DE3723916A1 - Hydraulische zweikreis-bremsanlage - Google Patents
Hydraulische zweikreis-bremsanlageInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Zweikreis-
Bremsanlage für ein Straßenfahrzeug mit in einem
Vorderachs-Bremskreis und in einem Hinterachs-Bremskreis
zusammengefaßten Vorderrad- bzw. Hinterrad-
Bremsen, zu deren Bremsdruckversorgung ein durch
Pedalkraft, gegebenenfalls über einen Bremskraftverstärker,
betätigbares Bremsgerät vorgesehen ist, das
für jeden Bremskreis einen - statischen - Hauptzylinder
aufweist, die in einem gemeinsamen Gehäuse in Twin-
Bauweise nebeneinander angeordnet sind, und an deren
Kolben, in Verschieberichtung derselben gesehen, je
ein Arm eine Wippe abgestützt ist, die an einem durch
die - gegebenenfalls verstärkte - Betätigungskraft in
Bewegungsrichtung der Kolben verschiebbaren Teil des
Bremsgeräts um eine zu dieser senkrecht verlaufenden
Achse schwenkbar angeordnet ist, und mit den weiteren,
im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten,
gattungsbestimmenden Merkmalen.
Eine derartige Bremsanlage ist Gegenstand der eigenen,
älteren - nicht vorveröffentlichten - Patenanmeldung
P 37 00 697.5-21.
Bei dem Bremsgerät ist das Verhältnis L V /L H der effektiven
Längen L V und L H der Wippenarme, die sich an je einem der
Kolben des Vorderachs-Hauptzylinders bzw. des Hinterachs-
Hauptzylinders abstützen, gleich dem Verhältnis F H /F V der
wirksamen Kolbenflächen F H und F V der jeweiligen Hauptzylinderkolben.
Dadurch wird erreicht, daß mit gleichen Verschiebewegen
der Kolben im Sinne eines Druckaufbaues auch
gleiche Ausgangsdrücke in den Ausgangsdruckräumen der beiden
Hauptzylinder verknüpft sind. Die hieraus resultierende
- installierte - Bremskraftverteilung entspricht einer
Festabstimmung des Bremskraftverhältnisses F VA /F HA .
Diese Festabstimmung der installierten Bremskraftverteilung
ist so getroffen, daß sich im gesamten Variationsbereich
der möglichen Bremskräfte bzw. Fahrzeugverzögerungen ein
stabiles dynamisches Bremsverhalten des Fahrzeuges ergibt.
Diese Gestaltung des Bremsgeräts ist zwar sehr vorteilhaft
hinsichtlich der einfachen Realisierbarkeit eines nach dem
Prinzip der Volumenerweiterung arbeitenden ABS sowie eines
ASR, das mittels eines hydraulischen Antriebszylinders,
der auf den dem Hinterachs-Bremskreis zugeordneten Wippenarm
einwirkt und mittels den Hinterrädern des Fahrzeuges
einzeln zugeordneter Bremsdruck-Regelventile mit günstig
geringem technischem Aufwand realisierbar ist - das heißt
der Regeleinrichtungen, mit denen das Fahrzeug zusätzlich
ausgerüstet ist, ist aber - wegen der Festabstimmung der
Bremskraftverteilung in deren gesamten Variationsbereich -
mit dem Nachteil behaftet, daß im Teilbremsbereich die
Hinterradbremsen zur Gesamt-Bremskraft, verglichen mit
der idealen Bremskraftverteilung, nur einen relativ geringen
Beitrag erbringen. Dies hat einerseits zur Folge,
daß die Vorderradbremsen, weil sie den weitaus überwiegenden
Teil der insgesamt ausnutzbaren Bremskraft
erzeugen müssen, sehr viel stärker dimensioniert sein
müssen als die Hinterradbremsen, was insbesondere bei
leistungsstarken Fahrzeugen erhebliche Probleme hinsichtlich
der Baugröße der Vorderradbremsen aufwirft, und
andererseits, daß die Vorderradbremsen auch einem erheblich
stärkeren Verschleiß unterworfen sind als die
Hinterradbremsen. Zwar ist - im interessierenden Teilbremsbereich -
ein erhöhter Beitrag der Hinterradbremsen
zur insgesamt ausnutzbaren Bremskraft, wenn das Fahrzeug
mit einem Antiblockier-System ausgerüstet ist, auch dadurch
erzielbar, daß, unter Ausnutzung von Funktionselementen
des ABS eine Bremsdruck-Regelung dahingehend
vorgesehen wird, daß der Hinterrad-Bremsschlupf auf einen
Wert eingeregelt wird, der, solange das ABS nicht angesprochen
hat, stets um einen geringen Betrag größer ist
als der Vorderrad-Bremsschlupf. Hierfür ist aber eine
sehr genaue und mit zusätzlichem technischem Aufwand
verknüpfte Überwachung des Bremsschlupfes sowohl der
Vorderräder als auch der Hinterräder des Fahrzeuges
erforderlich, zu deren Realisierung gravierende Änderungen
an einem zur Steuerung der Bremsdruck-Verteilung
mit ausgenutzten elektronischen Steuereinheit des ABS
bzw. eines mit einem ASR kombinierten ABS erforderlich
sind. Es kommt hinzu, daß eine im vorstehend erläuterten
Sinne nach dem Prinzip der Bremsschlupf-Überwachung
arbeitende Bremskraft-Verteilungs-Steuerung erst ab
einer Mindestgeschwindigkeit des Fahrzeuges von
ca. 30 km/h mit hinreichender Genauigkeit arbeitet.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Bremsanlage der
eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß
mit günstig geringem technischem Aufwand eine Vorderachs-
/Hinterachs-Bremskraftverteilung erzielt werden
kann, die, ohne Verlust an dynamischer Stabilität des
Fahrzeugs, im Teilbremsbereich eine Ausnutzung eines
erhöhten Hinterachs-Bremskraftanteils ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale
gelöst.
Hiernach ist jeder der beiden Hauptzylinder des Bremsgeräts
mit einem elektrischen, z. B. einem induktiven,
Stellungsgeber versehen, der ein für die jeweilige Kolbenposition
charakteristisches elektrisches Ausgangssignal
abgibt. Diese Signale sind wegen des im Bereich relativ
niedriger Bremsdrücke zwar nicht-linearen, zu höheren
Bremsdrücken hin jedoch sehr gut linearen, insgesamt
monotonen und damit eindeutigen Zusammenhanges zwischen
Kolbenstellung und Bremsdruck auch ein Maß für den letzteren
und somit auch ein Maß für die Vorderachs-Bremskraft F VA
und die Hinterachs-Bremskraft F HA . Diese Signale werden
als Informations-Eingaben einer im Rahmen der gemeinsamen
ABS- und ASR-Steuereinheit vorgesehenen Verarbeitungsgeschwindigkeit
zugeleitet, die hieraus die jeweils aktuelle Bremskraftverteilung
erkennt und den Hinterachs-Bremskraftanteil
mit dem auf den jeweiligen Vorderachs-Bremskraftanteil
bezogenen, idealen Wert vergleicht, der
gleicher Kraftschluß-Ausnutzung an der Vorderachse und
der Hinterachse entspräche. Ergibt dieser Vergleich, daß
der mittels des Stellungsgebers des Hinterachs-Hauptzylinders
ermittelte aktuelle Wert des Hinterachs-Bremskraftanteils
um mehr als eine Differenzschwelle F HAi ,
so erzeugt die Verarbeitungseinheit ein Signal, durch
welches das Bremsdruck-Stellglied der Vortriebs-Regeleinrichtung
im Sinne eines Druckaufbaues an den Hinterradbremsen
angesteuert wird, das heißt der auf den dem Hinterachs-
Bremskreis zugeordneten Wippenarm zugeordneten Antriebszylinder
der Vortriebs-Regeleinrichtung mit dem hohen
Ausgangsdruck einer Hilfsdruckquelle beaufschlagt wird.
Dadurch wird, auch dann, wenn der Fahrer die Pedal-
Betätigungskraft ständig steigert, der Hinterachs-
Bremsdruck stärker angehoben als der Vorderachs-Bremsdruck, mit
der Folge, daß sich die Bremskraft-Verteilung, bezogen auf den
jeweiligen Momentanwert des Vorderachs-Bremskraftanteils, mehr
und mehr der idealen Bremskraftverteilung annähert. Erreicht
dabei der Hinterachs-Bremskraftanteil einen Wert, der um weniger
als eine zweite Differenzschwelle Δ F HA ₂, die betragsmäßig
geringer ist als die erstgenannte und etwa 5% beträgt,
geringer ist als der ideale Wert F HAi , so erzeugt die Verarbeitungseinheit
ein Signal, das die Ansteuerung des Bremsdruck-
Stellgliedes des ASR wieder aufhebt.
Durch eine selbsttätig gesteuerte Wiederholung solcher Bremskraft-
Verteilungs-Steuerzyklen wird eine abschnittsweise
gleichsam "rampenförmige" Annäherung der tatsächlich ausgenutzten
Bremskraftverteilung an die ideale Bremskraftverteilung
erreicht, wobei der Hinterachs-Bremskraftanteil um
mindestens den Differenzbetrag Δ F HA ₂ und höchstens um den
Differenzbetrag Δ F HA ₁ niedriger ist als der jeweils ideale
Wert. Hierdurch ergibt sich eine effektivere Ausnutzung der
Hinterradbremsen, mit der Folge, daß die Vorderrad-Bremsen
weniger belastet werden, was sowohl unter Gesichtspunkten der
Verschleißminderung als auch der Betriebssicherheit günstig
ist. Bei einem Fahrzeug, das mit einer erfindungsgemäßen, mit
situationsgerechter Bremskraft-Verteilungs-Steuerung arbeitenden
Bremsanlage ausgerüstet ist, können, verglichen mit
einem Fahrzeug ohne eine derartige Steuerung, die die Vorderrad-
Bremsen sogar etwas ′′kleiner′′ dimensioniert werden, was
konstruktive Vorteile hinsichtlich der Unterbringung der
Vorderrad-Bremsen erbringt.
In der bevorzugten Gestaltung der Bremsanlage gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 2, wonach, wenn an der Hinterachse zusätzlich
Bremsdruck angesteuert wird, auch an der Vorderachse
eine - mittels der Bremsdruck-Regelventile des ABS - Bremsdruck-
Haltephase ausgelöst wird, so daß der Vorderachs-
Bremskraftanteil konstant gehalten wird, während der Hinterachs-
Bremskraftanteil gesteigert wird, ergibt sich eine
"treppenfunktionsartige" Annäherung der tatsächlich ausgenutzten
Bremskraftverteilung an die ideale Bremskraftverteilung,
die zwar mit einem geringfügigen Verlust an theoretisch
ausnutzbarer Hinterachs-Bremskraft verknüpft ist,
dafür aber den Vorteil hat, daß der Hinterachs-Bremskraftanteil,
während dieser gesteigert wird, auf einen konstant
gehaltenen Vorderachs-Bremskraftanteil bezogen werden kann,
was verarbeitungstechnisch günstig ist und mit einfacheren
elektronisch-schaltungstechnischen Mitteln bewerkstelligt
werden kann, als wenn der Hinterachs-Bremskraftanteil auf
einen sich ständig ändernden Vorderachs-Bremskraftanteil
bezogen werden muß.
