklus bei jedem Anlas­ sen des Fahrzeug-Motors auslösbar ist.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei jedem Anlassen des Fahr­ zeug-Motors und nicht betätigter Bremse der Prüf­ zyklus auslösbar ist.

4. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfzyklus in vorgegebenen Zeitabständen bei nicht betätigter Bremse auslösbar ist.

5. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmeßelement (35) ein durch Druck betätigbarer elektrischer Schal­ ter vorgesehen ist, dessen Schaltstellung logisch mit der Schaltstellung der Ventilanordnung (5) verknüpf­ bar ist.

6. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (5) mindestens zwei parallel geschaltete Ventile (37, 38), die den Druckmodulator (4) mit dem Druckaus­ gleichsbehälter verbinden, aufweist und daß diese Ventile (37, 38) bei jedem Prüfzyklus unabhängig von­ einander, insbesondere nacheinander, überprüfbar sind.