Bei unterstellbarer Kenntnis des Zusammenhanges zwischen
Kolbenposition und Ausgangsdruck der Hauptzylinder ist gemäß
den Merkmalen des Anspruchs 3 auf einfache Weise eine
Eichung der Ausgangssignale beider Stellungsgeber in Einheiten
des Druckes bzw. des jeweiligen Bremskraftanteils
möglich, und es kann auch für jeden der beiden Bremskreise
"separat" der Entlüftungszustand überprüft werden. Ist der
mittels des jeweiligen Stellungsgebers erfaßbare Verschiebeweg
des Kolbens bis zum Ansprechen des Druckschalters nur
wenig größer als der mit optimalem Entlüftungszustand der
Bremsanlage verknüpfte Minimalwert, so wird dieser Unterschied
von der Verarbeitungseinheit im Sinne einer Korrektur
berücksichtigt, im Prinzip dadurch, daß aus dem Unterschied
zwischen gemessenem und idealem Wert ein Korrekturfaktor gebildet
wird, der dem Verhältnis Idealwert/Meßwert entspricht,
so daß durch "Multiplikation" des gemessenen Wertes mit dem
Korrekturwert jeweils der für die weitere Verarbeitung benutzbare
Idealwert erzielt wird. Ist der gemessene Verschiebeweg
des jeweiligen Hauptzylinderkolbens um mehr als einen
gleichsam eine Toleranzschwelle bildenden Differenzbetrag
größer als der Idealwert, so ist dies ein Zeichen dafür, daß
in dem jeweiligen Bremskreis ein zu schlechter Entlüftungsgrad
vorliegt und die Bremsanlage gewartet werden muß. Dem
Fahrer wird dies durch ein optisches und/oder akustisches
Warnsignal angezeigt. Durch die Messung der Kolbenstellungen
bzw. Bremsdrücke in den Ausgangsdruckräumen der Hauptzylinder
bei vorgegebenem Druck P₀ wird, im Bilde eines Bremskraft-
Verteilungs-Diagramms, gleichsam die installierte, fest abgestimmte
Bremskraftverteilung "erkannt" und überprüft.
Da die ideale Bremskraftverteilung bei einem Fahrzeug nicht
allein von der Fahrzeuggeometrie, sondern auch vom Beladungszustand
des Fahrzeuges, insbesondere der Lastverteilung im
Fahrzeug, abhängig ist, ist es vorteilhaft, wenn diese Einflußgrößen
gemäß Anspruch 3 bei der "Berechnung" der idealen
Bremskraftverteilung berücksichtigt werden, um eine möglichst
effektive Ausnutzung des Hinterachs-Bremskraftanteils mit der
erfindungsgemäßen Bremskraft-Verteilungs-Steuerung erreichen
zu können.
Dasselbe gilt sinngemäß für die Maßnahme des Anspruchs 4 mit
Bezug auf am Fahrzeug angreifende Querkräfte, die in praxi
dazu führen, daß für die linke Fahrzeugseite und die rechte
Fahrzeugseite "unterschiedliche" ideale Bremskraftverteilungen
anzusetzen sind.
Zur Ermittlung des Fahrzeug-Gesamtgewichts und der Gewichtsverteilung
des Fahrzeugs können, wie durch den Anspruch 5 umrissen,
Sensoren vorgesehen sein, die auf den statischen Belastungszustand
der Fahrzeugfederung ansprechen. Derartige
Sensoren können z. B. als Federweg-Geber ausgebildet sein,
die eine Erfassung der Radlasten ermöglichen, oder auch als
Neigungsgeber, welche auf eine Längs- oder Querneigung des
Fahrzeuges ansprechen.
Alternativ hierzu oder in Kombination hiermit kann das Fahrzeug-
Gesamtgewicht auch mit den durch die Merkmale der Ansprüche
6 und/oder 7 angegebenen Maßnahmen ermittelt werden.
Durch eine Mittelwertbildung über die Ergebnisse mehrerer
einzelner dynamischer Meßvorgänge kann dabei die Meßgenauigkeit
beträchtlich gesteigert werden.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Zweikreis-Bremsanlage, bei der die Bremskraft-
Verteilungs-Steuerung durch zeitweises Absperren
der Bremsdruck-Regelventile des Vorderachs-
Bremskreises erfolgt, in vereinfachter,
schematischer Block-Schaltbild-Darstellung,
Fig. 2 ein Bremskraft-Verteilungs-Diagramm zur Erläuterung
der Funktion der Bremsanlage gemäß Fig. 1,
Fig. 2a ein Ausschnitt des Diagramms gemäß Fig. 2 zur
Erläuterung einer Variante der Brems-Verteilungs-
Steuerung,
Fig. 2b denselben Ausschnitt des Bremskraft-Verteilungs-
Diagramms zur Erläuterung einer weiteren Variante
der Bremskraft-Verteilungs-Steuerung,
Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung des Zusammenhangs
zwischen den Ausgangsdrücken der Hauptzylinder des
Bremsgeräts der Bremsanlage gemäß Fig. 1 und der
zur Erfassung der Kolbenstellungen vorgesehenen
Geber-Ausgangssignale und
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Zweikreis-Bremsanlage für ein Fahrzeug, das
auch mit einer Vortriebs-Regeleinrichtung ausgerüstet
ist, mit nach dem Prinzip der zeitweisen Erhöhung des
Hinterachs-Bremsdruckes arbeitender Bremskraft-
Verteilungs-Steuerung.
Die in der Fig. 1, auf deren Einzelheiten ausdrücklich
verwiesen sei, dargestellte, erfindungsgemäße Bremsanlage
10, durch die gleichzeitig das mit dieser Anlage
ausgerüstete Fahrzeug repräsentiert sein soll, ist als
hydraulische Zweikreis-Bremsanlage ausgebildet, deren
Vorderradbremsen 11 und 12 zu einem Vorderachs-Bremskreis I
und deren Hinterradbremsen 13 und 14 zu einem
Hinterachs-Bremskreis II zusammengefaßt sind, die über
die Hauptbremsleitungen 16 bzw. 17 an die den Bremskreisen
I und II jeweils zugeordneten Druckausgänge
eines mittels eines Bremspedals 18 betätigbaren Bremsgeräts
19 angeschlossen sind.
Die Bremskreise I und II sind als statitsche Bremskreise
ausgebildet, zu deren Druckbeaufschlagung im Rahmen des
Bremsgeräts 19 je ein insgesamt mit 21 bzw. 22 bezeichneter
Hauptzylinder vorgesehen ist, die einen an die jeweilige
Hauptbremsleitung 16 bzw. 17 angeschlossenen Ausgangsdruckraum
23 bzw. 24 haben, in dem durch - pedalkraft-
gesteuerte - Verschiebung eines Hauptzylinderkolbens 26
bzw. 27 statisch Bremsdruck aufgebaut und abgebaut werden
kann.
Das Bremsgerät 19 ist in der sogenannten Twin-(Zwillings-)
Bauweise ausgeführt, derart, daß die beiden Hauptzylinder
21 und 22 mit parallelem Verlauf ihrer zentralen
Längsachsen 28 bzw. 29 in seitlichem Abstand nebeneinander
angeordnet sind, wodurch, verglichen mit einer
ansonsten üblichen Tandem-Anordnung einerseits eine erhebliche
Verringerung der in Richtung diese Längsachsen 28
bzw. 29 gemessenen Baulänge des Bremsgeräts 19 erzielt wird
und andererseits eine Anordnung der Hauptzylinder 21 und 22
vorgegeben ist, die, worauf nachfolgend noch näher eingegangen
wird, auch mittels einfach gestalteter Stellungsgeber
31 und 32 eine Erfassung der jeweiligen Positionen
der Hauptzylinderkolben 26 und 27 innerhalb der Zylinderbohrungen
33 bzw. 34 möglich ist.
In das Bremsgerät 19 ist auch ein insgesamt mit 36 bezeichneter,
hydraulischer Bremskraftverstärker integriert, der,
in Proportionalität zu der auf das Bremspedal 18 ausgeübten
Steuerkraft, eine Verstärkung der auf die Hauptzylinderkolben
26 und 27 wirkenden Stellkräfte um einen
durch die Auslegung des Bremskraftverstärkers 36 bedingten
Verstärkungsfaktor vermittelt.
Der Bremskraftverstärker 36 ist als linearer Hydraulikzylinder
ausgebildet, dessen Kolben 37 in einer ′′zwischen′′
den Gehäusebohrungen 33 und 34 der beiden Hauptzylinder 21
und 22 angeordneten, insoweit zentralen Gehäusebohrung 38,
in deren Längsrichtung druckdicht hin- und her-verschiebbar
geführt ist, wobei die zentrale Längsachse 39 dieses Hydrozylinders
parallel zu den zentralen Längsachsen 28 und 29
der beiden Hauptzylinder 21 und 22 und in der durch diese
markierten Längsmittelebene des Bremsgeräts 19 verläuft.
Durch den Kolben 37 und eine innere Zwischenwand 41 des
Hauptzylindergehäuses ist gehäusefest und durch den Kolben
37 des Bremskraftverstärkers beweglich ein Antriebsdruckraum 42
begrenzt, in den ein mittels eines insgesamt
mit 43 bezeichneten Proportionalventils ein vom Ausgangsdruck
einer Hilfsdruckquelle 44 abgeleiteter Steuerdruck
einkoppelbar ist, der zu der Kraft proportional ist, mit
der der Fahrer das Bremspedal 18 betätigt und mit dieser
zwischen Null und dem maximalen Ausgangsdruck P A der Hilfsdruckquelle
variiert werden kann.
Das Proportionalventil 43 ist in für sich bekannter Ausführung
als Schieber-Ventil realisiert, dessen Ventilschieber
über einen langgestreckten Steuerstab 46 mit dem
Bremspedal 18 bewegungsgekoppelt ist. Mit dem Kolben 37
ist eine langgestreckte Kolbenstange 47 fest verbunden,
die durch eine zentrale Öffnung 48 der Zwischenwand 41
hindurchtritt und gegen diese abgedichtet ist und in einer
mit dieser fluchtenden Öffnung 49 des pedalseitigen
Deckels 51 des Hauptzylinder- und Verstärker-Gehäuses 52
zusätzlich geführt ist, wobei diese Kolbenstange, in der
dargestellten Grundstellung gesehen, mit einem Endabschnitt 47′
aus dem Gehäuse herausragt, dessen axiale
Länge mindestens und etwa gleich dem maximalen Hub H des
Verstärkerkolbens 37 ist. Die Kolbenstange 47 ist als
langgestrecktes Hohlrohr ausgebildet, in dessen pedalseitigem
Endabschnitt 47′ ein Steuerkolben 53 druckdicht
verschiebbar eingesetzt ist, an dem der Pedalstößel 54
angreift. Dieser Steuerkolben 53 ist über den Steuerstab 46,
der die Kolbenstange 47 zentral durchsetzt,
mit dem Schieber 56 des Proportionalventils 43 fest verbunden,
wobei der Verschiebeweg des Steuerkolbens 53
relativ zu der Kolbenstange 47 durch axiale Anschläge
auf eine kleinere Strecke begrenzt ist, die mindestens
dem Aussteuerhub des Proportionalventils 43 entspricht
und etwa gleich diesem Aussteuerhub ist.
Zur Übertragung der von dem Bremskraftverstärker 36 entfalteten
Betätigungskraft auf die Hauptzylinderkolben 26
und 27 ist eine insgesamt mit 57 bezeichnete Wippe vorgesehen,
die an einem mit der Kolbenstange 47 fest verbundenen
Lagerblock 58 schwenkbar gelagert ist, wobei die Schwenkachse
59 senkrecht zu der durch die zentralen Achsen 28
und 29 der Hauptzylinder 21 und 22 markierten Ebene verläuft
und derart "exzentrisch" bezüglich der zentralen
Achse 39 des Bremskraftverstärkers 36 angeordnet ist, daß
das Verhältnis L V /L H der effektiven Längen L V und L H der
Wippenarme 57′ und 57′′, die über axiale Stößel 61 bzw. 62
an dem Kolben 26 des dem Vorderachs-Bremskreis zugeordneten
Hauptzylinder 21 bzw. dem Kolben 27 des dem Hinterachs-
Bremskreis zugeordneten Hauptzylindern 22 abgestützt
sind, dem Verhältnis F H /F V der wirksamen Kolbenflächen F H
und F V des Kolbens 27 des dem Hinterachs-Bremskreis II zugeordneten
Hauptzylinders 22 bzw. des Kolbens 26 des dem
Vorderachs-Bremskreis I zugeordneten Hauptzylinders 21
entspricht, so daß sich bei gleichen Verschiebewegen der
Kolben 26 und 27 der beiden Hauptzylinder 21 und 22 in deren
Ausgangsdruckräumen 23 und 24 dieselben Bremsdrücke einstellen,
jedenfalls dann, wenn beide Bremskreise I und II
"gleich gut" entlüftet sind.
Die für die Positionen der Hauptzylinderkolben 26 und 27
charakteristischen Ausgangssignale der Stellungsgeber 31
und 32 sind, zumindest in diesem Falle, ein Maß für die
in den Ausgangsdruckräumen 23 und 24 der Hauptzylinder 21
und 22 herrschenden Drücke P VA und P HA und können daher
bei - voraussetzbarer - Kenntnis des Zusammenhanges zwischen
Kolbenstellung und Ausgangsdruck P VA bzw. P HA in Einheiten
des Bremsdruckes ausgewertet werden.
Soweit in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen
Indizes "VA" und "HA" sowie "VL" und "VR" in Verbindung
mit Größenangaben oder Bau- und Funktionselementen
verwendet werden, soll dies den Hinweis auf die Vorderachse
und die Hinterachse bzw. das linke Vorderrad und das
rechte Vorderrad des Fahrzeuges bedeuten.
Das Fahrzeug ist auch mit einem insgesamt mit 60 bezeichneten
ABS ausgerüstet, das, nach üblichen Kriterien arbeitend,
im Falle seines Ansprechens eine Bremsdruck-
Regelung dahingehend vermittelt, daß der Bremsschlupf der
der Regelung einzeln oder zu mehreren unterwerfbaren
Fahrzeugrädern stets innerhalb eines sowohl mit guter
Bremsverzögerung als auch mit guter Fahrstabilität verträglichen
Wertebereiches gehalten wird.
Dieses ABS 60 ist so ausgelegt, daß zusätzlich zu für eine
wirksame Regelung unbedingt erforderlichen Bremsdruckabbau-
und Bremsdruckaufbau-Phasen auch Bremsdruckhalte-Phasen,
letztere zumindest an den Vorderradbremsen 11 und 12, erzielbar
sind, für deren Dauer ein zuvor in die jeweilige
Radbremse eingesteuerter bzw. durch die Regelung erzielter
Bremsdruck konstant gehalten wird.
Bei der in der Fig. 1 dargestellten, speziellen Gestaltung
des ABS 60 ist für jede der beiden Vorderradbremsen 11 und
12 je ein Bremsdruck-Regelventil 63 bzw. 64 vorgesehen,
mittels derer die Vorderradbremsen 11 und/oder 12 einzeln
oder gemeinsam gegen die Hauptbremsleitung 16 des Vorderachs-
Bremskreises I absperrbar sind. Für den Hinterachs-
Bremskreis II hingegen ist nur ein einziges Bremsdruckventil
vorgesehen, mittels dessen die Hinterradbremsen 13
und 14 jeweils nur gemeinsam an die Hauptbremsleitung 17
des Hinterachs-Bremskreises anschließbar bzw. gegen diese
absperrbar sind. Die Grundstellung Null dieser Bremsdruck-
Regelventile 63, 64 und 66 ist jeweils die Durchfluß-
Stellung, in der die angeschlossene(n) Radbremse(n) über
das jeweilige Ventil kommunizierend mit dem Ausgangsdruckraum 23
bzw. 24 des Vorderachs-Hauptzylinders 21 bzw. des
Hinterachs-Hauptzylinders 22 des Bremsgeräts 19 verbunden
ist bzw. sind. In den erregten Stellungen I dieser Ventile 63
und/oder 64 bzw. 66, in welche diese durch elektrische Ausgangssignale
einer elektronischen Steuereinheit 67 des ABS 60
steuerbar sind, sind die jeweils angeschlossenen Radbremsen 11
und/oder 12 bzw. 13 und 14 gegen den Ausgangsdruckraum
23 bzw. 24 des Vorderachs-Hauptzylinders 21 bzw.
des Hinterachs-Hauptzylinders 22 abgesperrt. In ihren erregten
Stellungen I vermitteln somit die Bremsdruck-
Regelventile 63 und/oder 64 bzw. 66 die Bremsdruck-
Halte-Funktion.
Weiter umfaßt das ABS 60 ein als 2/3-Wege-Magnetventil ausgebildetes
Funktions-Steuerventil 68, das durch ein Ausgangssignal
der elektronischen Steuereinheit 67 aus seiner dargestellten
Grundstellung 0, in welcher ein Bremsdruckaufbau
an denjenigen Radbremsen 11 und/oder 12 bzw. 13
und 14 möglich ist, deren zugeordnete Bremsdruck-Regelventile
63 und/oder 64 bzw. 66 in deren Grundstellung
gehalten sind, in eine erregte Stellung I steuerbar ist,
in welcher an den - hydraulisch entsprechend geschalteten -
Radbremsen 11 und/oder 12 bzw. 13 und 14 ein Abbau des
Bremsdruckes möglich ist.
In der dargestellten Grundstellung dieses Funktions-
Steuerventils 68 ist der durch den Verstärkerkolben 37
gegen den Antriebsdruckraum 42 abgegrenzte, nach außen
hin durch die Endstirnwand 69 des Gehäuses 52 des Bremsgeräts
19 gehäusefest abgeschlossene Funktionsraum 71
des Bremskraftverstärkers 36 über einen, beim dargestellten
speziellen Ausführungsbeispiel mit einer
Drossel 72 versehenen Durchflußkanal 73 des Funktions-
Steuerventils 68 an die zum drucklosen Vorratsbehälter 74
der Hilfsdruckquelle 44 führende Rücklaufleitung 76 angeschlossen,
so daß Arbeitsmedium des Bremskraftverstärkers 36
bzw. der Hilfsdruckquelle 44, das in dem Funktionraum 71
enthalten ist, durch eine Verschiebebewegung des Bremskraftverstärkerkolbens
37, die im Sinne eines Bremsdruckaufbaues
in den Hauptzylindern 21 und 22 erfolgt, aus dem
Funktionsraum 71 zum Vorratsbehälter 74 der Hilfsdruckquelle
44 hin verdrängt werden kann, wobei durch die
Drossel 72 des Funktions-Steuerventils 68 in einem erwünschten
Maße eine Begrenzung der Bremsdruck-Rate erzielt
werden kann.
Sowohl im Verlauf einer normalen, das heißt der Antiblockierregelung
nicht unterworfenen Bremsdruck-Aufbauphase als auch
bei Bremsdruck-Aufbauphasen, die im Rahmen eines Antiblockier-
Regelzyklus ablaufen, der ggf. mehrere Druckaufbau-, Druckhalte-
und Druckaufbau-Phasen umfaßt, ist die auf den
Verstärkerkolben im Sinne einer Bremsdruckaufbau-Verschiebebewegung,
das heißt in Richtung des Pfeils 76 der
Fig. 1 wirkenden Kraft K A durch die Beziehung
K A = (F₁ -F₂) · P BKV
gegeben, wobei mit F₁ die Querschnittsfläche der dem
Verstärkerkolben 37 aufnehmenden Gehäusebohrung 38 entsprechende
Gesamtquerschnittsfläche des Verstärkerkolbens
37, mit F₂ die der Querschnittsfläche der zentralen
Bohrung 48 der Gehäuse-Zwischenwand 41 entsprechende
Gesamtquerschnittsfläche der Kolbenstange 47
einschließlich ihres ihren Innenraum nach außen abschließenden
Steuerkolbens 53 und mit P BKV der in den
Antriebsdruckraum 42 eingekoppelte, vom Ausgangsdruck
der Hilfsdruckquelle 44 mittels des Proportional-Ventils 43
abgeleitete, pedalkraftproportionale Steuerdruck des Bremskraftverstärkers
36 bezeichnet sind.
In der erregten Stellung I ist der Funktionsraum 71 des
Bremskraftverstärkers 66 gegen den drucklosen Vorratsbehälter
74 der Hilfsdruckquelle 44 abgesperrt, dafür jedoch
über eine Steuerleitung 77 und den Durchflußkanal 78 des
Funktionssteuerventils 68 mit dem Antriebsdruckraum 42 des
Bremskraftverstärkers kommunizierend verbunden, so daß
nunmehr der Verstärkerkolben 37 auch auf seiner den
Funktionsraum 71 begrenzenden Seite mit dem Ausgangsdruck
P BKV des Proportionalventils 43 beaufschlagt ist,
mit der Folge, daß die jetzt auf den Verstärkerkolben 37
wirkende Kraft K R in der entgegengesetzten Richtung - in
Richtung des Pfeils 79 der Fig. 1 - wirkt, wodurch der
Verstärkerkolben 37, mit diesem die Wippe 57 und mit diesem
- unterstützt durch die Wirkung der Kolben-Rückstellfedern
81 und 82 der Hauptzylinder 21 und 22 auch deren
Kolben 26 und 27 eine Verschiebebewegung im Sinne einer
Vergrößerung der Volumina der Ausgangsdruckräume 23 und 24
der Hauptzylinder 21 und 22, das heißt im Sinne eines Bremsdruck-
Abbaues in den angeschlossenen Bremskreisen I und II
erfahren, die gegen die am Bremspedal 18 angreifende
Betätigungskraft erfolgt.
Die für eine derartige Steuerbarkeit von Druckabbau-Phasen
der Antiblockier-Regelung notwendige Voraussetzung, daß die
- in der erregten Stellung I des Funktionssteuerventils 68 -
auf den Verstärkerkolben 37 im Sinne eines Bremsdruck-
Abbaues wirkende Kraft K R , die durch die Beziehung
K R = F₂ · P BKV
gegeben ist, größer ist als die mit der Pedalübersetzung
multiplizierte Betätigungskraft, gegen welche die Druckabbau-
Verschiebung des Verstärkerkolbens 37 möglich sein
muß, ist durch eine zweckgerechte Dimensionierung desselben
im Rahmen konstruktiv günstiger Abmessungsrelationen
ohne weiteres erfüllbar, selbstverständlich unter
der Nebenbedingung, daß das Ausgangsdruckniveau P A der
Hilfsdruckquelle 44 hinreichend hoch ist.
Diese Hilfsdruckquelle 44 umfaßt einen mittels einer
Speicher-Ladepumpe 83 über ein Rückschlagventil 84 aufladbaren
Druckspeicher 86, dessen am Ausgang 87 der
Hilfsdruckquelle 44 anstehender Speicherdruck P A mittels
eines Druckwächters 87 überwacht wird, der ein die Aktivierung
der Speicher-Ladepumpe bewirkendes Signal auslöst,
wenn der Speicherdruck unter einen vorgegebenen
Schwellenwert absinkt. Des weiteren ist ein zwischen den
Hochdruckausgang 88 der Speicher-Ladepumpe und den - drucklosen
- Vorratsbehälter der Hilfsdruckquelle 44 ein als
Rückschlagventil dargestelltes Druckbegrenzungsventil 89
geschaltet, auch dessen Öffnungsdruck das maximale Ausgangsdruckniveau
P A der Hilfsdruckquelle 44 bestimmt ist.
Im Rahmen der Hilfsdruckquelle 44 ist weiter ein elektrisch
ansteuerbares Sicherheitsventil 91 vorgesehen, das beim dargestellten,
speziellen Ausführungsbeispiel als 2/4-Wege-
Magnetventil ausgebildet ist. In der - dargestellten -
Grundstellung 0 dieses Sicherheitsventils 91 ist ein
von dem Funktionsraum 71 des Bremskraftverstärkers 36 zum
drucklosen Vorratsbehälter 74 der Hilfsdruckquelle 44 über
das Sicherheitsventil 91 führender Strömungspfad 92 freigegeben,
während ein vom Hochdruckausgang 88 der Speicher-
Ladepumpe 93 zum Vorratsbehälter 74 der Hilfsdruckquelle 44
führender Strömungspfad 93 gesperrt ist. In der hierzu
alternativen, erregten Stellung I des Sicherheitsventils 91
ist der von dem Funktionsraum 71 zum Vorratsbehälter 74 der
Hilfsdruckquelle 44 führende Strömungspfad 92 gesperrt und
dafür der vom Hochdruck-Ausgang 88 der Speicher-Ladepumpe 83
zum Vorratsbehälter 74 der Hilfsdruckquelle 44 führende
Strömungspfad 93 freigegeben.
Das Sicherheitsventil 91 wird in seine erregte Stellung I
gesteuert, wenn und solange die Antiblockierregelung aktiviert
ist, damit für im Rahmen eines Antiblockier-Regelzyklus
ablaufende Druckaufbau-Phasen die Wirkung der
Drossel 72 des ABS-Steuerventils zu einer Begrenzung der
Druckanstiegsgeschwindigkeit, allgemein zur Zumessung des
Bremsdruckes, ausnutzbar ist. Mit Beendigung eines Antiblockier-
Regelzyklus, dessen abschließende Regelphase im
Normalfall eine Druckaufbau-Phase ist, für die das ABS-
Steuerventil schon in seine Grundstellung Null zurückgeschaltet
wird, wird auch das Sicherheitsventil in seine
Grundstellung zurückgeschaltet. Dadurch wird sichergestellt,
daß auch für den Fehlerfunktionsfall, daß das ABS-
Steuerventil in seiner im Verlauf der Regelung eingenommenen,
erregten Stellung I "hängen geblieben" sein sollte,
was zur Folge hätte, daß der Verstärkerkolben 37 und mit
diesem die Kolben 26 und 27 der Hauptzylinder 21 und 22
auch bei Betätigung des Bremspedals 18 in ihre Ausgangsstellungen
zurückgedrängt würden und in diesen gehalten
würden, der vom Funktionsraum 71 des Bremskraftverstärkers
36 zum Vorratsbehälter 74 der Hilfsdruckquelle 44
führende Strömungspfad 92 für den Druckabbau in dem
Funktionsraum 71 zur Verfügung steht und mithin, wenn
auch lediglich noch mit der Pedalkraft, über beide Bremskreise
I und II gebremst werden kann. Des weiteren kann in
der dargestellten Grundstellung Null der beiden Ventile 91
und 68 der Druckspeicher 86 der Hilfsdruckquelle 44 über
das Rückschlagventil 84 aufgeladen werden.
Die für die regelungsgerechte Ansteuerung des ABS-Steuerventils,
68, der Bremsdruck-Regelventile 63, 64 und 66 sowie
des Sicherheitsventils 91 erforderlichen elektrischen
Steuersignale werden von der elektronischen Steuereinheit 67
des ABS 60 aus einer vergleichenden und/oder differenzierenden
Verarbeitung der Ausgangssignale von Raddrehzahlsensoren 94,
96 sowie 97 erzeugt, welche für die Radumfangsgeschwindigkeiten
der Fahrzeugräder charakteristische elektrische Ausgangssignale
abgeben. Beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel
ist den Vorderrädern je ein Raddrehzahlsensor
94 bzw. 96 zugeordnet, während den beiden Hinterrädern
der Raddrehzahlsensor 97 gemeinsam zugeordnet ist
und ein für einen Mittelwert der Radumfangsgeschwindigkeiten
der Hinterräder charakteristische Ausgangssignal abgibt,
wobei - stillschweigend - vorausgesetzt ist, daß die Hinterräder
des Fahrzeuges die angetriebenen Fahrzeugräder sind.
Weiter ist vorausgesetzt, daß die elektronische Steuereinheit
67 die genannten Ansteuersignale, soweit diese die
Steuerung von Druckabbau-, Druckaufbau- und Druckhalte-
Phasen der Antiblockier-Regelung betreffen, nach bekannten
Kriterien arbeitet und Abwandlungen der elektronischen
Steuereinheit, die für die zweckgerechte Ansteuerung
des ABS-Steuerventils 68 und des Sicherheitsventils 91
erforderlich sind, dem Fachmann aufgrund seines Fachwissens
ohne weiteres möglich sind und daher auf diesbezügliche
Erläuterungen elektronisch-schaltungstechnischer
Details der elektronischen Steuereinheit 67 verzichtet werden
kann.
Für eine Bremsanlage 10 mit dem anhand der Fig. 1 insoweit
geschilderten Aufbau ergibt sich, jedenfalls solange das
ABS 60 nicht wirksam geworden ist, eine installierte Bremskraftverteilung
auf die Vorderachse und die Hinterachse im
Sinne einer Festabstimmung des Verhältnisses F VA /F VA der
über die Vorderradbremsen 11 und 12 insgesamt ausübbaren
Vorderachs-Bremskraft F VA und der mittels der Hinterradbremsen
13 und 14 insgesamt ausübbaren Bremskraft F HA .
Eine derartige Festabstimmung muß unter den einschlägigen
Sicherheitsaspekten so getroffen werden, daß im gesamten
Bereich der mit der Bremsanlage 10 erreichbaren Fahrzeugverzögerungen
ein stabiles Bremsverhalten des Fahrzeuges
gewährleistet ist, das heißt, daß bei einer Bremsung die
Hinterräder des Fahrzeuges nicht "vor" den Vorderrädern
blockieren können.
Einer in diesem Sinne stabilen Bremskraftverteilung, die
durch eine zweckentsprechende Gestaltung des Bremsgeräts 19
und in Verbindung mit dieser durch die Dimensionierung der
Radbremsen 11 bis 14 erzielbar ist, entspricht in dem Bremskraftdiagramm 100
der Fig. 2, auf deren Einzelheiten nunmehr
ergänzend verwiesen sei, eine Gerade 101, welche die
Parabel 102 der idealen Bremskraftverteilung erst in einem
Punkt 103 schneidet, der eine kritische Fahrzeugverzögerung
Z krit repräsentiert, welche, zuzüglich einer Sicherheitsmarge
von einigen Prozent der höchstmöglichen, in praxi
erreichbaren Fahrzeugverzögerung entspricht, die durch eine
Betätigung der Bremsanlage 10 mit der maximal ausübbaren
Betätigungskraft erreicht werden kann, wenn gleichzeitig
optimale Kraftschlußbeiwerte (μ =1) zwischen der Fahrbahn
und den gebremsten Fahrzeugrädern gegeben sind. In dem
Bremskraft-Verteilungsdiagramm 100, bei dem, üblicher Darstellung
entsprechend, in einem rechtwinkligen Koordinatensystem
als Abszisse der auf das Fahrzeuggewicht G bezogene
Vorderachs-Bremskraftanteil F VA /G und als Ordinate der
ebenfalls auf das Fahrzeuggewicht G bezogene Hinterachs-
Bremskraftanteil F HA /G aufgetragen ist, sind durch die
Parabel diejenigen - dynamischen - Verzögerungszustände
des Fahrzeuges repräsentiert, die mit gleicher Kraftschlußausnutzung
an der Vorderachse und der Hinterachse
verknüpft sind. Diese Bremskraftverteilung ist deshalb
"ideal", weil sie bei einer vorgegebenen Limitierung
der Tangentialkraftübertragung, z. B. durch schlechte
Straßenverhältnisse mit geringen Kraftschlußbeiwerten,
die dann noch unter der Nebenbedingung, daß das Fahrzeug
stabil bleiben soll, die hiernach noch höchstmögliche
Fahrzeugverzögerung ergibt.
Die Parabel 102 markiert gleichsam die Grenze zwischen
dem Wertebereich der stabilen Bremskraftverteilungen, der
"unterhalb" der Parabel 102, zwischen dieser und der
Abszisse des Diagramms 100 liegt, und dem Wertebereich der
instabilen Bremskraftverteilungen, der in dem Diagramm 100
"oberhalb" der Parabel 102 liegt. "Instabil" bedeutet hierbei,
daß, wann immer die Bremskräfte im Sinne einer zunehmenden
Fahrzeugverzögerung gesteigert werden, der die
Übertragbarkeit dieser Bremskraft limitierende Kraftschlußbeiwert
an der Hinterachse des Fahrzeuges zuerst erreicht
bzw. überschritten wird und daher eine Blockiertendenz
auch zuerst an der Hinterachse auftrifft, mit der Folge,
daß das Fahrzeug ′′ausbricht′′. Im stabilen Wertebereich des
Diagramms 100 hingegen tritt im entsprechenden Fall eine
Blockiertendenz zuerst an der Vorderachse auf, und das
Fahrzeug bleibt, auch wenn die Vorderräder blockieren,
dynamisch stabil.
Aus dem Diagramm 100 ist unmittelbar ersichtlich, daß durch
eine installierte Bremskraftverteilung gemäß der Geraden 101
insbesondere im Bereich niedriger bis mittlerer Fahrzeugverzögerungen,
dem sogenannten Teilbremsbereich, die Hinterachse
in einem weit geringeren Maße zur Abbremsung des Fahrzeuges
herangezogen wird, als es, wenn die ideale Bremskraftverteilung
ausnutzbar wäre, der Fall sein könnte.
Bei einer Abbremsung Z von 0,4, beispielsweise, beträgt
beim dargestellten, speziellen Auslegungsbeispiel, der
Vorderachs-Bremskraftanteil nach der installierten Bremskraftverteilung
etwa 0,28 und der Hinterachs-Bremskraftanteil
0,12. Bei voller Ausnutzung der ′′idealen Bremskraftverteilung′′
bei einem Vorderachs-Bremskraftanteil
von 0,28 könnte, ohne Stabilitätsverlust, ein Hinterachs-
Bremskraftanteil von 0,2 erreicht werden, das heißt eine
Fahrzeugverzögerung von 0,48, die somit um 20% höher
wäre als die mit der Bremslage 10 in diesem Falle erzielte
Fahrzeugverzögerung.
Um, verglichen mit der fest installierten Bremskraftverteilung
101 höheren Wert des Hinterachs-Bremskraftanteils
erzielen zu können, ist die Bremslage 10 gemäß Fig. 1
mit einer Steuerungseinrichtung versehen, die unter Ausnutzung
von Funktionselementen des ABS 60 sowie elektronischer
Verarbeitung der Ausgangssignale der Stellungsgeber 31 und
32, elektronisch gesteuert, eine Änderung der Bremskraftverteilung
im Sinne einer Erhöhung des Hinterachs-Bremskraftanteils
ermöglicht. Diese Steuereinrichtung umfaßt
eine im Rahmen der elektronischen Steuereinheit 67 des
ABS 60 vorgesehene, in der Fig. 1 lediglich gestrichelt
angedeutete Verarbeitungsabschnitt 104, die nachfolgend anhand
ihrer Funktion erläutert wird, aus der sich für den
Fachmann die zu ihrer Realisierung erforderlichen
elektronisch-technischen Maßnahmen zwangslos ergeben, wobei
zur Erläuterung dieser Funktion auch auf das Bremskraftverteilungsdiagramm
100 der Fig. 2 Bezug genommen werden
wird.
Da bei einer Betätigung der Bremsanlage 10 gemäß Fig. 1
der Druck P VA im Ausgangsdruckraum 23 des Hauptzylinders 21
des Vorderachs-Bremskreises I sowie der Druck P HA im Ausgangsdruckraum 24
des Hauptzylinders 22 des Hinterachs-
Bremskreises II jeweils monotone Funktionen der Positionen
der Hauptzylinderkolben 26 bzw. 27 sind, stehen auch die
Ausgangssignale der Stellungsgeber 31 und 32, für die, der
Einfachheit halber, ein linearer Zusammenhang zwischen der
jeweiligen Kolbenpositon S KVA bzw. S KHA angenommen sei,
in einem monotonen Zusammenhang mit den in den Ausgangsdruckräumen
23 und 24 der Hauptzylinder 21 und 22 jeweils
herrschenden Drücken P VA bzw. P HA . Unter ′′Kolbenposition′′
S KVA und S KHA soll dabei jeweils die Auslenkung
des Kolbens 26 bzw. 27 aus seiner Grundstellung, in welcher
der jeweilige Ausgangsdruckraum 23 bzw. 24 drucklos ist,
verstanden werden.
Zwar ist dieser Zusammenhang insgesamt nicht-linear, wie
dem in der Fig. 3, auf deren Einzelheiten ergänzend verwiesen
sei, dargestellten Diagramm entnehmbar ist, das
am Beispiel des Hinterachs-Bremskreises II den Zusammenhang
zwischen Ausgangsdruck P HA , der als Abszisse aufgetragen
ist und der Kolbenposition S KHA , die als Ordinate
aufgetragen ist, zeigt. An einem Schwellenwert P₀ ist jedoch,
zu höheren Werten des Ausgangsdruckes P HA bzw. der
Kolbenauslenkung S KHA hin, deren Zusammenhang linear.
Ungeachtet dessen ist jedoch im gesamten Variationsbereich
des Ausgangsdruckes P HA , der selbstverständlich im Rahmen eines
z. B. durch Reibungseffekte bedingten, in der Fig. 3
schraffiert eingezeichneten Streubereiches 105, dessen
untere Grenze durch die ausgezogene Linie 106 und dessen
obere Grenze durch die strichpunktiert eingezeichnete
Linie 107 markiert sind, ein eindeutiger Zusammenhang
zwischen der Kolbenstellung S KHA und dem Ausgangsdruck P HA
gegeben, so daß die Ausgangssignale des Stellungsgebers 32
des Hinterachs-Hauptzylinders 22 - mit der aus der genannten
Streuung resultierenden, geringen Einschränkung - in eindeutiger
Weise in Einheiten des Ausgangsdruckes P HA und
damit in Einheiten des Hinterachs-Bremskraftanteils F HA
auswertbar sind.
Entsprechendes gilt sinngemäß für die Ausgangssignale des
Stellungsgebers 31 des Hauptzylinders 21 des Vorderachs-
Bremskreises I, für den - qualitativ und quantitativ -
derselbe Zusammenhang zwischen Kolbenstellung S KVA und
Ausgangsdruck P VA gegeben ist, wie anhand der Fig. 3 für
den Hinterachs-Bremskreis II dargestellt, da die Bremsanlage
10 derart ausgelegt ist, daß der Vorderachs-Bremsdruck
- der Ausgangsdruck P VA des Hauptzylinders 21 - gleich dem
Hinterachs-Bremsdruck - dem Ausgangsdruck P HA des Hauptzylinders
22 - ist, wenn das Verhältnis P VA /P HA der durch
die Gerade 101 des Diagramms 100 der Fig. 2 repräsentierten
- installierten - Bremskraftverteilung F VA /F HA entspricht.
Zur Erläuterung eines ersten einfachen Prinzips, nach
welchem mittels der Verarbeitungseinheit 104 der
elektronischen Steuereinheit 67 des ABS 60 und dessen dem
Vorderachs-Bremskreis I zugeordneten Bremsdruck-Regelventilen
63 und 64 eine Steuerung der Bremskraftverteilung
derart möglich ist, daß im Teilbremsbereich die Ausnutzung
eines, verglichen mit der durch die Gerade 101 des Diagramms
100 der Fig. 2 repräsentierten installierten,
fest abgestimmten Bremskraftverteilung, ein erhöhter
Hinterachs-Bremskraftanteil F HA ausnutzbar wird, sei zunächst
angenommen, daß für das Fahrzeug die in der Fig. 2
dargestellte Parabel 102 der idealen Bremskraftverteilung
gelte und daß die Abhängigkeit der Stellungsgeber-
Ausgangssignale von den Bremsdrücken P VA und P HA dem Diagramm
der Fig. 3 entspreche, was durch die konstruktive
Gestaltung der Stellungsgeber 31 und 32 und der Bremsanlage 10
insgesamt ohne weiteres möglich ist. Des weiteren
sei unterstellt, daß die Parabel 102 dieser idealen Bremskraftverteilung
in der Verarbeitungseinheit 104 in einer
für einen fortlaufenden Vergleich mit den Stellungsgeber-
Ausgangssignalen geeigneten Form ′′abgelegt′′ sei, das heißt
entweder in Form einer Reihe von Festwertpaaren gespeichert
ist oder in Abhängigkeit von dem für den Vorderachs-
Bremskraftanteil F VA maßgeblichen bzw. diesen repräsentierenden
Pegel des Ausgangssignals des dem Vorderachs-Bremskreis I
zugeordneten Stellungsgebers 31 fortlaufend berechnet
wird.
Aus den Stellungsgeber-Ausgangssignalen "erkennt" die
Verarbeitungseinheit 104 die bei einer Bremsung momentan
gegebene Bremskraftverteilung, die sich mit dem
Einsetzen der Bremsung bei fortlaufender Steigerung der
Kraft, mit der der Fahrer das Bremspedal 18 betätigt,
vom Ursprung 0,0 des Bremskraft-Verteilungsdiagramms 100,
aus entlang der Geraden 101 der installierten, fest abgestimmten
Bremskraftverteilung entwickelt. Die Verarbeitungseinheit
104 vergleicht während dieser einleitenden
Phase der Bremsung fortlaufend den mittels des Stellungsgebers
32 des Hinterachs-Hauptzylinders 22 erfaßten Hinterachs-
Bremskraftanteil F′ HA , mit dem, für den jeweils gegebenen
Vorderachs-Bremskraftanteil F′ VA , der mittels des
Ausgangssignals des Stellungsgebers 31 des Vorderachs-
Bremskreises I ′′verfolgt′′ wird, verknüpften, für diesen
Vorderachs-Bremskraftanteil idealen Wert des Hinterachs-
Bremskraftanteils F HA und erzeugt, wenn der gemessene Wert F′ HA
des Hinterachs-Bremskraftanteils um mehr als einen Schwellenwert
F HA ₁ niedriger ist als der ideale Wert, ein Ausgangssignal,
mittels dessen die beiden Bremsdruck-Regelventile 63
und 64 des Vorderachs-Bremskreises I in deren Sperrstellungen
gesteuert werden. In der Darstellung der
Fig. 2 ist dies, während die Betätigungskraft weiter
gesteigert wird, in dem Punkt 108 der Fig. 2 der Fall,
in dem sich bei einer Bremsung erstmalig der Hinterachs-
Bremskraftanteil F′ HA um den genannten Schwellenwert F HA ₁
von dem für die Parabel 102 der idealen Bremskraftverteilung
charakteristischen Hinterachs-Bremskraftanteil F HAi
unterscheidet. Ab diesem Punkt 108, bis zu welchem die
Bremskraft-Verteilung sich entlang des vom Koordinatenursprung
des Diagramms 100 ausgehenden Abschnittes 101′
entwickelt hatte, führt eine Steigerung der Betätigungskraft
zu einem Anstieg des Hinterachs-Bremskraftanteils F′ HA entlang
der parallel zur Ordinate des Diagramms 100 verlaufenden
Geraden 109, das heißt es wird der Bremsdruck
an den Hinterradbremsen 13 und 14 erhöht, während der
Bremsdruck an den Vorderradbremsen 11 und 12 konstant
gehalten wird.
Sobald der Hinterachs-Bremsdruck bzw. der durch das Ausgangssignal
des Stellungsgebers 32 repräsentierte Hinterachs-
Bremskraftanteil F′ HA einen Wert erreicht bzw. überschreitet,
der um weniger als ein Schwellenwert F HA ₂, der
kleiner ist als der Schwellenwert F HA ₁, niedriger ist als
der für den konstant gehaltenen Vorderachs-Bremskraftanteil
F′ VA charakteristische Wert des ′′idealen′′ Hinterachs-
Bremskraftanteils F HAi , in der Darstellung der Fig. 2 bei
Erreichen des Punktes 111, werden die beiden Bremsdruck-
Regelventile 63 und 64 des Vorderachs-Bremskreises I wieder
in deren Grundstellung zurückgeschaltet, so daß nunmehr auch
an der Vorderachse wieder Bremsdruck aufgebaut werden kann.
Gleichzeitig wird das Bremsdruck-Regelventil 66 des Hinterachs-
Bremskreises II in seine Sperrstellung gesteuert, in
welcher der in den Hinterradbremsen herrschende Druck auf
seinem zuvor erreichten Wert gehalten wird. Wird hierbei
die Bremsen-Betätigungskraft weiter gesteigert, so entwickelt
sich nunmehr die Bremskraftverteilung von dem
Punkt 111 aus entlang einer parallel zur Abszisse des
Diagramms 100 verlaufenden Geraden 112, bis im Punkt 108′
wieder eine Bremskraft-Verteilung erreicht ist, bei welcher
der - gemessene - Hinterachs-Bremskraftanteil F′ HA um den
Schwellenwert F HA ₁ niedriger ist als der auf dem gehaltenen
Vorderachs-Bremskraftanteil F′ VA bezogene ideale Wert.
Mit dem Erreichen der dem Punkt 108′ des Diagramms 100
der Fig. 2 entsprechenden Bremskraftverteilung werden
die Bremsdruck-Regelventile 63 und 64 des Vorderachs-
Bremskreises I sowie das Bremsdruck-Regelventil 66 des
Hinterachs-Bremskreises II wieder in die Sperr-Stellung
bzw. die Offen-Stellung gesteuert, worauf sich bei
weiterer Steigerung der Betätigungskraft die Bremskraftverteilung
entlang der parallel zur Ordinate des Diagramms
100 verlaufenden Geraden 109′ entwickelt, bis
im Punkt 111′ wieder eine Bremskraftverteilung erreicht
wird, bei der sich der Hinterachs-Bremskraftanteil
F′ HA wieder nur noch um den - kleineren - Differenzbetrag
Δ F HA ₂ vor dem idealen Wert unterscheidet, worauf
die Bremsdruck-Regelventile 63 und 64 des Vorderachs-
Bremskreises I wieder in ihre Offen-Stellung gesteuert
werden und das Hinterachs-Bremsdruck-Regelventil 66 wieder
in seine Sperr-Stellung zurückgeschaltet wird, usw.
Im Ergebnis wird erreicht, daß sich die Bremskraft-
Verteilung, während die Betätigungskraft ständig gesteigert
wird, als Treppenfunktion zwischen zwei Parabeln
102′ und 102′′ entwickelt, deren eine - die Parabel 102′ -
in einem, gemäß der Darstellung der Fig. 2 vertikalen
Abstand des Wertes Δ F HA ₁ von der Parabel 102 der idealen
Bremskraftverteilung gleichsam parallel zu dieser verläuft,
und deren andere - die Parabel 102′′ - in dem - geringeren -
Abstand Δ F HA ₂ der Parabel 102 der idealen Bremskraftverteilung
folgt.
Der durch die solchermaßen gesteuerte Bremskraft-
Verteilung F′ VA /F′ HA erzielbare Gewinn an Bremswirkung ist,
verglichen mit dem Fall, daß lediglich mit der fest
installierten Bremskraftverteilung gemäß der Geraden 102
gebremst werden kann, um einen Betrag größer, der dem
Unterschied der Flächen entspricht, um die, bezogen auf einen
Abschnitt der Abszisse, die durch die Treppenfunktion und die
Abszisse begrenzte Fläche größer ist als die auf demselben Abschnitt
durch die Gerade 102 der installierten Bremskraftverteilung
und die Abszisse begrenzten, trapezförmigen
Fläche. Wie unmittelbar aus dem Vergleich dieser Flächen,
z. B. zwischen den Abszissenwerten 0,2 und 0,4, ersichtlich,
ist der durch die vorstehend erläuterte Bremskraft-
Verteilungs-Steuerung erzielbare Gewinn an Bremswirkung
erheblich. Es versteht sich, daß auch die Parabeln 102′
und 102″ in einer für den Vergleich mit den gemessenen
Werten des Vorderachs- und des Hinterachs-Bremskraftanteils
geeigneten Form in der Verarbeitungseinheit 104 abgelegt sind.
Eine ähnliche Entwicklung der Bremskraftverteilung ergibt
sich, wenn das dem Hinterachs-Bremskreis zugeordnete Bremsdruck-
Regelventil 66 permanent, das heißt auch dann, wenn
die Bremsdruck-Regelventile 63 und 64 des Vorderachs-
Bremskreises I ihre Druckaufbau-Stellung einnehmen, in
seiner Druckaufbau-Stellung - der Grundstellung - bleibt.
Dies hat allerdings zur Folge, daß nach einer Druckhalte-
Phase an der Vorderachse, in dem Moment, in welchem die
Bremsdruck-Regelventile 63 und 64 der Vorderradbremsen 11
und 12 wieder in ihre Offen-Stellung gesteuert werden,
der Hinterachs-Bremsdruck P HA geringfügig absinkt, da über
die Wippe 57 ein Druckausgleich zwischen dem Hinterachs-
Hauptzylinder 22 und dem Vorderachs-Hauptzylinder 21 stattfinden
kann.
Dafür wird um so "schneller" - beim Öffnen der Bremsdruck-
Regelventile 63 und 64 - der Druck P VA im Ausgangsdruckraum
des Hauptzylinders 21 des Vorderachs-Bremskreises I
erhöht.
Außerdem wird "gleichzeitig" mit dem Vorderachs-Bremsdruck
auch der Hinterachs-Bremsdruck gesteigert, mit der Folge,
daß sich anstelle einer "treppenförmigen" Entwicklung der
Bremskraftverteilung eine "sägezahnförmige" Entwicklung
derselben ergibt, wie in der Detail-Darstellung der Fig. 2a
für den Bereich zwischen den Abszissenwerten 0,2 und 0,4
zusätzlich veranschaulicht.
Bei der Art der Bremsdruck-Verteilungssteuerung entwickelt
sich die Bremskraftverteilung "zwischen" den
durch die parallel zur Ordinate verlaufenden Geraden-
Abschnitten 109′ repräsentierten Phasen, während derer
nur der Bremsdruck an der Hinterachse gesteigert wird,
entlang "schräg", das heißt parallel zur Geraden 101
der installierten Bremskraft-Verteilung verlaufenden
Geraden-Abschnitten 101′. Verglichen mit der in der
Fig. 2 dargestellten Art der Bremskraft-Verteilungssteuerung
genügen hier weniger Umschaltvorgänge, um die
Bremskraftverteilung innerhalb des durch die beiden
Parabeln 102′ und 102′′ eingesetzten Bereiches der Bremskraft-
Verteilung zu halten. Allerdings können beim Umschalten
der Vorderachs-Bremsdruck-Regelventile 63 und 64
in der Offen-Stellung kurzzeitig Verringerungen der
Fahrzeugverzögerung eintreten, die den Fahrkomfort beeinträchtigen
können.
Zur Erläuterung eines weiteren Prinzips, nach dem im
Teilbremsbereich, verglichen mit einer im Sinne einer
Festabstimmung getroffenen installierten Bremskraftverteilung,
ein erhöhter Bremskraftanteil ausgenutzt
werden kann, sei nunmehr auf die Einzelheiten der
Fig. 4 verwiesen, die eine Zweikreis-Bremsanlage 10′
für ein Fahrzeug zeigt, das sowohl mit einem ABS 60 als
auch mit einer Einrichtung zur Vortriebs-Regelung ausgerüstet
ist. Dabei ist zum Zweck der Erläuterung vorausgesetzt,
daß das Fahrzeug einen Hinterachs-Antrieb hat
und daß die Vortriebs-Regeleinrichtung nach dem Prinzip
arbeitet, ein zum Durchdrehen neigendes Fahrzeugrad durch
Aktivierung seiner Radbremse 13 oder 14 soweit zu verzögern,
daß sein Antriebsschlupf innerhalb eines sowohl
mit guter Vortriebsbeschleunigung als auch mit guter
Fahrstabilität verträglichen Wertebereiches bleibt.
Das ABS 60′ ist in diesem Falle als sogenanntes Vier-
Kanal-ABS ausgebildet, bei dem für jedes angetriebene
Fahrzeugrad ein Raddrehzahlsensor 113 bzw. 114 vorgesehen
ist sowie jedem der angetriebenen Fahrzeugräder
ein eigenes Bremsdruck-Regelventil 116 bzw. 117 zugeordnet
ist, wobei das ABS 60′ auch so ausgeschaltet ist,
daß eine individuelle Bremsdruck-Regelung an den Hinterradbremsen
13 und 14 des Fahrzeuges möglich ist.
Soweit in der Fig. 4 Bau- und Funktionselemente der
Bremsanlage 10′ und ihre ABS 60′ mit denselben Bezugszeichen
belegt sind wie in der Fig. 1, soll dadurch auf
die diesbezügliche Bau- und Funktionsgleichheit bzw.
-Analogie hingewiesen und gleichzeitig auch auf die
diesbezüglichen Beschreibungsteile zu Fig. 1 verwiesen
sein.
Im Rahmen der Vortriebs-Regeleinrichtung ist bei der
Bremsanlage 10′ gemäß Fig. 4 ein an den Deckel 51 des
Gehäuses 52 des Bremsgeräts 19 angesetzter, insgesamt
mit 118 bezeichneter Antriebszylinder vorgesehen, dessen
durch den Antriebskolben 119 beweglich begrenzter Antriebsdruckraum
121 über ein Steuerventil (ASR-Steuerventil) 122
der Vortriebs-Regeleinrichtung an den Druckausgang 55
der Hilfsdruckquelle 44 anschließbar ist. Der Antriebskolben
121 des Antriebszylinders 118 ist mit einem Kolbenstößel
123 versehen, der durch eine Öffnung 124 des Gehäusedeckels
51 hindurchtritt und sich an der Wippe 57
- an deren dem Hinterachs-Hauptzylinder 22 zugeordneten
Wippenarm 57′′ - abstützt bzw. an diesem abstützbar ist.
Der Antriebszylinder 118 ist beim dargestellten, speziellen
Ausführungsbeispiel, so angeordnet, daß eine zentrale
Längsachse, entlang welcher sich der Kolbenstößel 123
erstreckt, mit der zentralen Längsachse 29 des Hinterachs-
Hauptzylinders 22 zusammenfällt.
Das ASR-Steuerventil 122 ist beim dargestellten, speziellen
Ausführungsbeispiel als 2/3-Wege-Magnetventil ausgebildet,
in dessen Grundstellung 0 der Antriebsdruckraum 121 des
Antriebszylinders mit dem drucklosen Vorratsbehälter 74
der Hilfsdruckquelle 44 verbunden - und gegen deren Ausgang
55 abgesperrt - ist. In der erregten Stellung I des
ASR-Steuerventils ist hingegen der Antriebsdruckraum 121
des Antriebszylinders 118 an den Druckausgang 55 der
Hilfsdruckquelle 44 angeschlossen und gegen den Vorratsbehälter
abgesperrt. Der in der erregten Stellung I
des ASR-Steuerventils 122 den Anschluß des Druckausganges 55
der Hilfsdruckquelle 44 an den Antriebsdruckraum 121
des Antriebszylinders 118 vermittelnde Strömungspfad 124
des ASR-Steuerventils 122 ist, in spezieller
Gestaltung dieses Ventils 122, mit einer Drossel 126
versehen, die eine Begrenzung der Druck-Anstiegsrate
in dem Antriebsdruckraum 121 des Antriebsdruckzylinders 118
auf einen erwünschten Wert vermittelt.
Zur Erzielung von Bremsdruck-Aufbau-Phasen der Vortriebs-
Regelung wird das ASR-Steuerventil 122 in seine erregte
Stellung I gesteuert, wobei gleichzeitig das Bremsdruck-
Regelventil 116 oder 117, derjenigen Radbremse 13 oder 14,
an welcher keine Durchdrehtendenz vorliegt, in seine Sperrstellung
gesteuert wird.
Eine Bremsdruck-Haltephase an der jeweils der Vortriebs-
Regelung unterworfenen Radbremse 13 und/oder 14 wird dadurch
erzielt, daß deren Bremsdruck-Regelventil 116 bzw. 117,
während das ASR-Steuerventil 122 in seine Bremsdruck-
Aufbaustellung I gesteuert ist, in die Druckhalte-Stellung
- die Sperrstellung I - gesteuert wird. Im Rahmen der
Vortriebs-Regelung erforderliche Druckabbau-Phasen werden
dadurch erzielt, daß das ASR-Steuerventil 122 in seine
Grundstellung Null zurückgeschaltet wird und das Bremsdruck-
Regelventil 116 und/oder 117 derjenigen Radbremse 13
und/oder 14, an welcher der Bremsdruck erniedrigt werden
soll, ebenfalls in seine Grundstellung Null zurückgeschaltet
wird.
Der dem Hinterachs-Bremskreis I zugeordnete Antriebszylinder
118 der Vortriebs-Regeleinrichtung und die in
deren Rahmen vorgesehenen Bremsdruck-Regelventile 116 und
117 können, gesteuert durch Ausgangssignale der Verarbeitungseinheit
104 und der elektronischen Steuereinheit 67′
der Antiblockier- und Vortriebs-Regeleinrichtung ebenfalls
zu einer zu den vorstehend erläuterten Arten der Bremskraft-
Verteilungs-Steuerung analogen Steuerung, zu deren Erläuterung
auf das Diagramm der Fig. 2b Bezug genommen sei, wie
folgt ausgenutzt werden.
Wann immer die Verarbeitungseinheit 104 aus den Ausgangssignalen
der Stellungsgeber 31 und 32 erkennt, daß sich
der mit dem jeweiligen Vorderachs-Bremskraftanteil verknüpfte
Hinterachs-Bremskraftanteil bzw. Ausgangsdruck
des Hauptzylinders 22 des Hinterachs-Bremskreises II um
mehr als den Wert Δ F HA ₁ von dem idealen Wert F HAi unterscheidet,
wird das ASR-Steuerventil 122 in seine erregte
Stellung I geschaltet, und dadurch der Antriebsdruckraum 121
des Antriebszylinders 118 mit dem Ausgangsdruck der Hilfsdruckquelle 44
beaufschlagt. Dadurch wird eine zusätzliche
Kraft auf den Kolben 27 des Hinterachs-Hauptzylinders 22
ausgeübt, die zu einer Verschiebung des Kolbens 27 im Sinne
einer Erhöhung des Hinterachs-Bremsdruckes P HA führt, wobei
sich die Bremskraftverteilung, während der Fahrer die Betätigungskraft
weiter steigert, entlang eines steil ansteigenden
Astes 127 des in diesem Falle die Entwicklung
der Bremskraftverteilung repräsentierenden Kurvenzuges
entwickelt, bis in einem Punkt 129 der Parabel 102′′ eine
Bremskraftverteilung erreicht ist, bei der sich der
Hinterachs-Bremskraftanteil von dem
der Parabel 102 der idealen Bremskraftverteilung entsprechenden
Wert F HAi nur noch um den Differenzbetrag
Δ F HA ₂ unterscheidet. Sobald dies der Fall ist, wird
das ASR-Steuerventil 122 wieder in seine Grundstellung Null
zurückgeschaltet, und es werden gleichzeitig auch die
Bremsdruck-Regelventile 116 und 117 in deren Sperrteilungen I
gesteuert, so daß der bis dahin in die
Hinterradbremsen 13 und 14 eingekoppelte Bremsdruck P HA
auf dem zum Zeitpunkt des Umschaltens der genannten
Ventile 122 sowie 116 und 117 erreichten Wert gehalten wird.
Bei einer weiteren Steigerung der Betätigungskraft entwickelt
sich dann die Bremskraftverteilung entlang des
zur Abszisse des Diagramms der Fig. 2b parallelen
Abschnittes 131 des Kurvenzuges 128, bis dieser Abschnitt
131 in dem Punkt 132 auf die Parabel 102′
"trifft", die um den Differenzbetrag F HA ₁ "unterhalb"
der Parabel 102 der idealen Bremskraftverteilung
verläuft.
Mit dem Erreichen der dem Punkt 132 des Diagramms der
Fig. 2b entsprechenden Bremskraftverteilung werden die
Bremsdruck-Regelventile 116 und 117 des Hinterachs-
Bremskreises II wieder in deren Grundstellung Null und
das ASR-Steuerventil 122 wieder in desen Druckaufbau-
Stellung - die erregte Stellung I - gesteuert, mit der
Folge, daß der Bremsdruck im Hinterachs-Bremskreis II
gemäß dem weiteren steil ansteigenden Ast 127′ des
Kurvenzuges 128 der Fig. 2b gesteigert wird, bis die
sich hiernach entwickelte Bremskraftverteilung den
Punkt 129′ der Parabel 102′′ erreicht, bei dem sich der
Hinterachs-Bremskraftanteil nur noch um den Wert Δ F HA ₂
vom idealen Wert F HAi unterscheidet und dadurch wieder
eine Phase der Bremskraft-Verteilungs-Steuerung eingeleitet
wird, bei der bei konstant gehaltenem Hinterachs-
Bremskraftanteil der Vorderachs-Bremskraftanteil allein
erhöht wird, bis der Unterschied des mittels des Stellungsgebers 32
erfaßten momentanen Wertes des Hinterachs-
Bremskraftanteils von dem idealen Wert wieder auf den
Betrag Δ F HA ₁ angewachsen ist, usw.
Diese Art der Bremskraft-Verteilungs-Steuerung bewirkt
eine Steigerung des Hinterachs-Bremskraft-Anteils auf den
nahezu idealen Wert auch dann, wenn der Fahrer, unmittelbar
nach dem Umschalten des ASR-Steuerventils 122 und der
Bremsdruck-Regelventile 116 und 117 in die Druckaufbau-
Stellung die Betätigungskraft nicht weiter erhöht, das
heißt zu einem Zeitpunkt, dem in dem Diagramm der
Fig. 2b der Punkt 133 entspricht, die Betätigungskraft
konstant hält. Der Hinterachs-Bremskraftanteil wird dann
- bei konstantem Vorderachs-Bremskraftanteil - soweit erhöht,
bis der Hinterachs-Bremskraftanteil dem durch den
Punkt 134 der Parabel 102′′ repräsentierten Wert entspricht,
wodurch ein entsprechend erhöhter Wert des Hinterachs-
Bremskraftanteils ausnutzbar wird.
Zur Erläuterung weiterer wichtiger Aspekte, die für sämtliche
der vorstehend erläuterten Varianten der Bremskraft-
Verteilungs-Steuerung gleichermaßen von Bedeutung sind,
sei nunmehr wieder auf die Diagramme der Fig. 2 und 3
Bezug genommen.
Die Bremskraft-Verteilungs-Steuerung setzt für jede der
vorstehend erläuterten Varianten derselben zunächst einmal
die genaue Kenntnis der für das jeweilige Fahrzeug
maßgeblichen Parabel 102 der idealen Bremskraftverteilung
voraus, anhand derer dann die Schwellenwerte für die
Steuerung markierenden Parabeln 102′ und 102′′ ermittelt
werden können.
Von den den Verlauf den Parabel 102 der idealen Bremskraft-
Verteilung in dem Diagramm 100 bestimmenden Parametern,
nämlich den Radstand l, der auf die Straßenoberfläche bezogenen
Schwerpunkthöhe h, dem Hinterachs-Lastanteil ψ und
dem Fahrzeuggewicht G (auf das der Vorderachs-Bremskraft-
Anteil F VA , der Hinterachs-Bremskraft-Anteil F HA und die
Abbremsung Z des Fahrzeuges bezogen werden), ist, allein
aus den Konstruktionsdaten des Fahrzeuges, lediglich der
Radstand l von der Fahrzeugzuladung und deren Verteilung
im Fahrzeug unabhängig, während die Parameter h, ψ und
G mit der Besetzung bzw. Beladung des Fahrzeuges zum Teil
erheblich variieren können, insbesondere der Hinterachs-
Lastanteil ψ und das Fahrzeug-Gesamtgewicht G. Diese
Größen können jedoch auf vielfältige Weise ermittelt und
durch eine zweckgerechte Verarbeitung in der Verarbeitungseinheit 104
zur Feststellung des Fahrzeug-spezifischen
Verlaufs der Parabel der idealen Bremskraftverteilung
ausgenutzt werden. Hierfür werden nachfolgend, ohne
Anspruch auf Vollständigkeit, eine Reihe beispielhafter
Möglichkeiten angegeben, die alternativ oder in Kombination
ausnutzbar sind.
- 1. Die Verarbeitungseinheit 104 ist programmierbar, dahingehend, daß der Fahrer eingeben kann, welche Plätze des Fahrzeuges besetzt sind und mit welchem - gegebenenfalls geschätztem - Gewicht der Kofferraum eines Personenkraftwagens beladen wird, wobei natürlich das Leergewicht G₀ des Fahrzeuges als bekannt vorausgesetzt wird. Aus diesen Eingaben ergibt sich dann das Gesamtgewicht G des Fahrzeuges sowie in guter Näherung die Schwerpunktshöhe h und der Hinterachslastanteil ψ.
- 2. Das Fahrzeug ist mit Sensoren ausgerüstet, die - bei stehendem Fahrzeug - eine Erfassung des Beladungszustandes des Fahrzeuges ermöglichen, so daß hieraus sowohl das Gesamtgewicht G des Fahrzeuges als auch der Hinterachs-Lastanteil ψ erkennbar ist. Davon ausgehend, daß die Schwerpunktshöhe nur unwesentlich vom Beladungszustand des Fahrzeuges abhängt, kann dann die Verarbeitungseinheit 104 eine in sehr guter Näherung der tatsächlich geltenden idealen Bremskraftverteilung entsprechende Parabel 102 errechnen.
- 3. Aus einer Messung der Bremsdrücke P VA und P HA bzw. des Vorderachs-Bremskraftanteils und des Hinterachs-Bremskraftanteils mit Hilfe der Stellungsgeber 31 und 32 einerseits und der Fahrzeugverzögerung andererseits, die aus einer Auswertung der Ausgangssignale der Raddrehzahlfühler 96 und 97 des Vorderachs-Bremskreises I und/oder der Ausgangssignale des Raddrehzahl- Sensors 97 bzw. der Raddrehzahl-Sensoren 113 und 114 des Hinterachs-Bremskreises II gewinnbar ist, kann, gleichsam "dynamisch", das Gesamtgewicht G des Fahrzeuges auf einfache Weise ermittelt werden.
- 4. Das Fahrzeuggewicht kann - dynamisch - auch dadurch ermittelt werden, daß aus den Ausgangssignalen der Raddrehzahlsensoren 94 und 96 des Vorderachs-Bremskreises I und/oder 97 bzw. 113 und 114 des Hinterachs-Bremskreises II die momentane Fahrzeugbeschleunigung ermittelt wird und diese mit der Beschleunigung verglichen wird, die sich nach dem - seinerseits überwachten - im Antriebsstrang des Fahrzeuges erzeugten Vortriebsmoment ergibt, das aus den Kenndaten des Motors, z. B. Drehzahl des Motors und Stellung der Drosselklappe bei einem Otto-Motor und eingelegter Schaltstufe des zur Antriebsmoment-Übertragung auf die angetriebenen Fahrzeugräder vorgesehenen Schalt-Getriebes erkennbar ist.
Die unter 3. und 4. angegebenen - "dynamischen" - Möglichkeiten
der Bestimmung des Fahrzeuggewichtes setzen voraus,
daß die Absolut-Beträge der Ausgangs-Signalpegel der
Stellungsgeber 31 und 32 ein Maß für den Vorderachs-
Bremsdruck P VA und den Hinterachs-Bremsdruck P HA sind.
Um eine diesbezügliche Eichung der Stellungsgeber 31 und
32 erzielen zu können, ist bei der Bremsanlage 10 gemäß
Fig. 1 - Entsprechendes gilt für die Bremsanlage 10′
gemäß Fig. 4 - ein Druckschalter 136 vorgesehen, der,
mit der die Bremsanlage 10 bei stehendem Fahrzeug betätigt
wird, ein Ausgangssignal abgibt, wenn und sobald
der Bremsdruck P VA im Vorderachs-Bremskreis einen definierten,
durch die Auslegung bzw. Einstellung des Druckschalters 136
vorgegebenen Schwellenwert P VA ₀ überschreitet.
Ist dies im Vorderachs-Bremskreis I der Fall, so gilt
dasselbe auch für den Hinterachs-Bremskreis II, zumindest
dann, wenn die Bremsanlage 10 bzw. 10′ mit der durch die
Gerade 101 des Diagramms 100 der Fig. 2 repräsentierten
Festabstimmung der Bremskraft-Verteilung betätigt wird,
das heißt die Bremskraft-Verteilungs-Steuerung nicht
wirksam ist, was für den Fall, daß die Bremsanlage bei
stehendem Fahrzeug betätigt wird, vorausgesetzt sein
soll.
Sind die mit dem bestimmten Schwellenwert P VA ₀ verknüpften
Ausgangssignale der Stellungsgeber 31 und 32, gleiche Ausbildung
derselben vorausgesetzt, nur wenig, das heißt
innerhalb einer Marge von 5 bis 10% voneinander verschieden,
so wird dies von der Verarbeitungseinheit 104
durch eine entsprechende Änderung des Eichfaktors berücksichtigt,
mit dem die für den Vorderachs- bzw.
den Hinterachs-Bremsdruck maßgeblichen Ausgangssignale
der Stellungsgeber 31 und 32 korrigiert werden. Unterscheiden
sich jedoch die Signalpegel der Ausgangssignale
der beiden Stellungsgeber 31 und 32 um mehr als einen,
einem Druckunterschied Δ P von größenordnungsmäßig
20 bar entsprechenden Betrag, so wird dies von der
Verarbeitungseinheit 104 dahingehend gewertet, daß
der Entlüftungszustand in demjenigen Bremskreis, dessen
Stellungsgeber 31 oder 32 den größeren Kolbenhub anzeigt,
zu schlecht ist, und es wird ein - optisches
oder akustisches - Warnsignal ausgelöst, das dem Fahrer
anzeigt, daß die Bremsanlage 10 bzw. 10′ einer Überprüfung
bedarf.
Des weiteren ist es, im Sinne eines stabilen Bremsverhaltens
des Fahrzeuges, sinnvoll, den Hinterachs-Bremskraftanteil
F HA in Kurvenfahrt-Situationen relativ
niedriger zu halten, als in Geradeausfahrt-Bremssituationen,
um - in Kurvenfahrt-Bremssituationen -
einem "Ausbrechen" des Fahrzeuges vorzubeugen.
Zur Erkennung einer Kurvenfahrt-Situation kann z. B. ein
Querbeschleunigungs-Sensor vorgesehen sein. Es ist aber
auch möglich, eine derartige Situation anhand der Ausgangssignale
der verschiedenen Fahrzeugseiten zugeordneten
Raddrehzahlsensoren 94 und 96 bzw. 113 und 114
zu erkennen, die für die kurvenäußere Fahrzeugseite
Ausgangssignale mit höherem Signalpegel erzeugen als
für die kurveninnere Fahrzeugseite.
Die Verarbeitungseinheit 104 kann auch dahingehend ausgebildet
sein, daß sie gleichsam "lernfähig" ist, derart,
daß sie aus einer Verarbeitung der Ausgangssignale
der Stellungsgeber 31 und 32 und der für die Fahrzeugverzögerung
charakteristischen Raddrehzahlsensor-
Ausgangssignale sowie der Ausgangssignale des Druckschalters 136
in einem mehrere Bremszyklen umfassenden
Anpassungsprozeß die für das Fahrzeug charakteristische
Parabel der idealen Bremskraftverteilung und damit auch
die Parabeln 102′ und 102′′ ermittelt, "zwischen" denen
die Bremskraft-Verteilungs-Steuerung im vorstehend erläuterten
Sinne erfolgt.
Die insoweit erläuterte Bremskraft-Verteilungs-Steuerung
kann zusätzlich eine Bremsschlupf-abhängige Regelung überlagert
sein, derart, daß der Bremsschlupf der Hinterräder,
auch dann, wenn das Antiblockier-System nicht aktiviert
ist, auf einen Wert eingeregelt wird, der mindestens dem
Bremsschlupf der Vorderräder entspricht oder um bis zu
1% höher ist als dieser. Eine derartige, schlupfabhängige
Regelung, die, für sich gesehen, als bekannt
vorausgesetzt werden kann, wird jedoch erst ab einer
Mindestgeschwindigkeit des Fahrzeuges von z. B. 30 km/h
wirksam, ab welcher eine hinreichende Meßgenauigkeit der
Raddrehzahlsensoren und dementsprechend eine gute Auswertbarkeit
ihrer Ausgangssignale gewährleistet sind.
Claims (7)
1. Hydraulische Zweikreis-Bremsanlage für ein Straßenfahrzeug
mit in einem Vorderachs- und in einem
Hinterachs-Bremskreis zusammengefaßten Vorderrad-
bzw. Hinterrad-Bremsen, zu deren Bremsdruckversorgung
ein durch Pedalkraft, ggf. über einen Bremskraftverstärker
betätigbares Bremsgerät vorgesehen
ist, das für jeden Bremskreis einen
- statischen - Hauptzylinder aufweist, die in
einem gemeinsamen Gehäuse in Twin-Bauweise
nebeneinander angeordnet sind, und an deren Kolben,
in Verschieberichtung derselben gesehen, je ein
Arm einer Wippe abgestützt ist, die an einem durch
die - ggf. verstärkte - Betätigungskraft in Bewegungsrichtung
der Kolben verschiebbaren Teil des
Bremsgeräts um eine zu dieser senkrecht verlaufenden
Achse schwenkbar angeordnet ist, wobei das Verhältnis
L V /L H der effektiven Längen L V und L H des
sich am Kolben des Vorderachs-Hauptzylinders und
des sich am Kolben des Hinterachs-Hauptzylinders
abstützenden Wippenarmes dem Verhältnis F H /F V der
wirksamen Kolbenflächen F H und F V der jeweiligen
Hauptzylinderkolben entspricht, und die aus dieser
Gestaltung des Bremsgeräts resultierende Festabstimmung
der installierten Bremskraftverteilung
F VA /F HA auf dynamisch stabiles Bremsverhalten des
Fahrzeuges im gesamten Variationsbereich der mittels
der Bremsanlage - bei höchsten Kraftschlußbeiwerten
zwischen der Fahrbahn und den Rädern erreichbaren
- Fahrzeug-Verzögerungen ausgelegt ist, wobei weiter
das Fahrzeug mit einer auf die angetriebenen Hinterräder
wirkenden Vortriebs-Regeleinrichtung (ASR) -
Anfahr-Schlupf-Regelung ausgerüstet ist, die nach
dem Prinzip arbeitet, ein zum Durchdrehen neigendes
Fahrzeugrad durch Aktivierung seiner Radbremse
innerhalb eines mit guter Fahrstabilität verträglichen
Wertebereiches des Antriebsschlupfes zu
halten, sowie mit einem Antiblockier-System (ABS),
deren durch elektrische Ausgangssignale einer
- nach üblichen Kriterien arbeitenden - elektronischen
ABS- und ASR-Steuereinheit ansteuerbare Bremsdruck-
Stellglieder eine alternative und/oder gleichzeitige
Erzielung von Bremsdruck-Haltephasen an den Vorderrädern
sowie von Bremsdruck-Aufbauphasen an den
Hinterrädern des Fahrzeuges ermöglichen,
dadurch gekennzeichnet, daß für jeden der Hauptzylinderkolben
(26 und 27) ein Stellungsgeber (31
bzw. 32) vorgesehen ist, die für die jeweilige
Kolbenposition charakteristische, elektrische
Ausgangssignale abgeben, die als Informations-
Eingaben einer im Rahmen der elektronischen Steuereinheit
(67) vorgesehenen Verarbeitungseinheit (104)
zugeleitet werden, welche die positionscharakteristischen
Ausgangssignale der Stellungsgeber
(31 und 32) als ein Maß für die in den
beiden Hauptzylindern (21 und 22) erzeugten
Bremsdrücke P VA und P HA wertet und - unter Berücksichtigung
der konstruktiven Gestaltung der
Bremsanlage - für den Hinterachs-Bremskraftanteil
F HA und den Vorderachs-Bremskraftanteil F VA
charakteristische Größen F′ HA und F′ VA bildet,
die jeweils in einer eindeutigen Korrelation zu
einer bestimmten Fahrzeugverzögerung Z stehen,
und den Hinterachs-Bremskraftanteil F′ HA dieses
Wertepasses (F′ VA , F′ HA ) mit demjenigen Wert F HAi
vergleicht, der bei gleicher Kraftschlußausnutzung
an der Vorderachse und der Hinterachse
bei dem aus den Meßdaten ermittelten Wert F′ VA
des Vorderachs-Bremskraftanteils über den Hinterachs-
Bremskreis (II) ausgeübt werden könnte und,
falls der solchermaßen ermittelte Wert F′ HA
um mehr als eine Differenzschwelle Δ F HA ₁ niedriger
ist als der Wert F HAi , ein Signal auslöst, das seinerseits
an der angetriebenen Hinterachse des Fahrzeuges
die Einkopplung zusätzlichen Bremsdruckes
in den Hinterachs-Bremskreis (II) mittels des Brems-
Stellgliedes (118) der Vortriebs-Regeleinrichtung
auslöst, und dieses Signal wieder abfallen läßt,
wenn der Hinterachs-Bremskraftanteil einen Wert
überschreitet, der um weniger als eine zweite
Differenzschwelle Δ F HA ₂, die niedriger ist als
die erste - Δ F HA ₁ - von dem idealen Wert F HAi
des auf den Momentanwert F′ VA des Vorderachs-
Bremskraftanteils bezogenen Hinterachs-Bremskraftanteils
abweicht.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem
die Einkopplung zusätzlichen Bremsdruckes in den
Hinterachs-Bremskreis (II) auslösenden Signal auch
ein Signal ausgelöst wird, das seinerseits an der
Vorderachse eine Bremsdruck-Haltephase auslöst und
mit dem die Druckaufbauphase an der Hinterachse
auslösenden Signal wieder abfällt.
3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckschalter (136)
vorgesehen ist, der, wenn die Bremsanlage bei
stehendem Fahrzeug betätigt wird und der im Vorderachs-
Bremskreis erzeugte Druck P VA einen vorgegebenen
Schwellenwert P₀ überschreitet, ein Ausgangssignal
erzeugt, mit dessen Einsetzen die hiermit verknüpften
Positionen der Hauptzylinderkolben (26
und 27) als für die installierte Bremskraftverteilung
charakteristische Größen erfaßt und als
solche der Berechnung der Vergleichswerte zugrundegelegt
werden.
4. Bremsanlage nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinheit
(104) einen Rechner enthält, der die für den
Vergleich mit der gemessenen Bremskraftverteilung
herangezogene, ideale Bremskraftverteilung (102)
unter Berücksichtigung des Beladungszustandes des
Fahrzeuges ermittelt.
5. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der für den Vergleich
mit dem gemessenen Wert des Hinterachs-Bremskraftanteils
herangezogene Wert F HAi um einen Differenz
betrag Δ F HAi erniedrigt wird, wenn an dem Fahrzeug
eine Querbeschleunigung angreift, die einen
vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
6. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Niveaugeber
vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal ein
Maß für eine von einer für minimale Beladung des
Fahrzeuges charakteristischen Lage der Karosserie
abweichende Längsneigung der Karosserie und damit
auch ein Maß für den Hinterachs-Lastanteil ist.
7. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinheit
(104) aus einer Auswertung der Betriebsdaten
des Motors - Drehzahl, Drosselklappenstellung
und Getriebeübersetzung - das im Antriebsstrang
des Fahrzeuges wirkende Vortriebsmoment ermittelt
und aus dem Vergleich dieser Größe mit der mittels
der Raddrehzahlsensoren erfaßten Fahrzeugbeschleunigung
das Fahrzeuggesamtgewicht und die
Achslastverteilung ermittelt.
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